СИСТЕМА АКТИВНОГО ПРИЖИМНОГО УСИЛИЯ ОРУДИЯ С АВТОМАТИЧЕСКИМ БЛОКИРОВАНИЕМ НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ГИДРОПОТОКА ТРАКТОРА Российский патент 2015 года по МПК A01B63/00 A01B15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в общем относится к сельскохозяйственным орудиям, а более конкретно к системе активного прижимного усилия с гидравлическим контуром, которая уменьшает теплообразование и минимизирует потребление топлива.

Уровень техники

Гидравлические системы сельскохозяйственного трактора, которые управляют оборудованием большой мощности, как правило, вырабатывают значительное количество тепла, которое должно быть рассеяно. Например, орудие, такое как большой посевной агрегат с веялкой с гидравлическим приводом, часто включает в себя систему активного гидравлического прижимного усилия, которая работает одновременно с веялкой. Многие тракторы включают в себя дополнительный выходной разъем, называемый часто нагнетательный разъем гидропотока, который соединяют с работающими от гидропривода элементами на орудии для обеспечения дополнительной гидравлической мощности.

Во время запуска системы прижимного усилия гидравлический контур должен работать в состоянии готовности высокого давления. Клапан селективного управления на тракторе перемещают в рабочее положение, например нижнее положение, и по мере того, как клапан регулирования прижимного давления регулирует давление в цилиндрах орудия, гидравлический насос получает сигнал от системы, указывающий на состояние останова. Сигнал останова заставляет насос работать в состоянии высокого давления, которое требует большей мощности и вырабатывает больше тепла. Когда орудию требуется большой поток масла, такой как необходим для веялки, во время состояния готовности высокого давления, клапаны в системе должны рассеивать большое количество гидравлической энергии. Данное рассеяние энергии вырабатывает большое количество тепловой энергии. В определенных экстремальных температурных условиях тракторы с работающими на пределе гидравлическими системами охлаждения могут перегреваться.

Частичное решение представлено в публикации заявки на патент США US 2010/0078185, принадлежащей, вместе с настоящей заявкой, одному и тому же заявителю и включенной в данное описание путем ссылки. Там дополнительные клапанные элементы выполнены в виде контура активного прижимного усилия, чтобы заставить гидравлическую систему трактора работать, не достигая останова или состояния готовности высокого давления. Обратный клапан соединяет напорную линию гидропотока трактора с клапаном понижения давления, который соединен с концами цилиндров орудия и регулирует прижимное давление. Затем многопозиционный клапан селективного управления (SCV) трактора приводят в действие при давлении нагрузки в плавающем режиме, когда контур прижимного усилия регулирует прижимное давление орудия. Контур устраняет сигнал останова для гидравлического насоса, который в противном случае заставлял бы насос повышать мощность до высокого вырабатывающего тепло давления останова, работая в режиме активного нагнетания. Во время подъема орудия обратный клапан обеспечивает обход гидравлического потока из цилиндров клапана понижения давления. Вследствие этого система функционирует при пониженном давлении и с пониженной мощностью, вырабатывая меньше тепла и повышая экономию топлива.

Система, чувствительная к нагрузке, поддерживает давление системы на наиболее низком возможном уровне. Система гидропотока обеспечивает опцию восприятия внешней нагрузки. Однако система гидропотока не позволяет оператору регулировать ее выходную мощность. Остается необходимость нагнетания в систему давления, чувствительного к внешней нагрузке, обеспечивая в то же время возможность регулирования системы с помощью клапана селективного управления, не чувствительного к внешней нагрузке. Для предотвращения управления подачей насоса со стороны давления, чувствительного к внешней нагрузке, во время запуска двигателя трактора, за счет чего в определенных условиях создаются проблемы для запуска трактора, необходимо предотвращать сообщение сигнального давления, чувствительного к нагрузке, с трактором во время запуска двигателя. Это можно было бы сделать с помощью электромагнитного клапана, но электрический сигнал должен был бы присутствовать и доступен для контура. Необходим способ осуществления включения и выключения прижимного усилия, который не нуждается в электрическом сигнале. Поскольку не все тракторы снабжены системой гидропотока, также необходимо наличие возможности управления цилиндрами с качающимся штоком и контуром прижимного усилия обычным образом, без присоединения к напорной линии гидропотока, возвратной линии гидропотока или линии, чувствительной к нагрузке.

