ПРИВОД ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к оросительной технике, и может быть использована в самоходных дождевальных и поливных машинах позиционного действия, например, на колесных перекатываемых дождевальных трубопроводах.
Известен привод, включающий распределитель, связанный двумя каналами с гидроцилиндром двухстороннего действия, который через храповый механизм и шестерни связан с валами через муфты, позволяющие передавать крутящий момент только в одном направлении. На штоке гидроцилиндра закреплены упоры, служащие для переброса куркового механизма и штока с клапанами и осуществления подключения разных полостей гидроцилиндра к напорному трубопроводу машины. Вода под давлением во время полива дождевальной машины поступает через распределитель в одну из полостей гидроцилиндра. Поршень со штоком начинает перемещаться и через ось, собачку и храповое колесо вращает вал с колесом дождевальной машины (АС №1026719).
Недостатком этого привода является необходимость высокого давления в оросительном трубопроводе для качественной работы средне-струйных дождевальных аппаратов и для работы гидропривода машины, приводящего дождевальную машину в движение. Однако в последние годы все более широкое распространение на дождевальных машинах получают дождеватели типа спринклеров, требующие для качественной работы низкое давление от 0,08 до 0,25 МПа (напор от 8 до 25 м), вместо среднеструйных или щелевых дождевальных аппаратов с давлением до 0,7 МПа. Для установки таких дождевателей необходимо уменьшить давление в трубопроводе на входе в машину с 0,72 до 0,30÷0,35 МПа, т.е. почти в два раза. Но в этом случае при поливе система гидропривода не сможет обеспечить передвижения дождевальной машины из-за падения давления в гидроцилиндре и снижения усилия на рычаг и толкатели колес, так как усилие, создаваемое одним поршнем и передаваемое на толкатели, приводящие в движение колеса, окажется недостаточным. Кроме того, необходимость повышения давления воды до 0,7 МПа в трубопроводе приводит к значительным затратам на перекачку воды, а высокое давление приводит к значительному снижению надежности работы дождевальных машин, поскольку высокое давление приводит к порывам трубопровода.
Известен гидропривод дождевальной машины типа ДМУ «Фрегат» для работы при низком давлении в трубопроводе. Гидроцилиндр гидропривода дождевальной машины типа ДМУ «Фрегат» оборудован вторым поршнем со штоком с изменением верхней крышки гидроцилиндра, изменением места крепления гидроцилиндра и системы передачи усилий на рычаг и толкатели за счет оснащения гидроцилиндра параллелограммным механизмом. Предлагаемое изобретение позволяет снизить вдвое требуемое давление в напорном трубопроводе и гидроцилиндре, обеспечивает работу гидропривода ДМУ «Фрегат» при низком давлении с установкой дождевателей, требующих для нормальной работы низкое давление от 0,08 до 0,25 МПа. (Патент РФ №2606819).
Однако, это усовершенствование гидропривода усложняет конструкцию привода, не решая проблемы повышения надежности работы машины.
Известен привод низконапорной дождевальной машины кругового действия оросительной системы, содержащей турбину, работающую от источника орошения, образованного плотиной. Турбина соединена валом с низконапорным насосом, высоконапорным насосом и генератором. Низконапорный насос нагнетает поливную жидкость в подводящий трубопровод дождевальной машины. Высоконапорный насос нагнетает жидкость в высоконапорный подводящий трубопровод, к которому подключена система управления и гидравлической защиты дождевальной машины от аварий и линии питания гидроприводов, связанных с толкателем храпового механизмом колес опорных тележек. На ведущей опорной тележке выход линии питания гидроприводов соединен через кран-задатчик скорости движения дождевальной машины. При поливе устройство автоматического управления формирует пакет коротких импульсов напряжения, которые подаются на привод клапана высоконапорного подводящего трубопровода (Патент РФ №2354110).
Недостатком привода дождевальной машины является необходимость использования храпового механизма с толкателем для привода колес, что не позволяет точно управлять движением колес в условиях источника орошения, образованного плотиной.
