Гідростатичний привід сільськогосподарської машини

Винахід стосується сільгоспмашинобудування, зокрема, гідроприводів із замкнутою циркуляцією робочої рідини. Відомий гідростатичний привід, що складається з аксіально-плунжерного насосу з двома силовими гідроциліндрами виконання відхилення коливної плити від свого вертикального нейтрального положення, яке керується з допомогою гідропідсилювача типу сопло-заслінка з електромеханічним перетворювачем та гідророзподілювачем, на золотник якого з двох боків через пружини діють два поршні, з якими здійснюється жорсткий зв'язок з валом коливної плити з допомогою жорстко розміщеного на валу коливної плити коливного важеля та шарнірно з ним зв'язаної рами; аксіально-плунжерного гідродвигуна, який гідромагістралями високого тиску з'єднано з аксіально-плунжерним насосом; допоміжного насосу; двох силових гідроциліндрів приведення коливної плити в нейтральне положення при відсутності необхідного тиску в гідромагістралі від допоміжного насосу, які по своїй конструкції подібні двом силовим гідроциліндрам виконання відхилення коливної плити, але різні по своїм функціям; бака; фільтра; радіатора та гідромагістралей низького тиску [1]. До недоліків такого технічного вирішення потрібно віднести надмірну складність конструкції при наявності великої кількості оригінальних вузлів та деталей та повторюваності деяких із них, функціонально звужуючи їх можливості, що в цілому призводить до низької надійності роботи та зменшення тривалості його експлуатації. Найбільш близьким по технічній суті до об'єкту, який заявляється, є гідростатичний привід комбайну КСК100, що включає аксіально-плунжерний насос із двома силовими гідроциліндрами управління коливної плити, кожний з яких окремою гідромагістраллю з'єднаний з відповідним ходом чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача з механічним управлінням, підживлювальний насос із запобіжним та зворотними клапанами, аксіально-плунжерний гідромотор із запобіжними клапанами лінії високого тиску та шунтувальним клапаном, маслобак, фільтр, радіатор та гідромагістралі [2]. Таке технічне вирішення дозволяє не тільки значно спростити конструкцію гідростатичного приводу, зменшити кількість оригінальних вузлів та деталей та усунути наявність повторюваності деяких з них, але й в цілому привести до підвищення надійності його роботи. Але із-за відсутності в ньому автоматичної системи блокування його роботи та системи контролю за цим при надмірному зниженні тиску напірної лінії підживлювального насосу, яке може статись навіть при наявності хоча б однієї із наступних відмов у роботі гідростатичного приводу: недостатня кількість робочої рідини в баці, засміченість фільтра, наявність нерозчинного повітря в гідроприводі, поломка сполучення валу підживлювального насосу з валом аксіальноплунжерного гідронасосу, пошкодження деталей коливного вузла гідронасосу та інше - все ще залишається недостатньо високою надійність роботи такого гідростатичного приводу при зменшеній тривалості його експлуатації. В основу винаходу поставлена задача по значному підвищенню надійності роботи та подовженню тривалості експлуатації гідростатичного приводу за рахунок введення додаткової системи блокування його роботи та забезпеченням системою контролю за цим. Поставлена задача вирішується тим, що введено двохходовий двохпозиційний гідророзподілювач з гідрокеруванням, кожний хід якого з'єднано гідромагістраллю з відповідним гідроциліндром управління коливної плити аксіально-плунжерного насосу, при цьому гідроциліндр гідравлічного управління цього двохходового двохпозиційного гідророзподілювача гідромагістраллю з'єднано з гідромагістраллю напірної лінії підживлювального насосу, а також введено кінцевий перемикач, який своєю рухомою частиною контактує із золотником двохходового двохпозиційного гідророзподілювача з гідравлічним керуванням, та електричну лампочку, яка розміщена на панелі приборів у кабіні сільськогосподарської машини, при цьому лампочка за допомогою електропроводів