РАСЧЕТ НАВЕСНОГО УСТРОЙСТВА НА ПРОЧНОСТЬ

Навесное устройство рассчитывают на прочность для двух положений орудия: нижнего и верхнего.

Нижнее положение — момент начала выглубления орудия. В этом положении на механизм навесной системы действуют сила сопротивления орудия и его вес, приложенные в центре тяжести орудия.

Верхнее положение—механизм навесной системы нагружен только весом орудия.

Из двух вариантов выбирают наиболее неблагоприятный и принимают его для расчета на прочность каждого звена.

ГИДРОПРИВОД НАВЕСНОГО УСТРОЙСТВА И ЕГО КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Основным приводом для управления навесными машинами-орудиями является гидравлический. Остальные типы привода не получили распространения: механические — вследствие громоздкости, малой универсальности и малой надежности, пневматические — вследствие малой грузоподъемности из-за низкого рабочего давления, электрические — из-за отсутствия на тракторе мощного источника электроэнергии и высокой стоимости обмоточной меди.

Преимущества гидропривода заключаются в его высокой универсальности, малых размерах в результате высокого рабочего давления (на отечественных тракторах до 100 кгс/см², на зарубежных тракторах до 200 кгс/см²), большой точности из-за несжимаемости рабочей жидкости, высоком к. п. д. Классификация гидравлических приводов навесных систем и их сравнительная оценка приведены в табл. 19.5.

Гидропривод питается от насоса, помещенного на двигателе или на корпусе силовой передачи с приводом от независимого вала отбора мощности.

Размещение насоса на двигателе обеспечивает полную независимость его привода, не требует большей длины трубопроводов. С этой точки зрения выгоднее устанавливать насос у задней части двигателя. Насосы могут быть шестеренные, пластинчатые и плунжерные. Шестеренные насосы отличаются простотой конструкции, надежностью работы, мало реагируют на загрязненность масла. На отечественных тракторах применяются унифицированные шестеренные насосы, работающие в диапазоне 1100—1700 об/мин, основные данные которых приведены в ГОСТ 8753—71. Применение в их конструкции самоподжимных втулок и резиновых уплотнений позволяет получить при относительно высоком давлении объемный к. п. д. не менее 0,9. Для унифицированных насосов принято давление 100 кгс/см² и предельное давление, обеспечиваемое предохранительным клапаном распределителя, не более 135 кгс/см². Для более высоких давлений применяют плунжерные насосы.

Объем бака для масла выбирают из условия предотвращения перегрева масла и уменьшения пенообразоваиия. Если насос установлен на двигателе, то в качестве рабочей жидкости применяют масло, заливаемое в картер двигателя, из условия унификации, а также для устранения загрязнения картерного масла при утечке через сальник насоса.

При раздельно-агрегатном гидравлическом приводе распределитель представляет собой отдельный агрегат, устанавливаемый перед водителем или сбоку для обеспечения удобного доступа к рукояткам управления. На отечественных, тракторах применяют клапанно-золотниковые распределители с цилиндрическими золотниками, имеющими четыре положения: подъем, принудительное опускание, нейтральное (запертое) и плавающее. Золотник автоматически возвращается в нейтральное положение по окончании подъема и принудительного опускания при повышении давления до 110—120 кгс/см². Техническая характеристика распределителей приведена в ГОСТ 8754—71.

На сельскохозяйственных тракторах устанавливают распределители пропускной способностью 75 л/мин с двумя и тремя золотниками, могущими управлять двумя или тремя независимыми цепями циркуляции.

Силовые цилиндры разделяют на основные, устанавливаемые в механизме навески, и выносные, устанавливаемые на рабочих машинах-орудиях. В массовом производстве находятся цилиндры двойного действия с гидравлическим регулированием хода втягивания, техническая характеристика которых приведена в ГОСТ 8755—71. Цилиндры двойного действия при работе с сельскохозяйственными орудиями не используются, так как принудительное заглубление обычно приводит к поломке орудия. Поэтому на тракторах высших классов (3 тс и более) цилиндр двойного действия соединяют с навесным устройством односторонним приводом, позволяющим поднять орудие. При опускании орудия цилиндр отделяется от навесного устройства. В остальных случаях орудие опускают, устанавливая распределитель в плавающее положение. Цилиндры двойного действия предпочтительно устанавливать так, чтобы подъем осуществлялся под давлением масла со стороны штока. В случае необходимости регулировать высоту подъема цилиндр включают наоборот.

Современные тракторы должны работать с любым из трех способов регулирования: высотным, силовым и позиционным. Для этого в гидросистему вводят регулятор рода работы. Силовой и позиционный регуляторы трактора МТЗ-80 имеют корпус, в котором помещены гильза и вставленный в нее золотник. Расположенная в золотнике цилиндрическая пружина все время стремится раздвинуть гильзу и золотник. Перемещая рукоятку управления, выдвигают (для опускания) или задвигают (для подъема) гильзу.

При заглублении орудия усилие, передаваемое верхней тягой, сжимает пружины датчика и через тягу, поворачивающую короткий рычаг, сдвигает золотник. Передвигаясь в гильзе, золотник закрывает каналы и запирает масло в цилиндре. Если орудие заглубилось сверх заданного уровня, то в результате увеличения силы в верхней тяге дополнительно передвинется золотник, подавая масло в полость цилиндра со стороны подъема (коррекция на подъем). При выглублении процесс происходит в обратном направлении (корреция на опускание). Для получения позиционного регулирования переводят рычаг переключения вправо, соединяя с золотником тягу позиционного регулирования. Эта тяга прикреплена к поворотному рычагу и перемещается при его повороте. При высотном регулировании регулятор выключают переводом рукоятки в соответствующее положение.

