ГИДРОПРИВОД ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
TILLAGE COMBINE HYDRAULIC CIRCUIT

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к гидроприводам почвообрабатывающих агрегатов.
Известно энергоэкономичное гидравлическое устройство, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (патент Германии DE №295212, F15B 1/02, 24.10.91).
Данная схема не обеспечивает надежной работы устройства при снижении или отсутствии давления в гидроаккумуляторе.
Известно устройство для восстановления энергии, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (международная заявка РСТ №9613669, F15B 11/064, 09.05.96).
Недостатком данного устройства является его достаточно сложная конструкция.
Из прототипа (патент №2338352, A01B 63/10, 20.11.2008, Бюл. №32) известен рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата, содержащий гидроцилиндры, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос, гидробак и разгрузочный автоматический клапан.
Однако указанный рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата не предусматривает использование энергии, получаемой от механизмов рекуперации и накапливаемой в гидравлическом аккумуляторе при обработке почвы, что приводит к повышенному расходу топлива.
Изобретение решает задачу повышения качества обработки почвы и снижения расхода топлива почвообрабатывающего агрегата.
Для решения этой задачи гидропривод почвообрабатывающего агрегата, включающий гидроцилиндр навесного механизма, сливную и напорную гидромагистрали, гидроцилиндр предохранителя рабочих органов почвообрабатывающего орудия, гидравлические амортизаторы ходовой части и подпружиненный мультипликатор давления, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос, гидробак и разгрузочный автоматический клапан, согласно изобретению дополнительно содержит гидропульсатор вибрационного механизма, связанный напорной гидромагистралью с насосно-аккумуляторным узлом и отводящим трубопроводом с гидроцилиндром предохранителя рабочих органов.
На чертеже изображена схема гидропривода почвообрабатывающего агрегата.
Гидропривод почвообрабатывающего агрегата состоит из механизма рекуперации предохранителя рабочих органов 1, механизма рекуперации ходовой части трактора 2, механизма рекуперации навесного механизма трактора 3, секции гидрораспределителя 4, насосно-аккумуляторного узла 5 и гидропульсатора вибрационного механизма 6. Механизм рекуперации 1 предохранителя рабочих органов почвообрабатывающего орудия включает гидроцилиндр 7, регулируемый дроссель 8, обратные клапаны 9, 10. Механизм рекуперации 2 ходовой части трактора включает гидравлический амортизатор 11, дроссель 12 и обратные клапаны 13, 14, 15, 16. Механизм рекуперации 3 навесного устройства трактора состоит из гидроцилиндра 17, подпружиненного мультипликатора давления 18 и обратных клапанов 19, 20. Насосно-аккумуляторный узел 5 включает насос 21, гидробак 22, фильтр 23, обратный клапан 24, гидравлический аккумулятор 25, манометр 26, разгрузочный автоматический клапан 27. Гидропульсатор вибрационного механизма 6 состоит из пружины 28, отводящего трубопровода 29, золотника 30, плунжера 31, а также четырех проточек «а», «б», «в» и «г», выполненных в корпусе гидропульсатора вибрационного механизма.
Работа гидропривода почвообрабатывающего агрегата с механизмами рекуперации энергии и вибрации рабочих органов заключается в следующем.
Механизм рекуперации ходовой части трактора функционирует следующим образом. При движении почвообрабатывающего агрегата на лесных или сельскохозяйственных объектах трактор под действием своей массы испытывает вертикальные перемещения от неровностей поверхности почвы, вследствие чего поршни гидравлических амортизаторов 11 совершают возвратно-поступательные движения. При этом движение поршня влево сопровождается вытеснением части рабочей жидкости из заштоковой полости гидравлического амортизатора через дроссель 12 и обратный клапан 16 в напорную гидромагистраль 32, подзаряжая, таким образом, гидравлический аккумулятор 25. В это же время за счет разряжения штоковая полость гидравлического амортизатора 11 заполняется рабочей жидкостью из гидробака 22 через сливную гидромагистраль 33 и обратный клапан 13. Аналогично, при движении поршня гидравлического амортизатора вправо рабочая жидкость из штоковой полости вытесняется в гидравлический аккумулятор 25 через обратный клапан 14 и напорную гидромагистраль 32, а заштоковая полость за счет разряжения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 22 через сливную гидромагистраль 33 и обратный клапан 15.
