Позиционно-силовой регулятор

Раздельно-агрегатная гидросистема современных тракторов приспособлена для работы с навесными машинами, имеющими опорные колеса, и регулирования глубины обработки почвы высотным способом, т. е. изменением положения опорных колес на машине.

Использовать раздельно-агрегатную навесную систему для агрегатирования с навесными машинами, не имеющими опорных колес, нельзя из-за отсутствия возможности применения другого способа регулирования грубины обработки почвы таких машин.

В настоящее время в гидравлическую раздельно-агрегатную навесную систему тракторов МТЗ-80 (МТЗ-82) введено дополнительное устройство — позиционно-силовой регулятор с механизмом управления и датчиками регулирования. Это устройство совмещает в себе силовой и позиционный регуляторы, предназначенные для автоматического регулирования глубины обработки почвы навесными машинами с опорными и без опорных колес. Позиционно-силовой регулятор является обязательным дополнительным устройством навесной системы тракторов при работе с навесными машинами» не имеющими опорных колес.

Раздельно-агрегатная гадравлическая навесная система трактора в сочетании с позиционно-силовым регулятором является универсальной, так как с помощью ее можно производить подъем и опускание навесных машин, регулировать догрузку на ведущие колеса трактора за счет массы навесной машины, регулировать глубину обработки почвы с места тракториста и автоматически поддерживать установленную глубину, регулировать и автоматически поддерживать навесную машину в заданном положении относительно трактора, а также управлять выносными цилиндрами, установленными на прицепной машине.

Таким образом, рассматриваемый регулятор обеспечивает два способа регулирования — силовой и позиционный. Силовое регулирование основано на том, что тяговое сопротивление навесной машины меняется с изменением глубины обработки почвы. Изменение тягового сопротивления машины передается на тяги навесного устройства. Для тракторов малой и средней мощности наиболее чувствительным элементом является верхняя тяга, которая испытывает только деформацию сжатия. Поэтому эту тягу присоединяют к специальной пружине, расположенной на тракторе. Изменение тягового сопротивления навесной машины передается через верхнюю тягу пружине, которая сжимается. Эта деформация пружины через рычажную систему передается золотнику распределительного устройства (регулятора), который управляет основным силовым цилиндром; последний поднимая или опуская навесную машину, автоматически поддерживает заданную глубину.

В тракторах большой мощности верхняя тяга испытывает растяжение или сжатие, поэтому она не может служить связывающим звеном между датчиком силового регулирования и тяговым сопротивлением машины. В связи с этим в качестве чувствительного элемента, связанного с датчиком, используют одну из нижних тяг навесного механизма трактора. В остальном силовое автоматическое регулирование глубины обработки почвы происходит также, как и в тракторах средней мощности.

Позиционное регулирование глубины обработки почвы навесной машиной основано на том, что один из подъемных рычагов механизма навески должен находиться в определенном положении по отношению к корпусу трактора. Это достигается тем, что сам подъемный рычаг служит датчиком позиционного регулирования. Изменение глубины обработки почвы вызывает изменение положения механизма навески, а следовательно, и подъемных рычагов относительно корпуса трактора. Поэтому один из подъемных рычагов через рычажную систему связан с золотником распределительного устройства (регулятора) трактора, который управляет работой основного силового цилиндра при отклонении глубины от заданной. Позиционный способ регулирования самостоятельно почти не применяется из-за его несовершенства.

Заданная глубина обработки почвы как при силовом, так и при позиционном регулировании устанавливается одной и той ж е рукояткой управления, связанной с регулятором и автоматически поддерживается за счет его обратной связи с пружиной (датчиком) при силовом регулировании и регулятора с подъемным рычагом при позиционном регулировании.

Рис. Схема работы гидравлической системы тракторов МТЗ-80 (МТЗ-82) с позиционно-силовым регулятором:
1 — рычаг позиционного регулятора; 2 — рычаг силового регулятора; 3 — рукоятка переключения; 4 — гайка золотника; 5 — магистраль, соединяющая корпус регулятора с одним из выводных отверстий золотника распределителя; 6 — корпус позиционно-силового регулятора; 7 — регулировочный кран; 8 — магистраль, идущая от насоса через перепускной клапан 32 и канал распределителя к регулятору; 9 — обратный клапан; 10 — магистраль, соединяющая корпус регулятора с баком; 11 — рукоятка настройки (управления); 12 — магистраль, соединяющая регулятор через догружатель с выводным отверстием золотника распределителя гидросистемы; 13 — гайка гильзы; 14 — магистраль, связывающая полость подъема А гидроцилиндра с регулятором; 15 — обратный клапан; 16 — гильза; 17 — золотник; 18 — магистраль, идущая от насоса к корпусу регулятора; 19 — магистраль, соединяющая регулятор с полостью опускания Б силового цилиндра; 20 — корпус; 21 — силовой цилиндр; 22 — тяга силового регулятора; 23 — тяга позиционного регулятора; 24 — рычаг силового датчика; 25 — рычаг силового цилиндра; 26 — верхняя тяга механизма навески; 27 — тяга позиционного датчика; 28 — серьга для присоединения переднего шарнира верхней тяги; 29 — пластинчатая пружина; 30 — пружина цилиндрическая; 31 — рычаг-датчик позиционного регулятора; 32 — перепускной клапан распределителя.

