1.4. Гидропривод автомобильных кранов
1.4.1. Общая характеристика гидропривода автокранов
Применение гидравлического привода в стреловых самоходных кранах было обусловлено рядом требований потребителей, использующих грузоподъемную технику при освоении новых строительных площадок. Сложная конфигурация строительных площадок и стесненные условия работы кранов потребовали сокращения потерь времени на перевод крана из транспортного положения в рабочее и наоборот. Требования повышенной точности установки грузов и строительного оборудования при производстве монтажных работ вызвало необходимость расширить диапазон регулирования скоростей рабочих движений независимо от нагрузки. Таким потребностям в полной мере отвечает гидрообъемный привод механизмов кранов. Гидрообъемный привод отличает также простота передачи энергии к механизмам, имеющим сложную пространственную кинематику, возможность обеспечения больших передаточных чисел при малых габаритных размерах, легкость управления в широком диапазоне скоростей, обеспечивающих плавный разгон, торможение и реверсирование, доступность автоматизации и унификации.
Недостатками объёмных гидроприводов являются: относительно низкий КПД (0,7…0,8), зависимость работоспособности и надёжности от условий эксплуатации (температура, запылённость воздуха, загрязнённость рабочей жидкости) и квалификации операторов, высокая стоимость гидрооборудования.
В самом простом варианте гидрообъёмный привод состоит из насоса, гидродвигателя, контрольно-регулирующей и вспомогательной аппаратуры, гидробака и гидротрубопроводов, соединяющих названные элементы в гидросистему. Такой гидропривод, благодаря незначительной сжимаемости жидкости, обеспечивает достаточно жёсткую связь между гидравлическим насосом и гидравлическим двигателем через рабочую жидкость, перемещаемую по системе трубопроводов.
Рабочая жидкость в гидросистеме должна обладать рядом свойств. Она должна сочетать в себе свойства рабочего тела, смазочного и охлаждающего материала, не терять эти свойства в течение заданного срока службы, обладать антикоррозионными, противоизносными, противопенными свойствами. Рабочая жидкость должна быть достаточно вязкой, что способствует уменьшению утечек через неплотности стыков элементов гидросистемы. С другой стороны, увеличение вязкости увеличивает потери давления, ухудшая условия работы гидромашин. Высокая вязкость рабочей жидкости при больших скоростях потока и высоких давлениях способствуют ее перегреву, потере начальных свойств. Объемные гидроприводы в зависимости от устанавливаемых насосов устойчиво работают при следующих значениях кинематической вязкости рабочей жидкости: 150…1400 сСт ‑ для шестеренчатых насосов, 60…800 ‑ для пластинчатых, 30…500 ‑ для аксиальных. Применение жидкостей, не отвечающих температурным условиям эксплуатации, приводит гидропривод к выходу из строя. В гидроприводах грузоподъемных машин рекомендуется использовать гидравлические жидкости (масла) ВМГЗ, МГ-30, АМГ-10, И-30А.
Гидравлические схемы привода кранов
На рис. 1.37 показана принципиальная гидравлическая схема простейшего гидропривода с разомкнутым потоком рабочей жидкости. Работа такого привода осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость всасывается из бака 9 насосом 1 и проходит через обратный клапан 2 по напорной магистрали 3 в золотник 4, имеющий три положения: нейтральное, подача рабочей жидкости в поршневую полость цилиндра 5 – слив из штоковой полости, подача жидкости в штоковую полость – слив из поршневой. При нейтральном положении золотника (как указано на рис. 36) жидкость из напорной магистрали поступает в сливную магистраль 6 и через фильтр 8 сливается в бак. Для предохранения гидросистемы от перегрузок напорная линия соединяется со сливной линией через предохранительный клапан 7, сбрасывающий при превышении давления, на которое он отрегулирован, избыток рабочей жидкости в бак.
Рис. 1.37. Гидравлическая схема гидрообъёмного привода
Гидравлический привод реальных машин оснащен большим количеством рабочих и вспомогательных элементов, обеспечивающих надежную и безопасную эксплуатацию грузоподъемной техники. На рис. 1.38 приведена унифицированная гидравлическая схема, которая разработана для серийных стреловых самоходных кранов. В ней применены кроме элементов, указанных в схеме на рис. 1.37, такие устройства, как гидромоторы, гидрозамки, регуляторы потока, вращающиеся соединения трубопроводов и другие устройства. Работа и взаимодействие элементов приведенной гидросхемы осуществляется следующим образом.
Из бака 1 гидравлическая жидкость через вентиль 2, используемый при ремонте гидросистемы, забирается насосом 3 и подается в напорную линию. Из напорной линии гидрожидкость может быть направлена двухпозиционным распределителем 4 в шестисекционный гидрораспределитель 5 или трехсекционный гидрораспределитель 33.
