Сельскохозяйственный трактор Советский патент 1982 года по МПК B60K3/04 B60K17/08 B60K17/28 

(54) СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ТРАКТОР

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к тракторам с газотурбинным двигателем, который размещен на тракторе и его тяговая турбина соединена со входным (первичным) валом механической коробки передачи и гидронасосами гидроусилителя руля и гидросистемы навески с переключением одного из гидронасосов системы навески для работы на линию гидроусилителя руля или гидросистемы навески. Известен сельскохозяйственный трактор, содержащий последовательно установленные на раме двигатель и коробку передач, ведущий вал которой связан с валом двигателя карданной передачей, а ведомый - кинематически с ведущими колесами трактора, и гидросистему, включающую в себя первый гидронасос с приводом от ведущего вала коробки передач, всасывающая и напорная полости которого гидролиниями сообщены соответственно с первым гидробаком и гидроусилителем рулевого управления, второй и третий гидронасосы - с приводом от ведущего вала коробки передач, всасывающие и напорные полости которых гидролиниями сообщены соответственно со вторым гидробаком и гидромащинами навесного оборудования 1. Данное техническое рещение используется для транспортных средств с порщневыми двигателями и не приемлемо для агрегатов с газотурбинными двигателями. Кроме того, недостатками известного трактора являются также неработоспособность в случае низких частот вращения двигателя (ниже 38- 45% от номинала), так как двигатель глохнет, а также прекращение функционирования в случае заглохания двигателя при нормальных (номинальных) частотах вращения (с целью обеспечения возможности управления транспортным средством в такой ситуации в известном рещении используется задний насос). Наличие дополнительных гидронасосов и гидролиний и обеспечение специального привода этих насосов усложняет конструкцию, удорожает стоимость ее и понижает надежн ость функционирования. Кроме того, указанные рещения в принципе не обеспечивают (без дополнительных поникающих передач в трансмиссии) весьма низких скоростей движения (0,8-1,5 км/ч) характерных для некоторых сельскохозяйственных агрегатов (к примеру рассадопосадочных, томатопосадочных, капустоуборочных, мелиоративных и др.). Применение ряда дополнительных понижающих передач усложняет и удорожает конструкцию, а также понижает ее надежность. Цель изобретения - повышение эффективности путем обеспечения режимов передвижения трактора на скоростях, близких к нулю, с сохранением параметров нормальной работы гидросистемы при использовании двухвального газотурбинного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что гидросистема снабжена тремя клапанными гидроаппаратами, каждый из которых установлен в напорной гидролинии соответствующего гидронасоса, и блоком управления режимами работы гидронасосов, а коробка передач состоит из ведущего вала с фрикционной муфтой, ведущий элемент которой жестко связан с упомянутым валом, а ведомый установлен с возможностью осевого перемещения, двух ведущих щестерен, соответственно закрепленных на ведущем и ведомом элементах упомянутой муфты, промежуточного вала с двумя щестернями, первая из которых закреплена на упомянутом валу и введена в постоянное зацепление с первой ведущей шестерней, а вторая установлена свободно, введена в постоянное зацепление со второй ведущей шестерней и связана с ротором третьего гидронасоса, а один конец промежуточного вала связан с ротором второго гидронасоса, ведомого вала со свободно установленной шестерней, введенной в постоянное зацепление через дополнительную шестерню со второй ведущей шестерней, и управляемой муфты для связи шестерни ведомого вала с последним, при этом блок управления состоит из четырех электроуправляемых крановых гидроаппаратов, вход первого из которых связан гидролинией с выходо.м клапанного гидроаппарата второго гидронасоса, вход и выход второго кранового гидроаппарата связаны гидролиниями соответственно с входом первого кранового гидроаппарата и входом гидроусилителя, вход и выход третьего кранового гидроаппарата подсоединены гидролиниями соответственно ко входу первого и выходу второго крановых гидроаппаратоБ, а вход и выход четвертого кранового гидроаппарата сообщены гидролиниями соответственно с выходом клапанного гидроаппарата третьего гидронасоса и входом гидромашин навесного оборудования, и переключателя режимов работы трактора, подвижный контакт которого подключен к источнику электропитания, а два неподвижных - соответственно к блоку .