Работа механизма рекуперации навесного устройства трактора заключается в следующем. При движении почвообрабатывающего агрегата навесное почвообрабатывающее орудие в транспортном положении создает значительные по величине знакопеременные моменты относительно шарниров крепления к раме трактора звеньев навесного механизма, вызывая колебания орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Снижение нагрузок на элементы конструкции навесного механизма и аккумулирование энергии в этом случае осуществляются с помощью подпружиненного мультипликатора давления 18 и обратных клапанов 19 и 20. При этом колебания орудия посредством звеньев навесного механизма, передаются на поршень его гидроцилиндра 17, причем поршень, несмотря на запертые золотниковым устройством гидрораспределителя 4 обе полости гидроцилиндра, также совершает незначительные колебания. Величина этих колебаний предусмотрительно обеспечивается за счет подобранной жесткости пружины мультипликатора давления 18 и незначительно сжимаемости рабочей жидкости в полостях и подводящих гибких рукавах гидроцилиндра 17 навесного механизма. При движении поршня гидроцилиндра 17 вниз рабочая жидкость из его заштоковой полости вытесняется в полость большего диаметра подпружиненного мультипликатора давления 18. Поршень и шток подпружиненного мультипликатора давления, преодолевая усилие предварительно поджатой пружины, также перемещаются вниз и вытесняют сжатую рабочую жидкость из полости меньшего диаметра подпружиненного мультипликатора давления через обратный клапан 19 и напорную гидромагистраль 32 в гидравлический аккумулятор 25. При движении поршня гидроцилиндра 17 вверх поршень и шток подпружиненного мультипликатора давления, под воздействием ранее сжатой пружины, перемещаются вверх. Образующееся при этом разряжение в полости меньшего диаметра подпружиненного мультипликатора давления 18 устраняется с помощью обратного клапана 20.
При переводе из транспортного положения в рабочее навесное почвообрабатывающее орудие под действием своей массы опускается с некоторым ускорением вниз. В этот момент рабочая жидкость из заштоковой полости гидроцилиндра 17 навесного механизма трактора вытесняется как в сливную гидромагистраль через золотниковое устройство гидрораспределителя 4, так и в полость большего диаметра подпружиненного мультипликатора давления 18. Как и в предыдущем случае, поршень и шток подпружиненного мультипликатора давления перемещаются вниз и вытесняют сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 19 и напорную гидромагистраль 32 в гидравлический аккумулятор 25.
Механизм рекуперации предохранителя рабочих органов почвообрабатывающего орудия функционирует следующим образом. В случае встречи почвообрабатывающего орудия с препятствием предохранитель срабатывает и стойка с рабочими органами отклоняется вверх относительно рамы орудия. При этом поршень гидроцилиндра 7 предохранителя рабочих органов вытесняет рабочую жидкость из заштоковой полости через обратный клапан 9 и частично через регулируемый дроссель 8 в напорную гидромагистраль 32 и гидравлический аккумулятор 25. После преодоления препятствия рабочие органы возвращаются в исходное положение давлением рабочей жидкости в напорной гидромагистрали, поступающей в гидроцилиндр 7 через регулируемый дроссель 8. При резком возвращении рабочих органов в исходное положение под действием собственной массы в заштоковой полости гидроцилиндра 7 в начальный момент возможно образование разряжения рабочей жидкости. Для его устранения служит обратный клапан 10.
В процессе работы почвообрабатывающего агрегата защита механизмов рекуперации от превышения заданной величины давления в гидроприводе, при полностью заряженном гидравлическом аккумуляторе 25, осуществляется с помощью предохранительных клапанов, предусмотренных в гидрораспределителе 4, и разгрузочного автоматического клапана 27, установленного в насосно-аккумуляторном узле 5.
