ГИДРОСИСТЕМА ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА
HYDRAULIC SYSTEM OF COMBINE HARVESTER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к зерноуборочным комбайнам.
Известна гидросистема, принятая в качестве аналога (Зерноуборочные комбайны Енисей. Комбайн зерноуборочный самоходный «ЕНИСЕЙ КЗС 950» и его модификации. Руководство по эксплуатации. ОАО ПО КЗК, 2004 г., ГОСНИТИ СФ, 2004 г., стр.10, 54-59. Патент №2210202 «Гидросистема зерноуборочного комбайна» 20.08.2003 г.), в которой применено устройство двух уровней давления, включающая нагнетательные и сливные гидролинии, исполнительные гидродвигатели различной энергоемкости, электромагнитные распределители управления ими, насос, гидробак, гидроуправляемый переливной клапан, объединенный в одном блоке с электромагнитным трехпозиционным распределителем, включенным последовательно в линию управления переливного клапана, подключающий в линию управления в одной позиции один предохранительный клапан в другой два предохранительных клапана.
Недостатком гидросистемы является то, что применение известного устройства двух уровней давления, управляемого трехпозиционным золотниковым распределителем, недостаточно для рационального использования в гидросистеме исполнительных гидродвигателей рабочих механизмов комбайна малой энергоемкости. Трехпозиционный распределитель ограничивает возможность введения в устройство дополнительного контура давления с минимальной настройкой рабочего давления.
Известна гидросистема зерноуборочного комбайна (Патент № 2210203 «Гидросистема зерноуборочного комбайна» 20.08.2003 г.), принятая в качестве прототипа, в которой применено устройство двух уровней давления, включающая нагнетательные и сливные гидролинии, исполнительные гидродвигатели различной энергоемкости, электрогидравлические распределители и распределители с механическим управлением, насос, гидробак, гидроуправляемый переливной клапан, объединенный в одном блоке с электромагнитным, двумя предохранительными клапанами и рабочей секцией электрогидравлического распределителя.
Недостатком гидросистемы является то, что применение механического распределителя и подключение его в линию управления переливного клапана увеличивает сопротивление в ней, что ведет к увеличению давления открытия переливного клапана и ограничивает функциональные возможности развития блока, включающего переливной, предохранительные и электромагнитный клапаны, рабочую секцию электрогидравлического распределителя по вводу дополнительных контуров давления.
Технический результат изобретения выражается в расширении функциональных возможностей гидросистемы, повышении ее КПД. Это достигается тем, что гидросистема зерноуборочного комбайна содержит нагнетательные и сливные гидролинии, исполнительные гидродвигатели различной энергоемкости, электромагнитные распределители управления ими, насос, гидробак, гидроуправляемый переливной, электромагнитный и предохранительный клапаны, при этом гидросистема снабжена электромагнитными клапанами, последовательно подключенными в линию управления переливного клапана и предохранительными клапанами, параллельно подключенными в нее, причем предохранительный клапан подключен перед каждым электромагнитным клапаном с настройкой меньшего давления, чем предыдущий, при этом переливной, предохранительные и электромагнитные клапаны выполнены в одном блоке в виде секций, соединенных между собой каналами: сливными, управления, причем в первой секции расположены переливной и предохранительный клапаны, во второй секции электромагнитный клапан и второй предохранительный клапан, настроенный на меньшее давление, чем предохранительный клапан первой секции, в третьей секции и последующих электромагнитный и предохранительный клапаны, выполненные по типу второй секции, в последней секции расположен электромагнитный клапан.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что гидросистема дополнительно снабжена электромагнитными клапанами, последовательно подключенными в линию управления переливного клапана, и предохранительными клапанами, параллельно подключенными в нее, причем предохранительный клапан подключен перед каждым электромагнитным клапаном с настройкой меньшего давления, чем предыдущий, при этом переливной, предохранительные и электромагнитные клапаны выполнены в одном блоке в виде секций, соединенных между собой каналами: сливными, управления, в первой секции расположены переливной и предохранительный клапаны, во второй секции электромагнитный клапан и второй предохранительный клапан, настроенный на меньшее давление, чем предохранительный клапан первой секции, в третьей секции и последующих электромагнитный и предохранительный клапаны выполнены по типу второй секции, в последней секции расположен электромагнитный клапан. Проверка соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня показала, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. из последнего не выявлено влияния предписываемых изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками на достижение технического результата.
На фиг.1 изображена принципиальная схема гидросистемы зерноуборочного комбайна; на фиг.2 изображена конструктивная схема блока, включающего переливной, предохранительные и электромагнитные клапаны.
