УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГИДР&СИСТЕМ.4 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРА Советский патент 1971 года по МПК A01B63/10 

Изобретение относится к сельскохозййстьенному машиностроению и направлено на усовершенствование гидравлической системы сельскохозяйственных тракторов.

Известны тракторные гидравлические системы, содержащие регулируемый насос с нриводным редуктором, пополнительный бак, силовые цилиндры и гидродвигатели с индивидуальными реверсивными золотниками и дроссельными регуляторами расхода, гидроаккумулятор с автоматом зарядки и распределительный кран системы гидропневматического запуска двигателя.

Однако у известных гидросистем этого типа в их нагревательных магистралях постоянно автоматически поддерживается максимальное давление, на которое настроена пружина сервоцилиндра насоса. Всякое отклонение давления компенсируется автоматическим изменением производительности насоса. Это приводит к непроизводительным потерям мощности при недогрузках гидродвигателей. Кроме того, схема автоматического регулирования производительности насоса по давлению не обеспечивает достаточной стабильности производительности насоса с изменением нагрузки.

Известны также специальные системы гидропневматического запуска, состоящие из отдельного насоса с гидроаккумулятором, гидродвигателя или гидроцилиндра с реечным механизмом. Для аварийной зарядки гидроаккулятора известные системы снаблсены дополнительным насосом с ручным нриводом. Компоновка такой системы на тракторе дополпительно к его основной гидравлической системе затруднена. Системы гидрозапуска этого типа обладают большим весом, они в несколько раз дороже обычных электрических.

Цель изобретения - повышение в гидравл ческой системе трактора ее обн;его коэффициента полезного действия. Для этого в предлагаемой гидросистеме регулирующий орган насоса соединен с двухсторонним подпружиненным плунжером, расположенным в корпусе, одна торцовая полость которого соединена с нагнетательной магистралью насоса, а другая - посредством магистрали управления и избирательного устройства, например обратных клапанов, с рабочи.ми полостями силовых цилиндров и гидродвигателей. Кроме того, для повыщенпя дннамическнх характеристик регулятора насоса и использования плунл ера в качестве золотннка гидравлического усилителя последний снабжен регулируемЕ 1м упором, который взаимодействует с торцом плунжера и расположен в Улэлости корпуса, соединенной с магистралью управления, а через дроссель малого прохо.хного сечения-со сливной магистралью. Для повышения надежностн гидрозяпуска двигателя рабочая полость гидроаккумулятора соединена с нагнетательной магистралью насоса через регулируемый дроссель, а с пополнительным баком - через обратный клапан.

Для упропдения конструкции и уменьшения ее габаритов приводной редуктор снабжен ручным механическим -приводом, соединенным с валом насоса через муфту свободного хода, а между пополнительным баком и всасывающей полостью насоса установлен обратный клапан.

В предлагаемой гидросистеме для запуска двигателя трактора в качестве гидростартера используется ее основной насос, который переводится в моторный режим. Он же используется для аварийной ручной зарядки гидроаккумулятора. Таким образом, не считая гидроаккумулятора и автомата, управляющего его зарядкой, в пусковом устройстве используется та же арматура (бак, трубопроводы), что и в основной гидросистеме, и нет необходимости в дополнительных силовых агрегатах.

На фиг. 1 изображена схема универсальной гидросистемы; на фиг. 2-развернутая схема устройства для изменения рабочего объема насоса и его подключения к гидравлической системе; на фиг. 3-кинематическая схе.ма механической нередачи и гидравлическая схема системы гидропневматического зануска дви1ателя.

От двигателя / с номощью механической нередачи 2 осуществляется привод основного регулируемого аксиально .поршневого насоса 9. Для изменения его рабочего объема служит подпружиненный плунжер 4 двухстороннего действия. На схеме нравый торец плунжера нагружен давлением нагнетательной магистрали 5 норшневого насоса, левая торцовая полость плунжера соединена магистралью управления 6 с избирательным устройством, которое выполнено в виде системы обратных клапанов 7, с рабочими полостями силового цилиндра 8 и гидродвигателей 9. Гидродвигатели и гидроцилиндры параллельно нодключены к нагнетательной магистрали 5 и сливной магистрали 10. Изменение направления и скорости движения исполнительных механизмов осуществляется реверсивными золотниками 11 и дроссельными регуляторами 12 расхода рабочей жидкости, состоящими из управляемого дросселя 13 и подпружиненного золотника 14.