Таким образом, дополнительное распределительное устройство или позиционно-силовой регулятор введен в гидросистему трактора для осуществления непрерывного гидравлического управления исполнительным органом (силовым цилиндром) во время работы агрегата, чего нельзя сделать с помощью распределителя гидросистемы трактора по причине фиксации золотников в определенных положениях. Поэтому при работе позиционно-силового регулятора золотники распределителя гидросистемы должны находиться в положении «Нейтральное». Позиционно-силовая схема регулирования трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) состоит из золотникового распределительного устройства, монтируемого на тракторе, на кронштейне основного силового цилиндра и соединенного металлическими трубопроводами с распределителем и ГСВ и рукавами высокого давления с основным гидроцилинром, датчика 29 и 30 силового регулирования, датчика позиционного регулятора 31 и механизма управления.

Рис. Датчик силового регулятора двухстороннего действия: 1 — пружина пластинчатая; 2 — кронштейн поворотного вала; 3 — ограничитель; 4 — пружина цилиндрическая; 5 — болт с направляющей; 6 — шайба; 7 — серьга для присоединения переднего шарнира верхней тяги с поводком; S — втулка; 9 — шплинт; 10 — гайка; 11 — палец для крепления серьги к трактору.

Датчик силового регулирования состоит из пластинчатой пружины 1, четырех цилиндрических пружин 4 и серьги 7 для присоединения верхней тяги с поводком, смонтированных в кронштейне 2, жестко закрепленном к корпусу заднего моста. Для присоединения верхней тяги механизма навески в серьге имеется три отверстия. Фигурный рычаг с серьгой закреплен в кронштейне так, что может поворачиваться вокруг пальца 11 и сжимать пружины 4 при растяжении верхней тяги и сжимать пружину 1 при сжатии верхней тяги.

Поводок серьги соединяется через короткую тягу, рычаг 24 и тягу 22 с рычагом регулятора 2. Пружина 29 воспринимает сжимающие нагрузки в верхней тяге, а пружины 30 — растягивающие. Поэтому конструкция датчика силового регулирования пригодна для соединения его с верхней тягой, имеющей знакопеременные нагрузки. Датчик силового регулирования служит для контроля величины тягового сопротивления навесной машины и передачи регулятору сигнала об отклонениях этого сопротивления от заданной величины. Датчиком позиционного регулирования служит рычаг 31, жестко закрепленный на поворотном валу с рычагом 25 силового цилиндра. Вращательное движение поворотного рычага 31 передается через тягу 23 и рычаг 1 позиционного регулирования, которое вызывает поступательное движение золотника регулятора. Этот датчик служит для контроля заданного положения навесной машины относительно остова трактора и передачи регулятору сигнала об отклонении от этого положения.

Механизм управления регулятором состоит из рукоятки настройки 11, расположенной справа от сидения водителя, зубчатого сектора управления, фиксатора рукоятки на секторе, промежуточного рычага и тяги, соединяющих рукоятку 11 с золотником 17 регулятора, рычагов 1 и 2, тяг 22 и 23, рычагов 31 и 24. Позиционно-силовой регулятор состоит из корпуса 18, подвижной гильзы 17, расположенной в корпусе; золотника 16 расположенного концентрично в гильзе; винта 19 гильзы, на котором установлена ходовая гайка 20; винта 14 золотника, на котором установлена ходовая гайка 15, а на наружном конце — переключатель 7 способа регулирования; распорной пружины 2, находящейся внутри золотника и служащей для поджима золотника к торцу гайки 15, а подшипники 1 через гайки 20 — к внутренним полостям крышки; двух крышек, закрывающих торцы корпуса регулятора; обратного клапана 4, находящегося в корпусе 18; крана 6, регулирующего закрытие перепускного клапана распределителя и управляемого ручкой 5; запорного клапана 3, расположенного также в корпусе, и второго обратного клапана 9, расположенного в крышке 10, закрепленной болтами к корпусу 18. На наружной поверхности золотника имеются кольцевые проточки и выполнено ряд радиальных сверлений. На наружной поверхности гильзы и во внутренней поверхности корпуса выполнено также ряд кольцевых проточек. В гильзе имеются радиальные сверления.