Гидросистемы зерноуборочного комбайна содержит бак 1, с которым соединен насос 2, в нагнетательную гидролинию 3 которого подключен блок 4. Через канал 5 блока 4 насос 2 соединен с переливным клапаном 6 и первым предохранительным клапаном 7, расположенными в первой секции 8, блока 4. Сливной канал 9 переливного 6 и предохранительного 7 клапанов подключен к баку 1 через сливную гидролинию 10 и фильтр 11. Последовательно в канал управления 12 переливного клапана 6 включены двухпозиционные двухлинейные электромагнитные клапаны 13, 14, 15. Параллельно в канал управления 12, перед электромагнитным клапаном 14, подключен предохранительный клапан 16, настроенный на меньшее давление, чем первый предохранительный клапан 7, и соединенный с баком 1 через сливные каналы 17, 9, гидролинию 10 и фильтр 11. Электромагнитный 13 и предохранительный 16 клапаны расположены во второй секции 18 блока 4. Параллельно в канал управления 12, перед электромагнитным клапаном 15, подключен предохранительный клапан 19, настроенный на меньшее давление, чем предохранительный клапан 16, и соединенный с баком 1 через сливные каналы 20, 9, гидролинию 10 и фильтр 11. Электромагнитный 14 и предохранительный 19 клапаны расположены в третьей секции 21 блока 4. Электромагнитный клапан 15 расположен в последней секции 22 блока 4 и соединен с баком 1 через сливные каналы 23, 20, 9, гидролинию 10 и фильтр 11. Параллельно в нагнетательную гидролинию 3 насоса 2 через гидролинию 24 подключены электромагнитные распределители 25, 26, 27. Электромагнитный распределитель 25 через гидролинию 28 соединен с исполнительными гидроцилиндрами 29, например, механизма подъема опускания жатки (наиболее энергоемкий рабочий механизм). Гидроцилиндры 29 подключены к баку 1 через гидролинию 28, гидроуправляемое запорное устройство 30, распределителя 25, включающее запорный клапан 31, плунжер 32, сливной канал 33 распределителя 25, сливные гидролинии 34, 10 и фильтр 11. Электромагнитный распределитель 26 через гидролинии 35, 36 соединен с исполнителным гидроцилиндром 37, например, механизма обратной прокрутки барабана, имеющим рабочий ход при выдвижении штока во время обратной прокрутки барабана и холостой ход при возврате штока в исходное положение. При этом рабочий ход механизма является также наиболее энергоемким, а холостой ход механизма - наименее энергоемким в гидросистеме зерноуборочного комбайна. Гидроцилиндр 37 подключен к баку 1 через гидролинии 35, 36, сливной канал 38 распределителя 26, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11. Электромагнитный распределитель 27 через гидролинии 40, 41 соединен с исполнительным гидроцилиндром 42, например, включения механизма натяжного устройства ременной передачи привода молотилки. Штоковая и плунжерная полости гидроцилиндра 42 подключены к баку 1 через гидролинии 40, 41, гидроуправляемое запорное устройство 43, распределителя 27, включающее запорные клапаны 44, 45, плунжер 46, сливной канал 47 распределителя 27, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11. Конструкция механизма натяжного устройства ременной передачи привода молотилки (условно не показана), применяемая в последнее время, предполагает снижение усилия при включении механизма для предохранения ременной передачи от перенатяжения ремня, возможности регулировки натяжения ременной передачи путем применения регулируемого давления и создания оптимальных условий для ее надежной работы.
Устройство работает следующим образом.
В нейтральном режиме работы гидросистемы рабочая жидкость из бака 1 насосом 2 подается по нагнетательной гидролинии 3 к блоку 4 и далее через канал нагнетания 5 первой секции 8 поступает к переливному 6 и предохранительному 7 клапанам. При нейтральном положении электромагнитных клапанов 13, 14, 15 часть рабочей жидкости поступает в бак 1 по линии управления 12 переливного клапана 6, через электромагнитные клапаны 13, 14, 15 сливные каналы 23, 20, и 9 блока 4, сливную гидролинию 10 и фильтр 11. Переливной клапан 6 открывается, и основной поток масла от насоса 2 поступает в бак 1 через сливной канал 9 блока 4, сливную гидролинию 10 и фильтр 11.