Для создания избыточного давления в сливной магистрали служит система подпитки, включающая подпиточный насос 15, пополнительный бак 16 и подпорный клапан 17, поддерживающий во всасывающей полости поршневого насоса избыточное давление.

Подпиточный насос одновременно служит для питания гидроусилителя 18 рулевого управления. Золотник 19 гидроусилителя включен последовательно в нагнетательную магистраль 20 подпиточного насоса. Для ограничения давления в силовом цилиндре 21 гидроусилителя служит предохранительный клапан 22.

Для запуска двигателя трактора используется основной насос в моторном режиме работы. С этой целью последовательно к нагнетательной и сливной магистралям поршневого насоса включена система 23 гидропневматического запуска двигателя.

С целью повышения динамических характеристик системы регулирования производительности насоса применено устройство для изменения рабочего объема непрямого действия.

Плунжер выполнен за одно целое с золотником 24. Золотник имеет отрицательное перекрытие и снабжен регулируемым упором 25 для исключения полного перекрытия сливной щели а, что обеспечивает пормальное функционирование системы.

Торцовая полость б золотника соединена с нагнетательной магистралью основного насоса, а полость в посредством магистрали и обратных клананов - с рабочими магистралями исполнительных механизмов. Кроме того, эта полость соединена со сливной магистралью посредством дросселя 26 с малым проходным сечением, что обеспечивает возможность неремешения золотника в левую (на чертеже) сторону. Рабочая полость г золотника соединена с рабочей полостью д сервоцилиндра 27 одностороннего действия с возвратной нружиной 28.

Для гидрозапуска двигателя трактора в качестве источника энергии служит гидроаккумулятор 29.

Для управления зарядкой гидроаккумулятора и автоматического отключения всех остальных иснолнительных механизмов в случае его разрядки служит автомат зарядки, содержащий подпружиненный золотник 30 и обратиый клапан 31. С целью использования основного насоса в качестве стартера для зануска двигателя рабочая полость гидроаккумулятора может соединяться с нагнетательной магистралью через дроссель 32 в обход обрагного клапана посредством двухпозиционного двухходового крана 33.

При этом всасывающая полость насоса соединяется двухходовым краном с пополнительным баком. Кроме того, рабочая полость гидроаккумулятора 29 через обратный клапан 34 соединена с пополнительным баком.

При запуске двигателя крутящий момент с вала насоса, работающего в этом случае в моторном режиме, передается на вал 35 привода насоса механической передачи и через пару шестерен 36, 37, муфту свободного хода 38, вал 39, шестерню 40 на венец маховика 41. Муфта свободного хода ири передаче крутящего момента от вала привода насоса к венцу маховика заблокирована, а при обратной передаче крутящего момента разблокирована.

