Гидравлическая система трактора

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Горин Геннадий Степанович Ващула Александр Владимирович Захаров Александр Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Гидравлическая система трактора, включающая насос, секционный гидрораспределитель, гидроувеличитель сцепного веса, гидравлический переключатель и силовой гидроцилиндр, отличающаяся тем, что имеет датчик нормальной нагрузки на передние колеса трактора, соединенный с гидравлическим переключателем с возможностью регулирования нормальных нагрузок на колеса в процессе разгона и торможения как сочлененного мобильного энергетического средства, так и обычного трактора с прицепом, агрегатируемым с помощью гидрокрюка. Предлагаемое техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к гидрофицированным системам сельскохозяйственных тракторов, и предназначено для регулирования нормальных нагрузок, приходящихся на ведущие колеса трактора. Известны гидравлические системы силового типа, предназначенные для догрузки ведущих колес трактора путем переноса на них части веса сельхозмашины. Принцип действия таких гидравлических систем, включающих гидравлические увеличители сцепного веса (ГСВ), основан на поддержании постоянного регулируемого подпора в штоковой полости гидроцилиндра навесной системы 1. Постоянство подпора обеспечивается установкой в гидравлической системе регулятора давления и гидропневматического либо гидромеханического аккумулятора давления. Основным недостатком устройства является то, что постоянное давление подпора поддерживается только в штоковой полости гидравлического цилиндра навесной системы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство гидравлической системы трактора 2, которая включает насос, секционный гидрораспределитель, силовой гидроцилиндр, связанный с навесной системой трактора, а также трехпозиционный переключатель, установленный между силовым гидроцилиндром и гидроувеличителем сцепного веса (ГСВ) и соединенный с секцией гидрораспределителя. Благодаря такому исполнению давление подпора может быть создано как в основном гидроцилиндре подъема, так и в выносных цилиндрах агрегатируемой машины. Названные выносные цилиндры используют для автоматического копирования поля рабочими органами уборочных машин или для регулирования скорости опускания стрел погрузчиков. При этом трехпозиционный переключатель служит для подсоединения полостей подъема-опускания выносных цилиндров и основного гидроцилиндра к секции гидрораспределителя. Недостатком данного технического решения является то, что гидравлическая система не может быть использована для регулирования нормальных нагрузок на колеса трактора в процессе разгона и торможения сочлененного мобильного энергетического средства 6 К 6 либо обычного трактора с прицепом, агрегатируемым с помощью гидрокрюка. Мобильное энергетическое средство (МЭС) состоит из энергетического модуля (ЭМ) и соединенного с его задним навесным устройством транспортно-технологического модуля (ТТМ), представляющего собой полураму с ведущим мостом 3. При торможении или разгоне энергетических средств в транспортном агрегате с полуприцепами или машинами для внесения удобрений наблюдается неблагоприятное распределение нормальных нагрузок по колесам. Так, проведенные эксперименты и расчеты показывают, что у МЭС, включающего ЭМ-трактор Беларус-1022 и ТТМ, нормальная нагрузка на передний мост при торможении уменьшается с 15 кН до 1,53 кН, что может привести к потере управляемости агрегата (допустимой считается нормальная нагрузка на передние колеса 0,4 ст, где ст 15 кН - нагрузка на передние колеса в статике). При разгоне возникающие силы инерции наоборот способствуют догрузке передних колес и разгрузке основных ведущих задних колес, а следовательно, и ухудшению тяговых показателей трактора. 2 44952008.06.30 Аналогичное неблагоприятное перераспределение веса возникает при работе обычных тракторов с опорой дышла прицепа на гидрокрюк. Величина перераспределения нагрузок зависит от ускорения или замедления и параметров седельного устройства. Если парциальное замедление прицепа пр больше, чем аналогичное замедление тягача т (прт), а прицеп начинает тормозить раньше, чем тягач, то возможна полная разгрузка управляемых колес тягача. Перераспределение нагрузки имеет место, если тпртп. Если седельное устройство смещено вперед в продольном направлении относительно оси,нормальной к опорной поверхности, то задние колеса ЭМ догружаются, а передние разгружаются. Если седельное устройство смещено назад, то догружаются наоборот передние колеса ЭМ, а задние разгружаются. Еще в больших размерах происходит перераспределение веса при движении по неровностям рельефа. В реальных условиях эксплуатации при разгоне и торможении, движении по неровностям рельефа возможно неблагоприятное сочетание режимов, которое приводит к критическому перераспределению нагрузок по колесам трактора. Для того чтобы этого избежать,следует догружать задние колеса трактора при разгоне и разгружать их при торможении. Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение управляемости агрегата при торможении, не ухудшая тягово-сцепных свойств при разгоне. Поставленная задача решается за счет того, что в гидравлической системе трактора,включающей насос, секционный гидрораспределитель, гидроувеличитель сцепного веса,гидравлический переключатель и силовой гидроцилиндр, установлен датчик нормальной нагрузки на передние колеса трактора, соединенный с гидравлическим переключателем с возможностью регулирования нормальных нагрузок на колеса в процессе разгона и торможения как сочлененного мобильного энергетического средства 6 К 6, так и обычного трактора с прицепом, агрегатируемым с помощью гидрокрюка. На фиг. 1 представлена гидравлическая система трактора. На фиг. 2 показана расчетная схема транспортного агрегата на базе МЭС, а на фиг. 3 - на базе трактора с гидрокрюком. Гидравлическая система трактора (фиг. 1) включает масляный бак 1, фильтр 2, насос 3 и силовой гидроцилиндр 4, связанный с механизмом навески 5 трактора. Кроме того, названная система включает основной гидрораспределитель 6 и дополнительный гидравлический переключатель 7, а также гидроувеличитель сцепного веса (ГСВ) 8 с гидроаккумулятором 9 и датчик нормальной нагрузки на колесо 10. Управление работой гидравлической системы осуществляется органом управления 11, который воздействует на торец золотника четырехпозиционного гидравлического распределителя 6 через пружину 12. Основной гидрораспределитель 6 рассчитан на четыре режима работы подъем, опускание, плавающее (рабочее) и нейтральное, соответственно П, О, Р, Н. Каждому из этих режимов соответствует определенное положение золотника. В положении подъем жидкость подается в правую подпоршневую (штоковую) полость гидроцилиндра 4, а в положении опускание - в левую надпоршневую полость гидроцилиндра 4. В нейтральном положении золотника распределителя 6 выходы из обеих полостей гидроцилиндра 4 заперты. В рабочем(плавающем) положении обе полости гидроцилиндра соединены, обеспечивая перетекание рабочей жидкости. Кроме золотника, в корпусе распределителя 6 содержатся перепускной и предохранительный клапаны. Последние перепускают рабочую жидкость, когда все исполнительные механизмы отключены и ограничивают давление во избежание перегрузки гидросистемы. Дополнительный трехпозиционный гидравлический переключатель 7 рассчитан на два режима работы опускание и подъем, а также среднее положение - нейтраль, соответственно О, Н, П. К торцу золотника переключателя 7 по гидролинии 13 подводится также давление рабочей жидкости от датчика нормальной нагрузки 10 на передние колеса трактора. Датчик 10 выполнен в виде гидравлического цилиндра, который размещен между продольной осью качания переднего моста и рамой трактора. Датчик нормальной нагрузки 10 на колеса может быть выполнен также в виде датчика ускорения, например, сейсми 3 44952008.06.30 ческого типа. В этом случае преобразование электрического сигнала датчика ускорения и регулирование давления рабочей жидкости осуществляется с помощью электрогидравлического золотника. Гидравлический увеличитель сцепного веса (ГСВ) 8 включает ползун, золотник, большой плунжер, обратный и запорный клапаны. С их помощью создается регулируемый подпор давления в гидроцилиндре 4. Управление ГСВ 8 осуществляется с помощью маховика 14, связанного с регулировочным винтом дросселя, и рукоятки 15. С помощью рукоятки 15 ползун устанавливается в четыре положения ГСВ включен, ГСВ выключен,заперто и сброс давления. В первых трех положениях модули удерживаются фиксаторами, а в четвертом - усилием руки, приложенным к рукоятке 15. Давление подпора регулируют вращением маховика 14. В положении ГСВ выключен ГСВ 8 не оказывает действия на работу гидравлической системы. В положении ГСВ включен жидкость поступает к золотнику дополнительного распределителя 6 и далее, если последний установлен в положении подъем к гидроцилиндру 4. В положении