управления первого и второго крановых гидроаппаратов для их связи с упомянутым источником Б режиме движения трактора на скоростяХ) близких к нулю. Такая схема соединения обеспечивает работу насосов гидроусилителя руля и первого из насосов гидросистемы навески, синхронную работе тяговой турбины. Постоянная связь вала тяговой.турбины со входным валом механической коробки передач не позволяет передавать мощность на колеса в обход трансмиссии, чем обеспечивается также возможность торможения трактора двигателем. Безразрывное (постоянное) соединение насосов гидроусилителя руля и одного из насосов гидросистемы с валом тяговой турбины o6ecne4HBaet управление тракторов и его навес системой как на стоянке, так и в процессе движения, а разрывное соединение с тяговой турбиной второго из насосов гидросистемы навески и возможность подключения его на две линии обеспечивает управление на малых частотах вращения тяговой турбины (низкие скорости движения) и при буксировании. На фиг. 1 изображена общая схема установки (размещения) двухвального газотурбинного двигателя на энергонасыщенном сельскохозяйственном тракторе; на фиг. 2- гидравлическая схема трактора с электроблоком управления режимами работы. Двигатель I размещен в передней (фронтальной) части трактора и расположен так, что продольные оси трактора и двигателя совпадают по направлению. Он выполнен двухвальным газотурбинным, что позволяет обеспечить без дополнительного ряда передач низкие частоты вращения газовой турбины, т. е. низкие скорости движения, характерные для некоторых сельскохозяйственных агрегатов (рассадопосадочных и др.). Выводной вал 2 турбины обращен в сторону редуктора и коробки передач. Возможность перемещения двигателя в горизонтальной, и вертикальной плоскостях позволяет обеспечить соосность выводного вала 2 с его входным валом 3 редуктора 4. Валы 2 и 3 соединены между собой безразрывно (постоянно) карданным валом 5. Выводной вал 6 с редуктором устанавливается соосно входному валу 7 коробки 8 передач и соединен с ним безразрывно (постоянно) карданом 9. К корпусу коробки крепятся насосы 10 гидроусилителя рулевого управления и гидронасосы 11 и 12 гидросистемы навесного оборудования трактора. Приводной вал гидронасоса 10 соединен непосредственно со вторым (правым) концом ведущего вала 7 коробки 8 передач, который безразрывно соединен с валом тяговой турбины газотурбинного двигателя 1 (фиг. 2). Вместе с ведущим валом 7 вращается ведущий элемент 13 фрикционной муфты, связанный ведущей шестерней 14 и шестерней 15 с валом 16, с правым концом которого соединен ротор гидронасоса 11 системы навесного оборудования. Таким образом, один из насосов гидросистемы также безразрывно соединен с валом тяговой турбины. Второй же гидронасос 12 системы навесного оборудования включен в схему так, что он может приводиться либо от вала тяговой турбины (при выполнении технологических с/х операций в процессе движения), либо от колес трактора при буксировке. Для этого его ротор соединяется со втулкойшестерней 17, посаженной на подшипниках скольжения на промежуточный вал 16. Втулка-шестерня 17 соединена с ведомой частью 18 фрикционной муфты через шестерню 19. Таким образом, гидронасос 12 приводится в движение только тогда, когда враш,ается шестерня 19. Последняя постоянно соединена по известной схеме с шестерней 20, жестко посаженной на вал 21, и шестерней 22, имеющей внутренние шлицы, в зацеплекие с которыми может вводиться управляемая муфта 23, сидящая на шлицах ведомого вала 24. Сама шестерня 22 установлена на вал 24 на шарикоподшипниках, а вал 24 постоянно соединен через кинематическую цепь (шестерни и карданный вал) с колесами трактора. Предлагаемое решение обеспечивает управление гидронасосными с/х машинами тракторного агрегата всегда при работе двигателя на стоянке трактора (за счет безразрывного соединения вала тяговой турбины газотурбинного двигателя 1 с ротором гидронасоса 11 гидравлической системы трактора) , а также управление трактором при агрегатировании (маневры на весьма малых скоростях движения и повороты колес на различный угол при стоянке трактора и работающем двигателе за счет безразрывного соединения вала тяговой турбины с гидронасосом 10). Перед началом движения