Устройство токоперехода круговой широкозахватной дождевальной машины

Изобретение относится к области ирригационного оборудования. Устройство токоперехода содержит находящийся на входе электрического кабеля внешней электросети вводной автомат. С автоматом посредством кабеля соединен высоковольтный кольцевой коллектор. Коллектор передает при вращении напряжение питания к центральному шкафу управления. Шкаф управления находится на выносном консольном кронштейне. Кронштейн расположен против места крепления фермы и жестко закреплен на поворотном колене узла поворота неподвижной опоры. Факел дождя дождевальной насадки направлен в противоположную сторону от щита управления. Питание двигателей тележек дождевальной машины и управление их движением осуществляется посредством кабелей электроснабжения и управления. Кабели соединяют центральный щит управления с каждой тележкой. Обеспечивается упрощение конструкции, повышение надежности и возможность использования в системе управления дождевальной машины электронных элементов управления и контроля работы электропривода с рабочим напряжением 12÷24 В и изменяемой частотой электросигнала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно, к широкозахватным дождевальным машинам кругового действия, и может быть использовано для централизованного снабжения электропривода тележек ДМ электрической энергией.

Известен способ передачи электроэнергии и сигналов управления к электроприводу тележек широкозахватной дождевальной машины (ДМ "Кубань-ЛК"), работающей по принципу вращения по кругу, относительно неподвижной центральной опоры. Руководство по эксплуатации ЭК-100.000 ЭК. Указанный способ предполагает намотку в корпусе токоперехода нескольких (восемь) витков токопроводящих кабелей, как силовых, так и управляющих, при помощи которых осуществляется питание электродвигателей и управление движением машины посредством подачи сигналов со щита управления, закрепленного на неподвижной центральной опоре (ДМ "Кубань-ЛК").

Недостатком указанного способа является сложность конструкции и ограниченное количество оборотов круговой машины в одном направлении. Данное конструктивное решение требует наличия устройства счета и контроля оборотов, кроме того в процессе продолжительной работы происходит износ наружной поверхности изоляции кабелей, что небезопасно и требует их постоянной смазки.

Существует решение, предложенное в Патенте №2629233 "Электрифицированная многосекционная дождевальная машина кругового действия", в состав предложений машины, кроме известных и описанных ранее составных частей: неподвижной опоры, поворотное колено, трубопроводные секции (фермы) с дождевальными насадками, самоходных тележек, имеется тележка с установленным на ней электрогенератором и щитом управления, опирающаяся на монорельс и вращающаяся по нему посредством роликов, вокруг остова неподвижной опоры. Верхняя часть тележки жестко соединена с поворотным коленом, которое вращает тележку усилием, передающимся от ферменного пролета дождевальной машины, между ферменным пролетом первой секции трубопровода, установлен электроуправляемый вентиль.

По мнению заявителей, данное решение упрощает изготовление и повышает безопасность. Однако есть основание считать, что недостатками данного решения являются:

1. На основе анализа уже работающих и перспективных образцов широкозахватных машин кругового действия, сделан вывод, что предпочтение отдается централизованному энергоснабжению от стационарной электросети, представляющей собой трансформаторную подстанцию и кабель, идущий от нее вдоль подводящего трубопровода к центральной опоре машины. Данный способ используется на 98%, как отечественных, так и импортных машин. Использование в качестве электроснабжения электрогенератора применяется в крайних случаях и влечет за собой повышение стоимости, как самой машины, так и удорожание ее обслуживания, а, в частности, заправка топливом, обслуживание электрогенератора, охрана. Кроме того, стоимость изготовления вращающейся тележки, обечайки, топливного бака превысит стоимость использования в качестве токоперехода кольцевого коллектора, которые используются в широком спектре электрических машин (двигатели, генераторы, выпускаемых серийно).

2. Использование вентиля в качестве нагруженной части металлоконструкции с динамической нагрузкой в пределах 1300-1500 кг (в зависимости от диаметра и длины пролета дождевальной машины) вносится крайне проблематично, учитывая, что сам вентиль не рассчитан для передачи таких нагрузок.

