гидравлическая система сельскохозяйственной машины

Формула изобретения

1. Гидросистема сельскохозяйственной машины, преимущественно кормоуборочного комбайна, агрегатируемого с трактором, включающая секционный гидрораспределитель, гидравлически связанный с гидроцилиндрами перемещения рабочих органов, гидроемкостью и гидронасосом, поршневая полость гидроцилиндра одного рабочего органа гидравлически связана с одной секцией секционного гидрораспределителя, а штоковая полость с другой его секцией, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе комбайна путем предотвращения перемещения штока гидроцилиндра из рабочего положения после окончания перемещения и при работе других гидроцилиндров, полости гидроцилиндра дополнительно сообщены между собой гидролинией, в которую установлен дроссель.

2. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения надежной работы гидроцилиндра с рабочими жидкостями, имеющими различную вязкость, дроссель выполнен регулируемым.

3. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения большего удобства при обслуживании и замене дросселя, гидролиния, в которую установлен дроссель, соединяет наружные выходы из полостей гидроцилиндра.

4. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, гидролиния, в которую установлен дроссель, соединяет полости гидроцилиндра внутри гидроцилиндра через шток.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, преимущественно к гидравлическим системам кормоуборочных комбайнов, агрегатируемых с трактором.

Известна гидросистема сельскохозяйственной машины (1), включающая секционный гидрораспределитель, гидроцилиндры перемещения рабочих органов, обратные клапаны, дроссели, гидрокраны с ручным управлением, гидронасос, гидроемкость, гидролинии (см. Комбайн кормоуборочный прицепной КПИ-2,4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1986, раздел 4, ип.4.16 рис. 13 или тоже 1988, раздел 4.1. рис. 11).

Одним из недостатков известной гидросистемы является то, что для управления гидроцилиндром переключения механизма реверса необходимо прежде переключить ручной гидрокран, для чего необходимо выйти из кабины трактора или воспользоваться неудобным в пользовании механизмом, включающим в себя кронштейн и длинную тягу.

Известна гидросистема сельскохозяйственной уборочной машины (2), включающая секционный гидрораспределитель, гидроцилиндры перемещения рабочих органов, гидросопротивления двойного действия, гидронасос, гидроемкость, гидролинии (см. авт. св. SU 1037875А). В ней ручной гидрокран и механизм управления им исключены и гидроцилиндр переключения механизма реверса управляется от двух секций секционного гидрораспределителя, так как штоковая полость его сообщена с первой, а поршневая полость со второй секциями этого гидрораспределителя.

Однако при попытках практического использования известной гидросистемы в качестве гидросистемы кормоуборочного комбайна возникли трудности, связанные с тем, что после окончания рабочего перемещения штока гидроцилиндра переключения механизма реверса и при работе других гидроцилиндров комбайна шток гидроцилиндра переключения механизма реверса, который в соответствии с технологическим процессом уборки все рабочее время, кроме времени очистки приемной камеры измельчителя от набившейся растительной массы, должен постоянно и устойчиво находиться в выдвинутом положении, обеспечивающем включение прямого хода механизмов комбайна, отходит из этого положения в связи с тем, что

во-первых, в реальной гидросистеме обычно имеются гибкие гидролинии (рукава), которые при подаче в них рабочей жидкости под большим давлением несколько увеличивают объем, а потом уменьшают свой объем, когда секции гидрораспределителя переключаются в нейтральную позицию и запирают гидросистему, при этом происходит перераспределение рабочей жидкости, передача части ее из более напряженных в менее напряженные гидролинии и соответственно некоторое перемещение штока гидроцилиндра переключения механизма реверса из того же положения, в котором он должен удерживаться;

во-вторых, в реальной гидросистеме не всегда в достаточной мере удален воздух и шток гидроцилиндра переключения механизма реверса подвержен перемещениям за счет сжатия и расширения воздушной подушки;

в-третьих, при возникновении в части гидросистемы, связанной с поршневой полостью гидроцилиндра переключения механизма реверса, утечек шток гидроцилиндра переключения механизма реверса уходит из выдвинутого положения при возрастании в штоковой полости этого гидроцилиндра давления, которое происходит при работе других гидроцилиндров комбайна.

