Об’ємні гідроприводи

Рис. 9.55. Схема гідроприводу візка дощувальної машини «Фрегат»:

1 — відвідний трубопровід; 2 — зворотний клапан; 3 — порожнистий шток порш- ня гідроциліндра; 4 — рухомий корпус гідроциліндра; 5 — зливний трубопровід; 6 — підвідний трубопровід машини; 7 — фільтр; 8, 18 — трубопроводи; 9 — дем- пфер; 10 — регулювальний клапан швидкості; 11 — стрижень; 12 — натискний важіль; 13 — скоба; 14 — маятник; 15 — ртутний перемикач; 16, 19 — тяги; 17 — регулювальна гайка; 20 — силовий важіль; 21 — зворотна пружина; 22 — штанга штовхачів; 23 — стопори; 24 — напрямні; 25 — вилка перемикання; 26 — злив- ний краник; 27 — розподільний клапан; 28 — колеса візка

9.9. Гідравлічні системи автоматичного керування

Гідравлічні системи автоматичного керування (регулювання) підтримують регульований параметр в заданих межах за достатньо високих кінематичних і динамічних показників і високого ККД.

Використання автоматичного керування режимів роботи при ви- конанні технологічних процесів — один із чинників підвищення продуктивності сільськогосподарської техніки і створення сприят-

283

Розділ 9

ливих умов для її обслуговування. Наприклад, використання систе- ми автоматичного регулювання глибини оранки дає можливість зменшити опір плуга, збільшити продуктивність орного агрегата на 10 – 12 % і зменшити витрату палива на 11 %.

Системи автоматичного керування класифікують: за призначен- ням; за параметрами регулювання (кінематичними — положення, швидкість, прискорення; динамічними — зусилля, момент); за ене- ргетичними ознаками (електрогідравлічне або гідромеханічне ке- рування); за виконанням гідравлічних регуляторів; за типом датчи- ків; за видом виконуючих механізмів (поступального, обертального, поворотного); за характеристиками процесу автоматичного керу- вання (пропорційні) тощо.

9.9.1. Регулювання параметрів робочих органів

У сільськогосподарській техніці набули застосування системи ав- томатичного регулювання глибини оранки, висоти зрізування сте- бел, завантаження картоплезбиральних машин і молотарок зерно- збиральних комбайнів тощо.

Регулювання глибини оранки. Нині все ширше використову-

ють різні гідроавтоматичні способи регулювання глибини обробітку ґрунту і, зокрема, глибини оранки, які підтримують задану глибину і виконують функції гідравлічного довантажувача. До них нале- жить позиційний, силовий та комбінований способи регулювання.

Позиційний спосіб регулювання полягає в тому, що вибране по- ложення начіпного плуга відносно каркаса трактора автоматично підтримується спеціальним гідророзподільником (регулятором), який при висотних відхиленнях плуга від заданого положення здій- снює відповідну корекцію. Так, при надмірному опусканні плуга

Рис. 9.56. Способи автоматичного регулювання глибини обробітку ґрунту:

а — позиційний; б — силовий; 1 — регулятор; 2 — тяга приводу регулятора; 3 — гідроциліндр; 4, 6, 7 — відповідно центральна тяга, розкіс, нижня тяга начіпно- го механізму; 5 — поворотний вал; 8 — датчик силового регулювання (пружи- на); 9 — важіль

284

Об’ємні гідроприводи

зусилля від нижніх тяг 7 (рис 9.56, а) через розкоси 6, поворотний вал з важелями і тягу 2 передається до регулятора 1, золотник яко- го сполучає порожнину гідроциліндра 3 з насосом. При цьому плуг піднімається, внаслідок чого золотник регулятора повертається у нейтральне положення. При надмірному підніманні плуга золотник регулятора сполучає порожнину гідроциліндра зі зливом. Плуг під дією власної ваги опускається у вихідне положення, повертаючи золотник регулятора у нейтральне положення.

Силовий спосіб регулювання відрізняється від позиційного тим, що сигналом переміщення золотника регулятора 1 (див. рис. 9.56, б) є зусилля стиску або розтягу центральної тяги 4 начіпного механіз- му трактора.

Регулювання висоти зрізу. Висота зрізу рослин у кормо- і зер- нозбиральних машинах здебільшого підтримується механічними копіювальними башмаками. Однак механічні системи мають низку недоліків: на рихлих ґрунтах башмаки зариваються у ґрунт, на твер- дих — відриваються від поверхні внаслідок ударів, збільшується тяговий опір машини.

Безопорне копіювання жаткою рельєфу поля не має таких недо- ліків. На рис. 9.57 наведено схему автоматичного регулювання ви- соти зрізу за допомогою гідроприводу.

