CC BY
37
УДК 631.3- 82- 192 (04)
В.Н. ГЕЛЕВЕРОВ, А.Д. ДЬЯЧЕНКО
ПРИВОД ЭНЕРГОПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ С СИНХРОННО ФУНКЦИОНИРУЮЩИМИ ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
Обоснована целесообразность обеспечения синхронности функционирования гидродвигателей механизмов зерноуборочных комбайнов посредством дроссельных делителей-сумматоров потоков.
Ключевые слова: зерноуборочные комбайны, механизмы, рабочие органы, гидродвигатели, синхронизация, делители-сумматоры.
Введение. Одним из главных направлений совершенствования зерноуборочных комбайнов является комплексная гидрофикация их приводов на основе применения перспективных схемотехнических решений.
Описание предметной области. В конструкциях современных отечественных и зарубежных зерноуборочных комбайнов ряд энергопотребителей - механизмов и рабочих органов (табл.1) имеют значительные габаритные размеры. В связи с этим функционирование этих механизмов посредством гидравлических приводов осуществляется парами одновременно синхронно действующих гидравлических двигателей. При этом синхронность функционирования гидродвигателей обеспечивается за счет увеличения жесткости конструкций (см. табл.1, п.п.1, 4, 5) либо посредством последовательного соединения исполнительных гидравлических двигателей (рис.1).
Таблица І
Габаритные размеры механизмов и рабочих органов____________
№ п/п Механизмы Габаритные размеры, м
І Механизм вертикального позиционирования жатки до І2
2 Механизм вертикального позиционирования мотовила до І2
3 Механизм горизонтального позиционирования жатки до І2
4 Механизм закрытия копнителя до 3
5 Вибропобудитель бункера комбайна до 2
Рис.1. Схема гидросистемы комбайна «International Harvester»: І, 2, 3 - гидроцилиндры подъема жатки; 4 - гидроаккумулятор;
5 - гидроцилиндр подъема мотовила;
6 - предохранительный клапан; 7 - распределитель подъема жатки; 8 - гидроцилиндр выгрузного шнека; 9 - распределитель подъема мотовила; І0 - клапан муфты барабана; ІІ -гидробак; І2 - насос; ІЗ - гидроцилиндр муфты барабана; І4 - гидроцилиндр муфты наклонной камеры; І5 - клапан муфты наклонной камеры; Іб - гидроцилиндр рулевого управления; І7 - распределитель рулевого управления; І8 - насос-дозатор
7б
Обеспечение синхронности функционирования гидродвигателей за счет увеличения жесткости усложняет конструкцию, увеличивает габариты и металлоемкость рабочих органов и механизмов. Основным недостатком метода синхронизации посредством последовательного соединения гидроцилиндров является то, что синхронизируемые гидроцилиндры должны иметь равные активные площади, вследствие чего исключается возможность применения стандартных гидравлических цилиндров и возникает необходимость в производстве специализированных гидроцилиндров с равными активными площадями.
При этом наиболее простые и дешевые из них - гидроцилиндры с двухсторонним штоком не могут быть практически использованы в гидросистемах зерноуборочных комбайнов, а специальные гидравлические цилиндры сложны по конструкции и нетехнологичны в изготовлении. Кроме того, при последовательном соединении гидроцилиндров уменьшается перепад давления в каждом гидроцилиндре, что приводит к необходимости увеличения эффективных площадей гидроцилиндров и соответственно к увеличению их веса и габаритов. Существенным недостатком синхронизации посредством последовательного соединения гидроцилиндров также является то, что позиционирование их выходных звеньев существенно зависит от постоянства замкнутого объема жидкости между выходной и входной полостями гидроцилиндров. Восстановление этого объема требует выполнения специальной операции - прокачки.
В связи с вышеизложенным очевидно, что задача изыскания рационального типа комплексных гидравлических приводов энергопотребителей зерноуборочных комбайнов требует решения проблемы синхронного функционирования гидравлических двигателей с учетом нагрузочных и скоростных характеристик.
Анализ результатов (табл.2) экспериментальных исследований гидрофикации зерноуборочных комбайнов [1] показал, что процессы управления закрытием копнителя, позиционирования (подъем, вынос) мотовила, жатки (подъем) отличаются высокой динамичностью, которая существенно возрастает с внедрением в технологический процесс зерноуборочных комбайнов автоматических систем.