Такое неустойчивое положение штока гидроцилиндра переключения механизма реверса нарушает работу механизма реверса и соответственно сельскохозяйственной машины. Этот недостаток вместе с другими недостатками затрудняет использование известной гидросистемы в качестве практической гидросистемы кормоуборочного комбайна.

Цель изобретения обеспечить надежную работу гидроцилиндра, полости которого гидравлически связаны с двумя разными секциями секционного гидрораспределителя, за счет предотвращения перемещения его штока из рабочего положения после окончания его перемещения и при работе других гидроцилиндров сельскохозяйственной машины.

Поставленная цель достигается тем, что в гидросистеме сельскохозяйственной машины, преимущественно кормоуборочного комбайна, включающей секционный гидрораспределитель, гидравлически связанный с гидроцилиндрами перемещения рабочих органов, гидронасосом и гидроемкостью, применена дифференциальная схема соединения полостей гидроцилиндра перемещения одного рабочего органа, преимущественно гидроцилиндра переключения механизма реверса, с выходами двухсекций секционного распределителя, в силу чего одна полость этого гидроцилиндра сообщена с выходом одной секции, вторая полость - с выходом второй секции и обе эти полости сообщены между собой гидролинией, причем в эту гидролинию установлен дроссель.

Гидролиния, в которую устанавливается дроссель, с целью создания больших удобств по техническому обслуживанию дросселя может соединять наружные выходы из полостей гидроцилиндра или с целью упрощения конструкции может соединять полости внутри гидроцилиндра через шток. Кроме того, в условиях, когда вероятны значительные изменения вязкости применяемой рабочей жидкости, в качестве дросселя целесообразно дроссель регулируемый.

Гидросистема может быть использована как гидросистема сельскохозяйственной машины, имеющей три рабочих органа, оснащенных гидроцилиндрами, или с целью совершенствования гидросистем серийно выпускаемых в настоящее время сельскохозяйственных машин, например кормоуборочного комбайна КПИ-2,4, или сельскохозяйственной машины в соответствии с авт.св. SU 1037875А, как их базовая часть, а также для вновь разрабатываемых гидросистем.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидросистемы сельскохозяйственной машины, используемой в качестве базовой части гидросистемы кормоуборочного комбайна, агрегатированного с трактором, в варианте, когда гидроцилиндр, штоковая полость которого связана с одной, а поршневая полость с другой секциями секционного гидрораспределителя имеет дополнительную связь между наружными выходами из полостей гидроцилиндра гидролиний, в которой установлен дроссель; на фиг.2 гидравлические связи этого гидроцилиндра в варианте, когда полости его сообщены между собой гидролинией, в которой установлен дроссель внутри гидроцилиндра через шток.

На основе этой базовой части (базовой гидросистемы) для сельскохозяйственных машин, имеющих более трех рабочих органов, оснащенных гидроцилиндрами, может быть развернута полная гидросистема путем присоединения к базовой гидросистеме параллельно гидроцилиндрам, управляемым от одной, первой и второй секции секционного гидрораспределителя, гидроцилиндров перемещения двух других рабочих органов, в том числе так, как это сделано в известных гидросистемах (1) или (2) через системы обратных клапанов или ручные гидрокраны. Эти гидроцилиндры других рабочих органов управляются аналогично, как в известных гидросистемах (1) или (2) соответственно, и поэтому здесь целесообразно рассмотреть только работу базовой гидросистемы.

Кроме того, возможны и другие варианты присоединения к базовой гидросистеме дополнительных гидроцилиндров, отличные от тех, что применены в известных гидросистемах (1) и (2), поэтому здесь рассматривается общее для всех вариантов техническое решение.

Гидросистема сельскохозяйственной машины, изображенная на фиг.1, включает гидроцилиндр 1 перемещения сменного рабочего органа, гидроцилиндр 2, например, перемещения (поворота) силосопровода, гидроцилиндр 3 переключения механизма реверса, гидролинии, соединяющие элементы гидросистемы между собой, с секциями 12, 13, 14 трехсекционного тракторного гидрораспределителя 15 (по ГОСТ 854-80, ОСТ 23.1.96-87 или аналогичного гидронасосом 16, гидроемкостью 17. Секция 12 соединена гидролинией 5 с поршневой полостью гидроцилиндра 1 и со штоковой полостью гидроцилиндра 3, гидролинией 6 со штоковой полостью гидроцилиндра 1. Секция 13 соединена гидролинией 7 с поршневой полостью гидроцилиндра 2 и гидролинией 8 со штоковой полостью гидроцилиндра 2 и поршневой полостью гидроцилиндра 3. Кроме того, полости гидроцилиндра 3 соединены гидролинией 9, в которую установлен дроссель 4. Секция 14 используется для управления тягово-сцепным устройством трактора и эта часть гидросистемы трактора по изобретению изменению не подлежит.