ведущая 13 и ведомая 18 части фрикционной муфты блокируются известным образом (подачей масла в бустер фрикционов от масляных насосов, приводимых от вала 16), что приводит к вращению шестерни 19, от которой получает вращение гидронасос 12, работающий в данном случае на ту же линию гидросистемы, что и гидронасос 11. Это вызвано тем, что в процессе выполнения технологических с/х операций приходится часто регулировать положение рабочих органов (в соответствии с рельефом, видом работ, агротребованиями); особенно это важно при выполнении энергоемких операций, которые как правило выполняются, на пониженных скоростях (от 0,5 до 8 км/ч) с целью получения больших тяговых усилий на агрегатах, имеющих развитые гидросистемы (широкозахватных). Подключение в работу в таких условиях второго гидронасоса (12) покрывает дефицит в количестве рабочей жидкости в гидролинии и обеспечении требуемого давления. В случае отсутствия надобности в использовании энергии жидкости от гидронасоса 12 она редуцируется известными способами. В некоторых случаях гидронасос 12 может использоваться как резервный (при выходе из строя насоса 11) при выполнении с/х операций в процессе движения. Кроме того, на низких скоростях движения, которые возможны за счет пониженных частот враш.ения тяговой турбины вплоть до значений, на 3-5% отличающихся от нуля без опасения заглохания двигателя, гарантируется надежное обеспечение гидросистемы достаточным количеством масла требуемых параметров, несмотря на пониженные частоты вращения вала тяговой турбины. Поэтому характеристики гидронасосов 10, 11 и 12 подобраны такими, чтобы обеспечить их достаточную производительностьпри низких частотах. По этой же причине насосы регулируются так, что производительность их на номинальном режиме превышает требуемую на 25-30%. В случае надобности поток масла от гидронасоса 12 может быть раздвоен и направлен (параллельно гидросистеме навесного оборудования) к гидроусилителю рулевого управления. Кроме того, гидронасос 12 в условиях весьма низких частот вращения тяговой турбины для исключения ситуаций затруднения управления трактором может полностью работать на гидросистему гидроусилителя руля. Переключение осуществляется при помощи клапанных гидроаппаратов и блока управления режимами работы гидронасосов, состоящим из электроуправляемых крановых гидроаппаратов. Перед буксированием трактора включают одну из передач, которая обеспечит скорость не выще 12 или 15 км/ч, и обратный поток энергии от колес по кинематической цепи колесо-щестерни - карданный вал- вал 24 - муфта 23 - шестерни 22, 20, 19, 17 - ротор гидронасоса 12 (на с/х тракторе с газотурбинным двигателем эти условия по скорости реализуются на передаче № 2, от которой и приводится в движение по кинематической цепи гидронасос 12). В этих условиях при переключении крановых гидроаппаратов масло из гидронасоса 12 подводится в линию гидроусилителя, а давление в этом случае в линии гидроусилите- ограничивается известным образом при помощи редукционного клапана, установленного перед гидроусилителем. В условиях движущегося агрегата при выполнении технологической операции гидронасос 10 питается маслом из масляного гидробака 25. Под развиваемым им дйвлением открывается клапанный гидроаппарат 26 и масло поступает к гидроусилителю рулевого управления (при этом крановые гидроаппараты 27 и 28 закрыты). От гидроусилителя масло через открытый крановый гидроаппарат 29 возвращается в гидробак 25. Гидронасос 11 питается маслом из бака 30. Развиваемым им давлением открывается клапанный гидроаппарат 31 и через открытый крановый гидроаппарат 32 масло поступает в гидросистему навесного оборудования, а от нее - в гидробак 30. Из того же бака 30 питается маслом гидронасос 12. Под развиваемым им напором открывается клапанный гидроаппарат 33 и масло также направляется в линию гидросистемы навесного оборудования через открытые крановые гидроаппараты 32 и 34 (гидроаппарат 27 в это время закрыт). В случае необходимости направления масла от гидронасоса 12 к гидроусилителю (при весьма малых скоростях движения с/х агрегатов порядка 0,8-1,5 км/ч) закрывается электроуправляемый крановый гидроаппарат 34j предотвращая уход масла в линию гидросистемы навесного оборудования при закрытом крановом гидроаппарате 27,и открывается крановый гидроаппарат 28.