гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины

Формула изобретения

Гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины, включающая водопроводящий трубопровод, помещенный на опоры с гидроприводами, каждый из которых выполнен с клапаном распределителем и механизмом переключения с тягой, размещенной во втулке силового рычага и снабженной гидроуправляемым ограничителем хода, выполненным в виде корпуса мембранного привода и полого штока, конец тяги механизма переключения соединен с корпусом мембранного привода и расположен внутри полого штока, установленного с возможностью взаимодействия с втулкой силового рычага, а мембранный привод гидравлически связан с трубкой управления, соединяющей последовательно исполнительные клапаны системы защиты, отличающаяся тем, что гидроуправляемый ограничитель хода снабжен силовой пружиной, размещенной в полом штоке и взаимодействующей с верхней и нижней частью корпуса мембранного привода, внутренняя поверхность корпуса надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя снабжена проточными канавками, выполненными в теле корпуса мембранного привода и гидравлически связывающими внутреннюю поверхность корпуса с трубкой управления защиты, при этом клапан распределитель последней ведущей опоры снабжен гидравлическим таймером, выполненным в виде аккумулирующей емкости с регулируемым дросселем и поплавком, при этом аккумулирующая емкость соединена посредством тройника с линией сливной магистрали, а поплавок жестко связан со штоком, размещенным в направляющих тройника сливной магистрали гидропривода, причем верхний конец штока снабжен упором, взаимодействующим с дополнительным исполнительным клапаном, связанным с системой защиты и закрепленным на квадратообразном кожухе, взаимодействующим своим штоком с копиром, размещенным на подпружиненном маятнике, установленным жестко на оси, размещенной в корпус квадратообразного кожуха, кроме того, шток исполнительного клапана снабжен полым звеном, ограниченным в движении поверхностью копира и квадратообразного кожуха, а упор выполнен из двух звеньев, шарнирно соединяющихся между собой, при этом второе звено закреплено с возможностью перемещения по нижней полке квадратообразного кожуха и снабжено прорезью с расположенным в ней маятником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к системе автоматической защиты и управления самоходных многоопорных дождевальных машин.

Известна гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины, включающая запорный орган на входе машины с поршневым гидроприводом, управляемым гидрореле, соединенным с трубкой управления, проходящей через все опоры и подключенной к концу трубопровода машины через регулируемый дроссель, а также установленные на трубке управления краны, снабженные возвратными пружинами, взаимодействующими с датчиками положения опор, обратный клапан, установленный на входе в трубку управления, гидроуправляемый золотник, подключенный между выходом трубки управления на гидрореле и трубопроводом машины до запорного органа и имеющий мембранный гидропривод, подключенный к надпоршневой полости привода запорного органа (а.с. 1029921, A 01 G 25/16, аналог).

Недостатком данной защиты является низкая надежность в работе из-за отсутствия возможности предотвращения поломки машины при отказе запорного органа и отключения машины от питающей сети при аварии последней (ведущей) тележки.

Известна другая гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины, имеющая водопроводящий трубопровод, помещенный на опоры с гидроприводами. Гидропривод содержит клапан-распределитель, механизм переключения с тягой, размещенной во втулке силового рычага. Исполнительные клапана соединены трубкой управления с напорным трубопроводом. Тяга последней опоры снабжена гидроуправляемым ограничителем хода. Гидроуправляемый ограничитель хода выполнен в виде мембранного корпуса и полого штока. Конец тяги механизма переключения соединен с корпусом и расположен внутри полого штока, взаимодействующего с втулкой силового рычага. Мембранный привод гидравлически связан с трубкой управления (а.с. 1521403, кл. A 01 G 25/16, прототип).

Недостатком данной системы защиты является низкая надежность в работе из-за отсутствия возможности отключения машины от питающей сети при аварии последней (ведущей) тележки. Это приводит к серьезным негативным последствиям, а именно: переполив части орошаемой площади поля, что осложняет дальнейшую эксплуатацию дождевальной машины на переувлажненном участке; происходит размыв почвы (водная эрозия), а в отдельных случаях появляются признаки заболачивания переувлажненных участков. Кроме этого происходит нерациональное использование оросительной воды и увеличиваются затраты электроэнергии на проведение полива орошаемого поля.

Вторым существенным недостатком данной системы защиты является низкая надежность в работе из-за запоздания срабатывания гидроуправляемого ограничителя при срабатывании системы защиты, т.к. падение давления в мембранном приводе, связанном с системой защиты, происходит довольно-таки продолжительное время, (3-5 мин), что в отдельных случаях может привести к недопустимому изгибу или поломке дождевальной машины.