послідовно з'єднана з кінцевим перемикачем та джерелом енергії. Здійснення гідростатичного приводу сільськогосподарської машини з системами блокування та контролю за цим дозволяє не тільки підвищити надійність роботи гідростатичного приводу сільськогосподарської машини при подовженні тривалості його експлуатації, але й своєчасно виявити недоліки, визначити умови їх спричинення та ліквідувати відмову в роботі, що значно підвищить ефективність його експлуатації. Вказані відмінності дозволяють по-новому відноситись до можливостей гідростатичного приводу сільськогосподарської машини. Заявнику невідомі приклади виготовлення гідростатичного приводу сільськогосподарської машини з такими конструктивними вирішеннями. Створення такого гідростатичного приводу сільськогосподарської машини стало можливим завдяки використанню в основі винаходу фізичних явищ, які виявили автори. Винахід ілюструється кресленням, на якому відображено принципову схему гідростатичного приводу сільськогосподарської машини. Гідростатичний привід сільськогосподарської машини складається із бака 1, фільтра 2, радіатора 3, аксіально-плунжерних насоса 4 і гідромотора 5, датчика температури 6 та системи гідромагістралей. Відхилення коливної плити від свого вертикального положення на кут ±18° здійснюється за допомогою нижнього та верхнього гідроциліндрів 7. Між собою аксіально-плунжерні насос 4 та гідромотор 5 з'єднані гідромагістралями 8 і 9 високого тиску. Вал 10 аксіально-плунжерного насосу 4 виконано за одне ціле з валом підживлювального насосу 11 (шестеренний насос). Напірна лінія цього насосу 11 гідромагістраллю 12 з'єднана з чотирьохходовим трьохпозиційним гідророзподілювачем 13 з механічним керуванням, а гідромагістралями 14 та 15 через свої зворотні клапани 16 з'єднана з гідромагістралями 8 і 9 високого тиску. Нижній та верхній гідроциліндри 7 аксіально-плунжерного насосу 4 своїми гідромагістралями 17 та 18 приєднані до відповідних двох ходів чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13. При цьому, залишений незадіяним четвертий хід чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 з'єднано з баком 1, а магістраль 12 напірної лінії підживлювального насосу 11 через запобіжний клапан 19 - з корпусами аксіально-плунжерних насосу 4 та гідромотору 5. Обидва ходи двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20 з гідравлічним керуванням гідромагістралями 21 і 22 з'єднані відповідно з магістралями 17 і 18 нижнього та верхнього гідроциліндрів 7 коливної плити гідромотора 4, а його гідроциліндр 23 гідравлічного керування - з гідромагістраллю 12. До аксіально-плунжерного гідромотору 5 приєднана клапанна коробка з двома запобіжними клапанами 24 непрямої дії, переливним 25 та шунтувальним 26 клапанами. Кінцевий перемикач 27 своєю рухомою частиною 28 контактує із золотником двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20, а лампочка 29 за допомогою електропроводів послідовно з'єднана з джерелом електроенергії 30 та кінцевим вимикачем 27. Гідростатичний привід сільськогосподарської машини при вимушеному обертанні валу (приводиться від двигуна внутрішнього згорання сільськогосподарської машини) аксіально-плунжерного насосу 4 в залежності від розміщення золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 працює в трьох режимах. Перший режим - режим холостого ходу. Відповідає нейтральному положенню золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13, при якому гідромагістралі 17 та 18 з'єднані між собою, тобто коли магістралі обох гідроциліндрів 7 управління коливної плити об'єднані, але відокремлені від гідромагістралі 12 напірної лінії підживлювального насосу 11 та гідромагістралі зливання робочої рідини в бак 1. Незалежно від положення золотника двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20 це призводить до вертикального положення коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4, при якому його плунжери не працюють. При цьому, відсутня від нього подача робочої рідини в гідромагістралі 