ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН

Полезная модель гидравлического устройства землеройных машин относится к гидравлическим системам тракторов и землеройных машин, применяемых в мелиорации и строительстве, и предназначена для автоматического управления гидравлической системой высотного положения рабочих органов машин, оснащенных системой (лазерной, навигационной) автоматического управления (САУ).
Известно типовое гидравлическое устройство трактора (К-744, К-701, Т-150, ДТ-75) с полуприцепной (навесной, прицепной) машиной (планировщики, скреперы и др.), состоящее из гидробака, фильтра, насоса, трубопроводов, тракторного гидрораспределителя (Р-75, Р-150) с ручным управлением со встроенными перепускным и предохранительным клапанами, гидроцилиндра подъема и опускания рабочего органа землеройной машины [1]. Это устройство может обеспечить только ручное регулирование высотного положения рабочего органа машины путем переключения рычага секции гидрораспределителя.
Гидравлическое устройство планировщика Мара (Италия) состоит из независимой (автономной) гидросистемы, включающей насос с механическим приводом от карданного вала трактора, фильтр, гидробак, предохранительный клапан, трубопроводы и трехпозиционный электрогидрораспределитель с золотником и электромагнитами, подключенными к выходу электрических команд лазерной системы автоматического управления (ЛСАУ), которая, в свою очередь, состоит из задатчика (лазерной опорной плоскости), датчика (приемника лазерного излучения) и преобразователя (пульта управления) [2]. Это гидравлическое устройство не использует гидравлическую систему трактора, содержит дополнительно гидробак, насос с механическим постоянно включенным приводом от карданного вала, что в целом усложняет и удорожает конструкцию и снижает надежность.
Известны также другие специализированные гидравлические устройства, в которых трехпозиционный электрогидрораспределитель с золотником и электромагнитами подключен к отдельному насосу. Регулирование высотного положения рабочего органа дреноукладчика ЭТЦ-202А производится автоматически по командам, поступающим на электромагниты золотника от преобразователя (пульта управления) и щупового датчика, взаимодействующего с задатчиком (копирным тросом или лазерным лучом) [3]. Однако это гидравлическое устройство не рассчитано на использование базового трактора с типовым насосом и гидрораспределителем и не может быть использовано для автоматического регулирования высотного положения рабочего органа полуприцепных, навесных или прицепных землеройно-планировочных машин.
Целью изобретения является обеспечение автоматического регулирования высотного положения рабочего органа землеройной машины, агрегатируемой трактором, путем подключения к гидросистеме трактора и машины трехпозиционного электрогидрораспределителя с золотником и электромагнитами, взаимодействующими с преобразователем по сигналам датчика относительно задатчика системы автоматического управления (САУ).
Поставленная цель достигается тем, что гидравлическое устройство, состоящее из гидробака, фильтра, насоса, тракторного гидрораспределителя с ручным управлением, силового гидроцилиндра подъема и опускания рабочего органа землеройной машины, трехпозиционного электрогидрораспределителя с золотником и электромагнитами, трубопроводов, задатчика, датчика и преобразователя системы автоматического управления, отличается тем, что линии напора и слива выходов тракторного гидрораспределителя подключены трубопроводами к линиям входа напора и слива электрогидрораспределителя и предохранительного клапана, а линии выхода электрогидрораспределителя соединены трубопроводами с силовым гидроцилиндром, причем электрические выходы преобразователя подключены к электромагнитам золотника электрогидрораспределителя.