Вибрационный механизм рабочих органов включает в себя гидропульсатор 6 и механизм рекуперации предохранителя 1 почвообрабатывающего орудия. Гидропульсатор вибрационного механизма обеспечивает надежную вибрацию рабочих органов независимо, как от механизмов рекуперации ходовой части трактора 2 и навесного механизма трактора 3, так и от насосно-аккумуляторного узла 5.
Работа гидропульсатора вибрационного механизма 6 заключается в следующем. Рабочая жидкость от насосно-аккумуляторного узла 5 по напорной гидромагистрали 32 подводится к проточке «а» и плунжеру 31 гидропульсатора вибрационного механизма. При этом в условный начальный момент времени отводящий трубопровод 29 гидропульсатора вибрационного механизма перекрыт золотником 30. Давлением жидкости плунжер 31 плавно начинает перемещать золотник 30 и сжимать пружину 28. При дальнейшем движении золотник 30 вначале с помощью проточки «в» отсоединяет отводящий трубопровод 29 от сливной гидромагистрали 33, а затем соединяет его через проточки «а» и «б» с напорной гидромагистралью 32. Одновременно жидкость подается в проточку «г», под торец золотника 30, площадь которого значительно больше торца плунжера 31, что обеспечивает ускоренное движение (релейное переключение) золотника. Следствием такого движения золотника является импульсный выброс рабочей жидкости через проточку «б» в отводящий трубопровод 29 и далее в гидроцилиндр 7. Так как давление рабочей жидкости в гидроцилиндре 7 снижается по мере движения его штока, соответственно, уменьшается и давление в проточке «г» гидропульсатора вибрационного механизма. Благодаря этому золотник под воздействием усилия сжатой пружины 28 возвращается в исходное положение и рабочий цикл гидропульсатора вибрационного механизма повторяется.
Таким образом, при движении рабочего органа в почве на заданной глубине обработки почвы он вместе со стойкой совершает вынужденные колебания под воздействием пульсаций рабочей жидкости в гидроцилиндре 7 предохранителя, передаваемой по отводящему трубопроводу 29 от гидропульсатора вибрационного механизма 6. При этом гидроцилиндр 7 в конструкции почвообрабатывающего орудия совмещает в себе функцию вибродвигателя и гидроцилиндра гидравлического предохранителя рабочих органов.
При встрече с препятствием батарея почвообрабатывающего агрегата отклоняется вверх, а соединенный с ней шарнирно шток гидроцилиндра 7 вдвигается в последний и рабочая жидкость под возросшим давлением вытесняется из гидроцилиндра поршнем через обратный клапан 9 в гидравлический аккумулятор 25. Кроме этого, из-за повышенного давления в отводящем трубопроводе 29 и проточке «г» золотник 30 гидропульсатора вибрационного механизма сжимает пружину 28 и кратковременно «зависает» в этом положении, дополнительно обеспечивая сброс жидкости через проточки «а» и «б» в гидравлический аккумулятор 25. После преодоления препятствия рабочие органы возвращаются в исходное положение под воздействием как своего собственного веса, так и давления рабочей жидкости, поступающей в гидроцилиндр 7 из напорной гидромагистрали 32 через регулируемый дроссель 8.
Регулирование амплитуды колебаний рабочего органа, а следовательно, и глубины обработки в зависимости от удельного сопротивления обрабатываемой почвы и других факторов осуществляется с помощью регулируемых обратного клапана 9 и дросселя 8 механизма рекуперации предохранителя 1.
Таким образом, гидропривод почвообрабатывающего агрегата обеспечивает повышение качества обработки почвы и снижение расхода топлива за счет аккумулирования механизмов рекуперации в насосно-аккумуляторный узел и полезного использования накопленной энергии при работе вибрационного механизма почвообрабатывающего орудия. Благодаря этому повышается заглубляющая способность рабочих органов, устойчивость хода на заданной глубине обработки, самоочищаемость орудий от налипающей почвы и растительных включений. Кроме этого принудительная вибрация снижает рабочее сопротивление орудия, способствует более полному подрезанию сорной растительности, лучшему крошению и рыхлению почвы.