8 та 9 високого тиску, але присутня подача робочої рідини від підживлювального насосу 11, який під однаковим тиском через зворотні клапани 16 та відповідні гідромагістралі 14 та 15 подає її у вказані гідромагістралі 8 та 9, котрі нею заповнюються. Після цього, тиск в магістралі 12 напірної лінії підживлювального насосу 11 виростає до тиску спрацювання запобіжного клапану 19 і робоча рідина через нього подається в корпус аксіально-плунжерного насосу 4, а потім через дренажну магістраль - в корпус аксіально-плунжерного гідромотору 5. Надлишок робочої рідини після заповнення корпусів насосу 4 та гідромотору 5 поступає по гідромагістралям зливання через радіатор 3 в бак 1. Таким чином, підживлювальний насос 11 забезпечує циркуляцію робочої рідини через запобіжний клапан 19 та радіатор 3, а також заповнення основних магістралей 8 та 9, прокачку нею корпусів гідромашин, її охолодження та фільтрацію. Наявність однакового тиску в гідромагістралях 8 та 9 призводить до зупинки обертання валу аксіально-плунжерного гідромотору 5. В цьому режимі не рухаються основні елементи гідростатичного приводу: плунжерні пари як насосу 1, так і гідромотору 5, а також вал гідромотору 5. Тому в режимі холостого ходу спрацювання основних елементів гідростатичного приводу не відбувається. Другий режим - режим руху сільськогосподарської машини в прямому напрямі. Відповідає положенню золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 зміщеного вліво. При такому положенні золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 гідромагістраль 18 верхнього гідроциліндра 7 коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 з'єднана з гідромагістраллю 12 напірної лінії підживлювального насосу 11, а гідромагістраль 17 нижнього гідроциліндра коливної плити аксіальноплунжерного насосу 4-3 магістраллю зливання робочої рідини в бак 1. Так як перед цим положенням золотник чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 знаходився в нейтральному положенні, то підживлювальний насос 11 через фільтр тонкого очищення 2 уже засмоктав робочу рідину із баку 1 та подав її гідромагістралями 14 та 15 через зворотні клапани 16 у відповідні гідромагістралі 8 та 9 високого тиску, заповнюючи їх. Тому при відсутності хоча б однієї з наступних відмов у роботі елементів гідростатичного приводу сільськогосподарської машини: недостатня кількість робочої рідини в баці, засміченість фільтра, наявність нерозчинного повітря в гідроприводі, поломка сполучення валу підживлювального насосу з валом аксіально-плунжерного гідронасосу, пошкодження деталей коливного вузла гідронасосу та інше - гідромагістралі 8 та 9 високого тиску завжди заповнені робочою рідиною, а її надлишок через корпуси аксіально-плунжерних насосу 4 та гідромотору 5, радіатор 3 поступає в бак 1. Тобто, була виконана попередня підготовка гідростатичного приводу до роботи. В момент включення другого режиму роботи гідростатичного приводу сільськогосподарської машини, тобто в момент з'єднання гідромагістралі 18 верхнього силового гідроциліндру 7 коливної плити аксіальноплунжерного насосу 4 з гідромагістраллю 12 напірної лінії підживлювального насосу 11, тиск робочої рідини в гідромагістралі 12 та 18 знижується до такої величини, при якій пружина золотника двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20, долаючи опір робочої рідини в гідроциліндрі 23 його управління при такому тиску, переключає цей гідророзподілювач 20 в положення, що відповідає з'єднанню гідромагістралей 17 та 18 відповідно нижнього та верхнього гідроциліндрів 7 таке положення золотника двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20, при якому перемикаються контакти перемикача 27 і в кабіні сільськогосподарської машини засвітиться контрольна лампочка 29, відповідає відсутності відхилення коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4. В подальшому підживлювальний насос 11 підвищує тиск робочої рідини в гідромагістралі 12 до такої величини, при якій сила дії робочої рідини в гідроциліндрі 