Гидравлический увеличитель сцепного веса (ГСВ)

Основным преимуществом навесных машин является то, что силы, действующие на навесную машину в вертикальной плоскости, передаются на трактор и увеличивают сцепной вес, улучшая его тяговые свойства. Это преимущество легко реализуется при силовом и позиционном регулировании глубины обработки почвы навесными машинами без опорных колес. При высотном способе регулирования глубины основное преимущество навесных машин не может быть полностью реализовано, так как из-за наличия опорных колес на навесных машинах ведущие колеса трактора не догружаются. Чтобы устранить этот недостаток и максимально использовать массу навесной машины с опорными колесами для догрузки ведущих колес, на тракторе МТЗ в гидросистему включен гидравлический увеличитель сцепного веса (ГСВ), предназначенный для улучшения сцепных качеств трактора (т.е. уменьшения буксования и увеличения крюкового усилия).

Принцип действия гидроувеличителя сцепного веса или гидравлического догружателя состоит в том, что при работе гидравлической системы трактора в подъемной полости основного силового цилиндра создается давление подпора, которое стремится поднять навесную машину. Величина указанного давления недостаточная для подъема машины, поэтому копирование рельефа почвы опорными колесами не нарушается, однако с навесной машины как бы снимается часть массы за счет давления подпора в основном гидроцилиндре. Масса, снятая с навесной машины, прикладывается на определенном плече от задних колес и вызывает перераспределение нагрузки между передними и задними колесами, дополнительно увеличивая сцепной вес трактора.

Таким образом, гидравлический догружатель ведущих колес является регулятором силового воздействия навесной машины с опорными колесами на трактор.

Гидроувеличитель сцепного веса представляет собой дополнительное к гидросистеме трактора клапанно-золотниковое устройство, позволяющее при соответствующих установках рукоятки этого устройства осуществлять обычный подъем и опускание навесной машины, отключать основной силовой цилиндр от гидросистемы, надежно удерживать навесную машину в транспортном положении и создавать различное (по потребности) давление в основном силовом цилиндре, которое удерживает навесную машину во время работы как бы во взвешенном состоянии. С увеличением давления в полости подъема основного силового цилиндра нагрузка на опорные колеса навесной машины уменьшается, а догрузка ведущих колес трактора увеличивается, что способствует улучшению его тяговых свойств. Следовательно, меняя давление в силовом цилиндре, можно изменять догрузку ведущих колес трактора.

Гидроувеличитель сцепного веса (гидродогружатель ведущих колес) предназначен для автоматизации процесса изменения давления в силовом цилиндре навесной системы, догрузки ведущих колес трактора за счет массы навесной машины и подзарядки гидроаккумулятора.

Устройство гидравлического увеличителя сцепного веса

Автоматическое устройство гидравлического догружения ведущих колес трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) состоит из автоматического регулятора давления с зарядным устройством, механизма управления и пружинного гидроаккумулятора.

Регулятор давления и механизм управления гидроувеличителя сцепного веса выполнены в одном агрегате, который установлен в передней части кабины рядом с распределителем.

Рис. Конструкция гидроувеличителя сцепного веса:
1 — корпус; 2 — большой плунжер; 3 — предохранительный клапан; 4 — золотник; 5 — пружина предохранительного клапана; 6 — гайка; 7 — малый плунжер; 8 — регулировочная пружина; 9 — фигурная гайка; 10 — болт; 11 — регулировочный болт; 12 — передняя крышка; 13 — уплотнительное кольцо; 14 — маховичок; 15 — наружный рычаг; 16 — внутренний рычаг, 17 — ось рычагов; 18 — сепаратор; 19 — шарик; 20 — обойма фиксатора; 21 — пружина ползуна; 22 — ползуна; 23 — шарик запорного клапана; 24 — пружина запорного клапана; 25 — штуцер; 26 — толкатель клапана; 27 — задняя крышка; 28 — обратный клапан.

Гидроувеличитель сцепного веса трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) состоит из корпуса 1, отлитого из чугуна и закрытого с обеих сторон крышками 12 и 27. В верхней части корпуса 1 расположен золотник 4, нагруженный пружиной 8 и перемещающийся вдоль оси по большому плунжеру 2. Натяжение пружины 8 регулируют с помощью гайки 9. Внутри золотника установлен предохранительный клапан 3, поджимаемый к своему гнезду пружиной 5, натяжение которой регулируют малым плунжером 7, перемещаемым вдоль своей оси вместе с фигурной гайкой 9 при вращении регулировочного болта 11 маховиком 14. Предохранительный клапан 3 отрегулирован так, чтобы он открывался при давлении, превышающем на 0,8—1,5 МПа (8—15 кгс/см2) давление в гидроаккумуляторе. В нижней части корпуса 1 расположены обратный клапан 28, ползун 22 с пружиной 21 и фиксаторным устройством, внутренний рычаг 16 и запорный клапан 23.

