- •Вступ
- •1. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ ГІДРОПРИВОДУ
- •1.1. Поняття гідропривід
- •1.2. Терміни і визначення основних гідропристроїв об’ємного гідроприводу
- •1.3. Аналогія об’ємної гідропередачі з механічною, пневматичною та електричною
- •1.4. Кінематичні і силові характеристики об’ємного гідроприводу
- •2.1. Основні властивості робочих рідин
- •2.2. Характеристики робочих рідин
- •3. КОНДИЦІОНЕРИ РОБОЧОЇ РІДИНИ
- •4. ГІДРОПОСУДИНИ
- •5. ОБ’ЄМНІ ГІДРОМАШИНИ
- •5.1. Шестеренні гідромашини
- •5.1.1. Шестеренні насоси
- •5.1.2. Шестеренні гідромотори
- •5.2. Поршневі гідромашини
- •5.2.1. Аксіально-поршневі гідромашини
- •5.2.2. Радіально-поршневі гідромашини
- •5.2.3. Поршневі насоси гідроприводів гальм, зчеплень
- •5.3. Планетарні гідромашини
- •5.3.1. Насоси-дозатори
- •5.3.2. Планетарні гідромотори
- •5.3.3. Планетарні гідрообертачі
- •5.4. Пластинчасті гідромашини
- •5.5. Гвинтові гідромашини
- •5.6. Порівняльні характеристики насосів і гідромоторів
- •5.7. Гідродвигуни
- •5.7.1. Гідроциліндри
- •5.7.2. Гідродвигуни зворотно-поступального руху
- •5.7.3. Поворотні гідродвигуни
- •6. ГІДРОАПАРАТУРА
- •6.1. Гідророзподільники
- •6.1.1. Золотникові розподільники
- •6.1.2. Кранові розподільники
- •6.1.3. Клапанні розподільники
- •6.2. Гідроклапани
- •6.2.1. Клапани тиску
- •6.3. Гідродроселі
- •6.4. Регулятори витрати
- •6.5. Гідравлічний довантажувач ведучих коліс трактора
- •6.6. Стабілізатори тиску
- •6.7. Гідравлічні підсилювачі
- •7.1. Трубопроводи
- •7.2. Трубопровідні з’єднання
- •8. УЩІЛЬНЮВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ
- •9. ОБ’ЄМНІ ГІДРОПРИВОДИ
- •9.1. Класифікація
- •9.2. Переваги і недоліки об’ємного гідроприводу
- •9.4. Гідроприводи активних виконуючих органів
- •9.5. Гідроприводи рульових керувань
- •9.6. Гідроприводи ведучих коліс самохідних машин
- •9.7. Гідроприводи гальм, зчеплень та муфт повороту
- •9.8. Гідропривід візка дощувальних машин типу «Фрегат»
- •9.9. Гідравлічні системи автоматичного керування
- •9.9.1. Регулювання параметрів робочих органів
- •9.9.2. Стежні гідроприводи
- •9.10. Гідроприводи з дросельним керуванням
- •9.11. Гідроприводи з машинним (об’ємним) керуванням
- •10. ВАЛИ ВІДБОРУ ПОТУЖНОСТІ
- •10.1. Гідравлічна система відбору потужності (ГСВП)
- •10.2. Вал відбору потужності з гідравлічним керуванням
- •11. МОНТАЖ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЯ ГІДРОПРИВОДУ
- •11.1. Правила монтажу гідропристроїв
- •11.2. Підготовка гідроприводу до роботи
- •11.3. Типові несправності гідроприводу та способи їх усунення
- •11.4. Режими експлуатації гідроприводу та стан робочої рідини
- •11.5. Стенди для випробування гідроприводів сільськогосподарської техніки
- •11.6. Діагностування гідропристроїв гідроприводу
- •11.7. Перевірка технічного стану об’ємного гідроприводу ведучих коліс
- •12. ГІДРОДИНАМІЧНІ ПЕРЕДАЧІ
- •13. ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ І РОЗРАХУНКУ ОБ’ЄМНОГО ГІДРОПРИВОДУ
- •13.1. Складання принципової схеми гідроприводу
- •13.2. Вибір робочої рідини
- •13.3. Попередній розрахунок об’ємного гідроприводу поступального руху
- •13.4. Перевірний розрахунок об’ємного гідроприводу поступального руху
- •13.5. Розрахунок об’ємного гідроприводу обертального руху
- •ДОДАТКИ
- •Список рекомендованої літератури
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