Раскрытие изобретения

Соединение, чувствительное к нагрузке, предусмотрено между цилиндрами с качающимся штоком орудия и источником мощности, чувствительным к нагрузке. Однако для того, чтобы избежать трудностей при запуске трактора в линии текучей среды гидропотока, предусмотрена клапанная конструкция для поддержания линии текучей среды закрытой во время запуска трактора. Данная клапанная конструкция обеспечивает функцию гидравлического блокирования, которая обеспечивает возможность включения и выключения источника мощности, чувствительного к нагрузке, в зависимости от функции многопозиционного клапана селективного управления. Источник мощности, чувствительный к нагрузке, включается, когда цилиндр (цилиндры) с качающимся штоком приводится в действие в одном направлении, либо выдвигается, либо втягивается, и остается включенным, или заблокированным, когда многопозиционный клапан селективного управления возвращается в нейтральное положение. Источник мощности, чувствительный к нагрузке, выключается или разблокируется, когда цилиндры с качающимся штоком впоследствии приводятся в действие в противоположном направлении, либо втягиваются, либо выдвигаются.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой иллюстративный чертеж гидравлической схемы, показывающий одно осуществление настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой иллюстративный чертеж гидравлической схемы, показывающий еще одно осуществление настоящего изобретения; и

Фиг. 3 представляет собой иллюстративный чертеж гидравлической схемы, показывающий еще одно дополнительное осуществление настоящего изобретения.

Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Со ссылкой на фиг. 1, показан гидравлический контур 100, который включает в себя пару цилиндров 112 повышающего и прижимного давления орудия, соединенных параллельно с помощью линии 114 и 116. Несмотря на то, что показаны два цилиндра, следует понимать, что может быть использовано любое количество цилиндров. Цилиндры используются для поднятия и опускания орудий, а также для обеспечения автоматически регулируемого прижимного давления на соответствующие орудия, либо непосредственно, либо через качающийся шток (не показан). Гидравлический контур 100 включает в себя клапан 118 понижения/сбрасывания давления, который регулирует давление, подаваемое на концы 120 цилиндров 112 со стороны крышки. Трактор 122 включает в себя источник гидравлической текучей среды под давлением, регулируемый насос 130, чувствительный к нагрузке, соединенный через многопозиционный клапан селективного управления многопозиционный клапан 132 селективного управления трактора с впусками 134 и 136 клапана 118 понижения/сбрасывания давления. Клапан 118 также имеет выпуск 146, соединенный с линией 114. Насос 130 обеспечивает поток в многопозиционный клапан 132 селективного управления, который регулирует выдвижение и втягивание штоков 124 цилиндров 112. Многопозиционный клапан селективного управления имеет четыре положения, нейтральное положение 132N, положение 132L опускания орудия, положение 132R поднятия орудия и плавающее положение 132F. Возвратный обратный клапан 138 обеспечивает возможность обхода потоком понижающего/сбрасывающего клапана 118 во время втягивания цилиндров. Спускной обратный клапан 140 защищает клапан 118 понижения/сбрасывания давления во время втягивания цилиндров.

