При разработке и модернизации гидравлических приводов механизмов с поступательно перемещающимися звеньями хорошо себя зарекомендовали энергосберегающие пневмогидроцилиндры (ПГЦ), разработанные и успешно используемые компанией Liebherr на одноковшовых экскаваторах [1]. Конструкция ПГЦ показана на рис. 1.
Энергосберегающий цилиндр представляет собой устройство для накопления и последующего использования энергии. Как видно на рис. 1, шток такого цилиндра полый и сообщается с поршневой полостью. Это позволяет увеличить внутренний объем. Эти полости заполнены инертным газом — азотом. Штоковая полость соединена с напорной линией, т. е. при втягивании этот ПГЦ может работать как обычный гидроцилиндр.
Энергосберегающая система работает следующим образом. При втягивании штока путем подачи давления в штоковую полость или под действием внешних сил газ в поршневой полости пневмогидроцилиндра сжимается, за счет чего происходит аккумуляция энергии. В дальнейшем, при сбросе давления из штоковой полости или уменьшении внешней силы, шток ПГЦ под действием расширения газа выталкивается, высвобождая запасенную энергию.
Применение ПГЦ в строительных и горных машинах циклического действия позволяет сократить потребление топлива и обеспечить более равномерную нагрузку на двигатель и гидропередачу машины. Установка ПГЦ в приводах машин позволит уменьшить скачки давления в гидросистеме, что положительно скажется на ресурсе элементов гидропередачи и дизеля. Небольшое повышение экономичности привода можно ожидать за счет минимизации времени работы насосов на максимальном давлении при разгоне рабочего органа (когда в системе возникают инерционные перегрузки и блок первичной защиты пропускает часть масла на слив, без совершения полезной работы). Однако это возможно только при исправности насосов приводов машины [2, 3].
Модернизированная часть гидравлической схемы привода поступательного действия изображена на рис. 2 [4].
Элементы гидравлической системы, обозначенные на рис. 2: ПГЦ — пневмогидроцилиндр; Р2, P3 — распределители; ДР — дроссель; КП — клапан предохранительный; КР — клапан редукционный; БР — быстрый разъем.