23, долаючи опір пружини золотника цього двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20, перемістить його в положення, що відповідатиме відокремленню гідромагістралей 17 та 18 між собою. При такому положенні золотників обох гідророзподілювачів 13 та 20 робоча рідина від гідромагістралі 12 напірної лінії підживлювального насосу 11 поступає по магістралі 18 до верхнього гідроциліндру 7 і, долаючи опір його пружини, зміщує положення його поршня. Одночасно з цим робоча рідина від гідромагістралі 17 нижнього гідроциліндру 7 поступає через гідророзподілювач 13 та радіатор 3 в бак 1. Зміна положень поршнів верхнього та нижнього гідроциліндрів 7 призводить до повороту коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 проти годинникової стрілки, переводячи його із нейтрального положення в робоче з нахилом вліво. Зі своїм переходом в робоче положення коливної плити аксіально-плунжерний насос 4 починає прокачку робочої рідини через аксіально-плунжерний гідромотор 5 по основним гідромагістралям 8 та 9 високого тиску. При цьому, вал аксіально-плунжерного гідромотору 5 починає обертатися навколо своєї вісі і тим самим гідростатичний привод починає свою роботу. При обертанні аксіально-плунжерний гідромотор 5 долає навантаження на вихідному валу і тому тиск робочої рідини в основній гідромагістралі 9 на вході в гідромотор 5 підвищується в порівнянні з тиском робочої рідини в іншій основній гідромагістралі 8. На торцях перекидного золотника шунтувального клапану 26 виникає перепад тиску, під дією якого перекидний золотник зміщується, з'єднуючи гідромагістраль 8 низького тиску з переливним клапаном 25. Ріст тиску в одній із основних гідромагістралей 9 забезпечує закриття зворотного клапану 16 гідромагістралі 14, який зв'язаний з гід-ромагістраллю 9 високого тиску. При цьому, підживлювальний насос 1Г буде подавати робочу рідину через інший зворотний клапан 16 гідромагістралі 15 в гідромагістраль 8 низького тиску. Таким чином, підживлювальний насос 11 подає робочу рідину в гідромагістраль 8 низького тиску, забезпечуючи підживлення гідромагістралей 8 та 9 основного контуру та компенсуючи втрати в аксіально-плунжерних насосі 4 та гідромоторі 5. Робоча рідина, яка циркулює в основному контурі гідростатичного приводу, відводить тепло від деталей коливальних вузлів обох гідромашин та виносить з собою продукти їх спрацювання. Крім цього, робоча рідина піддається багатократному дроселюванню, що приводить до виділення із неї смолянистих речовин та інтенсивного старіння. Для забезпечення працездатності гідростатичного приводу необхідно безперервно очищати та охолоджувати робочу рідину, яка циркулює в основному контурі. Ця задача вирішується підживлювальним насосом 11, який безперервно прокачує частину своєї подачі робочої рідини через гідромагістраль 8 низького тиску в основному контурі та скидає відповідну кількість відпрацьованої робочої рідини із основного контуру через переливний клапан 25 в корпуси аксіально-плунжерних гідромотору 5 та насосу 4, радіатор 3 та бак 1. У випадку надмірного падіння тиску робочої рідини в гідромагістралі 12 напірної лінії підживлювального насосу 11, що може бути викликане наявністю однієї із вищезгаданих відмов у роботі гідростатичного приводу, пружина двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20 долає опір, який створюється тиском робочої рідини гідромагістралі 12 в циліндрі гідравлічного управління двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20, і переводить його в положення, при якому гідромагістралі 17 та 18 нижнього та верхнього циліндрів коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 об'єднуються. При цьому їхні поршні повертаються до початкового положення, коливна плита аксіально-плунжерного насосу 4 займає вертикальне положення, а його плунжерні пари перестають подавати робочу рідину в гідромагістраль 9 під високим тиском. Це забезпечує зупинку вала аксіально-плунжерного гідромотору 5, що призводить до припинення роботи гідростатичного приводу з