СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И/ИЛИ РЕГУЛИРОВКИ НАВЕСНЫХ СИСТЕМ ТРАКТОРА

Полезная модель относится к средствам технического диагностирования в области сельскохозяйственного машиностроения, точнее к стендам для исследования и/или регулирования тракторных навесных систем, предназначенных для работы с почвообрабатывающими орудиями, преимущественно для исследования, наладки или демонстрации работы силового и позиционного автоматов, догружателей ведущих колес (ДВК) либо гидроувеличителей сцепного веса (ГСВ) и других узлов и элементов системы. Целесообразно использование стенда и для обычной навесной системы, работающей с прицепными плугами; для определения расположения центра масс и других массо-геометрических характеристик машины, а также может быть использован в качестве лабораторного стенда в процессе обучения учащихся и повышения квалификации специалистов.
Применяемые на ряде тракторостроительных заводов, например на Чебоксарском заводе промышленных тракторов, стенды в виде качалок (качелей), служащие для определения расположения центра масс тракторов, не могут быть использованы для налаживания автоматических регуляторов навесных систем: силовых или позиционных, все шире применяемых на современных тракторах.
В настоящее время известны стенды, предназначенные для исследования /наладки силовых (RU 2265819, 2005 г.) или позиционо-силовых (SU 395739, 1973 г.) регуляторов навесных систем, или технического диагностирования систем в режиме силового или позиционного регулирования (SU 1204828, 1986 г.), либо для определения массо-геометрических характеристик (RU 2426088, 2011 г), к недостаткам которых, помимо некоторой конструктивной усложненности, следует отнести их достаточно узкую специализацию.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) предлагаемой полезной модели по числу совпадающих существенных признаков определен стенд для проверки силового регулятора навесной системы трактора (SU 446788, 1974 г.), содержащий неподвижное основание с вертикальной стойкой, динамометр, гидравлический механизм иммитации тяговой нагрузки, шарнирно связанный с неподвижным основанием, и средство для позиционирования трактора с навесной системой. В нем трактор с навесной системой устанавливается на неподвижном основании с позиционированием на нем посредством выступающих стационарных упоров и навесная система трактора подсоединяется к механизму иммитации тяговой нагрузки: через динамометр к горизонтальному гидроцилиндру, шарнирно закрепленному на стойке основания, а через телескопическую вертикальную стойку к шариковому нагрузочному клапану, включенному в магистраль, сообщающую полости высокого и низкого давления гидроцилиндра.
В прототипе сохраняется основной недостаток предыдущих аналогов - ограниченность его функциональных возможностей.
Задача, реализуемая полезной моделью, направлена на расширение арсенала технических средств в области исследования и/или регулирования навесных систем сельскохозяйственных тракторов, предназначенных для почвообрабатывающих орудий, путем создания универсального стенда для этих целей.
Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, состоит в расширении функционального диапазона стенда.
Сущность полезной модели заключается в том, что стенд для исследования и/или регулирования навесных систем трактора, преимущественно с автоматическими регуляторами, реагирующими на изменение силы тяги и положение почвообрабатывающего орудия относительно трактора, содержащий неподвижное основание с вертикальной стойкой, динамометр, гидравлический механизм имитации тяговой нагрузки, шарнирно связанный с неподвижным основанием, и средство для позиционирования трактора с навесной системой, в отличие от известных аналогов, снабжен предназначенной для размещения трактора качающейся платформой, установленной на основании посредством подшипниковой опоры, макетом навесного орудия в виде связанного с верхними и нижними тягами навесной системы треугольника с стержнем, имитирующим лемех плуга, и измерительными средствами, фиксирующими силу тяги и подъемную силу навесной системы, при этом реверсивный динамометр соединяет качающуюся платформу с неподвижным основанием и механизм имитации тяговой нагрузки выполнен в виде двух гидроцилиндров: вертикального и горизонтального, которые своими корпусами связаны с неподвижным основанием, а штоками связаны с стержнем треугольника и воздействуют на него, причем вертикальный гидроцилиндр предназначен для имитации вертикальной составляющей силы тяги и его корпус закреплен непосредственно на основании, а горизонтальный гидроцилиндр предназначен для имитации величины и направления силы тяги и его корпус закреплен на упомянутой вертикальной стойке основания с возможностью перестановки точки крепления для обеспечения варьирования его положения относительно плоскости основания по углу и высоте.