Шестерня посажена на четырехходовой прямоугольной резьбе, в зацепление с венцом маховика она вводится вручную, а выключается после запуска двигателя автоматически. Посредством рукоятки 42 и пары конических шестерен 43, 44 можно осуществлять в аварийном случае ручной привод поршневого насоса и зарядку гидроаккумулятора. В рабочем режиме гидросистемы привод насоса осуществляется с помощью щестерен 45. 46, 47, ведущего вала 48 и управляемой соединительной муфтой 49. Кроме этого, в гидросистеме имеются фильтр 50, предохранительный клапан 51, дренажные магистрали и контрольные манометры (на чертеже пе показаны). Гидросистема имеет четыре возможных режима работы. Первый - режим запуска двигателя с помощью гидропривода. В этом случае гидроаккумулятор (см. фиг. 3) должен быть заряжен. Для запуска необходимо ввести щестерню в зацепление с венцом маховика и выключить муфту, затем поворотом пробки крана по схеме на 60° (против часовой стрелки) всасывающую (сливную) магистраль насоса соединить с пополнительнььм баком, а нагнетательную магистраль с гидроаккумулятором. В этом случае рабочая жидкость из гидроаккумулятора в обход обратного клапана через дроссель и двухходовой кран (на схеме верхнее сечение крапа) поступает в нагггетательную магистраль насоса, приводя его во вращение. При этом насос работает в моторном режиме и вращается в обратном направлении, раскручивая венец маховика двигателя. В нагнетательной магистрали после золотника давление рабочей жидкости равно давлению в сливной магистрали. Поэтому возвратная пружина сервоцилиндра выводит порщень 52 в крайнее правое положение (см. фиг. 2), что соответствует максимальному рабочему объему, а следовательно и максимальной величине крутящего момента на валу (см. фиг. 3). Из всасывающей полости (в данном случае сливной) рабочая жидкость через двухходовой крап сливается в пополнительный бак. Если после за пуска двигателя не сработает самовыключение щестерни, не разблокируется муфта свободного хода в реззльтате полной разрядки гидроаккумулятора, в нагнетательной магистрали мог}т возникнуть разряжение и кавитация. Чтобы исключить это, рабочая полость гидроаккумулятора и нагнетательная магистраль соединены с пополнительным баком обратным клапаном 53. Второй - режим ручной зарядки гидроаккумулятора. В случае разряженного гидроаккумулятора зарядку его можно осуществить с помощью ручного привода порщневого насоса. Для этого необходимо выключить муфту, вывести из зацепления с венпом маховика щестерпю, и двухходовой кран устанавливается в рабочее положение. Золотпик автомата зарядки удержении, так как давление в его правой (по чертел е) торцовой полости по крайней мере предельного (гидроаккумулятор разряжен). Полость е золотника перекрыта. При вращении вала рукояткой муфта свободного хода заблокировапа. Вращение передается валу насоса. Рабочая жидкость пап-етается через обратный клапан в гидроаккумулятор. Во всасывающую полость насоса рабочая жидкость поступает через обратный клапан из пополнительного бака. Зарядка продолжается до достижения предельного давления, определяе.мого настройкой пружины золотника, после чего происходит переключение золотника, и он занимает крайнее левое (на чертеже) положение. Давление в нагнетательной магистрали резко падает. Обратный клапан запирает выход из гидроаккумулятора. Третий - холостой режим работы основного насоса. После запуска двигателя трактора при включении муфты начннает работать порщневой пасос. В первую очередь происходит зарядка гидроаккумулятора (как и в предыдущем случае). Так как золотник (см. фиг. 2) выполнен с отрицательны.м перекрытием, а регулируемый упор исключает полное перекрытие щели а, давление в полостях г и в полости д равны давлению в магистрали подпитки (сливной магистрали 10). Под давлением пружины люлька блока насоса повернута в полол ение максимальной производительности. После окончания зарядки золотник автомата зарядки открывает выходное отверстие. Давление под правым торцом золотника возрастает. Так как потребители отключены, под левым торпом золотника в полости в давление равно давлению в магистрали подпитки. Золотник перемещается влево. Нагнетательпая щель ж увеличивается, сливная а уменьшается. Управляющее давление в полости д возрастает, и сервоцилиндр выводит насос на минимальную производительность. Она равна сумме расхода рабочей жидкости через золотник регулятора в магистраль подпитки и утечки в насосе и сервоцилиидре. Для удержания управляющего золотника в этом положении необходима разность давлепия на его толпах 10 кг1см. С учетом того, что давление над левым торцом золотника равно 3-5 кг см , давление в нагнетательной магистрали насоса составит 13-15 кг/см. Четвертый - рабочий режим работы пасоса (привод выносных гидродвигателей п гидооцилиндров). В начале рассмотрим случай включения одного потребителя, например гидродвигателя. Для этого необходимо установить реверсивный золотник в нулхное положение (в зависимости от заданного направления вращения гидродвигателя) и установить на регуляторе

соответствующее заданному скоростному режиму гидродвигателя. В этот момент давление в нагнетательной магистрали насоса падает, усилие, действующее на нравый торец золотника уменьшается, золотник смещается вправо, управляющее давление в серводилиндре падает, насос начинает увеличивать свою производительность. Рабочая жидкость поступает через дроссельный регулятор расхода в нагнетательную полость гидродвигателя, последняя соединяется через соответствующий обратный клапан с магистралью управления, по которой масло поступает под левый торец золотника и далее через дроссель в магистраль подпитки. Поскольку давление в нагнетгательпой магистрали гидродвигателя выше, чем в его сливной магистрали и в полостях неработающего гидродвигателя, остальные обратные клапаны заперты. Расход рабочей жидкости в магистраль управлепия и дроссель при 100 кгсм- пе превышает 1,0 л/мин.