Гильза 17 соединена стопорным кольцом 21 с ходовой гайкой 20, зафиксированной от вращения выступами, заходящими в пазы корпуса. Золотник 16 упирается торцом в ходовую гайку 15, также зафиксированную от вращения выступами, заходящими в пазы корпуса. На винтах гильзы и золотника расположены упорные подшипники 1.

В состав переключателя 7 входят муфта 11, жестко соединенная с винтом 14, и фиксатор 8. При среднем положении фиксатора 8 рычаги 13 и 12 свободно вращаются на муфте 11 при перемещении тяг 22 и 23. Если повернуть ручку фиксатора 8 влево или вправо (по ходу трактора), то муфта 11 блокируется соответственно с рычагом 12 или рачагом 13, передавая вращение соответствующего рычага на винт 14.

Рис. Конструкция позиционно-силового регулятора: 1 — упорный подшипник; 2 — пружина; 3 — запорный клапан; 4 — обратный клапан; 5 — ручка крана; 6 — кран; 7 — переключатель; 8 — фиксатор; 9 — обратный клапан; 10 — крышка; 11 — муфта; 12 — рычаг силового регупирования; 13 — рычаг позиционного регулирования; 14 — винт золотника; 15 — гайка золотника; 16 — золотник; 17 — гильза; 18 — корпус регулятора; 19 — винт гильзы; 20 — гайка гильзы; 21 — стопорное кольцо.

Гильза 16 регулятора может передвигаться в осевом направлении относительно корпуса в определенных пределах. Это сделано для того, чтобы настраивать регулятор на определенный режим работы — регулятор выключен, регулятор настроен на определенную глубину обработки, регулятор установлен на подъем навесной машины в транспортное положение. Положение гильзы (т. е. режим работы) задается рукояткой 11. Положение золотника в гильзе зависит от величины деформации силового или перемещения позиционного датчиков, которые управляют золотником.

Позиционное или силовое регулирование устанавливают с помощью рукоятки переключения 3, снабженной зубчатым сектором, входящим в зацепление с зубчатыми насечками на ступицах рычагов 1 и 2. На рисунке рукоятка 3 установлена в положение силового регулирования, при котором винт золотника жестко связан с рычагом 2 регулятора силового действия, а через тягу 22 и рычаг 24 с датчиком 29 или 30 силового действия. Таким образом, обратная связь между рукояткой 11 настройки и золотником 17 поддерживается через тяги, идущие от позиционного или силового датчиков, и винтовую пару.

Золотник регулятора по отношению к гильзе может занимать нейтральное положение, при котором перепускной клапан 32 распределителя полностью открыт, а рабочая жидкость от насоса направляется через распределитель в бак на слив (подъемная полость силового цилиндра будет заперта золотником 17 и обратными клапанами 15 и 9 — навесная машина находится в заданном положении) и промежуточные положения, при которых будет происходить поступление рабочей жидкости в подпоршневую полость и выход ее из надпоршневой полости, и наоборот.

Насос гидросистемы трактора подает рабочую жидкость по двум разветвляющимся магистралям: одна из них идет через камеру перепускного клапана 32 и по перепускному сверлению распределителя по магистрали 8 в корпус регулятора, а вторая — от насоса по магистрали 18 к корпусу регулятора. Поступление рабочей жидкости в регулятор через распределитель гидросистемы трактора регулируется краном ,7 , т. к. этим определяется положение перепускного клапана распределителя гидросистемы трактора при коррекции глубины обработки в сторону подъема машины.

С увеличением степени закрытия крана увеличивается поток рабочей жидкости через распределитель на слив в бак, следовательно, уменьшается скорость коррекции глубины обработки во время подъема навесной машины. Магистраль 10 соединяет регулятор с баком, а магистрали 5 и 12 связывают регулятор с выходными каналами одного из золотников распределителя гидросистемы трактора. На тракторе МТЗ-80 (МТЗ-82) между золотником распределителя и регулятором включен гидроувеличитель сцепного веса, а на тракторе Т-40 «Супер» регулятор присоединен непосредственно к золотнику распределителя, который управляет основным цилиндром. Магистрали 12 и 14 регулятора соединены соответственно с подпоршневой и надпоршневой полостями основного гидроцилиндра.

Глубину обработки навесной машиной как при силовом, так и при позиционном способах регулирования устанавливают одной и той же рукояткой настройки 11, с помощью которой поворачивают винт гильзы, задавая ей определенное положение.