Давление нагрузки активного прижимного усилия взаимосвязано с регулируемым насосом 130, чувствительным к нагрузке, посредством линии 142, чувствительной к нагрузке. Гидравлическое давление для активного прижимного усилия обеспечено посредством линии 144 текучей среды, соединяющей разъем гидропотока насоса с впуском 134 клапана 118 понижения/сбрасывания давления. Два двусторонне сервоуправляемых, двухходовых, двухпозиционных, нормально закрытых, направляющих клапана 150 и 160 обеспечивают контуру функцию гидравлического блокирования. Данные клапаны могут быть объединены в один двусторонне сервоуправляемый, четырехходовой, двухпозиционный клапан. Направляющий клапан 150 расположен в линии 144 текучей среды, а клапан 160 обеспечен в обратной линии 162 текучей среды гидропотока. Когда цилиндры 112 полностью выдвинуты, давление на концы со стороны крышки в линии нагнетания увеличивается. Данное давление заставляет направляющие клапаны 150, 160 открываться, соединяя давление гидропотока с клапаном 118 понижения/сбрасывания давления, а возвратное отверстие гидропотока - с концами 126 штоков цилиндров. Когда многопозиционный клапан 132 селективного управления возвращается в нейтральное/закрытое положение, направляющие клапаны 150, 160 остаются открытыми. Это позволяет цилиндрам выдвигаться и втягиваться, как требует внешняя нагрузка на орудия и как позволяет давление прижимного усилия.

Когда многопозиционный клапан селективного управления приводят в действие для втягивания цилиндров, отверстие 164 предотвращает свободный поток подаваемого масла через направляющий клапан 160 в возвратную линию гидропотока. Это позволяет повысить достаточное давление в возвратном контуре, заставляя направляющие клапаны 150, 160 закрываться. Во время втягивания цилиндров контур выдвижения цилиндров также соединен с емкостью 128, что сбрасывает открывающее управляющее давление в направляющих клапанах 150 и 160, позволяя пружине и втягивающему подающему управляющему давлению закрывать направляющие клапаны 150 и 160. Когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается в плавающее положение, направляющие клапаны 150 и 160 выравнивают давления, позволяя пружинам закрывать направляющие клапаны 150 и 160, выключая, посредством этого, контур прижимного усилия.

Приведенный выше контур, за счет добавления нормально закрытого направляющего клапана 150, предотвращает повышение давления на концах цилиндров со стороны крышки во время запуска трактора 122. Таким образом, нагрузка не сообщается с насосом во время запуска трактора 122, что возможно могло бы стать причиной трудностей, описанных выше. Кроме того, контур обеспечивает включение и выключение источника мощности, чувствительного к нагрузке, насоса 130 в зависимости от положения многопозиционного клапана селективного управления. Источник мощности, чувствительный к нагрузке, включается, когда цилиндры полностью выдвигаются, и остается включенным или заблокированным, когда многопозиционный клапан селективного управления возвращается в нейтральное положение. Он выключается или разблокируется, когда цилиндры втягиваются.

На фиг. 2 показан альтернативный контур 200. Здесь элементам, аналогичным или идентичным элементам в контуре 100, присвоены ссылочные позиции, начинающиеся с 2 вместо 1. Контур 200 аналогичен контуру 100 за исключением того, что функция блокирования обеспечивается с помощью двух односторонне сервоуправляемых направляющих клапанов 250, 260, при этом для оптимизации контура добавлены отверстие 266 и переводимый в открытое положение обратный клапан 268. Регулируемый насос 230, чувствительный к нагрузке, обеспечивает поток в многопозиционный клапан 232 селективного управления, который управляет выдвижением и втягиванием цилиндров 212. Клапан 218 понижения/сбрасывания давления регулирует давление, подаваемое все время на концы 220 цилиндров со стороны крышки. Возвратный обратный клапан 238 обеспечивает возможность обхода потоком клапана 218 понижения/сбрасывания давления во время втягивания цилиндров. Спускной обратный клапан 240 защищает клапан понижения/сбрасывания давления во время втягивания цилиндров.