Безопорне копіювання відбувається завдяки копіру 12. Це — чу- тливий елемент, шарнірно закріплений на платформі жатки. Копір і пружина 5 регулятора 10 за допомогою тяги 2 шарнірно з’єднані між собою. Регулятор має механогідравлічний перетворювач, що складається з пружини 5, сопла 7 і заслінки 6.

Під час роботи відхилення жатки відносно поверхні поля вниз призводить до повороту копіра. При цьому зусилля на пружину 5

Рис. 9.57. Схема гідроавтоматичного регулювання висоти зрізу:

1 — жатка; 2 — тяга; 3, 5 — пружини; 4 — шарнір; 6 — заслінка; 7 — сопло; 8 — зливний гідропровід; 9 — дросель; 10 — регулятор; 11 — гідроциліндр; 12 — копір

285

Розділ 9

зменшиться та збільшиться зазор між соплом 7 і заслінкою 6. Оливи на злив по гідропроводу 8 надходитиме більше і до гідроциліндра 11 менше. Тиск оливи у безштоковій порожнині гідроциліндра зме- ншиться. Жатка під дією своєї маси опускатиметься. Якщо ж копір потрапляє на виступ поверхні поля, пружина регулятора стискуєть- ся, зазор між заслінкою і соплом зменшується і в зливний гідропро- від надходить менше оливи, а у порожнину гідроциліндра більше, що призводить до збільшення тиску у гідроциліндрі. Жатка повер- тається навколо шарніра 4 за стрілкою годинника, тобто відбуваєть- ся піднімання різального апарата. Таким чином, забезпечується постійна величина висоти зрізу рослини у впадинах і на виступах поверхні поля.

Постійну висоту зрізу як у поздовжньому, так і поперечному на- прямках забезпечує система Auto Level, якою оснащені комбайни MF фірми «Massey Ferguson». Система працює в автоматичному ре- жимі завдяки бортовому комп’ютеру і гідроприводу.

Аналогічну систему має і комбайн КЗС-1580 «Лан».

Регулювання частоти обертання мотовила зернозбираль-

ного комбайна. Для забезпечення стабільного процесу роботи мо- товила необхідно, щоб його колова швидкість перевищувала швид- кість комбайна. Оскільки швидкість комбайна змінюють залежно від врожайності культури, то для зміни колової швидкості мотовила (частоти обертання) передбачені клинопасові гідрофіковані варіато- ри, якими керує комбайнер. Для поліпшення якості процесу (змен- шення втрат зерна) фірма International Harster (США) давно вже запатентувала систему автоматичної зміни частоти обертання мото- вила залежно від швидкості комбайна. Це досягається завдяки еле- ктричному зв’язку датчиків частот обертання мотовила і колеса ве- дучого моста комбайна. При неспівпаданні сигналів датчиків вми- кається сервомеханізм, який змінює подачу робочої рідини у гідро- мотор приводу мотовила. Можливе і ручне керування. Такі гідроав- томатичні системи нині використовують і інші фірми.

Регулювання швидкості руху машини збиральної машини

(зернозбирального, картоплезбирального комбайна тощо) залежить від врожайності культури. На збиральних машинах внаслідок нері- вномірності біологічної маси врожаю і фізико-механічних властиво- стей культур на робочі органи надходить маса, що перевищує уста- новлену на 40 %. Звичайно це впливає на технологічні показники збиральної машини. Стабілізація завантаження самохідних збира- льних машин, оснащених варіаторами ходової частини або її гідро- об’ємним приводом, можлива регулюванням швидкості машини.

На комбайнах, оснащених гідрофікованими варіаторами ходової частини, наприклад комбайн СК-5 «Нива», датчиком є полозок 13 (рис. 9.58) встановлений над нижньою гілкою плаваючого конвеєра 12 похилої камери жатки, який реагує на товщину шару хлібної ма-

286

Об’ємні гідроприводи

Рис. 9.58. Принципова схема гідроприводу автоматичного регулювання завантаження молотарки зернозбирально- го комбайна:

1 — важіль попередньої установ- ки полозка; 2 — важіль ручного керування; 3 — гідроциліндр клинопасового варіатора; 4 — педаль зчеплення; 5 — золот- ник гідрозподільника; 6 — дво- плечий важіль; 7, 10 — важелі; 8 — вал; 9 — пружина; 11 — трос; 12 — нижня гілка ланцю- га плаваючого конвеєра; 13 — полозок; 14 — тяга; 15 — оболон- ка гнучкої тяги

си, що надходить у молотарку. Полозок механічно з’єднаний із золо- тником 5 розподільника керування гідроциліндром варіатора 3. Полозок, піднімаючись чи опускаючись, через тягу зміщує золотник, а той спрямовує потік оливи у штокову чи безштокову порожнину гідроциліндра. Завдяки цьому відбувається зміна передатного від- ношення від колінчастого вала дизеля до ведучих коліс, тобто зміна швидкості комбайна.

