ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЕ СЛЕДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНЫ
HYDROMECHANICAL FOLLOWER ARRANGEMENT OF AGRICULTURAL MACHINERY

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам с рабочими органами, управление положением которых осуществляется в автоматическом следящем режиме гидравлическими сервомеханизмами по сигналам от копирующих щупов, как, например, в устройствах для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений.
Известно устройство для вождения почвообрабатывающего орудия в рядах многолетних насаждений [1], содержащее установленные на раме щупы, кинематически связанные с крановым гидрораспределителем, основной и дополнительный гидроцилиндры, кинематически соединенные с вертикальным ножом, а гидрораспределитель гидравлически сообщен через отверстия с гидроцилиндрами и с нагнетательной и сливной магистралями. При взаимодействии щупов с растениями они отклоняются и поворачивают золотник или корпус распределителя, в результате рабочая жидкость поступает к гидроцилиндрам, которые поворачивают нож в сторону, противоположную отклонению, при этом орудие за счет сил реакции почвы, действующих на нож, возвращается к оси междурядья.
Известно устройство для автоматического направления сельскохозяйственной машины по рядкам или междурядьям стеблевых культур [2 - прототип], которое содержит самоустанавливающуюся раму, копирующие щупы, рычажный механизм, соединенный с гидрораспределителем, передающим сигнал на гидросистему, включающую гидрораспределитель и исполнительный гидроцилиндр управления рамой машины. Причем гидросистема устройства запитана от гидросистемы трактора. Управляющий сигнал текущего рассогласования между положением рабочего органа и рядка, выработанный одним из щупов, вызывает перемещение золотника гидрораспределителя, управляющего исполнительным гидроцилиндром, шток которого, воздействуя на раму машины, перемещает ее и, следовательно, рабочий орган машины в горизонтальной плоскости.
Недостатком известных устройств является то, что объемная подача гидронасоса трактора значительно превышает пропускную способность элементов следящего гидропривода. Из-за этого масло дросселирует, нагревается, что приводит к низкой эксплуатационной надежности, невозможности обеспечения четкого взаимодействия копирующего щупа и исполнительного гидроцилиндра.
Известно устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений [3], содержащее установленный на раме посредством вертикального шарнира рабочий орган, кинематически связанный с силовым гидроцилиндром, щуп, соединенный с золотником гидрораспределителя, сообщенного с силовым гидроцилиндром, гидроаккумулятором, напорной и сливной магистралями, которые сообщены через имеющий управляемую полость разгрузочный клапан и параллельно установленные обратный клапан и дроссель. В работе вначале заряжается гидроаккумулятор, затем срабатывает разгрузочный клапан, и масло от насоса свободно переливается в бак. При встрече со штамбом щуп отклоняется, взаимодействует с золотником гидрораспределителя, обеспечивая подачу рабочей жидкости от гидроаккумулятора в гидроцилиндр, который выводит из ряда и затем, после обхода штамба, вводит рабочий орган в ряд насаждений, в результате чего гидроаккумулятор разряжается, давление падает, разгрузочный клапан закрывается и гидронасос вновь заряжает гидроаккумулятор до заданного давления.
Существенным недостатком данного устройства является то, что при сплошном размещении растений в ряду, например, вегетативно размножаемых подвоев не исключены повреждения растений рабочим органом из-за невозможности зарядить гидроаккумулятор в интервалах между растениями. Поэтому это устройство не может быть применено для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений.
