Методика исследования параметров энергосберегающей пневматической пружины в рабочем оборудовании экскаватора обратная лопата пятой размерной группы

摘要

В 80-е годы прошлого столетия выполнены исследования по рекуперации потенциальной энергии сил тяжести тел рабочего оборудования экскаватора обратная лопата [1-6]. Рекуперация энергии в этих работах связана с использованием пневмогидроаккумуляторов (ПГА), которые подключены к традиционной гидросистеме с двумя гидроцилиндрами подъема стрелы. При реализации этих технических решений использовались ПГА АРХ 16/320 с номинальным давлением 32 МПа, рабочим объемом 16 дм~3, массой одного ПГА 87 кг. Научная идея таких работ заключается в использовании потенциальной энергии сил тяжести ковша, рукояти, стрелы, гидроцилиндров, которая преобразуется в энергию сжатого газа. Эта энергия используется при подъеме рабочего оборудования, за счет чего происходит уменьшение расхода топлива двигателем внутреннего сгорания. Такая убедительная идея этих работ привела к тому, что в этот период появились технические решения, использующие на экскаваторе три-четыре ПГА [7]. Однако, научные исследования в этом направлении не привели к серьезным практическим результатам. Подключение ПГА к традиционной гидросистеме привело к появлению серьезных недостатков: увеличению металлоемкости, увеличению объема рабочей жидкости гидросистемы, усложнению конструкции, малому КПД и др.В этот период одновременно появилось техническое решение энергосберегающего привода экскаватора, в котором к традиционной гидросистеме подъема рабочего оборудования экскаватора между основным гидроцилиндром подключается дополнительный уравновешивающий пневмогидроцилиндр, поршневая полость которого подключена k ПFA. В этом техническом решении дополнительный гидроцилиндр уравновешивает все силы тяжести рабочего оборудования экскаватора [8].Дальнейшие исследования энергосберегающего привода привели к созданию пневматической пружины, которая расположена между силовыми гидроцилиндрами стрелы. Научная идея создания пневматической пружины основана на приведении всех параллельных сил тяжести рабочего оборудования к штоку пневматической пружины и уравновешивании приведенной силы давлением сжатого воздуха на поршень. Использована концепция теоретической механики о двух уравновешенных силах, которые не совершают работу. Таким образом, появилась возможность обеспечить уравновешивание параллельных сил тяжести рабочего оборудования экскаватора в любых положениях стрелы. Отпала необходимость использовать пневмогидроаккумуляторы для рекуперации энергии силы тяжести [9-16].