Снаружи корпуса гидроувеличителя расположены рычаг 15 управления с рукояткой и хвостовик винта 11 с маховичком 14. В корпус 1 ввернуты четыре штуцера, к которым присоединяют трубопроводы, связывающие гидроувеличитель с другими агрегатами и узлами гидромеханизма навесной системы трактора.

Гидроувеличитель трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) отличается от гидроувеличителя тракторов МТЗ-50 (МТЗ-52) только конструкцией ползуна, который вместо положений «Заперто», «Выключен», «Включен» имеет еще положение «Сброс давления».

Положение ползуна «Сброс давления» введено для того, чтобы осуществить блокировку рукоятки гидроувеличителя и рукоятки золотника (управляющей работой основного силового цилиндра) распределителя гидросистемы трактора. Такая блокировка дает возможность вначале гона при установке рукоятки гидроувеличителя в положение «Сброс давления» и при удержании ее в этом положении осуществить заглубление навесной машины под действием собственной массы и одновременно автоматически установить рукоятку управления основным силовым цилиндром распределителя в положение «Подъем». Эта позиция ползуна гидроувеличителя равносильна плавающей позиции золотника распределителя. При снятии руки с рукоятки ползун гидроувеличителя автоматически занимает положение «Включен», так как ползун не фиксируется в позиции «Сброс давления» и возвращается в положение «Включен».

Рис. Схема работы гидравлической системы трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) с гидроувеличителем сцепного веса:
1 — насос; 2 — бак для рабочей жидкости; 3, 5, 7, 9, 11 и 12 — трубопроводы, соединяющие агрегаты гидросистемы; 4 — пружинный гидроаккумулятор; 6 — гидроувеличитель; 8 — цилиндр; 10 — распределитель, положение рукоятки гидроувелнчигеля. I — «Заперто»; II — «Выключен»; III — «Включен»; IV — «Сброс давления»; А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К — полости.

Нагнетательная полость А гидроувеличителя соединена трубопроводом 12 с нагнетательным штуцером распределителя 10 гидросистемы трактора, предназначенным для присоединения рабочей полости основного силового цилиндра, когда отсутствует гидроувеличитель. Полость запорного клапана Е гидроувеличителя соединена через трубопровод 7 с рабочей полостью И основного силового цилиндра 8. Сливная полость Г гидроувеличителя соединена при помощи сливного трубопровода 3 со сливным трубопроводом, идущим от сливной полости распределителя 10 к баку 2 гидросистемы. Полость Ж обратного клапана через сверление в золотнике 3 соединяется трубопроводом 5 рабочей полостью ружинного аккумулятора 4.

Золотник в сборе с большим плунжером, пружиной золотника, фигурной гайкой и регулировочным винтом выполняет роль автомата для подзарядки гидроаккумулятора и питания рабочей жидкостью основного силового цилиндра во время работы навесного агрегата.

Ползун служит для включения гидроувеличителя в гидросистему трактора и отключения его от гидросистемы, для отключения основного силового цилиндра от гидросистемы трактора при транспортном положении навесной машины во время переездов и для разгрузки гидросистемы и гидроусилителя от давления в период заглубления навесной машины под действием собственного веса.

Предохранительный клапан гидроувеличителя предназначен для того, чтобы не допустить чрезмерного повышения давления в рабочей полости гидроаккумулятора 4 по сравнению с заданным.

Гидроаккумулятор 4, в котором применен элемент, аккумулирующий энергию, в виде цилиндрической пружины, служит для компенсации утечек и создания подпора в рабочей полости основного силового цилиндра в пределах степени нечувствительности автомата подзарядки.

Рис. Пружинный гидроаккумулятор:
1 — болт; 2 — передняя крышка; 3 — цилиндр; 4 — кожух; 5 — пружина; 6 — шток; 7 — защитное кольцо; 8 — поршень; 9 — уплотнительное кольцо; 10 — пробка для спуска утечек рабочей жидкости.

Пружинный гидроаккумулятор состоит из цилиндра 3, поршня 8, полого штока 6, пружины 5 и кожуха 4, закрытого с переднего торца крышкой 2, а с заднего — донышком, приваренным к кожуху.

Цилиндр в сборе с цилиндрической пружиной помещен в кожух и закрыт крышкой 2. Шток поршня закреплен жестко в передней крышке. В торце штока ввернут штуцер для подвода рабочей жидкости в гидроаккумулятор. При зарядке рабочая жидкость поступает через штуцер и осевое сквозное отверстие штока в полость между поршнем и донышком цилиндра.