Общий вид гидравлического устройства изображен на фиг. 1. Оно состоит из гидробака ГБ, фильтра Ф, насоса Н, тракторного секционного гидрораспределителя ГРУ с ручным управлением, трехпозиционного электрогидрораспределителя ЭГР с золотником З и электромагнитами ЭМ, предохранительного гидроклапана ПК, силового гидроцилиндра Ц подъема и опускания рабочего органа землеройной машины и трубопроводов. Система автоматического управления (САУ) высотным положением рабочего органа машины содержит задатчик ЗД (лазерный луч), датчик Д (приемник), вырабатывающий электрический сигнал относительно положения задатчика, и преобразователя (пульт управления) П, усиливающего и преобразующего электрический сигнал приемника в электрические команды управления, поступающие на электромагниты ЭМ золотника З. Линии напора Р и слива Т выходов тракторного гидрораспределителя ГРУ соединены трубопроводами с линиями входа напора Р и слива Т трехпозиционного электрогидрораспределителя ЭГР и предохранительного клапана ПК, а линии выхода А и Б электрогидрораспределителя соединены трубопроводами с силовым гидроцилиндром Ц. Электрогидрораспределитель ЭГР имеет в зависимости от команды управления три рабочие позиции: нейтральная (средняя) и две крайних. Проходное отверстие рабочей жидкости электрогидрораспределителя должно быть синхронизировано с номинальным расходом тракторного насоса.
В начале работы рычаг секции тракторного гидрораспределителя устанавливается в постоянное положение, при котором поток рабочей жидкости направляется из линии напора тракторного гидрораспределителя ГРУ в линию напора трехпозиционного электрогидрораспределителя ЭГР. В случае воздействия управляющего сигнала (напряжения 12 В), поступающего от преобразователя П на один из электромагнитов ЭМ, происходит перемещение плунжера золотника З из нейтральной позиции в одно из крайних положений, при котором поток рабочей жидкости направляется в одну из полостей гидроцилиндра Ц, перемещающего рабочий орган вверх или вниз. После снятия управляющего напряжения плунжер золотника З под действием пружины возвращается в исходную (среднюю) позицию, при которой поток рабочей жидкости свободно проходит через электрогидрораспределитель ЭГР и тракторный распределитель ГРУ в гидробак ГБ. При этом гидроцилиндр Ц находится в запертом положении, а рабочий орган в неподвижном состоянии.
Предохранительный гидроклапан ПК служит для поддержания номинального давления и предохранения гидросистемы от превышения давления (перегрузки). В случае превышения допустимого давления поток рабочей жидкости направляется непосредственно через предохранительный гидроклапан ПК в тракторный гидрораспределитель ГРУ и гидробак ГБ минуя электрогидрораспределитель ЭГР.
Работа гидравлического устройства совместно с лазерной САУ происходит следующим образом. Лазерный передатчик (задатчик ЗД) формирует при круговом вращении лазерного луча лазерную опорную плоскость параллельную заданному уклону поверхности земли. При нахождении центра приемника (датчик Д) на лазерной опорной плоскости, а рабочего органа на заданной глубине копания, приемник вырабатывает сигнал «Норма», при котором напряжение сигнала преобразователя П на электромагнитах ЭМ равно нулю. В этом случае плунжер золотника З находится на средней позиции, а силовой гидроцилиндр Ц в запертом положении. Если рабочий орган под воздействием внешних возмущений (неровности поверхности земли и реакции грунта) отклоняется от заданной глубины копания, то приемник вырабатывает сигнал «Вверх» или «Вниз», который подается в преобразователь П и далее на один из электромагнитов ЭМ, перемещающий плунжер золотника З из нейтральной позиции в одно из крайних положений, при котором поток рабочей жидкости направляется в одну из полостей гидроцилиндра Ц, перемещающего рабочий орган вверх или вниз до момента возвращения центра приемника на лазерную опорную плоскость.
Вместо лазерной системы управления также может быть использована спутниковая система навигации GPS и ГЛОНАСС, также оснащенная датчиком и преобразователем.
Источники информации:
1.Техническое описание и инструкция по эксплуатации тракторов Кировец К-701, К-700А. Завод спецмашин, г. Санкт-Петербург, 2001.
2. ОАО Инвеста Финанс. Проспект. Планировщики 45МД/50/МД/60МД. MARA, 2002.
3. Машины и оборудование для строительства мелиоративных систем. ЦНИИТЭстроймаш, М., 1979, стр. 193, Гидравлическая схема экскаватора-дреноукладчика ЭТЦ-202А.