От гидроусилителя масло может направляться в данных условиях либо по прежнему в гидробак 25 (при открытом гидроаппарате 29), либо в бак 30 (при открытом гидроаппарате 35 и закрытом гидроаппарате 29), либо раздваиваться на два потока и направляться в гидробаки 25 и 30 (при открытых гидроаппаратах 29 и 35). С целью регулирования предельных уровней масла в гидробаках 25 и 30 в верхней части разделяющей их перегородки имеется ряд отверстий, обеспечивающих переток из одного из них в другой. При необходимости раздвоения потока масла от гидронасоса 12 в линии гидросистемы навесного оборудования и гидроусилителя рулевого управления закрывают гидроаппарат 28 и открывают крановые гидроаппараты 27 и 34. Тогда часть масла от гидронасоса 12 направляется в гидросистёму навесного оборудования через открытый крановый гидроаппарат 32, смешиваясь с маслом, поступающим сюда же от гидронасоса 11, а другая часть поступает к гидроусилителю, смешиваясь с маслом, поступающим сюда же от гидронасоса 10. При буксировании трактора работает только гидронасос 12. Он можех обеспечивать маслом гидроусилитель и гидросистему навесного оборудования (что бывает необходимо, когда нужно в период буксировки с/х агрегатов с навесными машинами изменить положение последних, например установить в транспортное положение). Г1ри отсутствии необходимости управлять гидросистемой насос 12 переключают на линию гидроусилителя рулевого управления, для чего открывают крановые гидроаппараты 27, 34 и 35 и закрывают крановые гидроаппараты 32, 28 и 29. При этом масло под напором от гидронасоса 12 проходит через открывающийся клапанный гидроаппарат 33, открытые гидроаппараты 34 и 27 к гидроусилителю рулевого управления, а от него возвращается через открытый гидроаппарат 35 в бак 30, откуда забирает его гидронасос 12. Утечка ,масла в линии гидронасосов 10 и 11 предотвращается односторонними клапанными гидроаппаратами 26 и 31, закрывающимися давлением масла со стороны напорной линии. При неработающем гидронасосе 12 утечка масла в его линию при открытом гидроаппарате 34 предотвращается односторонним клапанным гидроаппаратом 32 (к примеру, при выходе из строя линии от гидронасоса 12). Питание электроуправляемых крановых гидроаппаратов осуществляется от источника 36 постоянного тока напряжением 24В при замыкании цепи ключом 37. Принципиальная схема подсоединения блоков управления крановых гидроаппаратов в электроцепь видна на правой части фиг. 2. На пунктирные линии переключателя 38 в любомего положении выведены цепи тех электроуправляемых крановых гидроаппаратов, которые закрыты (питание не подается), а на сплошные - цепи тех гидроаппаратов, на которые подается ток (открыты при данном положении переключателя). . Нахождение переключателя 38 в любом из названных положений исключает функционирование элементов, цепи которых подсоединены к другим положениям переключателя, т. е. работает только одна из тех систем переключения, линии которой подсоединены к данному положению переключателя. Управление потоком масла от гидрона осуществляется переключением крановых гидроаппаратов при помощи четырехполюсного переключателя 38. При установ ™ положение П) поток масла из гидронасоса 10 направляется к гидроусилите™ гидронасоса 11 (и 12 при движе агрегата) - в гидросистему навесного оборудования. При установке переключателя в положение Пз масло от гидронасоса 12 в процессе выполнения технологической с/х операции на низких скоростях движения (за счет низкой частоты вращения тяговой турбины) направляется к гидроусилителю, компенсируя возможную недостачу его от гидронасоса 10. При нахождении переключателя в положение П поток масла от гидронасоса 12 раздваивается и направляется частично к гидроусилителю руля, и час гично - в гидросистему навески, усиливая работу гидронасосов 10 и 11 на технологических с/х операциях, выполняемых на низких скоростях движения. Положение 9 П переключателя обеспечивает работу гидронасосов на соответствующие линии в период буксирования трактора. В предлагаемом тракторе предусмотрено использование в обеих гидравлических линиях (гидроусилителя рулевого управле-5 ния и гидросистемы навесного оборудования) масла одного сорта; гидронасосы 10, 11 и 12 имеют идентичные характеристики по производительности и напору. Предлагаемое техническое рещение как при движении с/х агрегатов с двухвальным газотурбинным двигателем, так и при его работе на стационаре (при работающем двигателе) и буксирования позволяют обеспечить надежное управление