Дополнительные отличия стенда состоят в том, что:
- на стержне треугольника имеется ряд разнесенных по высоте средств крепления на нем штока горизонтального гидроцилиндра;
- в нем имеется автономная гидросистема, к которой подключены оба гидроцилиндра механизма имитации тяговой нагрузки;
- в нем имеется система управления, например в виде микропроцессора, к которой подключены автономная гидросистема, гидроцилиндры механизма имитации и имеющиеся измерительные средства, подключенные к рабочим полостям имитационных гидроцилиндров;
- силовой гидроцилиндр навески подключен к гидросистеме трактора или к упомянутой гидросистеме стенда;
- трактор устанавливается и закрепляется на качающейся платформе при помощи перемещаемой вдоль трактора вилки, опирающейся вырезом на ролик, размещенный на платформе так, что его ось совпадает с опорной поверхностью последней.
Благодаря предлагаемой совокупности основных и дополнительных существенных признаков полезной модели стенд универсален, т.к. обладает расширенным диапазоном технологических возможностей, и в рамках одного и того же стенда можно осуществить:
- исследование и регулировку силовых автоматов;
- исследование и регулировку позиционных автоматов;
- определение положения центра тяжести трактора с навесным орудием;
- моделирование и разметку размещения мгновенного центра вращения регулировкой кинематики навесной системы;
- моделирование нагрузки на компоненты ходовой системы трактора и создание схем рационального распределения нагрузки на опорную поверхность в условиях реальной эксплуатации сельскохозяйственного машинотракторного агрегата также регулировкой кинематики навесной системы.
Для пояснения сущности полезной модели представлены чертежи, где: на фиг.1 дан общий вид стенда сбоку - пример с размещением на нем колесного трактора (схема); на фиг.2 - то же, вид сзади.
На основании 1, закрепленном на бетонированной подушке, установлена качающаяся на подшипниковой опоре 2 платформа 3, соединенная с основанием 1 динамометром 4, работающим как на растяжение, так и на сжатие. Платформа 3 предназначена для размещения трактора 5, который закрепляется на ней регулируемым по длине при помощи болтов 6 креплением, выполненным в виде вилки 7, в вырез которой входит ролик 8, ось которого совпадает с опорной поверхностью платформы 3.
К верхним и нижним тягам 9 и 10 навесной системы, выполненным с возможностью изменения длины, в трех точках присоединен треугольник 11 (фиг.2), который совместно со стяжками 12 и трубчатым стержнем 13, имитирующим лемех плуга, образуют макет навесного почвообрабатывающего орудия. Механизм имитации тяговой нагрузки представляет собой два гидроцилиндра: горизонтальный 14 и вертикальный 15, шарнирно связанные корпусами с основанием 1, а штоками со стержнем 13. Корпус гидроцилиндра 15 закреплен непосредственно на основании 1; корпус гидроцилиндра 14 - на вертикальной стойке 16 основания. При этом на стойке 16 и на стержне 13 имеется ряд установочных элементов, в частности отверстий, предназначенных для обеспечения варьирования положения гидроцилиндра 14 относительно плоскости основания 1 по углу и высоте, что позволяет варьировать высоту и направление действия имитируемой силы тяги трактора. Гидроцилиндр 15 соответственно имитирует вертикальную составляющую силы тяги, измеряемую по давлению масла манометром 17. О величине имитируемой гидроцилиндром 14 силы тяги, задаваемой давлением масла, судят по показаниям манометра 18. Манометр 19 измеряет давление в главном силовом гидроцилиндре 20 навесной системы.