Управляющий, двухходовой, двухпозиционный, нормально открытый, направляющий клапан 250 и управляющий, четырехходовой, двухпозиционный, нормально закрытый, направляющий клапан 260 обеспечивают функцию гидравлического блокирования контура. Когда многопозиционный клапан селективного управления выдвигает цилиндры, масло свободно проходит через переводимый в открытое положение контрольный клапан 268 в клапан 218 понижения/сбрасывания давления и к концам цилиндров со стороны крышки. Когда цилиндры полностью выдвинуты, давление на концы со стороны крышки в линии нагнетания увеличивается. Данное давление переводит клапан 260 в открытое положение, соединяя давление гидропотока с клапаном 218 понижения/сбрасывания давления, а возвратное отверстие гидропотока - с контуром втягивания цилиндров. Когда многопозиционный клапан селективного управления возвращается в нейтральное/закрытое положение, направляющие клапаны 250, 260 остаются открытыми, сохраняя напорную линию и возвратную линию гидропотока, соединенными с цилиндрами 212. Отверстие 266 предотвращает слишком низкое падение давления в линии текучей среды во время сдвигающего перемещения многопозиционного клапана селективного управления из выдвинутого положения в нейтральное/закрытое положение. Это обеспечивает возможность выдвижения и втягивания цилиндров, как требует внешняя нагрузка на орудия и как позволяет давление прижимного усилия.

Когда многопозиционный клапан селективного управления приводят в действие для втягивания цилиндров, отверстие 264 предотвращает свободный поток подаваемого масла через направляющий клапан 260 в возвратную линию гидропотока. Это позволяет давлению в обратном контуре достаточно повысить управляющее давление для закрытия направляющего клапана 250. Во время втягивания цилиндров переводимый в открытое положение обратный клапан 268 обеспечивает свободный возврат масла около отверстия 266 в возвратное отверстие многопозиционного клапана селективного управления. Во время втягивания цилиндров выдвигающий контур также соединен с емкостью 228, что сбрасывает в отверстии управляющее давление в направляющем клапане 260, обеспечивая возможность его закрытия, таким образом, разблокируя или отключая напорную и возвратную линии гидропотока от контура прижимного усилия. Когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается в плавающее положение, четырехходовой, двухпозиционный, направляющий клапан 260 вызывает падение давления, обеспечивая возможность закрытия клапана. Отверстие 266 может быть использовано для предотвращения разблокирования напорной линии гидропотока от контура прижимного усилия, когда многопозиционный клапан селективного управления находится в плавающем положении. К контуру 100 может быть добавлено отверстие 266 и переводимый в открытое положение обратный клапан 268 для поддержания включенным контура активного прижимного усилия в плавающем режиме.

Со ссылкой на фиг. 3, показан третий контур 300. Контур 300 аналогичен контуру 200 за исключением того, что двухходовой, двухпозиционный, направляющий клапан 250 контура 200 был заменен трехходовым, двухпозиционным направляющим клапаном 350. Кроме того, отверстие 266 и переводимый в открытое положение контрольный клапан 268 были заменены обратным клапаном 368. Наконец, возвратный обратный клапан 338 был направлен в обход направляющего клапана 360. Данные изменения синхронизируют разблокирование давления в линии нагнетания гидропотока с цилиндром 312, возвращая масло во время втягивания цилиндра.

Особенностью приведенных выше гидравлических блокирующих контуров является то, что регулируемый, чувствительный к нагрузке источник мощности применяется, только когда цилиндры были выдвинуты, т.е. орудия были опущены. Кроме того, когда контур гидравлически заблокирован, активное прижимное усилие поддерживается с многопозиционным клапаном селективного управления в нейтральном/закрытом положении. Кроме того, к цилиндрам прикладывается только регламентированное давление, поэтому орудия никогда не опускаются с давлением, больше чем необходимое давление прижимного усилия. В заключение, цилиндры и функции прижимного усилия могут быть задействованы без использования гидропотока и чувствительности к нагрузке за счет использования опускающегося фиксатора для многопозиционного клапана селективного управления, как делалось в прошлом. Это может использоваться, когда приведенные выше контуры используются в тракторах без гидропотока.