Технической задачей изобретения является получение возможности отключения дождевальной машины от питающей сети при аварии последней (ведущей) тележки, сокращение времени падения давления в мембранном приводе и, как следствие, повышение надежности работы, а также снижение затрат энергии.

Поставленная задача достигается тем, что в гидравлической системе аварийной защиты многоопорной дождевальной машины, включающей водопроводящий трубопровод, помещенный на опоры с гидроприводами, каждый из которых выполнен с клапаном-распределителем и механизмом переключения с тягой, размещенной во втулке силового рычага и снабженной гидроуправляемым ограничителем хода, выполненным в виде корпуса мембранного привода и полого штока, конец тяги механизма переключения соединен с корпусом мембранного привода и расположен внутри полого штока, установленного с возможностью взаимодействия с втулкой силового рычага, а мембранный привод гидравлически связан с трубкой управления, соединяющей последовательно исполнительные клапаны системы защиты, где согласно изобретению гидроуправляемый ограничитель хода снабжен силовой пружиной, размещенной в полом штоке и взаимодействующей с верхней и нижней частью корпуса мембранного привода, внутренняя поверхность корпуса надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя снабжена проточными канавками, выполненными в теле корпуса мембранного привода и гидравлически связывающими внутреннюю поверхность корпуса с трубкой управления защиты, при этом клапан-распределитель последней (ведущей) опоры снабжен гидравлическим таймером, выполненным в виде аккумулирующей емкости с регулируемым дросселем и поплавком, при этом аккумулирующая емкость соединена посредством тройника с линией сливной магистрали, а поплавок жестко связан со штоком, размещенным в направляющих тройника сливной магистрали гидропривода, причем верхний конец штока снабжен упором, взаимодействующим с дополнительным исполнительным клапаном, связанным с системой защиты и закрепленным на квадратообразном кожухе, взаимодействующим своим штоком с копиром, размещенным на подпружиненном маятнике, установленным жестко на оси, размещенной в корпусе квадратообразного кожуха, кроме того шток исполнительного клапана снабжен полым звеном, ограниченным в движении поверхностью копира и квадратообразного кожуха, а упор выполнен из двух звеньев, шарнирно соединяющихся между собой, при этом второе звено закреплено с возможностью перемещения по нижней полке квадратообразного кожуха и снабжено прорезью с расположенным в ней маятником.

Благодаря снабжению гидроуправляемого ограничителя силовой пружиной, размещенной в полом штоке и взаимодействующей с верхней и нижней частью корпуса мембранного привода, сокращается время срабатывания защиты и остановки дождевальной машины при возникновении аварийной ситуации. Это уменьшает изгиб напорного трубопровода и исключает его поломку, что в конечном итоге повышает надежность работы системы защиты по сравнению с прототипом.

Снабжение внутренней поверхности корпуса надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя проточными канавками, выполненными в теле корпуса мембранного привода, гидравлически связывающими ее с трубкой управления защиты, исключает отказы гидроуправляемого ограничителя при залипании мембраны к входному отверстию в момент нахождения полого штока в верхнем положении, что так же обеспечивает повышение надежности работы системы защиты по сравнению с прототипом.

Снабжение клапана-распределителя последней (ведущей) опоры гидравлическим таймером, выполненным в виде аккумулирующей емкости с регулирующим дросселем и поплавком, при этом аккумулирующая емкость соединена посредством тройника с линией сливной магистрали гидропривода, а поплавок жестко связан со штоком, размещенным в направляющих тройника сливной магистрали гидропривода, наличие упора на верхнем конце штока, взаимодействующего с дополнительным исполнительным клапаном, закрепленным на квадратообразном кожухе и взаимодействующим своим штоком с копиром, размещенным на подпружиненном маятнике, установленным жестко на оси корпуса кожуха обеспечивает отключение машины от питающей сети при аварийной остановке последней (ведущей) тележки. Указанная совокупность узлов и деталей, а также их взаимосвязь придает техническому решению новый положительный эффект, ранее неизвестный в аналоге и прототипе.

Это позволяет достичь экономический эффект за счет исключения переполива части орошаемого поля, размыва почвы (водной эрозии), заболачивания, повышения производительности работы машины и снижения затрат на электроэнергию при проведении полива орошаемого поля.