Под давлением рабочей жидкости цилиндр отодвигается от крышки 2, сжимает пружину 5 и тем самым накапливает энергию. На донышке кожуха гидроаккумулятора имеется отверстие для слива накапливающихся утечек рабочей жидкости. Это отверстие закрыто пробкой 10. К кожуху приварена скоба с четырьмя отверстиями для крепления гидроаккумулятора к корпусу заднего моста. Масса гидроаккумулятора без рабочей жидкости 5,6 кг.

Из схемы гидромеханизма навесной системы тракторов МТЗ-80 (МТЗ-82) с гидроувеличителем сцепного веса видно, что рабочая жидкость из бака 2 поступает в насос 1, а затем нагнетается в напорную полость распределителя 10 гидросистемы трактора. Дальнейшее движение рабочей жидкости зависит от положений золотников в корпусе распределителя 10. При работе гидросистемы без гидроувеличителя пользуются позициями золотников распределителя Р75-ВЗ-А. При этом нужно помнить, что на тракторах МТЗ-80 (МТЗ-82) распределитель не имеет фиксации золотников в позиции «Опускание», а для принудительного опускания рабочих органов сельскохозяйственной машины необходимо рычаг распределителя удерживать рукой до окончания заглубления рабочих органов в почву.

Правила работы с использованием гидроувеличителя сцепного веса

Если работа навесного агрегата происходит с использованием гидроувеличителя сцепного веса, необходимо соблюдать следующий порядок. При заезде в первую борозду отрегулировать максимальное давление подпора в силовом цилиндре, для этого завернуть маховичок до отказа против часовой стрелки, а рукоятку гидроувеличителя отвести в крайнее нижнее положение IV, что соответствует положению «Сброс давления», и удерживать рукой до заглубления рабочих органов машины в почву под действием собственной массы.

Одновременно с этим рукоятка управления основным цилиндром распределителя с помощью блокировки перейдет в положение «Подъем». При достижении полной глубины обработки снять руку с рукоятки гидроувеличителя и ползун его автоматически установится в положение III «ГСВ включен». Если при данном давлении настройки опорное колесо навесной машины не копирует рельеф поля, уменьшают давление подпора с помощью маховичка, вращая его по часовой стрелке до достижения устойчивого движения по глубине навесной машины. Для достижения устойчивого хода навесной машины изменять положение маховичка можно только после прохода трактором гона длиной 50—100 м. После установки нужного давления подпора необходимо подрегулировать длину верхней тяги механизма навески.

Для выглубления навесной машины в конце гона необходимо рукоятку управления гидроувеличителем установить в положение «ГСВ выключен» (среднее положение).

При достижении навесной машиной верхнего крайнего положения (транспортного) рукоятка золотника распределителя автоматически возвращается в нейтральное положение. При преждевременном возврате рукоятки золотника распределителя в нейтральное положение ее нужно придержать рукой в положении «подъем», до достижения машиной транспортного положения. В дальнейшем все выше описанные операции повторяются в той же последовательности.

Отрегулированное давление подпора рабочей жидкости в силовом цилиндре сохраняется все время работы на данном участке поля, но при переходе на другой участок поля необходимо снова отрегулировать давление подпора, вращая маховичок в ту или иную сторону. При этом его регулируют при работе пахотного агрегата на первых двух-трех проходах, а при работе трактора с культиватором, сеялкой, посадочной машиной и т. д. — на первом проходе.

Во время переездов навесного агрегата на большие расстояния, а также при работе трактора с гидрофицированной прицепной машиной или одноосными прицепами необходимо рукоятку управления гидроувеличителем устанавливать в крайнее верхнее положение «Заперто» с целью избежания самопроизвольного их опускания.

Движение жидкости в гидросистеме зависит от положения ползуна гидроувеличителя и от положения золотника распределителя, управляющего работой основного цилиндра. На тракторах МТЗ-80 (МТЗ-82) рукоятка ползуна гидроувеличителя и рукоятка золотника распределителя сблокированы, поэтому движение жидкости в гидросистеме зависит от положения рукоятки ползуна гидроувеличителя.

Рис. Положения ползуна, золотника, а также обратного клапана в корпусе гидроувеличителя при зарядке аккумулятора:
а — разгрузка от давления; б — ГСВ включен; в — зарядка гидроаккумулятора; г — ГСВ выключен; д — силовой цилиндр закрыт.

При установке ползуна в положение IV «Разгрузка от давления» (рис. а), что соответствует самозаглублению навесной машины под действием собственной массы в начале гона, рабочая жидкость, поступающая от насоса в напорную полость корпуса гидроусилителя, направляется в бак гидросистемы, т. к. при этом положении ползуна золотник распределителя устанавливается автоматически в положение «Подъем». Кроме того, рабочая жидкость, находящаяся в гидроаккумуляторе, заперта ползуном, а жидкость, находящаяся в рабочей полости (полости подъема) основного силового цилиндра, может уходить через осевое и радиальное сверления ползуна в бак. Полость слива основного цилиндра соединена со сливным отверстием корпуса распределителя.