одночасним припиненням спрацьовування основних його елементів. Паралельно з переводом положення золотника двохходового двохпозиційного гідророзподілювача 20 рухома частина 28 кінцевого перемикача 27 замикає його контакти і в кабіні засвітиться лампочка 29, яка сповіщатиме про відхилення в роботі гідростатичного приводу сільськогосподарської машини. Світло лампочки вказує на необхідність зупинки двигуна внутрішнього згорання. Третій режим - режим руху сільськогосподарської машини в зворотному напрямі. Відповідає положенню золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13, який зміщено вправо. При такому положенні золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13 гідромагістраль 17 нижнього циліндра 7 коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 з'єднана з гідромагістраллю 12 напірної лінії підживлювального насосу 11, а гідромагістраль 18 верхнього гідроциліндра 7 коливної плити аксіальноплунжерного насосу 4-3 гідромагістраллю зливання робочої рідини в бак 1. Так як і в другому режимі роботи гідростатичного приводу, в третьому режимі його роботи також була виконана попередня підготовка гідростатичного приводу до роботи при нейтральному положенні золотника чотирьохходового трьохпозиційного гідророзподілювача 13. При включенні третього режиму роботи гідростатичного приводу сільськогосподарської машини робоча рідина від гідромагістралі 12 напірної лінії підживлювального насосу 11 поступає по гідромагістралі 17 до нижнього гідроциліндра 7 коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 і, долаючи опір його пружини, зміщує положення його поршня. Зміна положення поршня нижнього гідроциліндра 7 призводить до повороту коливної плити аксіально-плунжерного насосу 4 за годинниковою стрілкою, переводячи його із нейтрального вертикального положення в робоче з нахилом вправо. З переходом в робоче положення аксіальноплунжерний насос 4 починає прокачку робочої рідини через аксіально-плунжерний гідромотор 5 по основним гід-ромагістралям 8 та 9 високого тиску. При цьому, вал аксіально-плунжерного гідромотору 5 обертається навколо своєї вісі і гідростатичний привод включається в роботу. В порівнянні з другим режимом роботи гідростатичного приводу в третьому режимі при подоланні навантаження на вихідному валу аксіальноплунжерного гідромотора 5 взаємно поміняються місцями гідравлічний вхід в аксіально-плунжерний гідромотор 5 з його виходом. І уже в гідромагістралі 8 основного контуру тиск робочої рідини на вході в гідромотор 5 підвищуватиметься в порівнянні з тиском робочої рідини в іншій основній гідромагістралі 9. Така зміна дії в гідромагістралях підвищеного та пониженого тиску в третьому режимі роботи гідростатичного приводу сільськогосподарської машини в порівнянні з другим режимом призводить тільки до обертання вихідного валу аксіально-плунжерного гідромотора 5 в зворотному напрямі. А це, в свою чергу, призводить до руху сільськогосподарської машини в протилежному напрямі. При цьому, порядок та послідовність руху робочої рідини буде аналогічний другому режиму роботи гідростатичного приводу. І як і в другому режимі роботи гідростатичного приводу так і в третьому режимі роботи гідростатичного приводу сільськогосподарської машини двохходовий двохпозиційний гідророподілювач 20 з гідравлічним керуванням та кінцевий перемикач 27 будуть виконувати свої функціональні обов'язки. Введення в конструкцію гідростатичного приводу сільськогосподарської машини двохходового двохпозиційного гідророподілювача 20 з гідравлічним керуванням у вигляді гідроциліндра 23, що з'єднується з гідромагістраллю 12 напірної лінії підживлювального насосу 11, дозволяє забезпечити блокування роботи аксіально-плунжерних насосу 4 та гідромотору 5 при виникненні певних відмов у його роботі. Бібліографічний список: : 1. Башта Т.Н. и др. Объёмные гидравлические приводы. - Μ., «Машиностроение», 1969, стр.287-289. 2. Детина А.Ф., Куранов В.Г. Гидропривод машин для животноводства и кормопроизводства. - М., «Колос», 1984, стр.33-67.