трактором и его гидросистемой на всех эксплуатационных режимах, включая и режимы весьма низких скоростей движения (без дополнительного ряда передач в трансмиссии трактора) за счет доведения до незначительно отклоняющихся от нуля (на 3-5%) частот вращения тяговой турбины газотурбинного2° двигателя. При этом обеспечивается постоянный подвод потока энергии к гидронасосам гидросистемы навесного оборудования и гидроусилителя рулевого управления. Испытания первого образца газотурбинного трак-,5 тора подтверждают функциональную работоспособность элементов схемы. Выполненные расчеты показывают, что народнохозяйственный эффект от установки двухвального газотурбинного двигателя и соединения его тяговой турбины по предлагаемой схе-зо ме с гидроагрегатами на энергонасыщенном колесном с/х тракторе класса 50 кН составит 1600 руб. в год на один трактор (по сравнению с таким же классом тракторов, на которых установлены дизеля), что обеспечивается более высокой производитель-35 ностью труда, упрощением трансмисии (отсутствует дополнительный ряд понижающих передач), повышенной безопасностью эксплуатации, пониженными эксплуатационными расходами и возможностью маневриро-до вания в различных эксплуатационных уелоВИЯХ. Формула изобретения Сельскохозяйственный трактор, срдержащий последовательно установленные на раме двигатель и коробку передач, веду-45 щий вал которой связан с валом двигателя карданной передачей, а ведомый - кинематически с ведущими колесами трактора, и гидросистему, включающую в себя первый гидронасос с приводом от ведущего, вала коробки передач, всасывающая и напорные полости которого гидролиниями со-. общены соответственно с первым гидробаком и гидроусилителем рулевого управления, второй и третий гидронасосы - с приводом от ведущего вала коробки передач,55 всасывающие и напорные полости которых гидролиниями сообщены соответственно со вторым гидробаком и гидромащинами навес93156 10 ного оборудования, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения режимов передвижения трактора на скоростях, близких к нулю, с сохранением параметров нормальной работы гидросистемы при использовании двухвального газотурбинного двигателя, гидросистема снабжена тремя клапанными гидроаппаратами, каждый из которых установлен в напорной гидролинии соответствующего гидронасоса, и блоком управления режимами работы гидронасосов, а коробка передач выполнена состоящей из ведущего вала с фрикционной муфтой, ведущий элемент которой жестко связан с упомянутым валом, а ведомый установлен о возможностью осевого перемещения, двух ведущих щестерен, соответственно закрепленных на ведущем и ведомом, элементах упомянутой муфты, промежуточного вала с двумя шестернями, первая из которых закреплена на упомянутом валу и введена в постоянное зацепление с первой ведущей щестерней, а вторая установлена свободно, введена в . постоянное зацепление со второй ведущей, щестерней и связана с ротором третьего гидронасоса, а один конец промежуточного вала связан ротором второго гидронасоса, ведомого вала со свободно установленной щестерней, введенной в постоянное зацепление через дополнительную щестерню со второй ведуь ей щестерней, и управляемой муфты для связи щестерни ведомого вала с последним, при этом блок управления выполнен состоящим из четырех электроуправляемых крановых гидроаппаратов, вход первого из которых связан гидролинией с выходом .клапанного гидроаппарата второго гидронасоса, вход и выход второго кранового гидроаппарата связаны гидролиниями соответственно со входом первого кранового гидроаппарата и входом гидроусилителя, вход и выход третьего кранового гидроаппарата подсоединены гидролиниями соответственно ко входу первого и выходу второго крановых гидроаппаратов, а вход и выход четвертого кранового гидроаппарата сообщены гидролиниями соответственно с выходом клапанного гидроаппарата третьего гидронасоса и входом гидромащин навеского оборудования, и переключателя режимов работы трактора, подвижный контакт которого подключен к источнику электропитания, а два неподвижных - соответственно к блоку управления первого и второго крановых гидроаппаратов для их связи с упомянутым источником в режиме движения трактора на скоростях, близких к нулю Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. «Трактор «Кировец К-700. Руководство по эксплуатации. М.-Л., «Мащиностроение, 1966, с. 113, 153, 226, рис. 71, 101, 117 (прототип).