3. Отсутствие шарнира в месте крепления ферменного пролета с вентилем к поворотному колену с учетом неровностей поля (уклоны от 0,03 до 0,07) может привести к разрушению конструкции, учитывая воздействие на ферменный пролет продольно-поперечных динамических нагрузок, возникающих при движении машины по полю со сложным рельефом почвы.

Прототипом предлагаемого решения является токосъемник, выполненный в виде кольцевого коллектора ("ОРТЕХ-БАУЭР", "АХТУБА К168", "НЕВА-CM", Рейнке, Valley), расположенного в верхней части поворотного колена неподвижной опоры, являющегося составной частью узла крепления и вращения ферм машины. На наружной части коллектора расположены кольца и щетки для передачи высокого напряжения - 380 В, а внутри устройства имеются кольца и щетки до 11 штук для передачи управляющих электрических сигналов управления машиной (220 и 110 В).

Инструкция по эксплуатации OPTEX-BAUER-CENTERSTAR 5000 ООО "ОРТЕХ-БАУЕР"

Щит управления расположен на металлоконструкции неподвижной центральной опоры. Кабель электропитания машины от внешней электросети (подстанции) заводится в центральный щит управления, из которого выходят кабели питания электропривода и управления движением машины, которые посредством кольцевого токоперехода соединяются с кабелями питания и управления, проложенными вдоль всего водопроводящего трубопровода машины к каждой тележке.

Недостатком данного способа электроснабжения и управления движением машины является сложность конструкции узла токоперехода из-за большого количества токопередающих колец, и использование в качестве управляющего напряжения - напряжение от 220 до 110 В, что в условиях применения дождевальной машины является жизнеопасными, кроме того, данное конструктивное решение узла поворота имеет недостаток заключающийся в том, что данный элемент конструкции испытывает повышенные ассиметричные нагрузки, возникающие в результате действия на поворотное колено с узлом вращения реактивного момента от веса фермы с водой составляющего от 400 до 500 кг⋅м, что существенно сказывается на долговечности конструкции.

Целью предложенного изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и возможность использования в системе управления дождевальной машины контроллера и электронных элементов управления и контроля работы электропривода с рабочим напряжением 12÷24 В, и изменяемой частотой электросигнала, которая не может быть достигнута с их применением кольцевого коллектора из-за возможности потерь сигнала (напряжение и частота), ввиду непостоянности переходного сопротивления между кольцами и щетками токосъемника, в жестком режиме эксплуатации дождевальной машины, предлагаемое решение позволит полностью автоматизировать систему управления с помощью применения цифровых технологий, а также уменьшить нагрузки на узел поворота ферм.

Данная цель достигается с помощью отказа от передачи управляющих и контролирующих сигналов электроуправления через кольцевой токопереход путем размещения центрального щита управления на выносном кронштейне, закрепленном на поворотном колене и вращающимся вместе с ним.

Кроме того, при расположении данного кронштейна строго напротив места крепления фермы машины, создается контрмомент в пределах 200 кг⋅м, позволяющий частично разгрузить узел поворота, что приводит к повышению его срока службы.

Питание и управление машиной происходит следующим образом. Фиг.1

Электроэнергия напряжением. 380 В подводится посредством кабеля внешней электросети 1 к неподвижной опоре 2, на которой установлен вводной автомат 3, отключения ДМ. Далее с помощью кабеля 4 вводной автомат соединяется с кольцевым токопереходом 5, через который с помощью кабеля 10 напряжение питания машины попадает в центральный щит управления 6, вращающийся на выносном консольном кронштейне 7, закрепленном на поворотном колене 8, неподвижной опоры машины, а оттуда в виде силового напряжения и преобразованных сигналов управления, с помощью кабелей 9, к тележкам ДМ. Центральный щит управления размещается на консольном кронштейне со стороны противоположной расположению дождевальной насадки 11, факел дождя которой направлен в сторону от места нахождения щита.

Устройство токоперехода круговой широкозахватной дождевальной машины, состоящего из высоковольтного кольцевого токосъемника, центрального щита управления машиной, закрепленного на поворотном колене узла вращения неподвижной опоры, отличающееся тем, что с целью упрощения конструкции щит управления в качестве противовеса размещен на кронштейне, выполненном в виде консольной балки, жестко закрепленной на поворотном колене.