Известно гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины [4], включающее установленный на раме поворотный рабочий орган, кинематически связанный с гидроцилиндром, щуп, плоскоповоротный гидрораспределитель с золотником, выполненным с дугообразными каналами с перемычками, и механизм разгрузки гидросистемы, снабженный внешним переливным клапаном, соединенным с каналом управления, выполненным в виде отверстия в золотнике, и канавок в корпусе гидрораспределителя, одна из которых соединена со сливом, а другая - с переливным клапаном, причем фазы соединения канавок с отверстием в золотнике и фазы перекрытия перемычками золотника входов гидролиний в корпусе совпадают. В исходном состоянии золотник распределителя находится в нейтральной средней позиции, запирая рабочие полости гидроцилиндра и фиксируя рабочий орган. В это время открытый канал управления, соединяющий линию управления переливного клапана, обеспечивает разгрузку напорной линии путем перепуска масла из напорной линии в сливную магистраль через переливной клапан с минимальным перепадом давления. При обходе штамба щуп поворачивает золотник, который перекрывает своим телом канал управления, переводя переливной клапан в напорный режим и обеспечивая давление в линии нагнетания. Одновременно золотник соединяет рабочие полости гидроцилиндра с линиями нагнетания и слива таким образом, что обеспечивает движение рабочего органа в направлении перемещения щупа.
Известное устройство обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при сплошном размещении растений в ряду, например вегетативно размножаемых подвоев, из-за неустойчивого положения щупа в нейтральной позиции золотник распределителя постоянно включает и выключает переливной клапан, что приводит к дросселированию масла в переливном клапане, гидроударам и перегреву масла в гидросистеме, вынужденным остановкам и снижению эксплуатационной производительности сельскохозяйственной машины.
Предложено гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины, содержащее самоустанавливающуюся раму с размещенными на ней рабочими органами, кинематически связанную с гидроцилиндром, щупы, кинематически связанные с гидрораспределителем, который гидравлически сообщен через отверстия с гидроцилиндром и с нагнетательной и сливной магистралями, отличающееся тем, что нагнетательная магистраль снабжена регулятором расхода рабочей жидкости и установленным за ним напорным клапаном, соединяющим нагнетательную и сливную магистрали.
Наличие регулятора расхода в нагнетательной магистрали обеспечивает необходимую постоянную подачу рабочей жидкости к золотнику распределителя следящего гидропривода независимо от объемной подачи насоса трактора. Это повышает надежность работы сельскохозяйственной машины, приводит к снижению гидравлических потерь и температурной напряженности гидросистемы независимо от используемого трактора, частоты вращения коленчатого вала его двигателя, степени износа качающего узла насоса. А установка напорного клапана между регулятором расхода рабочей жидкости и гидрораспределителем и отрегулированного на минимальное давление срабатывания следящего гидропривода дополнительно ограничивает гидравлические потери гидросистемы. При этом обеспечивается четкое взаимодействие копирующих щупов с переключением золотника распределителя и как результат - ориентирование рабочих органов относительно рядка растений.
На фиг.1 изображено устройство, вид сверху; фиг.2 - гидрораспределитель в разрезе; фиг.3 - сечение А-А фигуры 2; фиг.4 - регулятор расхода в разрезе.
Гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины содержит щупы 1 и 2, взаимодействующие с внешними объектами 3, например с растениями вегетативно размножаемых подвоев, и вырабатывающими сигналы для управления рабочими органами 4 через плоскоповоротный гидрораспределитель 5 посредством гидроцилиндра 6, установленного в параллелограммном механизме 7, соединяющем самоустанавливающуюся раму 8 с навеской 9, снабженной опорно-регулировочными колесами 10. Щупы 1 и 2 закреплены на раме 8 посредством кронштейнов 11, 12 с шарнирами 13, 14 и в исходном состоянии поджаты к упорам 15, 16 пружинами 77, 18. При этом щуп 1 кинематически посредством тяги 19, рычага 20, валика 21, проходящего сквозь крышку 22 и закрепленного шарнирно с помощью подшипника 23 на раме 8, связан с плоским золотником 24, а щуп 2 посредством тяги 25 и рычага 26 - с корпусом 27 распределителя 5. Золотник 24 распределителя имеет дугообразные каналы 28, 29, разделенные перемычками 30, 31, одна из которых расположена со стороны напорной магистрали 32, а другая - со стороны сливной магистрали 33, причем в исходном состоянии упомянутые перемычки обеспечивают гидравлическое сообщение дугообразных каналов золотника с напорной и сливной магистралями. Одновременно дугообразные каналы связаны гидравлическими линиями 34, 35 с гидроцилиндром 6. Нагнетательная магистраль 32 снабжена регулятором расхода 36, ограничивающим поток рабочей жидкости, поступающей от гидронасоса трактора (не показан) по магистрали 37. Регулятор расхода содержит корпус 38, в котором размещены плунжер 39 с пружиной 40, дроссель 41, пробки 42 и 43, которые снабжены регулировочным винтом 44 с гайкой 45. Для исключения утечек масла пробки 42 и 43 и регулировочный винт 44 снабжены уплотнениями 46, 47 и 48. Регулятор расхода 36 связан гидролинией 49 со сливной магистралью 33. Кроме того, в нагнетательной магистрали 32 на участке между регулятором расхода 36 и гидрораспределителем 5 установлен напорный клапан 50.
Гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины на примере машины для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений работает следующим образом.
Агрегат, состоящий из трактора и сельскохозяйственной машины с предложенным устройством, движется над рядом растений. Масло от насоса гидросистемы трактора по гидролинии 37 поступает в нагнетательный канал А корпуса 38 регулятора расхода 36, проходит через дроссель 41 и дозированно через отверстие Б попадает в напорную магистраль 32 следящего устройства. Давление жидкости перед дросселем выше, чем после него. Так как правый (по чертежу) торец плунжера 39 связан с каналом А, а левый сверлением Г с полостью за дросселем, то плунжер, преодолевая усилие пружины 40, перемещается влево и часть рабочей жидкости с незначительным перепадом давления через отверстие Б по гидролинии 49 уходит в сливную магистраль 33. Сечение отверстия дросселя 41 регулируют винтом 44 так, чтобы независимо от объемной подачи насоса трактора в гидросистему следящего устройства сельскохозяйственной машины поступало через отверстие Б постоянное нормированное количество рабочей жидкости.
Симметричное расположение рабочих органов 4 уравновешивает действующие на них нагрузки, которые ориентируют самоустанавливающуюся раму 8 в соответствии с расположением растений в ряду. При этом масло, поступившее в распределитель 5 из нагнетательной магистрали 32, попадает по дугообразным каналам 28, 29 одновременно в сливную магистраль 33 и по гидролиниям 34, 35 в бесштоковую и штоковую полости гидроцилиндра 6. При нарушении силового равновесия рама 8 смещается влево или вправо от оси ряда, щупы 1 или 2 упираются в растения 3 и, преодолевая усилие пружин 17, 18, воздействуют на гидрораспределитель 5. Причем щуп 1 посредством тяги 19, рычага 20, валика 25 поворачивает золотник 24, а щуп 2 тягой 25 через рычаг 26 поворачивает корпус 27. При этом изменяется проходное сечение каналов между золотником 24 и корпусом 27 в распределителе 5, за счет чего снижается давление в одной и повышается в другой полостях гидроцилиндра 6, восстанавливая тем самым равновесие подвижной рамы 8. При смещении рамы 8 относительно ряда растений 3 из-за неточностей вождения или непрямолинейности ряда щупы 7 или 2 воздействуют посредством кинематической связи на гидрораспределитель 5 и посредством гидроцилиндра 6 через параллелограммный механизм 7 ориентируют раму 8 с закрепленными на ней рабочими органами 4 в соответствии с расположением растений 3 в ряду. Установка напорного клапана 50 между регулятором расхода 36 и отрегулированного на минимальное давление срабатывания следящего гидропривода обеспечивает перелив излишков рабочей жидкости из магистрали 37 по гидролинии 49 в сливную магистраль 33 с минимальным перепадом давления.
Эффективность устройства достигается за счет повышения его эксплуатационной надежности, путем снижения гидравлических потерь и температурной напряженности гидросистемы независимо от используемого трактора, частоты вращения его двигателя, степени износа качающего узла насоса.
Источники информации
1. А.с. SU 1428222 А01В 39/16.
2. А.с. СССР 631100 А01В 69/00.
3. А.с. SU 1523065 А01В 39/16.
4. А.с. SU 1761009 А01В 39/14.