Универсальная гидр&систем.4 сельскохозяйственного трактора

 

Союв Советскик

Социалистических

Респуелик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 12.Ч.1969 (Рй 1329966/30-15) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 01.V11.1971. Бюллетень ¹ 21

М П К А 01b 63/10

Комитет по делом ивобСетеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

i ДК 629.114.2-585.2 (088.8) Дата опубликования описания 06Х111.1971

Авторы изобретения

E. В. Габай, Н. А, Коршунов, П. Д. Меньков, В. И. Ми

Р. Б, Финкель и И. В. Фрумкис

Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства

Заявитель

УНИВЕРСАЛЬНАЯ i ÈÄÐÜÑil СТЕМА

СЕЛ ЬСКОХОЗЯ ЙСТВЕН HO ГО ТРАКТОРА

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и направлено Hà усовершенствование гидравлической системы сельскохозяиственных тракторов.

Известны тракторные гидравлические системы, содержащие регулируемый насос с приводным редуктором, пополнительный бак, силовые цилиндры и гидродвигатели с индивидуальными реверсивным» золотниками и дроссельными регуляторами расхода, гидроаккумулятор с автоматом зарядки и распределительныи 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 тоI o, 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, гидродвнгателя или гидроцилиндра с реечным ме2 ханизмом. Для аварийной зарядки гидроаккулятора известные системы снабжены дополнительным насосом с ручным приводом. Компоновка такой счстемы на тракторе дополнительно к его основной гидравлической системе затруднена. Системы гидрозапуска этого типа облада:0T большим весом, они в несколько раз дороже обычных электрических.

Цель изобретен1 я — повышение в гидр»в»1

1() ческой системе трактор» ее общего коэффициента полезного действия. Для этого в предлагаемой гидросистеме регулирующий орган насоса соединен с двухсторонним подпружиненным плунжером, расположенным в корпусе, 15 одна торцовая полость которого соеди1ге » с нагнетательной магистралью насоса, а другая — посредством магистрали управления и избирательного устройства, например обратных клапанов, с рабочп.,1и полостями силовых

20 цилиндров и гидродвигятелей. Кроме того, для повышения дш1ампческпх xарактеристик регулятора насоса и использования плунжера в качестве золотника гидравлического усилителя последний снабжен регулируемым упо25 ром, который взаимодействует с торцом Ilëóllкера и расположен в;-,олости корпуса, соединенной с мягистряль1о управления, а через дроссель малого проходного сечения — со сливной магистралью., ля повышения надежности

30 гидроз»пуска двигателя рабочая полость гидроаккумулятора соединена с нагнетательной магистралью насоса через регулируемый дроссель, а с пополнительпым баком — через обратный клапан.

Для упрощения конструкции и уменьшения ес 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 се 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 пасоса и его подключения к гидравлической системе; на фиг. 3 — кинематическая схема механической передачи и гидравлическая схема системы гидропневматического запуска двигателя.

От двигателя 1 с помощью механической передачи 2 осуществляется привод основного регулируемого аксиальпо поршневого насоса 8.

Для изменения его рабочего объема служит подпружиненный плупжер 4 двухстороннего действия. На схеме правый торец плунжера нагружен давлением нагнетательной магистрали 5 поршневого насоса, левая торцовая полость плунжера соединена магистралью управления б с избирательным устройством, которое выполнено в виде системы обратных клапанов 7, с рабочими полостями силового цилиндра 8 и гидродвигателей 9. Гидродвигатели и гидроцилиндры параллельно подключены к нагнетательной магистрали 5 и сливной магистрали 10. Изменение направления и скорости движения исполнительных механизмов осуществляется реве рсив ными золотниками 11 и дроссельными регуляторами 12 расхода рабочей жидкости, состоящими из управляемого дросселя 18 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 гидро5

15 г0

65 усилителя служ ит 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 отр ицательное перекрытие и снабжен регулируемым упором 25 для исключения полного перекрытия сливной цели а, что обеспечивает нормальное функционирование системы.