Снабжение штока исполнительного клапана полым звеном, ограниченным в движении поверхностью копира и кожуха, а так же выполнение упора из двух звеньев, шарнирно соединяющихся между собой, и снабжение второго звена упора прорезью с расположенным в ней маятником при перемещении его по нижней полке кожуха обеспечивает автоматическое отключение и дистанционное управление дождевальной машиной, что снижает трудозатраты при ее эксплуатации.

На фиг. 1 схематично изображена гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины; на фиг.2 - гидроуправляемый ограничитель хода; на фиг.3 - второе звено упора с расположенным в прорезе маятником; на фиг.4 - положение маятника при автоматическом режиме работы машины; на фиг.5 - положение маятника при аварийной ситуации машины.

Гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины включает водопроводящий трубопровод 1, помещенный на опоры 2 с гидроприводами 3, каждый из которых выполнен с клапаном-распределителем 4 и механизмом переключения 5 с тягой 6, размещенной во втулке 7 силового рычага 8. Гидравлическая система снабжена гидроуправляемым ограничителем хода 9, выполненным в виде корпуса 10 мембранного привода 11 и полого штока 12, конец тяги 6 механизма переключения 5 соединен с корпусом 10 мембранного привода 11 и расположен внутри полого штока 12, установленного с возможностью взаимодействия с втулкой 7 силового рычага 8, а мембранный привод 11 гидравлически связан с трубкой управления 13, соединяющей последовательно исполнительные клапаны 14 системы защиты, гидроуправляемый ограничитель хода 9 снабжен силовой пружиной 15, взаимодействующей с верхней частью и нижней частью корпуса мембранного привода 11, а внутренняя поверхность корпуса 10 надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя 9 снабжена проточными канавками 16, выполненными в теле корпуса 10 мембранного привода 11, гидравлически связывающими ее с трубкой управления 13 защиты, при этом клапан-распределитель 4 последней (ведущей) опоры 2 снабжен гидравлическим таймером 17, выполненным в виде аккумулирующей емкости 18 с регулируемым дросселем 19, соединенной посредством тройника 20 с линией сливной магистрали 21 гидропривода 3 и поплавка 22, жестко связанного со штоком 23, размещенным в направляющих тройника 20 сливной магистрали 21 гидропривода 3, причем верхний конец штока 23 снабжен упором 24, взаимодействующим с дополнительным исполнительным клапаном 25, связанным с системой защиты и закрепленным на квадратообразном кожухе 26, и взаимодействующим своим штоком 27 с копиром 28, расположенным на подпружиненном маятнике 29, установленным жестко на оси 30, размещенной в корпусе кожуха 26, кроме этого шток 27 исполнительного клапана 25 снабжен полым звеном 31, ограниченным в движении поверхностью копира 28 и кожуха 26, а упор 24 выполнен из двух звеньев, шарнирно соединяющихся между собой, при этом второе звено 32 перемещается по нижней полке квадратообразного кожуха 26 и снабжено прорезью 33 с расположенным в ней маятником 29.

Гидравлическая система аварийной защиты многоопорной дождевальной машины работает следующим образом.

При создании давления в подводящем напорном трубопроводе и исправности дождевальной машины происходит заполнение трубки управления 13 системы защиты, что обеспечивает подачу воды через проточные канавки 16, выполненные в теле корпуса 10 в мембранный привод 11. В результате этого в надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя 9 создается давление, обеспечивающее сжатие силовой пружины 15 и перемещение полого штока 12 в нижнее положение, обеспечивающее взаимодействие его со втулкой 7 силового рычага 8, что позволяет осуществлять работу механизма переключения 5 и клапана-распределителя 4, и перемещение гидропривода 3. Это способствует движению машины.

Проточные канавки 16 обеспечивают постоянный пропуск воды в мембранный привод (и из него в момент открытия исполнительного клапана при возникновении аварийной ситуации) в моменты нахождения полого штока 12 в верхнем положении. Этим обеспечивается быстродействие аварийной системы защиты и безотказность ее работы.

При возникновении аварийной ситуации на промежуточных опорах 2 происходит недопустимый изгиб трубопровода 1 машины и открытие исполнительного клапана 14 неисправной тележки, что вызывает падение давления в управляющей трубке 13 и мембранном приводе 11. Под воздействием силовой пружины 15 происходит быстрое перемещение полого штока 12 в верхнее положение, в результате чего при ходе гидропривода 3 вверх втулка 7 сливного рычага 8 не может переключать клапан-распределитель 4. Гидропривод 3 последней опоры останавливается, вызывая остановку всей машины. Падение давления в управляющей трубке 13 вызывает закрытие гидрозадвижки за время, при котором гидравлический удар в напорном (подводящем) трубопроводе не возникает. Быстрое перемещение полого штока 12 в верхнее положение, за счет силовой пружины 15, при открытии исполнительного клапана 14 обеспечивает сокращение времени остановки последней (ведущей) тележки, что исключает поломку машины при отказе гидрозадвижки и уменьшает изгибы водопроводящего трубопровода 1 машины при возникновении аварийных ситуаций промежуточных тележек.