При подаче электрического сигнала с пульта управления (условно не показан) одновременно к электромагнитному распределителю 27 и электромагнитному клапану 15 блока 4 золотник электромагнитного распределителя 27 выводится из нейтрального положения в позицию «Включение молотилки», а электромагнитный клапан 15 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24 поступает к электромагнитным распределителям 25, 26, 27 и непосредственно к гидроуправляемому запорному устройству 43 распределителя 27, перемещает плунжер 46 и открывает запорный клапан 45, соединяя штоковую полость гидроцилиндра 42 через гидролинию 40, открытый запорный клапан 45, сливную полость 47 распределителя 27, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11 с баком 1. Затем рабочая жидкость под давлением через запорный клапан 44 по гидролинии 41 подается в плунжерную полость гидроцилиндра 42, осуществляя включение молотилки. После выдвижения штока гидроцилиндра 14 включения молотилки и натяжения ремней ременной передачи до определенного момента срабатывает предохранительный клапан 19, настроенный на минимальное давление. В этот момент перемещение штока исполнительного гидроцилиндра 42 прекращается, исключая перенатяжение ремня ременной передачи.
При отключении электросистемы и возврате золотников распределителя 27 и электромагнитного клапана 15 в исходное положение гидросистема работает в нейтральном режиме. В этот момент нагруженная плунжерная и не несущая нагрузки штоковая полости исполнительного гидроцилиндра 42 надежно отключены от бака 1 запорными клапанами 44, 45, что обеспечивает натяжение ремня и стабильную работу ременной передачи.
При подаче электрического сигнала с пульта управления одновременно к электромагнитному распределителю 27 и электромагнитному клапану 15 блока 4 золотник электрогидравлического распределителя 27 выводится из нейтрального положения в позицию «Отключение молотилки», а электромагнитный клапан 15 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24 поступает к электромагнитным распределителям 25, 26, 27 и непосредственно к гидроуправляемому запорному устройству 43 распределителя 27, перемещает плунжер 46 и открывает запорный клапан 44, соединяя плунжерную полость гидроцилиндра 42 через гидролинию 41, открытый запорный клапан 44, сливную полость 47 распределителя 27, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11 с баком 1. Затем рабочая жидкость под давлением через запорный клапан 45 по гидролинии 40 подается в штоковую полость гидроцилиндра 42, осуществляя отключение молотилки. После возвращения штока гидроцилиндра 42 в исходное положение срабатывает предохранительный клапан 19, настроенный на минимальное давление.
При отключении электросистемы и возврате золотников распределителя 27 и электромагнитного клапана 15 в исходное положение гидросистема работает в нейтральном режиме. В этот момент плунжерная и штоковая полости исполнительного гидроцилиндра 42 отключены от бака 1 запорными клапанами 44, 45 гидроуправляемого запорного устройства 43, обеспечивая надежное отключение молотилки.
В случае незначительной вытяжки ремней ременной передачи и увеличения их длины натяжение ремней компенсируется за счет увеличения хода штока гидроцилиндра 42 при включении молотилки. После длительной эксплуатации комбайна и появления пробуксовки ремней ременной передачи, усилие гидроцилиндра 42 увеличивается за счет регулировки предохранительного клапана 19.
Таким образом, для функционирования гидропривода включения механизма натяжного устройства ременной передачи привода молотилки используется минимальное давление настройки предохранительного клапана 19, незначительная вытяжка ремней ременной передачи компенсируется за счет увеличения хода штока гидроцилиндра, при необходимости усилие натяжения ремней регулируется настройкой предохранительного клапана 19, при этом функционирование гидроприводов гидросистемы не нарушается. При подаче электрического сигнала с пульта управления одновременно к электромагнитному распределителю 25 и электромагнитному клапану 13 блока 4 золотник электромагнитного распределителя 25 выводится из нейтрального положения в позицию «Подъем жатки», а электромагнитный клапан 13 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24, поступает к электромагнитным распределителям 26, 27, 25 и непосредственно к гидроуправляемому запорному устройству 30 распределителя 25, перемещает плунжер 32 и через запорный клапан 31, гидролинию 28 подается к плунжерным гидроцилиндрам 29, осуществляя подъем жатки. После полного выхода штоков гидроцилиндров 29 срабатывает предохранительный клапан высокого давления 7.
При отключении электросистемы и возврате золотников распределителя 25 и электромагнитного клапана 13 в исходное положение гидросистема работает в нейтральном режиме. В этот момент плунжерные полости исполнительных гидроцилиндров 29 отключены от бака 1 запорным клапаном 31 гидроуправляемого запорного устройства 30.
