Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора

 

Изобретение относится к землеройному машиностроению и предназначено для виброзащиты кабин землеройных машин. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет его упрощения. На кабине 1, связанной с корпусом 2 экскаватора посредством упругого элемента 4 и гидравлического исполнительного органа (ГИО) 3, установлен датчик 10 колебаний. Шток ГИО 3 соединен с кабиной 1. Сигнал с датчика 10 через ограничивающий фильтр 11 подается на блок 5 управления, где синхронно с изменениями виброскорости кабины 1 вырабатываются управляющие импульсы расхода жидкости в ГИО 3. Параллельно входным трубопроводам 9 между гидравлическими выходами блока 5 управления подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, которое позволяет снизить амплитуды вибрации кабины 1 как на низких частотах (порядка 0,6 - 4 Гц), так и на частотах более 6 Гц. При этом используется одноярусная конструкция подвески вместо двухъярусной, что дает возможность уменьшить трение в направляющем механизме. Уменьшается также степень передачи вибрации на кабину 1 через силы трения в направляющих 13 в обход упругих элементов 4 подвески. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОаз СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Е 02 F 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4344156/23-03 (22) 16.12.87 (46) 23.01.90. Бюл. N - 3 (71) Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы и Производственное объединение "Ждановтяжмаш" (72) Д. К. Гришин, А.И. Кухарчук 9

Л.П. Ивкин, В.К. Фабишевский, В.Д. Саблин и В.И. Кисенко (53) 629 . 1 13 . 012 .858 (088 .8) (56) Патент США Н - 3807678, кл. F 16 F 15/18, опублик, 1974.

Авторское свидетельство СССР и 653146, кл. В 60 G 25/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ВИБРОЗАЩИТЫ КАБИНЫ

МАШИНИСТА ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к землеройному машиностроению и предназначено для виброзащиты кабин землеройных машин. Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет его упрощения. На кабине 1, связанной с корпусом 2 экскаватора посредством упругого элемента 4 и гидрав2 лического исполнительного органа (ГИО) 3 установлен датчик 10 колебаний. Шток ГИО 3 соединен с кабиной

1. Сигнал с датчика 10 через ограничивающий фильтр 11 подается на блок

5 управления, где синхронно с изменениями виброскорости кабины t вырабатываются управляющие импульсы расхода жидкости в ГИО 3. Параллельно входным трубопроводам 9 между гидравлическими выходами блока 5 управления подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, которое позволяет снизить амплитуды вибрации каби-ны 1 как на низких частотах (порядка 0,6-4 Гц), так и на частотах более

6 Гц, При этом используется одноярусная конструкция подгески вместодвух,ярусной, что дает возможность уменьшить трение в направляющем механизме. С.

Уменьшается также степень передачи вибрации на кабину 1 через силы трн- 2 ния в направляющих в обход упругих элементов 4 подвески. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1537774

Изобретение относится к земперойному машиностроению, а именно к устройствам виброзащиты кабин землеройных машин.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет его упрощения.

На фиг. 1 представлена схема установки двух кабин машиниста на металлоконструкциях роторного экскава тора; на фиг . 2 и 3 - принципиалвная схема системы виброзащиты кабины машиниста экскаватора; на фиг. 4 упрощенный график перемещений металлоконструкций экскаватора в местах установки кабин; на фиг. 5 — амплитудно-частотные характеристики.

Роторный экскаватор (фиг. 1) имеет ве кабины, одна из которых предназачена для управления рабочими двиениями экскаватора, другая — для равления разгрузкой. Между кабиной и металлоконструкцией 2 установлен гидравлический исполнительный орган

3, а также упругий элемент 4, выполНенный, например, в.виде пружин. Блок

5 управления включает формирователь 6

Сигнала управления, выполненный в частном случае в виде интегратора, усилитель 7 мощности, а также дросселирующий гидрораспределитель 8, бмотка управления которого подклюена к выходу усилителя 7 мощности.

1 дрораспределитель 8 при помощи трубопроводов 9 соединен с рабочими 1олостями гидравлического исполнительного органа 3. Датчик 10 колебаний, выполненный в частном случае в виде акселерометра, закреплен на кабине 1 и подключен через ограничивающий фильтр 11 к формирователю 6.