В качестве прототипа используем систему статического гидропривода дождевальной машины T-L Irrigation (США). Привод дождевальной машины содержит установленную на одной опорной тележке гидравлическую станцию в месте подключения дождевальной машины к водяной магистрали, подводящий трубопровод, состоящий из нагнетательной и сливной магистралей гидравлической жидкости, подвешенных вдоль трубопровода для подачи воды для орошения, а также устройств автоматического управления и размещенных на каждой опорной тележке гидроприводов опорных тележек. Гидравлическая станция содержит гидронасос с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя, емкость для гидравлической жидкости, регулятор давления с предохранительным клапаном, соединенный с подводящим трубопроводом. Передача вращения на колеса тележки осуществляется от гидроприводов опорных тележек, состоящих из гидродвигателей и планетарных или червячных редукторов. (Б.П. Фокин, А.К. Носов, Современные проблемы применения многоопорных дождевальных машин, Научное издание, Ставрополь, 2011 год, с. 80, стр. 65-69).
Недостатком прототипа является громоздкость, сложность конструкции, низкий КПД и недостаточная надежность. Это обусловлено большим количеством соединений на протяженном подающем трубопроводе длиной более 400 метров. В связи с большой протяженностью нагнетательной магистрали необходимо использование значительного количества гидравлической жидкости. Из-за большого гидравлического сопротивления в нагнетательной магистрали требуется создание высокого избыточного давления гидравлической жидкости - более 16 МПа, при том, что нагнетательная магистраль подвержена при движении дождевальной машины значительным деформациям. Применение механических передач в виде планетарных или червячных редукторов снижает КПД привода в целом.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание простого и надежного привода дождевальной машины.
Поставленная задача решается за счет того, что привод дождевальной машины, содержащий установленную на одной опорной тележке гидравлическую станцию, включающую электродвигатель, гидронасос, емкость для гидравлической жидкости, регулятор давления с предохранительным клапаном, соединенный с подводящим трубопроводом, включающим высоконапорную нагнетательную и сливную магистрали, устройство автоматического управления и размещенные на каждой опорной тележке гидроприводы опорных тележек, дополнительно содержит гидравлические станции с гидрораспределителями, установленные на каждой опорной тележке. Гидроприводы всех опорных тележек содержат гидроцилиндры и механизмы преобразования возвратно-поступательного движения штоков гидроцилиндров во вращательное движение колес, а гидрораспределитель соединен через нагнетательную и сливную магистрали с гидроцилиндрами гидроприводов опорных тележек. В качестве механизма преобразования возвратно-поступательного движения штока гидроцилиндра во вращательное движение колеса может быть использован храповый механизм или роликовая обгонная муфта, установленные на валах, связанных с колесами опорных тележек и снабженных рычагами, соединенными со штоками гидроцилиндров. Устройство автоматического управления электродвигателем, гидрораспределителем и гидроцилиндрами содержит датчики конечных положений штоков гидроцилиндров.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где представлены:
на фиг. 1 - общая схема заявляемого привода дождевальной машины;
на фиг. 2 - гидропривод опорной тележки с храповым механизмом:
на фиг. 3 - гидропривод опорной тележки с роликовой обгонной муфтой;
на фиг. 4 - гидравлическая станция привода дождевальной машины.
Привод дождевальной машины содержит (фиг. 1) размещенные на каждой опорной тележке 1 гидравлическую станцию 2, заключенный в кожух гидропривод 3 опорной тележки 1 и подводящий трубопровод 4, соединяющий гидравлическую станцию 2 с гидроприводом 3 опорной тележки 1. Опорная тележка 1 опирается на грунт посредством колес 5.
Рама опорной тележки 1 (фиг. 2) снабжена корпусами 6, в которых закреплены подшипники 7, предназначенные для установки вала 8. С одного конца вала 8 закреплено колесо 5 опорной тележки 1, ас противоположного конца вала 8 размещен заключенный в кожух гидропривод 3 опорной тележки 1. Конструкция гидропривода 3 опорной тележки 1 на основе храпового механизма показана на фиг. 2. Храповый механизм состоит из закрепленного на валу 8 храпового колеса 9, с двух диаметрально противоположных сторон которого установлены собачки 10, подпружиненные посредством пружин к его внешней поверхности. Собачки 10 при помощи осей закреплены на рычаге 11, соединенном со штоком 12 гидроцилиндра 13. Корпус гидроцилиндра 13 закреплен на раме опорной тележки 1. Для предотвращения обратного хода опорной тележки 1 применяется противооткатный механизм на основе фиксатора 14.