Выносные цилиндры подключают к гидравлической системе трактора при помощи гибких шлангов и соединительных штуцеров с запорными устройствами, препятствующими вытеканию масла из трубопроводов при их отсоединении. Размеры соединительных запорных устройств нормализованы. Соединительные устройства следует располагать сзади и по бокам трактора, а на тракторах, рассчитанных на работу с фронтальным навесным устройством (тракторы класса 3 тс и выше, а также виноградниковые и специальные тракторы класса 2 тс), также и спереди трактора.

Выносные цилиндры, установленные на прицепных машинах-орудиях, нужно подключать к трактору через разрывную муфту. Разрывная муфта представляет собой соединительное запорное устройство с замком, автоматически раскрывающимся при осевом усилии на шланге 20—25 кгс. Промышленностью выпускаются два типоразмера запорных устройств и разрывных муфт: пропускной способностью до 50 и 75 л/мин.

Основными параметрами гидравлического привода, которые необходимо рассчитать, являются мощность и подача насоса, размеры силового цилиндра, масляного бака, маслопроводов.

Схема работы гидромеханизма с силовым и позиционным регулятором:

а — коррекция на подъем, б — коррекция на опускание; 1 и 3 — маслопровод от распределителя, 2 — подвод масла от перепускного клапана; 4 — маслопровод слива; 5 и 7 — маслопроводы к силовому цилиндру; 6 — маслопровод от насоса; 8 — гильза; 9  - золотник; 10 — обратный клапан; 11 — рукоятка управления; 12 — регулировочный кран; 13 и 14 — пружины датчика силового регулирования; 15 — поворотный рычаг; 15 — полость подъема в цилиндре; 17 — позиционная тяга; 18 — силовая тяга; 19 — рычаг переключения на силовое и позиционное регулирование; 20 — переливной клапан распределителя

КОРРЕКТОРЫ НАГРУЗКИ НА ХОДОВЦЮ ЧАСТЬ ТРАКТОРА

Корректоры нагрузки на ходовую часть служат на гусеничных тракторах для получения равномерного давления на почву в рабочем положении, а на колесных — для догрузки ведущих колес, чтобы уменьшить буксование. Корректоры нагрузки могут работать только при высотном регулировании глубины хода орудия, когда орудие опирается на опорное колесо-каток. Наличие у орудия опорного колеса отрицательно влияет на сцепные качества колесного трактора, так как с увеличением нагрузки на опорное колесо уменьшается прирост сцепного веса трактора от воздействия орудия.

Наибольшее распространение корректоры нагрузки на ходовую часть получили на колесных тракторах как догружатели ведущих колес или увеличители сцепного веса. Простейшими увеличителями сцепного веса являются механические. Действие их основано на изменении высоты мгновенного центра вращения орудия и расстояния его от оси ведущих колес путем перенесения точек крепления верхней тяги или нижних тяг.

При механическом увеличителе сцепного веса, действующем на нижние тяги, изменяя рукояткой высоту точек крепления продольных тяг, можно изменить направление равнодействующей и получить момент, догружающий или разгружающий ведущие колеса.

Для получения плавной, регулируемой и включаемой на ходу, при прохождении тяжелого участка догрузки ведущих колес применяют гидравлические увеличители сцепного веса. При необходимости догрузки рукоятку увеличителя сцепного веса переводят в положение «Включено», а рукоятку главного контрольного клапана — в положение «Подъем». Масло под давлением подается в цилиндр. При этом развивается усилие, стремящееся поднять орудие. Это усилие устанавливается маховичком регулировочного винта, задающим дросселируемое клапаном давление, и должно быть меньше усилия подъема. Для подъема орудия нужно выключить увеличитель сцепного веса, тогда клапан закроется и масло будет подаваться в цилиндр под полным давлением.

Недостатками гидравлического увеличителя являются повышенный расход мощности на привод насоса, поскольку весь поток масла, подаваемого насосом, проходит через гидродроссель. При этом может оказаться, что прирост тяговой мощности от уменьшения буксования меньше затрат мощности на привод насоса, в результате чего тяговая мощность после включения увеличителя уменьшится, а не возрастет.

Схема гидравлического увеличителя сцепного веса:

1 — рукоятка управления; 2 — рукоятка управления гидроподъемником (подъем— опускание); 3 — запорный клапан; 4 — маховичок регулировочного винта; 5 — поршень силового цилиндра; 6 — дросселирующий клапан; 7 — главный контрольный клапан (подъем-опускание); 8 — клапан перепускного канала (работает при нейтральном положении)

Кроме того, дросселирование масла приводит к значительному повышению его температуры. Для устранения этого недостатка применяют увеличители сцепного веса с гидравлическим аккумулятором. В этом случае насос гидросистемы заряжает гидроаккумулятор, сжимая пружину (иногда воздух или то и другое). Когда давление достигнет значения, заданного регулировочным маховичком 5, золотник 4 переместится вправо и откроет слив масла. Утечка масла в силовом цилиндре и клапанах восполняется гидроаккумулятором.

Схема увеличителя сцепного веса с гидравлическим аккумулятором:

1 — насос; 2 — распределитель; 3 — нагнетательный клапан; 4 — золотник; 5 — маховичок регулировочного винта; 6 — рычаг ползуна переключателя; 7 — силовой цилиндр; 8 — пружинный гидроаккумулятор; 9 — бак.

Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов
В.Я.Анилович, Ю.Т.Водолажченко, И.Ш.Чернявский