После снятия руки с рукоятки гидроувеличителя ползун автоматически займет положение III «ГСВ включен» (рис. б). В этой позиции ползуна золотник распределителя, управляющий основным цилиндром, остается в положении «Подъем», поэтому рабочая жидкость поступает от насоса через распределитель, трубопровод 12 в нагнетательную полость гидроувеличителя и далее направляется на слив в бак гидросистемы.

Ползун в положении «ГСВ включен» занимает положение, указанное на рисунке б, и соединяет рабочую полость гидроаккумулятора с полостью подъема силового цилиндра через трубопровод 5, полости 3, Д, Ж, Е и трубопровод 7. В это время золотник гидроувеличителя (золотник автоматической подзарядки) удерживается в определенном положении — с одной стороны силой регулировочной пружины, а с другой — давлением рабочей жидкости, действующим на торец золотника со стороны большого плунжера. При этом положении золотника гидроувеличителя рабочая полость гидроаккумулятора соединена с подъемной полостью 11 силового цилиндра.

При падении давления в полости И силового цилиндра, а следовательно, и в полости Д, между большим плунжером и торцом золотника регулировочная пружина сдвигает золотник увеличителя влево, закрывает им выход рабочей жидкости из полости В в полость Г. Рабочая жидкость, поступающая от распределителя 10 в полости Б я В, открывает своим давлением обратный клапан усилителя, а затем поступает в полость И основного цилиндра 8 и в полость гидроаккумулятора 4, заряжая последний. Положение золотника и обратного клапана в корпусе усилителя при зарядке аккумулятора показано на рисунке в.

Зарядка гидроаккумулятора 4 автоматически прекращается при достижении заданного давления в системе подпора потому, что рабочая жидкость, находящаяся в полости Д между большим плунжером и торцом золотника увеличителя, своим давлении сожмет пружину, переместит золотник вправо, который откроет выход жидкости из полости В в сливную полость Г и далее по трубопроводу 3 в бак 2. При этом обратный клапан закроется. Малый плунжер увеличителя скользит своим стержнем в гайке золотника. Он предназначен для создания давления в полости золотника и резкого возврата золотника в исходное положение.

Следовательно, подзарядка гидроаккумулятора 4 производится автоматически и происходит только тогда, когда давление в полости 11 цилиндра 8 упадет ниже, чем оно отрегулировано регулировочным болтом, на хвостовике которого сидит маховичек. Этим винтом давление подпора в полости И цилиндра 8 может быть отрегулировано на величину от 0,8 до 2,8 МПа (от 8 до 28 кгс/см2). Вращением маховичка изменяют натяжение регулировочной пружины и одновременно регулируют натяжение пружины предохранительного клапана, находящегося внутри золотника увеличителя. Пружина предохранительного клапана подобрана так, чтобы предохранительный клапан открывался при превышении давления в цилиндре 8 и аккумуляторе 4 на 0,8—1,5 МПа (8—15 кгс/см2) больше давления, отрегулированного винтом с маховичком.

При положении ползуна в позиции II «ГСВ выключен» рабочая жидкость, поступающая от распределителя в нагнетательную полость А гидроувеличителя, направляется через открытый запорный клапан и трубопровод в подъемную полость основного силового цилиндра. При этой позиции ползуна рабочая жидкость в аккумуляторе заперта.

Итак, при выключенном гидроувеличителе гидросистема трактора работает, как обычно, и золотники распределителя могут быть установлены в любое требуемое положение.

При длительных переездах с навесной машиной, поднятой в транспортное положение, для предотвращения ее самопроизвольного опускания нужно силовой цилиндр отключить от гидросистемы трактора. Для этого рукоятку усилителя устанавливают в крайнее верхнее положение I «Заперто».

При положении ползуна «Заперто» рабочая полость гидроаккумулятора, полость утечек и полость, ведущая к обратному клапану и золотнику увеличителя, перекрыты цилиндрическими частями ползуна, а запорный клапан под действием пружины запирает выход жидкости из силового цилиндра.

В конце подъема навесной машины в транспортное положение (перед установкой ползуна в положение «Заперто») рукоятка распределителя автоматически устанавливается в нейтральное положение. Следовательно слив и нагнетание рабочей жидкости в основной силовой цилиндр прекращаются.

В положениях «ГСВ включен», «ГСВ выключен» и «Заперто» ползун удерживается фиксаторным устройством гидроувеличителя, а в положении «Разгрузка от давления» ползун не фиксируется. Его нужно удерживать в этом положении рукой.