При возникновении аварийной ситуации на последней (ведущей) опоре происходит остановка всей машины, однако из-за отсутствия изгиба водопроводящего трубопровода 1 машины, т.к. промежуточные тележки находятся в исправном положении, открытие исполнительных клапанов 14 не происходит, в связи с чем машина от питающей сети не отключается.

В данном случае в работу вступает гидравлический таймер, работа которого заключается в следующем.

При работе исправной последней (ведущей) тележки, при каждом цикле гидропривода 3 (опускание его вниз) происходит слив воды из него через тройник 20 сливной магистрали 21 частично в аккумулирующую емкость 18 и частично через дождеобразующее устройство в атмосферу с распределением в виде дождя по полю. Поступающий расход в аккумулирующую емкость 18 обеспечивает заполнение емкости 18 и подъем поплавка 22 в крайнее положение.

В результате чего упор 24, закрепленный на конце штока 23, перемещающегося в направляющих тройника 20, занимает верхнее крайнее положение, исключающее взаимодействие его на дополнительный исполнительный клапан 25.

При этом из аккумулирующей емкости 18 через регулируемый дроссель 19 осуществляется постоянный отток воды в атмосферу заданным расходом, позволяющим при каждом ходе гидропривода 3 поддерживать заданный уровень в емкости 18. Это удерживает поплавок 22 в положении, при котором упор 24 исключает взаимодействие его на дополнительный исполнительный клапан 25.

Возникновение аварийной остановки на последней (ведущей) тележке приводит к прекращению поступления воды из сливной магистрали 21 в аккумулирующую емкость 18.

В результате чего постоянный отток через регулируемый дроссель 19 вызывает падение уровня в емкости 18, что приводит к опусканию поплавка 22 и штока 23 с упором 24 вниз. При этом второе звено 32 упора 24 осуществляет перемещение его вперед по нижней полке квадратообразного кожуха 26. По мере занятия вторым звеном 32 горизонтального положения упор 24 начинает воздействовать концом прорези 33 на маятник 29. Это приводит к отключению от вертикального положения маятника 29 и воздействию копира 28 на шток 27 дополнительного клапана 25, который, открываясь, вызывает падение давления в трубке 13 управления системы защиты. Падение давления в трубке 13 обеспечивает отключение машины от питающей сети.

После устранения неисправности последней (ведущей) тележки оператор непосредственно с нее осуществляет включение машины в работу следующим образом.

Производится герметизация дополнительного исполнительного клапана 25 путем поднятия второго полого звена 32 по штоку 27 вверх с установкой его на полку копира 28.

В результате этого постоянно поступающий расход из напорного подводящего трубопровода обеспечивает подъем давления в трубке 13 управления защиты, что приводит к подъему давления в надмембранной полости гидроуправляемого ограничителя 9 и перемещение полого штока 12 в нижнее положение, обеспечивающее воздействие его со втулкой 7 силового рычага 8. В месте с тем происходит открытие гидрозадвижки и подача воды в трубопровод 1 машины.

Это вызывает движение последней (ведущей) тележки и поступление расхода воды из сливной магистрали 21 в аккумулирующую емкость 18, который обеспечивает подъем поплавка 22 в крайнее верхнее положение.

По мере подъема поплавка 22 осуществляется перемещение шарнирного звена 32 упора 24 назад по нижней полке кожуха 26. Это приводит к исключению воздействия конца прорези 33 на маятник 29.

В результате чего подпружиненный маятник 29 занимает перпендикулярное положение и устанавливается посредине прорези 33 второго звена 32 упора 24. Это обеспечивает опускание полого звена 31 исполнительного клапана 25 по штоку 27 вниз в дно копира 28.

Машина находится в автоматическом режиме работы под контролем системы защиты.

В результате этого предлагаемому техническому решению в сравнении с ранее известными присуще высокая надежность, предотвращение негативных последствий при аварии последней (ведущей) тележки, простота и автоматизация управлением дождевальной машины.