заперто запорный клапан перекрывает подачу рабочей жидкости к распределителю 6. В положении сброс давления гидроаккумулятор 9 отсоединен от сливной магистрали. Жидкость от насоса 3 поступает в зависимости от заряженности гидроаккумулятора 9 на его подзарядку либо на слив. Гидроаккумулятор 9 состоит из кожуха, штока, поршня и пружины. Шток с поршнем неподвижно закреплен в кожухе. Цилиндр, поджимаемый пружиной, скользит по поршню. При поступлении жидкости в цилиндр через отверстие штока в его надпоршневом пространстве создается давление, и цилиндр, сжимая пружину, подзаряжает гидроаккумулятор 9. Давление масла в гидроаккумуляторе 9, когда он сообщается с подъемной полостью гидроцилиндра 4, создает подпор, увеличивающий нормальную нагрузку, действующую на задние колеса трактора. Кроме описанных агрегатов, гидросистема включает напорную гидролинию 16, соединяющую насос 3 с гидрораспределителем 6, и гидролинию 17, соединяющую последний с ГСВ 8, а также сливные гидролинии 18 и 19, соединяющие соответственно ГСВ 8 и распределитель 6 с баком 1. Расчетная схема транспортного агрегата на базе МЭС, приведенная на фиг. 2, включает ЭМ-трактор 20 и прицеп 21, соединенный с помощью шарнира 22. Кроме трактора МЭС включает транспортно-технологический модуль 23, выполненный в виде ведущего моста с дышлом и седельным устройством. Расчетная схема транспортного агрегата, приведенная на фиг. 3, включает трактор 24 и прицеп 25, соединенный с последним с помощью гидрокрюка 26. Силы инерции трактора тптн и прицепа пртп при торможении показаны сплошными, а при разгоне - штриховыми линиями. Кроме того, сплошными и штриховыми линиями показаны составляющие нормальных реакций почвы, возникающие при разгоне и торможении. Устройство работает следующим образом. Если золотник основного гидравлического распределителя 6 находится в нейтральном положении, а ГСВ 8 отключен, то рабочая жидкость из бака 1 подается насосом 3 по гидролинии 16 к калиброванному отверстию перепускного клапана гидравлического распределителя 6 и далее в отводной канал по гидролинии 18 через фильтр 2 в бак 1. Выход жидкости из обеих полостей гидравлического цилиндра 4 при этом закрыт, и прицеп жестко зафиксирован относительно трактора. Кроме того, рукояткой 11 через пружину 12 можно включить золотник в положениях плавающее, подъем и опускание. При этом жидкость от основного распределителя 6 поступает через дополнительный гидравлический переключатель 7 в полости силового цилиндра 4, что вызовет соответственно свободное перетекание жидкости из одной полости в другую, а кроме того, подъем либо опускание механизма навески. Если с помощью рукоятки 15 ГСВ 8 включен, то рабочая жидкость поступает от основного распределителя 6 по гидролинии 17 к ГСВ 8 и от последнего к дополнительному 4 44952008.06.30 гидравлическому переключателю 7 и гидравлическому цилиндру 4. Помимо того, жидкость поступает в гидравлический аккумулятор 9, подзаряжая последний. Давление подпора, создаваемое в основном цилиндре 4, регулируется маховиком 14. При этом жидкость поступает в подпоршневое пространство силового цилиндра 4, вызывая подъем тяг навесного механизма 5, догрузку задних колес трактора и увеличение его тягово-сцепных свойств. При разгоне золотник дополнительного гидравлического переключателя 7 под воздействием давления жидкости в гидравлическом цилиндре 10 находится в крайнем правом положении. При установившемся движении золотник дополнительного переключателя 7 находится в нейтральном положении - заперто, и перераспределение веса не происходит. При торможении силы инерции направлены вперед, что приводит к разгрузке передних колес трактора, а следовательно, к ухудшению управляемости. В этом случае уменьшаются нормальная нагрузка на передние колеса трактора и давление в гидравлическом цилиндре 10 датчика нормальной нагрузки. В результате уменьшается сила, действующая на торец дополнительного переключателя 7, и последний под действием пружины перемещается в крайнее левое положение. При этом давление подпора жидкости возникает в надпоршневом пространстве силового цилиндра 4, что вызывает догрузку передних колес трактора и улучшает его управляемость. Таким образом, применение предложенной гидравлической системы позволяет корректировать распределение нормальных нагрузок при разгоне и торможении, что способствует улучшению управляемости трактора при торможении, не ухудшая тягово-сцепных свойств при разгоне. Фиг. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5