Важелем 1 здійснюють попередню установку полозка 13, яка відповідає найменшим втратам зерна за молотаркою. Конструкцією автоматичного регулятора завантаження молотарки (АРЗМ) перед- бачено ручне керування швидкістю комбайна за допомогою важеля 2.

Крім наведеного, АРЗМ забезпечує автоматичне зменшення швидкості комбайна при вимиканні зчеплення ходової частини. При натискуванні на педаль 4, швидкість зменшується і переми- кання передач відбувається при мінімальній частоті обертання зуб- частих коліс.

Докладніше будову і принцип дії АРЗМ наведено на рис. 9.59. Якщо самохідна машина обладнана об’ємним гідроприводом ве- дучих коліс, то датчики-полозки (щупи), відхиляючись залежно від товщини шару матеріалу (зернової або бульбоносної маси) переда- ють сигнал на важіль керування похилого диска регульованого ак- сіально-плунжерного насоса. Робочий об’єм насоса змінюється, а от- же, змінюється і подача рідини у гідромотор, частота обертання ва- ла гідромотора змінюється, тобто змінюється швидкість самохідної

машини.

Вирівнювання молотарки зернозбирального комбайна, що працює на схилах і косогорах. Гідроавтоматичні системи вирів- нювання молотарок комбайнів під час роботи на схилах і косогорах поряд із підвищенням стійкості машини поліпшують також якісні показники роботи: обмолочувана маса не накопичується в один бік,

287

Розділ 9

Рис. 9.59. Схема дії гідроавтоматичного регулятора завантаження молотарки:

а — при нейтральному положенні золотника, б і в — золотник зміщений від- повідно вліво і вправо; 1 — важіль зміни подачі хлібної маси в молотарку; 2 — важіль ручного керування швидкістю комбайна; 3, 11, 12, 15, 17, 19, 34, і 37 — важелі; 4 і 9 — запірні клапани; 5 і 7 — порожнини; 6 — штовхач; 8 — сповіль- нювальний клапан; 10 і 21 — тяги; 13 і 24 — вали; 14 — тяга — ланцюг; 16 — пружина; 18 — полозок; 20 — планка; 22 — втулка; 23 — напірний трубопро- від; 25 — зливний трубопровід; 26 — напірна порожнина; 27 — дросельний отвір; 28 — виточка; 29 — поршень; 30 — допоміжний клапан; 31 — післядро- сельна порожнина; 32 — канал; 33 — трубка; 35 — головка важеля; 36 — дріт

288

Об’ємні гідроприводи

швидкість маси не змінюється, що сприяє зменшенню втрат вро- жаю. Крім цього, перекоси у з’єднання, що спричинюють підвищене зношення деталей, які стикаються, не збільшується. Для вирівню- вання положення молотарки комбайна у просторі застосовують сис- теми (рис. 9.60), що стабілізують положення її як в одній (попере- чній або поздовжній), так і у двох площинах.

Шток поплавка 5 або підвісок маятника 15 кінематично з’єднаний із золотником гідророзподільника 8. Останній спрямовує потік рідини від насоса 2 у гідроциліндри 12, що переміщують раму молотарки відносно ходових коліс. Поплавок розміщений у додатко- вому баку 4 з рідиною. Вантаж розміщено на підвісці. Корпус по- плавкового і шарнір маятникового датчиків з’єднані з молотаркою.

Гідростатичний датчик 13 діє за принципом сполучених посудин. У ньому встановлено електроди. У вихідному положенні молотарки вони не торкаються ртуті. При кренах ртуть замикає систему елект- рогідравлічного клапана, який сполучає гідропроводи з гідроцилін- драми, і молотарка вирівнюється. Тривалість процесу вирівнювання залежить від інерційності датчика і швидкості дії виконавчого ме- ханізму, що зумовлюється подачею рідини у гідроциліндри. Верхня межа дії виконуючого механізму обмежується швидкістю зміни кута нахилу молотарки, яка не перевищує (5,2...6,1)•10–2 рад/с. При та- ких параметрах вирівнювання не має коливального руху.

Рис. 9.60. Принципові схеми гідропристроїв автоматичного вирівнювання збиральних комбайнів у просторі:

а — поплавкова; б — маятникова; в — гідрооб’ємна; 1— фільтр; 2 — насос; 3 — гідробак гідроприводу; 4 — додатковий бак для робочої рідини; 5 — поплавок; 6 — рама; 7 — механізм ручного вирівнювання; 8 — гідророзподільник; 9 — важіль; 10 — упор; 11 — тяга трапеції коліс; 12 — гідроциліндри; 13 — гідроста- тичний датчик; 14 — гідравлічний демпфер; 15 — маятник

289