Несмотря на то, что изобретение было описано в контексте системы активного прижимного усилия орудия, использующей цилиндры, соединенные с качающимся штоком или непосредственно соединенные с орудиями, специалисты в данной области должны понимать, что изобретение может быть использовано в других вариантах применения, включая использование контура без регулируемой многопозиционным клапаном селективного управления системы гидропотока, в которой блокирование контура обеспечивается за счет использования многопозиционного клапана селективного управления. Приведенная ниже формула изобретения охватывает такую широкую интерпретацию.

После описания предпочтительного варианта осуществления изобретения становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Изобретение относится к сельскохозяйственным орудиям. Система содержит цилиндровую конструкцию прижимного давления и выполнена с возможностью соединения с источником гидравлической текучей среды под давлением через многопозиционный клапан селективного управления. Клапан подсоединен между источником и системой прижимного давления и имеет нейтральное, верхнее, нижнее и плавающее положения. Система дополнительно содержит регулируемый клапан давления, линию текучей среды, линию, чувствительную к нагрузке, клапанное средство в линии текучей среды. Регулируемый клапан давления имеет впуск и выпуск. Клапанное средство в линии текучей среды выполнено с возможностью открывания и закрывания линии текучей среды для потока текучей среды. При этом клапанное средство содержит средство, выполненное с возможностью закрытия линии текучей среды, когда цилиндровая конструкция не выдвинута, и средство для открытия линии текучей среды, когда цилиндровая конструкция выдвинута. Гидравлический контур содержит регулируемый насос, многопозиционный клапан селективного управления, чувствительное к нагрузке соединение между насосом и внешней нагрузкой на клапан и клапанное средство для включения насоса, когда клапан переводится из нейтрального положения в первое положение, и для поддержания насоса включенным, когда клапан возвращается в нейтральное положение. В изобретении обеспечивается использование регулируемого, чувствительного к нагрузке источника мощности, только когда цилиндры выдвинуты, т.е. орудия опущены. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система активного гидравлического прижимного давления сельскохозяйственного орудия, имеющая цилиндровую конструкцию прижимного давления и работающая в автоматически регулируемом режиме прижимного давления, при этом система выполнена с возможностью соединения с источником гидравлической текучей среды под давлением через многопозиционный клапан селективного управления, подсоединенный между источником и системой прижимного давления, причем клапан селективного управления имеет нейтральное, верхнее, нижнее и плавающее положения, при этом система дополнительно включает в себя:
цилиндровую конструкцию,
регулируемый клапан давления, имеющий впуск и выпуск, подсоединенный между клапаном селективного управления и цилиндровой конструкцией для поддержания прижимного давления цилиндровой конструкции на предварительно выбранном уровне, и
линию текучей среды, соединенную с выпуском для текучей среды на источнике и с впуском регулируемого клапана давления, при этом линия текучей среды обеспечивает источник гидравлической текучей среды под давлением в регулируемый клапан давления независимо от гидравлической текучей среды под давлением из клапана селективного управления так, что клапан селективного управления работает в нейтральном положении и плавающем положении, а орудие - в автоматически регулируемом режиме прижимного давления,
отличающаяся тем, что содержит
линию, чувствительную к нагрузке, продолжающуюся от выпуска регулируемого клапана давления к источнику гидравлической текучей среды под давлением, и
клапанное средство в линии текучей среды для открывания и закрывания линии текучей среды для потока текучей среды, причем клапанное средство включает в себя средство, выполненное с возможностью закрытия линии текучей среды до тех пор, пока цилиндровая конструкция не выдвинута, и средство для открытия линии текучей среды, когда цилиндровая конструкция выдвинута, и для удержания клапанного средства в открытом положении, когда клапан селективного управления возвращается в нейтральное положение, посредством чего система работает в автоматически регулируемом режиме прижимного давления с клапаном селективного управления в нейтральном положении.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что клапанное средство включает в себя нормально закрытый первый направляющий клапан в линии текучей среды, который перемещается в открытое положение, когда цилиндровая конструкция выдвигается для соединения источника гидравлической текучей среды под давлением с регулируемым клапаном давления, при этом первый направляющий клапан переводится в открытое положение давлением системы, используемым для выдвижения цилиндровой конструкции, и
второй направляющий клапан между концом штока цилиндровой конструкции и емкостью для текучей среды, причем второй направляющий клапан является нормально закрытым и перемещается в открытое положение, когда цилиндровая конструкция выдвигается, при этом второй направляющий клапан переводится в открытое положение давлением системы, используемым для выдвижения цилиндровой конструкции.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что первый и второй направляющие клапаны представляют собой клапаны с двойным сервоуправлением при помощи давления управления для закрытия клапанов, обеспечиваемого давлением в системе, используемым для втягивания цилиндровой конструкции.