Конструкция гидропривода 3 опорной тележки 1 на основе роликовой обгонной муфты показана на фиг. 3. На валу 8 закреплен барабан 15, на котором с зазором установлен корпус роликовой обгонной муфты 16. Между барабаном 15 и корпусом роликовой обгонной муфты 16 размещены ролики 17. Поверхности корпуса роликовой обгонной муфты 16 и барабана 15 в зоне контакта с роликами 17 образуют клин. Корпус роликовой обгонной муфты 16 снабжен рычагом 18, соединенным со штоком 12 гидроцилиндра 13.
Гидравлическая станция 2 (фиг. 4) состоит из электродвигателя 19, гидронасоса 20, фильтра 21, регулятора давления 22, гидрораспределителя 23, емкости для гидравлической жидкости 24. Гидрораспределитель 23 соединен с гидроцилиндрами 13 при помощи подводящего трубопровода 4, состоящего из высоконапорной подающей и сливной магистралей. Устройство автоматического управления контролирует и управляет работой электродвигателя 19 и гидрораспределителя 23.
Привод дождевальной машины при использовании гидропривода 3 опорной тележки 1 с храповым механизмом работает следующим образом. После подачи напряжения от устройства автоматического управления включается электродвигатель 19, который приводит в действие гидронасос 20, подающий гидравлическую жидкость из емкости для гидравлической жидкости 24 через фильтр 21 и гидрораспределитель 23 в одну из полостей гидроцилиндров 13. В случае превышения давления на выходе гидронасоса 20 срабатывает регулятор давления 22, и гидравлическая жидкость сливается в емкость для гидравлической жидкости 24. По сигналу от устройства автоматического управления происходит переключение гидрораспределителя 23, в результате которого гидравлическая жидкость под давлением подается в противоположную полость гидроцилиндров 13. В результате этого рычаг 11 возвращает собачки 10 храпового механизма в исходное положение. В результате этого возвратно-поступательное движение штоков 12 гидроцилиндров 13 преобразуется во вращательное движение вала 8, жестко соединенного с колесами 5 опорных тележек 1. Перемещение штоков 12 гидроцилиндров 13 контролируется устройством автоматического управления при помощи датчиков конечных положений штоков 12.
Привод дождевальной машины при использовании гидропривода 3 опорной тележки 1 с роликовой обгонной муфтой работает следующим образом. Шток 12 гидроцилиндра 13 поворачивает рычаг 18. При повороте корпуса роликовой обгонной муфты 16 в сторону сужения клина ролики 17 выходят из контакта с барабаном 15 или с корпусом роликовой обгонной муфты 16, что обеспечивает втягивание штока гидроцилиндра 10 без поворота барабана 15. При выдвижении штока 12 гидроцилиндра 13 ролики 17 перемещаются в сторону сужения клина и обеспечивают жесткое соединение барабана 15 и корпуса роликовой обгонной муфты 16 и, соответственно, поворот барабана 15 и опорного вала 8 с опорным колесом 5 тележки 1. Для уменьшения свободного хода между барабаном 15 и корпусом роликовой обгонной муфты 16 ролики 17 прижимаются в сторону сужения клина пружинами.
Для удобства монтажа и обслуживания привода дождевальной машины электродвигатель 19, гидронасос 20, фильтр 21, регулятор давления 22, гидрораспределитель 23 и емкость для гидравлической жидкости 24 размещены в едином модуле - гидравлической станции 2.
Преимущества предлагаемого привода дождевальной машины заключаются в следующем.
Привод имеет простую конструкцию, которая может быть собрана из стандартных комплектующих изделий гидроаппаратуры при минимальном количестве нестандартных деталей и узлов.
Размещение гидравлических станций на каждой опорной тележке дождевальной машины дает возможность значительного сокращения длины подающего трубопровода, что снижает гидравлическое сопротивление и позволяет значительно уменьшить избыточное давление гидравлической жидкости в нагнетательной магистрали.
Отказ от использования редукторов повышает КПД привода, снижается потребляемая мощность. По сравнению с прототипом она снижается в 1,5-2 раза, а по сравнению с электрическими приводами на основе механических передач с большими передаточными отношениями - в 3-3,5 раза.
Вследствие значительного сокращения длины подающего трубопровода дождевальной машины снижается в 20-25 раз количество гидравлической жидкости по сравнению с прототипом, повышается надежность работы привода дождевальной машины.
Использование датчиков конечных положений штоков гидроцилиндров упрощает работу устройства автоматического управления без снижения согласованности движения тележек, таким образом повышая надежность работы дождевальной машины.