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

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

Для управления зарядкой гидроаккумулятора и автоматического отключения всех остальных исполнительных механизмов в случае его разрядки служит автомат зарядки, содержащий подпружиненный золотник 80 и обратный клапан 81. С целью использования основного насоса в качестве стартера для запуска двигателя рабочая полость гидроаккумулятора может соединяться с нагнетательной магистралью через дроссель 82 в обход обрагного клапана посредством двухпозиционного двухходового крана 38.

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

84 соединена с пополнительным баком, При запуске двигателя крутящий момент с вала насоса, работающего в этом случае в моторном режиме, передается на вал 35 гривода насоса механической передачи и через пару шестерен 36, 87, муфту свободного хода

88, вал 89, шестерню 40 на венец маховика 41.

Муфта свободного хода при 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 выключает307755

60

65 ся после запуска двигателя автоматически.

Посредством рукоятки 42 и пары конических шестерен 48, 44 можно осуществлять в аварийном случае ручной привод поршневого пасоса и зарядку гидроаккумулятора.

В рабочем режиме гидросистемы привод насоса осуществляется с помощью шестерен 45, 4б, 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 не 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 шестерню 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 пополнительным баком, а нагнетательную магистраль с гидроаккумулятором.

В этом случае рабочая жидкость из гидроаккумулятора в обход обратного клапана через дроосель и двухходовой кран (на схеме верхнее сечение крана) поступает в нагнетательную 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 пру>кина сервоцилиндра выводит поршень

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 кран сливается в пополнительный бак.

Если после запуска двигателя не сработает самовыключение шестерни, не разблокируется муфта свободного хода в результате полной разрядки гидроаккумулятора, в нагнетательной магистрали могут возникнуть разряжение и кавитация. Чтобы исключить это, рабочая полость гидроаккумулятора и нагнетагельная магистраль соединены с пополнительным баком обратным клапаном 58.

Второй — режим ручной зарядки гидроаккумулятор а.

В случае разряженного гидроаккумулятора зарядку его можно осуществить с помощью ручного привода поршневого насоса. Для этого необходимо выключить муфту, вывести из зацепления с венцом маховика шестерню, и двухходовой кран устанавливается в рабочее положение. Золотник автомата зарядки удерживается пружиной в крайнем правом поло5

З0

50 женин, так как давление в =m правой (н.; чертеже) торцовой полости по крайней;;еве ниже предельного (гидроаккумулятор разряжен).

Полость е золотника перекрыта. При вращении вала рукояткой муфта свободного хода заблокирована. Вращение передается валу насоса. Рабочая жидкость нагнетается через обратный клапан в гидроаккумулятор. Во всасывающую полость насоса рабочая жидкость поступает через обратный клапан пз пополнительного бака. Зарядка продолжается до достижения предельного давления, определяемого настройкой пр1жины золотника, после чего происходит переключение золотника, и он занимает крайнее левое (на чертеже) положение. Давление в нагHетательной магистрали резко падает. Обратный клапан запирает выход из гидроаккум лятора.

Третий — холостой режим работы основного насоса.

После запуска двигателя трактора при включении муфты начинает работать поршневой насос. В первую очередь происходит зарядка гидроаккумулятора (как и в предыдущем случае).

Так как золотник (см. фиг. 2) выполнен с огрицательным перекрытием, а регулируемый упор исключает полное перекрытие щели а, давление в полостяi г и в полости д равны давлению в магистрали подпитки (сливной магистрали 10) .

Под давлением пружины люлька блока насоса повернута в положение максимальной производительности. После окончания зарядки золотник автомата зарядки открывает выходное отверстие.

Давление под правым торцом золотника возрастает. Так как потребители отключены, под левым торцом золотника в полости 8 давление равно давлению в магистрали почпитки.