Когда рукоятка 11 находится в зоне «Регулятор выключен», тогда навесной машиной управляют при помощи золотника распределителя гидросистемы. В этом случае положение гильзы в корпусе регулятора и положение золотника в гильзе будет таким, как показано на рисунке а. Из русунка (по направлению стрелок) видно, что доступ рабочей жидкости от насоса к корпусу регулятора по прямой магистрали 10 перекрыт, а рабочая жидкость, идущая от насоса через перепускной канал распределителя по магистрали 2, проходит по сверлениям через корпус, гильзу, золотник и магистраль 5 в бак.

Рис. Положения гильзы и золотника регулятора при переключении рукоятки настройки: а — регулятор включен; б — подъем навесной машины в транспортное положение; в — заглубление навесной машины; г — выглубление навесной машины; 1 — магистраль, соединяющая корпус регулятора с одним из выводных отверстий золотника; 2 — магистраль, идущая от нассса через перепускной клапан 23 канал распределителя к регулятору; 3 — обратиый клапан; 4 — магистраль, соединяющая регулятор через догружатель с вызодным отверстием золотиика распределителя гидросистемы; 5 — магистраль, соединяющая корпус регулятора с баком; 6 — гильза; 7 — золотник; 8 — обратный клапан; 10 — магистраль, идущая от насоса к корпусу регулятора; 11 — магистраль, соединяющая регулятор с полостью опускания силового цилиндра.

Если рукоятка 11 находится в зонах «Регулировки» и «Подъем в транспортное положение», то регулятор включен. При переводе рукоятки 11 в зону «Подъем в транспортное положение» гильза регулятора смещается влево относительно корпуса и перекрывает магистраль 2 (рис. б), идущую от насоса через распределитель к регулятору. В связи с этим перепускной клапан распрелителя садится в свое гнездо, а рабочая жидкость, подаваемая насосом через магистраль 10 к регулятору, поступает через обратные клапаны и в подъемную полость основного силового цилиндра и навесная машина поднимается в транспортное положение. По окончании подъема навесной машины в транспортное положение рукоятка 11 автоматически возвращается в зону «Регулятор выключен» под действием пружины золотника регулятора.

При перемещении рукоятки 11 в зону «Регулировка» производят настройку регулятора на заданную глубину обработки как при силовом, так и при позиционном способах регулирования.

При силовом способе регулирования, когда рукоятка 11 находится в зоне регулирования, гильза 16 может занимать одно из двух положений, показанных на рисунках в и г, в зависимости от того происходит заглубление или выглубление навесной машины. Положение золотника в гильзе регулятора зависит от величины деформации пружины или положения датчика регулирования.

При изменении тягового сопротивления машины изменяется деформация пружин 30 или пружины 29, как датчика. Эта деформация вызывает через рычаги, тяги и винт перемещения золотника 17, который перемещается в одну или другую сторону от нейтрального, зафиксированного рукояткой 11, положения гильзы. В одном случае перемещение золотника вызывает соединение полости подъема цилиндра со сливом и произойдет заглубление навесной машины под действием собственной массы. При этом пружина 29 датчика сжимается и поворачивает через рычаг 24, тягу 22 и рычаг 2 винт золотника, входящий в гайку 4. Золотник под давлением гайки 4 будет перемещаться вправо, а навесная машина заглубляться до занятия золотником нейтрального положения, при котором подъемная полость силового цилиндра становится запертой (рис. в). При чрезмерном заглублении навесной машины возрастет сопротивление, а следовательно, и деформация пружины 29, что вызовет перемещение золотника вправо (рис. г), благодаря чему произойдет частичное или полное (в зависимости от регулировки крана 7) закрытие перепускного клапана распределителя и тогда поток рабочей жидкости направляется от насоса по магистрали 10 (рис. г) через оба обратных клапана регулятора в полость подъема гидроцилиндра. В результате этого произойдет выглубление навесной машины. Рабочая жидкость будет поступать в подъемную полость цилиндра, а следовательно, и подъем навесной машины будет продолжаться до тех пор, пока золотник не придет снова в нейтральное положение. Как в первом, так и в другом случаях движение поршня основного гидроцилиндра будет автоматически направлено в сторону удержания машины в заданном положении (на заданной глубине). Так автоматически поддерживается регулятором заданная глубина обработки почвы. Причем с учетом нечувствительности регулятора каждому положению рукоятки 11 в зоне регулирования соответствует определенный диапазон глубины обработки почвы.

При позиционном регулировании регулятор работает так же, как и при силовом, но автоматическое управление золотником ререгулятора осуществляется рычагом 31 — датчиком позиционного регулирования. При работе машин с опорными колесами (высотное регулирование глибины обработки почвы) рукоятку 11 устанавливают на фиксатор (в положение «Регулятор выключен»).