К трубопроводам 9 параллельно блоку 5 управления подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, состоящее из двух линейных дросселей 13 и 14, подключенных через обратные клапаны 15 и 16 во встречном друг другу направлении к трубопроводам 9. Линейный дроссель 13 и 14содержит конус 17 и мембрану 18 с отверстием, в которое входит конус 17

Поршневая полость гидравлического исполнительного органа 3 соединена с гидроаккумулятором 19. Экскаватор включает в себя роторную стрелу 20 с рабочим органом 21 и разгрузочную консоль 22, Для фиксации кабины 1 в горизонтальном направлении служат

1О !

55 направляющие 23, связанные с металлоконструкцией.

При работе экскаватора под действием переменных нагрузок, приложенных к рабочему органу 21, возникают вертикальные колебания у металлоконструкции 2, Спектр частот колебаний включает в себя как низкочастотную часть (0,6-4 Гц), соответствующую основным формам колебаний металлоконСтрукций, так и высокочастотные составляющие (4-20 Гц), генерируемые. приводами механизмов, движущимися элементами транспортеров и т.д. Через упругий элемент 4 и гидравлический исполнительный орган 3 колебания металлоконструкции 2 передаются на кабину 1, в результате чего происходят колебательные смещения кабины х. Разность амплитуд и фаз колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 приводит к перемещениям последних относительно друг друга, сопровождающимся перемещениями -штока гидравлического исполнительного органа 3 относительно его корпуса. Электрический сигнал от датчика 10 колебаний кабины 1 поступает на ограничивающий фильтр 11. Если в спектре возмущения со стороны металлоконструкции присутствуют лишь высокочастотные гармоники с частотой 43) 263, где Q — собственная частота. колебаО ний кабины на упругом элементе, то в силу указанной выше особенности настройки ограничивающего фильтра 11, сигнал на его выходе отсутствует, налряжение на обмотке управления гидрораспределителя 8 равно нулю, золотник последнего находится в среднем положении, когда окна золотника, связанные с трубопроводами 9, перекрыты, и при движении штока относительно корпуса гидравлического исполнительного органа 3 жидкость поступает из одной полости цилиндра в другую через один из линейных дросселей 13 или 14 в зависимости от направления движения штока. Если, например, шток движется относительно металлоконструкции 2 вверх, жидкость через обратный клапан 15 и линейный дроссель 13 перетекает из штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 в его поршневую полость.

Разность объемов жидкости в указанных полостях компенсируется гидроаккумулятором 19. За счет сопротив5

15377 ления, создаваемого линейным дросселем 13, давление в штоковой полости превышает давление в поршневой полости, благодаря чему создается сопротивление перемещению штока относи5 тельно цилиндра, Если же кабина 1 со штоком движутся относительно металлоконструкции 2 вниз, то жидкость через клапан 16 и линейный дроссель

14 поступает в обратном направлении: из поршневой полости в штоковую. 3а счет сопротивления, создаваемого дросселем 14, давление в поршневой полости превышает давление в штоковой полости, благодаря чему возникает сила, препятствующая движению штока относительно цилиндра гидравлического исполнительного органа 3. Сопротивление дросселей 13 и 14 регулируется изменением проходного сечения между конусом 17 и мембраной

18, например, путем осевого перемещения конуса 17. Чем меньше проходное сечение дросселя, тем больше его гидравлическое сопротивление, а также сопротивление при движении штока относительно цилиндра гидравлического исполнительного органа 3 и, как следствие, тем больше степень передачи высокочастотных колебаний от металлоконструкции 2 к кабине 1. Для уменьшения высокочастотных (Я . 2,) колебаний кабины дроссели 13 и 14 настроены на минимальное сопротивление, обеспечивающее заданную степень демпфирования указанных колебаний, например, с декрементом о = 0,1...0,2.

В этом случае характеристика рассматриваемой системы виброзащиты в диапазоне возмущающих частот (0 >+2 и

40 близка к характеристике идеальной (чисто упруг ой) подвески, Если в спектре возмущения со стороны металлоконструкций появляются низкочастотные составляющие (Q > 42 CD/ колебания кабины начинают возрастать, электрический сигнал, пропорциональный виброускорению кабины 1, от датчика 10 колебаний поступает через фильтр 11 на вход формирователя 6, где интегрируется. С выхода формирователя 6 напряжение, пропорциональное абсолютной виброскорости кабины

