УСТРОЙСТВО ТОКОПЕРЕХОДА КРУГОВОЙ ШИРОКОЗАХВАТНОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
DEVICE FOR CURRENT-CROSSING OF WIDE-COVERAGE SPRINKLING MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к широкозахватным дождевальным машинам кругового действия, и может быть использовано для централизованного снабжения электропривода тележек ДМ электрической энергией.
Известен способ передачи электроэнергии и сигналов управления к электроприводу тележек широкозахватной дождевальной машины (ДМ "Кубань-ЛК"), работающей по принципу вращения по кругу, относительно неподвижной центральной опоры. Руководство по эксплуатации ЭК-100.000 ЭК. Указанный способ предполагает намотку в корпусе токоперехода нескольких (восемь) витков токопроводящих кабелей, как силовых, так и управляющих, при помощи которых осуществляется питание электродвигателей и управление движением машины посредством подачи сигналов со щита управления, закрепленного на неподвижной центральной опоре (ДМ "Кубань-ЛК").
Недостатком указанного способа является сложность конструкции и ограниченное количество оборотов круговой машины в одном направлении. Данное конструктивное решение требует наличия устройства счета и контроля оборотов, кроме того в процессе продолжительной работы происходит износ наружной поверхности изоляции кабелей, что небезопасно и требует их постоянной смазки.
Существует решение, предложенное в Патенте №2629233 "Электрифицированная многосекционная дождевальная машина кругового действия", в состав предложений машины, кроме известных и описанных ранее составных частей: неподвижной опоры, поворотное колено, трубопроводные секции (фермы) с дождевальными насадками, самоходных тележек, имеется тележка с установленным на ней электрогенератором и щитом управления, опирающаяся на монорельс и вращающаяся по нему посредством роликов, вокруг остова неподвижной опоры. Верхняя часть тележки жестко соединена с поворотным коленом, которое вращает тележку усилием, передающимся от ферменного пролета дождевальной машины, между ферменным пролетом первой секции трубопровода, установлен электроуправляемый вентиль.
По мнению заявителей, данное решение упрощает изготовление и повышает безопасность. Однако есть основание считать, что недостатками данного решения являются:
1. На основе анализа уже работающих и перспективных образцов широкозахватных машин кругового действия, сделан вывод, что предпочтение отдается централизованному энергоснабжению от стационарной электросети, представляющей собой трансформаторную подстанцию и кабель, идущий от нее вдоль подводящего трубопровода к центральной опоре машины. Данный способ используется на 98%, как отечественных, так и импортных машин. Использование в качестве электроснабжения электрогенератора применяется в крайних случаях и влечет за собой повышение стоимости, как самой машины, так и удорожание ее обслуживания, а, в частности, заправка топливом, обслуживание электрогенератора, охрана. Кроме того, стоимость изготовления вращающейся тележки, обечайки, топливного бака превысит стоимость использования в качестве токоперехода кольцевого коллектора, которые используются в широком спектре электрических машин (двигатели, генераторы, выпускаемых серийно).
2. Использование вентиля в качестве нагруженной части металлоконструкции с динамической нагрузкой в пределах 1300-1500 кг (в зависимости от диаметра и длины пролета дождевальной машины) вносится крайне проблематично, учитывая, что сам вентиль не рассчитан для передачи таких нагрузок.
3. Отсутствие шарнира в месте крепления ферменного пролета с вентилем к поворотному колену с учетом неровностей поля (уклоны от 0,03 до 0,07) может привести к разрушению конструкции, учитывая воздействие на ферменный пролет продольно-поперечных динамических нагрузок, возникающих при движении машины по полю со сложным рельефом почвы.
Прототипом предлагаемого решения является токосъемник, выполненный в виде кольцевого коллектора ("ОРТЕХ-БАУЭР", "АХТУБА К168", "НЕВА-CM", Рейнке, Valley), расположенного в верхней части поворотного колена неподвижной опоры, являющегося составной частью узла крепления и вращения ферм машины. На наружной части коллектора расположены кольца и щетки для передачи высокого напряжения - 380 В, а внутри устройства имеются кольца и щетки до 11 штук для передачи управляющих электрических сигналов управления машиной (220 и 110 В).
Инструкция по эксплуатации OPTEX-BAUER-CENTERSTAR 5000 ООО "ОРТЕХ-БАУЕР"
Щит управления расположен на металлоконструкции неподвижной центральной опоры. Кабель электропитания машины от внешней электросети (подстанции) заводится в центральный щит управления, из которого выходят кабели питания электропривода и управления движением машины, которые посредством кольцевого токоперехода соединяются с кабелями питания и управления, проложенными вдоль всего водопроводящего трубопровода машины к каждой тележке.
Недостатком данного способа электроснабжения и управления движением машины является сложность конструкции узла токоперехода из-за большого количества токопередающих колец, и использование в качестве управляющего напряжения - напряжение от 220 до 110 В, что в условиях применения дождевальной машины является жизнеопасными, кроме того, данное конструктивное решение узла поворота имеет недостаток заключающийся в том, что данный элемент конструкции испытывает повышенные ассиметричные нагрузки, возникающие в результате действия на поворотное колено с узлом вращения реактивного момента от веса фермы с водой составляющего от 400 до 500 кг⋅м, что существенно сказывается на долговечности конструкции.
Целью предложенного изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и возможность использования в системе управления дождевальной машины контроллера и электронных элементов управления и контроля работы электропривода с рабочим напряжением 12÷24 В, и изменяемой частотой электросигнала, которая не может быть достигнута с их применением кольцевого коллектора из-за возможности потерь сигнала (напряжение и частота), ввиду непостоянности переходного сопротивления между кольцами и щетками токосъемника, в жестком режиме эксплуатации дождевальной машины, предлагаемое решение позволит полностью автоматизировать систему управления с помощью применения цифровых технологий, а также уменьшить нагрузки на узел поворота ферм.
Данная цель достигается с помощью отказа от передачи управляющих и контролирующих сигналов электроуправления через кольцевой токопереход путем размещения центрального щита управления на выносном кронштейне, закрепленном на поворотном колене и вращающимся вместе с ним.
Кроме того, при расположении данного кронштейна строго напротив места крепления фермы машины, создается контрмомент в пределах 200 кг⋅м, позволяющий частично разгрузить узел поворота, что приводит к повышению его срока службы.
Питание и управление машиной происходит следующим образом. Фиг.1
Электроэнергия напряжением. 380 В подводится посредством кабеля внешней электросети 1 к неподвижной опоре 2, на которой установлен вводной автомат 3, отключения ДМ. Далее с помощью кабеля 4 вводной автомат соединяется с кольцевым токопереходом 5, через который с помощью кабеля 10 напряжение питания машины попадает в центральный щит управления 6, вращающийся на выносном консольном кронштейне 7, закрепленном на поворотном колене 8, неподвижной опоры машины, а оттуда в виде силового напряжения и преобразованных сигналов управления, с помощью кабелей 9, к тележкам ДМ. Центральный щит управления размещается на консольном кронштейне со стороны противоположной расположению дождевальной насадки 11, факел дождя которой направлен в сторону от места нахождения щита.