Распределитель 5 с помощью золотников 5.1 и 5.2 управляет опорными гидроцилиндрами 6, а с помощью золотников 5.5 и 5.6 управляет опорными гидроцилиндрами 13 соответствующих выносных опор. Золотник 5.4 управляет гидроцилиндрами 11 блокировки рессор. Золотником 5.3 производится управление гидроцилиндрами 10 для перевода выносных опор в транспортное положение и обратно с помощью гидроклапана «ИЛИ» 8 и золотников 9. Для запирания поршневых полостей гидроцилиндров 6, 13, 11 с целью исключения проседания опор при случайном повреждении гидролиний установлены гидрозамки 7, 12, 14. Раздельное управление гидроцилиндрами выносных опор позволяет обеспечить установку крана с уклоном в пределах требований инструкции по эксплуатации крана. Уклон поворотной платформы можно контролировать по креномеру, установленному на поворотной платформе крана.
При направлении распределителем 4 рабочей жидкости в гидрораспределитель 33 предоставляются возможности изменения угла наклона стрелы крана гидроцилиндрами 22, управляемыми золотником 33.1. Гидроцилиндры 22 снабжены гидрозамками 23 и тормозным клапаном 26, который частично уменьшает сечение сливной гидролинии поршневой полости для плавного опускания стрелы без разрыва потока жидкости, поступающей в поршневую полость. Гидроцилиндр 25 через обратные гидроклапаны 24 позволяет отслеживать нагрузку, действующую на стрелоподъемные гидроцилиндры, и передавать ее на датчик ограничителя грузоподъемности.
Вращение поворотной платформы крана осуществляется гидромотором 36, управляемым золотником 33.2. Блок гидроклапанов 34 предохраняет гидромотор 36 механизма поворота платформы крана от перегрузок.
Насос 38 забирает жидкость из бака 1 через ремонтный вентиль 39 и подает ее через центральный коллектор 37 к гидрораспределителю 21 и далее с помощью золотника 21.1 к гидромотору 20 грузовой лебедки или к гидроцилиндру 16 механизма изменения длины стрелы с помощью золотника 21.2. Телескопический гидроцилиндр 16 оснащен гидрозамком 17.
С помощью тормозных гидроклапанов 15, 18 и 26 опускают груз, стрелу, уменьшают длину стрелы с заданной скоростью независимо от попутной нагрузки. В аварийных ситуациях при выходе из строя автомобильного двигателя или насосов опускание груза и поворот платформы крана осуществляют открытием вентилей 19 и 35. Рабочие золотники, управляющие гидромоторами грузовой лебедки и механизма поворота платформы, оснащены дополнительными золотниками 21.12 и 33.21, которые соответственно управляют гидроцилиндрами тормозов 27 этих механизмов.
Гидроцилиндры 27 тормозов механизма поворота и механизма подъема одностороннего действия. При остановке соответствующего механизма его тормоз замыкается, поршневая полость гидроцилиндра соединяется со сливной магистралью, а сам поршень под воздействием замыкающей пружины вытесняет жидкость из поршневой полости в сливную магистраль. При включении механизма поршневая полость гидроцилиндра через сблокированный с управляющим золотником распределитель 21.12 соединяется с напорной гидролинией и растормаживает механизм. Управление гидромотором 20 привода грузовой лебедки осуществляется золотником 21.1 секции гидрораспределителя 21.
При включении золотника 33.3 поток рабочей жидкости от насоса 3 суммируется с потоком жидкости от насоса 36 и обеспечивает ускоренный подъем (опускание) груза или ускоренное телескопирование стрелы.
При превышении грузоподъемности крана по сигналу ограничителя грузоподъемности электромагниты гидроклапанов 30 отключаются от источника электропитания и соединяют гидролинии управления предохранительными клапанами 31 и 32 и гидроцилиндры тормозов с дренажной гидролинией, в результате чего происходит разгрузка насосов, остановка механизмов и замыкание тормозов.
В гидробак 1, расположенный в непосредственной близости от насосов, жидкость поступает через фильтры 41. Тонкость фильтрации жидкости составляет 40 мкм. Фильтры снабжены предохранительными переливными клапанами. Давление открытия клапанов должно быть не более 0,4 МПа.
В аварийной ситуации, при выходе из строя приводного двигателя или насосов спуск груза или опускание стрелы обеспечивается ручным насосом 40, подключаемым вентилями 42. Ручной насос позволяет создать необходимое давление для открытия гидрозамков. Для аварийного поворота платформы открывают вентиль 35, установленный параллельно гидромотору 36.