Таким образом, на левый торец золотника действует давление нагнетательной полости работающего гидродвигателя, а па правый- давление в нагнетатеаьной магпстрали иасоса. Их разпина равна перепаду давления на регуляторе расхода, который позппкает в результате потока рабочей жидкости.

При отклонении величины расхода рабочей жидкости через регулятор расхода перепад на управляемом дросселе изменяется, золотник его смещается в ту или иную сторону, изменяя общий перепад давления на регуляторе расхода. Это нарушает равновесие золотника. Управляющее давление в полости г золотника изменяется, люлька блока насоса поворачивается в ту или иную сторону, компенсируя отклонение расхода через регулятор расхода.

При ручном управлении регулятором расхода для изменения скорости гидродвигателя управляемый дроссель устанавливается в новое положение. При этом изменяется его проходное сечение и перепад давления на нем, что приводит к смещению золотника и изменению перепада давления па регуляторе расхода в целом.

Это устраняется соответствующим изменением производительности насоса.

При подключении второго гидродвигателя давление в нагнетательной магистрали падает, золотник смещается вправо, управляющее давление в сервоцилиндре уменьшается, насос увеличивает производительность. Магистраль управления соединяется с нагнетательной полостью, наиболее нагруженного (по давлению) гидродвигателя. Обратные клапаны остальных полостей заперты. Следовательно, на золотник регулятора насоса воздействует перепад давления на регуляторе расхода наиболее нагруженного (по давлению) гидродвигателя.

Если работаюш,ий гидродвигатель менее нагружен, расход рабочей жидкости в его регуляторе расхода г/гскслько увеличивается,

что вызывает увеличение перепада на управляемом дросселе, прикрытие золотника, увеличение перепада давления на нем л перепада давления на регуляторе расхода в целом. Тем самым компенсируется разница в величинах давления в нагнетательных магистралях одновременно работающих гидродвигателей, а в нагнетательной магистрали насоса сохраняется давление, равное сумме номинальной величины перепада давления на регуляторе расхода 10 кг/см и давления в нагнетательной магистрали наиболее нагруженного (по давлению) гидродвигателя. Таким образом, производительность насоса

всегда соответствует сумме расходов в регулятор насоса и в подключенные потребители. Давление в нагнетальной магистрали насоса устанавливается в соответствии с давлением в нагнетательной полости наиболее загруженного (по давлению) гидродвигателя.

Предмет изобретения

1- Универсальная гидросистема сельскохозяйственного трактора, содержащая регулируемый насос с приводным редуктором, пополнительный бак, силовые цилиндры и гидродвигатели с индивидуальными реверсивными золотниками и дроссельными регуляторами расхода, гидроаккумулятор с автоматом зг.рядки и распределительный кран системы гидропневматического запуска двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее

общего К.П.Д., регулирующий орган насоса сордипен с двухсторонним подпружиненным плунжером, расположенным в корпусе, одна торцовая полость которого соединена с нагнетательной магистралью насоса, а другая -

посредством магистрали управления и избирательного устройства, например обратных клапанов, с рабочими полостями силовых цилиндров и гидродвигателей.

2. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамических характеристик регулятора насоса и использования плупжера в качестве золотника гидравлического усилителя, последний снабжен регулируемым упором, который взаимодействует с торцом плунжера и расположен в полости корпуса, соедппенпой с магистралью управлепкя, а через дроссель малого проходного се симя- --со сливпой магистралью.

3.Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности гидрозапуска двигателя, рабочая полость гидроаккумулятора соединена с нагнетательной магистралью насоса через регулируемый дроссель, а с пополнгчтельпым баком - через обратный клапан. уменьшения ее габаритов, приводной редуктор снабжен ручным механическим приводом, соединенным с валом насоса через муфту свободного хода, а между пополнительным баком и всасывающей полостью насоса установлен обратный клапан.

«7 дW