Таблица 2
Результаты исследования
Объекты управления Полный ход выходных звеньев гидроцилиндров, мм Операции управления Время движения выходного звена на полный ход, с Скорость движения выходного звена, м/ с
Гидроцилиндры копнителя 240 Закрытие 2,0 0,120
Гидроцилиндры позиционирования жатки 500 Подъем 5,0 0,100
Гидроцилиндры позиционирования мотовила: - по вертикали - по горизонтали 360 180 Подъем Вынос 5.0 2.0 0,072 0,090
Данное обстоятельство, естественно, диктует высокие требования к динамичности гидравлических систем и средств, обеспечивающих синхронное функционирование гидравлических двигателей.
Применяемый подход. Анализ источников научно-технической и патентной информаций убеждает в том, что такие требования могут быть удовлетворены дроссельным способом регулирования скоростей движения выходных звеньев гидравлических двигателей посредством дроссельных делителей и делителей-сумматоров потоков жидкости. По уровню динамических свойств дроссельные делители и делители-сумматоры могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся дроссельные делители и делители-сумматоры, при функционировании которых происходит изменение объемов их рабочих полостей: одна из них увеличивается, а другая соответственно уменьшается (рис.2). Ко второй группе относятся делители и делители-сумматоры, функционирование которых не сопровождается изменением объемов их рабочих полостей (рис.З).
Ч . I . хс ——НОбгект рег. 1—*»
Б
1
.
М>(
V3 Р
€Ь
'“"Р Ч^ЬгШь’
ИЛ?
Рис. 4. Схемы синхронизации посредством дроссельных делителей потоков: а - переменного; б - постоянного объемов рабочих полостей
а) б)
Рис. 5. Переходные процессы системы синхронизации с делителями переменного объема при варьировании рабочих параметров М и Q: а-1- М=1920 кг; 2 - М=170 кг;
3 -М= 18110 кг; 6-1- 0=5-104 лг/с; 2 - 0=3'Ш4 м3/с; 3 - <2=8-104 г^/с
_ 1 ^\/1
/ 1 ч2
-з
/
л
5 \
- ч
\ : 1 1 1
_ -
1 1
цог о.он аде ада ага ещ
а)
и
цог цок
ц* асе б)
аш аи
Рис. 6. Переходные процессы системы синхронизации с делителем постоянного объема при варьировании рабочих параметров М и Q: а-1- М=1920 кг; 2 - М=170 кг;
3 -М= 18110 кг; б-1- Q=5■104 м3/с; 2 - Q=3■la4 м3/с; 3 - Q=8■la4 м3/с
Принципиальные схемы синхронизации посредством делителей потоков с переменными объемами рабочих полостей и с постоянными объемами рабочих полостей представлены на рис.4, 5, 6.
Выводы. Исследования [2] синхронных гидросистем на основе дроссельных делителей и делителей-сумматоров с постоянными внутренними объемами убедительно показали (рис. 5 и 6), что такие системы синхронизации обладают высоким быстродействием и могут быть успешно применены в комплексных гидравлических приводах перспективных зерноуборочных комбайнов.
Библиографический список
1. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследования и определение оптимального уровня гидрофикации зерноуборочных комбайнов» ВНИПТИМЭСХ, Зерноград, 1983г.
2. РыбакА.Т. Изыскания рационального типа запорно-регули-рую-щего элемента дроссельного делителя потоков гидроприводов синхронных механизмов сельскохозяйственных машин: автореф. дис.... канд. техн. наук. / А.Т. Рыбак. - Ростов н/Д, 1989. - 23 с.
Материал поступил в редакцию 07.07.09.
V.N. GELEVEROV , A.D. DIATCHENKO
DRIVE OF CONSUMERS OF ENERGY OF COMBINE HARVESTERS WITH SYNCHRONOUSLY FUNCTIONING HYDRAULIC ENGINES
The expediency of maintenance of synchronism of functioning of hydraulic engines of mechanisms of combine harvesters by means of throttle di-viders-adders of streams is proved.
ГЕЛЕВЕРОВ Владимир Николаевич (р. 1960), заведующий кафедрой «Автомобилестроение» филиала ДГТУ, г.Таганрог (2007). Окончил НПИ (1988).
Область научных интересов - разработка и повышение технического уровня объемных гидромеханических передач мобильных сельскохозяйственных машин.
Автор 5 научных работ.
ДЬЯЧЕНКО Анатолий Дмитриевич (р. 1950), заведующий кафедрой «Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств» ДГТУ, доктор технических наук (2003). Окончил РИСХМ (1976).
Область научных интересов - разработка и повышение технического уровня объемных гидромеханических передач мобильных сельскохозяйственных машин.
Автор 107 научных работ.