Гидравлическая система сельскохозяйственной машины работает следующим образом.

При переводе золотника секции 12 из нейтральной позиции II в позицию III, когда золотник секции 13 находится в нейтральной позиции, рабочая жидкость гидронасосом 16 подается по гидролиниям 10 и 5 в поршневую полость гидроцилиндра 1 и штоковую полость гидроцилиндра 3. Шток гидроцилиндра 1 приходит в движение, через механизм опускает сменный рабочий орган на почву и продолжает перемещение в крайнее положение. При этом рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра 1 вытесняется по гидролиниям 6 и 11 в гидроемкость одновременно, так как штоковая и поршневая полости гидроцилиндра 3 сообщены между собой по гидролинии 9 через дроссель 4 и выход из поршневой полости заперт золотником секции 13 гидрораспределителя, давление рабочей жидкости в обеих полостях выравнивается. А так как площадь сечения поршневой полости больше площади сечения штоковой, возникает равнодействующая сила, которая выдвигает шток гидроцилиндра 3 или удерживает его в выдвинутом положении. При этом рабочая жидкость перепускается из штоковой полости в поршневую по гидролинии 9.

При переводе золотника секции 12 в нейтральную позицию II гидроцилиндры остаются в занятых позициях, так как выходы из полостей гидроцилиндров перекрыты золотниками секций гидрораспределителя.

При переводе золотника секции 12 в позицию 1 рабочая жидкость насосом 16 подается по гидролиниям 10 и 6 в штоковую полость гидроцилиндра 1.

Шток гидроцилиндра вдвигается в гидроцилиндр и сменный рабочий орган поднимается. При этом из поршневой полости рабочая жидкость вытесняется по гидролиниям 5 и 11 в гидроемкость 17 возможно под небольшим давлением, обусловленным сопротивлением пропуску жидкости по гидролиниям. Это давление передается и в штоковую, и в поршневую полость гидроцилиндра 3 и способствует удержанию штока этого гидроцилиндра в выдвинутом положении.

При переводе золотника секции 13 из нейтральной позиции II в позицию III, когда золотник секции 12 находится в нейтральной позиции II, рабочая жидкость гидронасосом 16 подается по гидролиниям 10 и 7 в поршневую полость гидроцилиндра 2 и вытесняется по гидролиниям 8 и 11 в гидроемкость 17. При этом шток гидроцилиндра выдвигается и через механизм поворачивает силосопровод сельскохозяйственной машины. Небольшое давление в сливной гидролинии 8, обусловленное сопротивление гидролиний, при этом действует и в штоковой, и в поршневой полости гидроцилиндра 3 и, так как выход из штоковой полости заперт золотниками секции 12, способствует удержанию штока гидроцилиндра 3 в выдвинутом положении.

При переводе золотника секции 13 из нейтральной позиции II в позицию I, когда золотник секции 12 находится в нейтральной позиции II, рабочая жидкость подается по гидролиниям 10 и 8 в штоковую полость гидроцилиндра 2 и поршневую полость гидроцилиндра 3 и вытесняется по гидролиниям 7 и 11 в гидроемкость 17. При этом шток гидроцилиндра 2 вдвигается и через механизм поворачивает силосопровод. Так как штоковая полость гидроцилиндра 3 заперта золотником секции 12, то давление через гидролинию 9 и дроссель 4 в поршневой и штоковой полостях выравнивается и шток гидроцилиндра 3 выдвигается или поджимается в выдвинутом положении.

При переводе золотника секции 13 в нейтральную позицию II гидроцилиндры остаются в занятых позициях, так как золотник секции 12 находится в нейтральной позиции и запирает выходы из гидроцилиндров.