Золотник перемещается влево. Нагнетательная щель ж увеличивается, слпвная 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 сервоцилиндре. Для удержания управляющего золотника в этом положении необходима разность давлеьп я на его тоннах

10 кг/ела. С учетом того, что давление над левым торцом золотника равно 3 — 5 кг слР, давление в нагнетательной магистрали насоса составит 13 — 15 кг/слР.

Четвертый — рабочий режим работы насоса (привод выносных гидродвигателей и гидроцилиндров).

В начале рассмотрим случай включения одного потребителя, например гидродвигателя.

Для этого необходимо установить реверсивный золотник в нужное положение (в зависимости от заданного направления вращения гидродвигателя) и ус-. ановить на регуляторе расхода управляемый дроссель в положение, 307755 соответствующее заданному скоростному режиму гидродвигателя. В этот момент давление в нагнетательной магистрали насоса падает, усилие, действующее на правый торец золотника уменьшается, золотник смещается вправо, управляющее давление в сервоцилиндре падает, насос начинает увеличивать свою производительность. Рабочая жидкость поступает через дроссельный регулятор расхода в пагнетательную полость гидродвигателя, последняя соединяется через соответствующий обратный клапан с магистралью управления, по которой масло поступает под левый торец золотника и далее через дроссель в магистрал, подпитки. Поскольку давление в нагнетатель..ой магистрали гидродвигателя выше, чем в его сливной магистрали и в полостях неработающего гидродвигателя, остальные обратные клапаны заперты. Расход рабочей жидкости в магистраль управления и дроссель при 100 кг>сл-" пе превышает 1,0 л)мин.

Таким образом, на левый торец золотника действует давление агнетательной полости работающего гидродвигателя, а на правый— давление в нагпетатечьпой магистрали t асосl. Их разница гавпа t.epc aäó давления на регуляторе расхода. котопый гозникаст 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 гидр одвигателя 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 на 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 работающий гидр одвигатель менее нагружен, расход рабочей жидкости в его пегуляторе рас.лда ц:сколько увеличивается, что вызывает увеличение перепада на управляемом дросселе, прикрытие золотника, увеличение перепада давления на нем и перепада давления на регуляторе расхода в целом.

5 Тем самым компенсируется разница в величинах давления в нагнетательных магистралях одновременно работающих гидродвигателей, а в нагнетательной магистрали насоса сохраняется давление, равное сумме номиналь10 ной величины перепада давления на регуляторе расхода 10 кг/см - и давления в нагнетательной магистрали наиболее нагруженного (по давлению) гидродвигателя.

Таким образом, производительность насоса

15 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 загруgp женного (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 регуляторам и расхода, гидроаккумулятор с автоматом зарядки и распределительный кран системы гидропневматического запуска двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее

35 общего к.п.д., регулирующий орган насоса соединен с двухсторонним подпружинечным плунжером, расположенным в корпусе, одна торцовая полость которого соединена с нагнетательной магистралью насоса, а другая—

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

45 2. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамических характеристик регулятора насоса и использования плунжера в качестве золотника гидравлического усилителя, последний снабжен регулиру50 емым упором, который взаимодействует с торцсм плунжера и расположен в полости корпуса, соединенной с магистраль о правления, а через дроссель малого проходного се" .. ;шя — со счивной мап.стралью.

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 попол.штельным баком — через обратный клапан. .1. Гидросист ма по пп. 1--3, отличающаяся

65 теi, что, с целью упрощенИя конструкцци и

9 уменьшения ее габаритов, приводной редуктор снабжен ручным механическим приводом, соединенным с валом насоса через муфту

307755

10 свободного хода, а между пополнительным баком и всасывающей полостью насоса установлен обратный клапан, 307755

<7 9 1 Ф,у

Составитель В. Богачев

Редактор Д. Пинчук

Корректоры: Е. Ласточкина и В. Петрова

Техред Л. Я. Левина 1 ппо,>афия, пр. Сапунова, 2

Заказ 2172/16 Изд. Ко. 881 Тираж 473 Подписное

IIHI1I!fIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская пзб., д. 4!5