При подаче электрического сигнала с пульта управления одновременно к электромагнитному распределителю 25 и электромагнитному клапану 14 блока 4 золотник электромагнитного распределителя 25 выводится из нейтрального положения в позицию «Опускание жатки», а электромагнитный клапан 14 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24 поступает к электромагнитным распределителям 25, 26, 27 и непосредственно к гидроуправляемому запорному устройству 30 распределителя 25, воздействуя на поршенек 32, в результате чего последний, перемещаясь, открывает запорный клапан 31, соединяя плунжерные полости гидроцилиндров 29 с баком 1. Рабочая жидкость из двух плунжерных гидроцилиндров 29 усилием веса жатвенной части через открытый запорный клапан 30 поступает в сливную полость 33, распределителя 25, через сливные гидролинии 34, 39 в сливную гидролинию 10, где, соединяясь с полным потоком рабочей жидкости от насоса 2, поступающим через предохранительный клапан 16, настроенным на меньшее давление, чем предохранительный клапан 7, сливные каналы 17, 9 блока 4, через фильтр 11 сливается в бак 1.
При отключении электросистемы и возврате золотников распределителя 25 и электромагнитного клапана 14 в исходное положение гидросистема работает в нейтральном режиме.
Таким образом, для функционирования гидропривода в позиции «Подъем жатки» используется давление настройки предохранительного клапана 7, а для функционирования гидроуправляемого запорного устройства 30 распределителя 25 (открытие запорного клапана 31) при опускании жатки используется давление настройки предохранительного клапана 16 меньшее, чем настройка предохранительного клапана 7.
В случае забивания барабана молотилки зерноуборочного комбайна хлебной массой отключается молотилка, и механизм обратной прокрутки барабана соединяется с валом барабана (условно не оказаны). Электрический сигнал с пульта управления одновременно подается к электромагнитному распределителю 26 и электромагнитному клапану 13 блока 4, золотник электромагнитного распределителя 26 выводится из нейтрального положения в рабочую позицию «Прокрутка барабана», а электромагнитный клапан 13 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24 поступает к электромагнитным распределителям 25, 27, 26 и через гидролинию 35 направляется в плунжерную полость гидроцилиндра 37, осуществляя рабочий ход механизма обратной прокрутки барабана. В этот момент плунжерная полость гидроцилиндра 37 соединена с насосом 2 и с предохранительным клапаном 7, настроенным на большее давление, а его штоковая полость через гидролинию 36, сливную полость 38 распределителя 26, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11 соединена с баком 1. После полного выхода штока гидроцилиндра 37 срабатывает предохранительный клапан высокого давления 7, электросистема кратковременно отключается и гидросистема начинает работать в холостом режиме. Затем электрический сигнал одновременно подается к электромагнитному распределителю 26 и электромагнитному клапану 15 блока 4, золотник электромагнитного распределителя 26 выводится из нейтрального положения в другую рабочую позицию «Холостой ход прокрутки барабана», а электромагнитный клапан 15 запирает слив рабочей жидкости в бак 1 через канал 12 управления переливного клапана 6. Переливной клапан 6 закрывается. Полный поток рабочей жидкости под давлением от насоса 2 через нагнетательные гидролинии 3, 24 поступает к электрогидравлическим распределителям 25, 27, 26 и через гидролинию 36 направляется в штоковую полость гидроцилиндра 37, осуществляя холостой ход механизма обратной прокрутки барабана. В этот момент штоковая полость гидроцилиндра 37 соединена с насосом 2 и с предохранительным клапаном 19, настроенным на минимальное давление, а его плунжерная полость через гидролинию 35, сливную полость 38 распределителя 26, сливные гидролинии 39, 10 и фильтр 11 соединена с баком 1. В конце холостого хода гидроцилиндра 37 из-за отсутствия нагрузки происходит резкое изменение скорости движения рабочей жидкости, что приводит к забросам давления, которые зависят от величины настройки предохранительного клапана 15, настроенного на минимальное давление по сравнению с предохранительными клапанами 7 и 16. После возврата штока в исходное положение электросистема отключается, и гидросистема начинает работать в режиме холостого хода. В случае необходимости рабочий цикл механизма обратной прокрутки барабана повторяется до полной очистки барабана.
Таким образом, применение в гидросистеме зерноуборочного комбайна устройства нескольких уровней давления путем применения скомпонованных в одном блоке: переливного, предохранительных и электромагнитных клапанов позволит снизить энергозатраты на функционирование ее гидроприводов, повысить функциональные возможности гидросистемы в целом и упростить ее конструкцию.