4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что первый и второй направляющие клапаны выполнены в виде единственного четырехходового двухпозиционного клапана.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что клапанное средство включает в себя:
первый направляющий клапан в линии текучей среды, при этом первый направляющий клапан является нормально открытым и перемещается в закрытое положение во время втягивания цилиндровой конструкции, причем первый направляющий клапан переводится в закрытое положение давлением в системе во время втягивания цилиндровой конструкции, и
нормально закрытый второй направляющий клапан в линии текучей среды, который перемещается в открытое положение, когда цилиндровая конструкция выдвигается для соединения источника гидравлической текучей среды под давлением с регулируемым клапаном давления, причем второй направляющий клапан переводится в открытое положение давлением в системе во время выдвижения цилиндровой конструкции.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что первый направляющий клапан представляет собой двухходовой двухпозиционный клапан.

7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что второй направляющий клапан представляет собой четырехходовой двухпозиционный клапан.

8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что первый направляющий клапан представляет собой трехходовой двухпозиционный клапан.

9. Система по п. 4, дополнительно включающая в себя переводимый в открытое положение обратный клапан в линии, соединяющей клапан селективного управления с впуском регулируемого клапана давления, при этом переводимый в открытое положение обратный клапан управляется давлением в системе, используемым для втягивания цилиндровой конструкции.

10. Гидравлический контур системы активного гидравлического прижимного давления сельскохозяйственного орудия по п. 1, имеющий регулируемый насос, чувствительный к нагрузке, многопозиционный клапан селективного управления, через который насос соединен с нагрузкой, и не регулируемое многопозиционным клапаном селективного управления соединение насоса с нагрузкой, отличающийся тем, что содержит соединение, чувствительное к нагрузке, между насосом и внешней нагрузкой на многопозиционный клапан селективного управления и клапанное средство для включения насоса, чувствительного к нагрузке, когда многопозиционный клапан селективного управления переводится из нейтрального положения в первое положение, и для поддержания насоса, чувствительного к нагрузке, включенным, когда многопозиционный клапан селективного управления возвращается в нейтральное положение.

11. Контур по п. 10, отличающийся тем, что насос, чувствительный к нагрузке, выключается, когда многопозиционный клапан селективного управления позднее перемещается во второе положение.

12. Контур по п. 10, отличающийся тем, что клапанное средство включает в себя нормально закрытый первый направляющий клапан в соединении между насосом и внешней нагрузкой на многопозиционный клапан селективного управления, при этом первый направляющий клапан перемещается в открытое положение, когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается в первое положение для открытия соединения насоса с нагрузкой, и
нормально закрытый второй направляющий клапан в обратной линии от нагрузки к емкости для текучей среды, причем второй направляющий клапан перемещается в открытое положение, когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается в первое положение.

13. Контур по п. 10, отличающийся тем, что клапанное средство включает в себя:
нормально открытый первый направляющий клапан в соединении между насосом и внешней нагрузкой на многопозиционный клапан селективного управления, при этом первый направляющий клапан закрывается, когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается во второе положение, и
нормально закрытый второй направляющий клапан в соединении между насосом и внешней нагрузкой на многопозиционный клапан селективного управления, причем второй направляющий клапан перемещается в открытое положение, когда многопозиционный клапан селективного управления перемещается в первое положение.