В отдельных случаях возможно использование штока гидроцилиндра 15 в качестве имитатора лемеха плуга и, соответственно, выполнение на его конце установочных элементов (отверстий) под шток цилиндра 14.
Стенд может быть снабжен автономной гидросистемой и системой управления (на представленных чертежах условно не показаны), которые способствуют расширению его технологических возможностей. Гидроцилиндры 14, 15 и 20 могут быть подключены к гидросистеме трактора или к автономной гидросистеме стенда - в последнем случае исследовательские и/или регулировочные работы проводятся при неработающем двигателе трактора, что благоприятно с точки зрения безопасности и экологии.
Желательно, чтобы качающаяся платформа 3 до установки на нее трактора 5 была бы отбалансирована, подобно весам. Но это условие не является обязательным, так как в случае присутствия дисбаланса последний может быть учтен показанием динамометра 4.
Алгоритм работы на стенде определяется конкретным технологическим заданием на осуществление той или иной функции из диапазона, приведенного на предыдущей странице настоящего описания.
В частности, при проведении наладки автоматов навесных устройств первоначально задаются координаты положения виртуальной точки 21 прицепа и горизонтальный гидроцилиндр 14 устанавливается в требуемое относительно основания 1 положение, определяемое направлением действия силы тяги в соответствии с тремя вариантами направления линии действия силы тяги, отличающимися ее расположением относительно вертуальной точки 21 прицепа: она может проходить через точку 21 либо выше или ниже этой точки (на фиг.1 показано пунктирными линиями). Далее регулируются датчики автоматов навесной системы по фиксируемым показаниям приборов, исходя из нижеследующего условия.
В варианте, когда линия действия силы проходит выше виртуальной точки 21 прицепа, трактор как бы опрокидывается назад. При этом передние колеса разгружаются, а задние догружаются - так работают различные ДВК или ГСВ.
Если линия действия силы проходит ниже точки 21, трактор «опрокидывается» вперед, то есть происходит догрузка передних и разгрузка задних колес. В гусеничном варианте данный эффект играет существенную положительную роль, так как не потребует смещения центра масс вперед. В традиционных конструкциях существующего парка гусеничных тракторов центр масс располагают, вынужденно, со смещением назад, в лучшем случае посередине опорной поверхности гусениц. Смещение центра масс вперед требуется в соответствии с теорией трактора для того, чтобы при работе с прицепными плугами либо без автоматов навесной системы опорная поверхность гусениц нагружалась равномерно.
Другие регулировки производятся изменением длины и кинематической связи тяг навесной системы. При этом ведется наблюдение за давлением в силовом гидроцилиндре 20 по манометру 19.
Кроме того фиксируются показания динамометра 4, по которым делается вывод об изменении давления на почву и о распределении нагрузки на передние и задние колеса, а в случае гусеничного трактора о положении центра давления на почву по отношению к середине опорной поверхности гусеницы.
В результате описанной регулировки, к примеру:
отпадает необходимость в применении дополнительных грузов, навешиваемых спереди для смещения центра масс вперед, за счет чего повышается тяговый кпд трактора;
может быть устранен недостаток, присущий автоматам известных гидравлических навесных систем, в т.ч. и зарубежным, которые настраиваются на не оправданно завышенное давление рабочей жидкости, т.к. применение предлагаемого стенда позволяет осуществлять наладку автоматов на оптимальные величины рабочего давления, что благоприятно отразится на надежности и долговечности гидроагрегатов в условиях рядовой эксплуатации.
Достигнутое расширение диапазона испытаний, в том числе стендовых, силовых и позиционных автоматов навесных систем, благоприятно скажется как в сфере конструирования, так и эксплуатации тракторов, поскольку данное направление обладает существенными потенциальными инновационными возможностями улучшения качества полей и следовательно повышения урожайности.
Предлагаемый стенд позволит более подробно исследовать имеющиеся автоматические средства, улучшающие тягово-динамические характеристики тракторов, а сопоставление с их реальными показателями будет способствовать разработке принципиально новых еще более эффективных устройств.