1, поступает на усилитель 7 мощности и далее на обмотку управления дросселирующего гидрораспределителя 8, у которого ширина открытия щели, а следовательно, и расход жидкости пропорциональны входному сигналу, т.е. виброскорости кабины 1. Если виброскорость кабины 1 направлена вниз, то золотник гидрораспределителя 8 поднимается на фиг. 2 вверх, жидкость проходит от насоса по нижнему из трубопроводов 9 через клапан 16, линейный дроссель 14 и через сливное окно гидрораспределителя 8 воз-. вращается в бак. 3а счет сопротивления, создаваемого дросселем 14, давление в поршневой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, что и создает силу, противодействующую колебательному пере- мещению кабины 1 вниз. Если скорость кабины 1 при колебаниях направлена вверх, то золотник гидрораспределителя 8 опускается в соответствии с фиг. 2 вниз, и жидкость проходит путь от насоса на слив через верхний из трубопроводов 9, клапан 15 и линейный дроссель 13. Вследствие сопротивления, создаваемого дросселем 13, давление в штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, возникающее при этом усилие на штоке препятствует колебательному движению кабины 1 вверх.

В результате происходит уменьшение колебаний кабины на частотах Яа42Сд .

При этом эффект гашения колебаний кабины со здается благодаря тому, что сила сопротивления движению кабины направлена противоположно ее скорости.

В простейшем случае график виброперемещений металлоконструкций экскаватора имеет вид кривой а на фиг. 4, т,е„ возмушающее воздействие на кабину складывается из низкочастотной (кривая о на фиг. 4) и высокочастотной составляющих, Подобный закон изменения имеет и давление в рабочих полостях гидравлического исполнительного органа 3 при действии системы виброзащиты, причем низкочастотная составляющая давления, обеспечивающая демпфирующее воздействие на кабину, создается при помощи блока 5 управления, а высокочастотная составляющая давления, участвующая в передаче высокочастотных колебаний от металлоконструкций в кабине, сводится к минимуму путем соответствующей настройки линейных дросселей

13 и 14. Чтобы гашение низкочастот1537774 ных колебаний кабины не сопровождат лось усилением высокочастотных колебаний, в изобретении использовано линейное гидравлическое сопротивление 12, обеспечивающее линейную зависимость перепада давления.Р от расхода Q жидкости.

На фиг. 5 через lyl и (x(обозначены амплитуды колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 соответственно. Кривая О является амплитудночастотной характеристикой (АЧХ) предложенной системы виброзащиты кабины. Кривая представляет собой, АЧХ той же системы, но при отключенном блоке 5 управления. В этом случае ограничение резонансных колебаний происходит лишь за счет гидросопротивления в дросселях 13, 14. Подобные системы виброзащиты являются пассивными. Кривая g соответствует АЧХ активной виброзащитной системы, которая отличается от предложенной отсутствием линейного гидравлического сопротивления 12. Как следует из сравнения указанных кривых, предложенная система виброзащиты кабины сочетает в себе достоинства пассивных и активных виброзащитных систем при одновременном упрощении устройства по сравнению с известными комбинированными системами . Поскольку независимо от степени демпфиро вания АЧХ пассивных систем виброзащиты проходят через точку с координатами (12, 1), то в частном случае ограничивающий фильтр 11 настраи; вается на срез частот, превышающих частоту собственных колебаний кабины на упругом элементе более чем в 2

PB9 °

Использование изобретения позволяет существенно упростить систему виброэащиты кабины машиниста экскаватора.

Формула изобретения

1. Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора, содержащее упругий элемент, установленный между кабиной и металлоконструкцией экскаватора, на которой размещен гидравлический исполнительный орган, установленный на кабине экскаватора, датчик колебаний, выход которого через ограничивающий фильтр подключен к входу блока управления, гидравлические выходы которого подключены к соответствующим входам гидравлического исполнительного органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет его упрощения, оно снабжено линейным гидравлическим сопротивлением, установленным между гидравлическими выходами блока управления, при этом шток гидравлического исполнительного органа соединен с кабиной машиниста экскаватора.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что линейное гидравлическое сопротивление выполнено в виде двух линейных дросселей, вход каждого дросселя через обратный клапан соединен с выходом другого

40 дросселя и является выводом линейного гидравлического сопротивления.

1537714

1537774

Редактор Н. Лазаренко

Тираж 528

Подписное

Заказ 150

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Х / У1

Составитель И. Назаркина

Техред Л. Олийнык Корректор О. Кравцова