Таким образом во всех рассмотренных позициях золотников секций секционного гидрораспределителя, когда один из них находится в рабочей позиции, шток гидроцилиндра 3 выдвигается или поджимается в выдвинутом положении, а когда золотники секций находятся в нейтральной позиции, шток гидроцилиндра 3 остается в занятой позиции.

При наличии в гидросистеме гибких гидролиний или воздуха, когда переключаются золотники секций из рабочих позиций в нейтральную и происходит перераспределение рабочей жидкости из более напряженных гидролиний в менее напряженные, шток гидроцилиндра 3 также поджимается в выдвинутом положении, так как давление при перераспределении рабочей жидкости одинаково действует и в штоковой и в поршневой полости этого цилиндра.

Вероятность отхода штока гидроцилиндра 3 из выдвинутого положения при работе сельскохозяйственной машины вследствие происшедших утечек из поршневой полости и соответственно переключения механизма реверса и нарушения работы механизмов сельскохозяйственной машины в отличие от гидросистемы сельскохозяйственной машины прототипа в рассматриваемой гидросистеме практически отсутствует, так как при работе гидроцилиндров 1 или 2, когда в гидролиниях 5 или 8 возрастает давление, это давление передается и в полости гидроцилиндра 3 и шток этого гидроцилиндра выдвигается и поджимается в выдвинутом положении.

Так обеспечивается устойчивое положение штока гидроцилиндра 3 при управлении одной из секций гидрораспределителя 15 гидроцилиндрами 1 и 2.

При необходимости произвести переключение механизма реверса для обратного хода механизмов комбайна, для чего шток гидроцилиндра 3 должен быть выдвинут в гидроцилиндр, необходимо соединить поршневую полость этого гидроцилиндра со сливной гидролинией, для этого перевести золотник секции 13 в позицию IV (плавающее) и, удерживая его в этой позиции, соединить штоковую полость гидроцилиндра 3 с напорной гидролинией, переключив золотник секции 12 в позицию III. При этом рабочая жидкость поступает в поршневую полость гидроцилиндра 1, шток которого в рабочем состоянии машины находится в крайнем выдвинутом положении. Одновременно рабочая жидкость поступает в штоковую полость гидроцилиндра 3 и к дросселю 4. Проходное сечение дросселя таково, что сопротивление прохождению через него рабочей жидкости большое, вследствие чего в штоковой полости гидроцилиндра 3 создается значительное давление, достаточное для перемещения его штока и переключения механизма реверса в положение для обратного хода механизмов комбайна. При этом через дроссель проходит малая часть потока рабочей жидкости, которая вместе с рабочей жидкостью, вытесняемой из поршневой полости, сливается по гидролиниям 8 и 11 в гидроемкость 17.

Применение в гидросистеме дросселя регулируемого целесообразно, если вязкость применяемой рабочей жидкости в гидросистеме сельскохозяйственной машины значительно изменяется. В этом случае изменением размеров проходного сечения отверстия дросселя регулируется давление в штоковой полости гидроцилиндра 3, настраивается оптимальное давление для обеспечения включения механизма реверса.

В варианте гидросистемы, как на фиг.2, когда гидролиния 20 с установленным в нее дросселем 19 соединяет полости гидроцилиндра переключения механизма реверса внутри гидроцилиндра через шток, работа гидросистемы аналогична.

Таким образом, применение изобретения позволяет повысить надежность работы гидроцилиндра сельскохозяйственной машины, управляемой от двух секций секционного гидрораспределителя, преимущественно гидроцилиндра переключения механизма реверса, и достичь экономической эффективности.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в сравнении с известной гидравлической системой (2), воплощенной практически в нескольких опытных экземплярах кормоуборочного комбайна, в повышении производительности сельскохозяйственной машины за счет того, что шток гидроцилиндра переключения реверса не отходит из выдвинутого положения при работе сельскохозяйственной машины и при этом не выключается привод механизмов на ходу сельскохозяйственной машины и в связи с этим не происходит на поле пропусков при уборке растительной массы; в сравнении с известной гидросистемой (1), воплощенной в десятках тысяч серийно выпускаемых заводом комбайнов КПИ-2,4, в уменьшении трудозатрат при изготовлении комбайна за счет управления конструкции элементов гидросистемы, а при эксплуатации комбайна за счет уменьшения затрат времени при управлении механизмом реверса.