Роздільно-агрегатна гідравлічна система

Робоче обладнання призначене для приєднання до трактора сільськогосподарських машин і знарядь, привода активних робочих органів мобільних і стаціонарних машин, а також керування ними з кабіни тракториста. Робоче обладнання включає начіпну гідравлічну систему, начіпний пристрій і вал відбору потужності.

Начіпна гідравлічна система складається з гідравлічної системи та начіпного механізму.

Роздільно-агрегатна гідравлічна система (РАГС) трактора ХТЗ-17021 складається із шестеренчастого насоса 13 з приводом і механізмом включения 14, золотникового розподільника 2 з важелями керування 1, масляного бака 11 з фільтром і індикатором 6, основного та виносних силових циліндрів, гідравлічної арматури (маслопроводи 3, 4, 5, 7, 12, запірний і сповільнювальний клапани, з’єднувальні муфти 8). Деякі гідравлічні системи мають також гідрозбільшувач зчіпної ваги з гідроакумулятором, регулятор глибини обробітку ґрунту. Ці системи встановлюються на універсально-просапні трактори МТЗ та інші.

Масляний бак - це резервуар для робочої рідини гідросистеми. Місткість його повинна забезпечувати нормальну роботу гідросистеми. Бак має фільтр очищення масла, яке надходить з розподільника. Нижня частина бака обладнана спускними отворами, які закриваються пробками з магнітами для вловлювання випадкових металевих часток. Рівень масла можна контролювати за допомогою контрольної пробки або масломірного щупа. Робочою рідиною в гідросистемах тракторів є мінеральне гідравлічне або індустріальне масло. Марка масла для даного трактора подається заводом-виготівником. 

Для контролю ступеня забруднення фільтра масляного бака трактора ХТЗ-17021 в зливній магістралі між розподільниками і баком встановлено індикатор стану фільтра. При забрудненні фільтруючого елементу тиск в зливній магістралі зростає і рівень масла в індикаторі зростає до контрольної мітки, що сигналізує про необхідність заміни елементу.

Гідравлічні насоси, якими обладнані гідросистеми, шестеренчасті, нерегульованої дії, призначені для створення тиску робочої рідини в гідросистемах. За своїм призначенням насоси бувають різних модифікацій і мають різне умовне позначення. Наприклад, позначення НШ 10В-2, НШ 10В-3, НШ 32-4-Л, РН-50-2-Л, означають:

• Н — насос;

• Ш — шестеренчастий;

• 10, 32, 50 — подача робочої рідини в кубічних сантиметрах за один оберт вала насоса;

• В — назва заводу-виготівника (Вінниця);

• 2, 3, 4 — насоси мають номінальний тиск відповідно 14 МПа, 16 МПа, 20 МПа;

• Л — насос з лівим напрямком обертання.

Насос НШ-50-2-Л складається з корпуса 1, ведучої 3 і веденої 4 циліндричних шестерень, бронзових втулок 2 і 9, кришки 10. Між кришкою і верхніми втулками 9 та кришкою і корпусом насоса встановлено гумову ущільнювальну манжету 6.

Залежно від конструкції трактора ведуча шестерня насоса діє від колінчастого вала двигуна або механізмів трансмісії і обертає ведену шестерню.

Обертаючись у протилежних напрямках, шестерні подають масло з всмоктувальної порожнини в нагнітальну, звідки воно через патрубок і маслопровід високого тиску надходить у розподільник.

Насоси приводяться в дію за допомогою кулачкової муфти або переміщенням шестерні, розміщеної на валу привода.

Насоси, в позначенні яких після робочого об’єму стоїть буква А, мають центруючу втулку, яка розміщена зі всмоктувального боку і фіксує обойми підшипників від провертання, і тому з правого обертання на ліве вони не переобладнуються.

Розподільник розподіляє масло від гідронасоса по силових циліндрах, а також автоматично переключає гідравлічну систему на холостий хід після закінчення піднімання або опускання знаряддя, обмежує підвищення тиску масла в системі при перевантаженнях.

Найчастіше в гідросистемах сільськогосподарських тракторів застосовують чотирипозиційні циліндричні золотникові розподільники відносно простої конструкції, зручні у виготовленні та експлуатації.

Промисловість виготовляє уніфіковані розподільники клапанно-золотникового типу з незалежною роботою кожної секції таких типорозмірів: Р80-2/1-22, Р80-3/1-222, Р80-2/1- 444, Р80-4/4-333, Р160-2/1-222 та ін., де Р — розподільник; 80 або 160—номінальний потік, л/хв; 2, 3 і 4—здатність розподільника працювати при тиску відповідно 14, 16 і 20 МПа; 1 — розподільник зі з’єднанням лінії керування перепускним клапаном з гідробаком всередині розподільника; 4—розподільник зі з’єднанням лінії керування перепускним клапаном з гідробаком за розподільником (через, регулятор обробітку ґрунту); 22 або 222 — розподільник має два або три золотники; 222 — золотники фіксуються в робочих положеннях і автоматично повертаються з двох положень в «Нейтральне»; 333 — в положенні «Примусове опускання» не фіксуються; 444 — не мають позиції «Плаваюче». Повернення золотника із позицій «Піднімання» і «Примусове опускання» в позицію «Нейтральне» — автоматичне і відбувається після відпускання важеля керування розподільником.

Розподільник складається з корпуса 3, кришок 2 і 19, золотників 1, розміщених у корпусі, перепускного 18 і запобіжного клапані (клапани розміщено в розточках ОП і ПР).

У корпусі розподільника є головний канал ГК, який через отвір ОН і маслопровід сполучається з нагнітальною порожниною насоса гідросистеми. Зливний канал ЗК через канал К, порожнину кришки 19, отвір Б кришки і маслопровід з’єднується з масляним баком системи. Перепускний канал ПК при встановленні золотників у нейтральне або плаваюче положення сполучає запоршневу порожнину ЗП перепускного клапана із заливним каналом ЗК. Навколо кожного золотника є по дві кільцеві порожнини КП: одна з отвором П, а друга — з отвором О. Канал КС сполучає запоршневу порожнину ЗП перепускного клапана з надклапанною порожниною запобіжного клапана та зливним каналом ЗК, через який масло зливається в бак, коли відкрито запобіжний клапан.

Золотник — це циліндричний плунжер (з поясками та кільцевими проточками) в отворах корпуса розподільника. Золотники оброблені з великою точністю і підібрані відповідно до розмірних груп розточок корпуса, тому їх не можна розпаровувати.

Переміщують золотники у розточках корпуса за допомогою важелів керування 7 через важелі 4, встановлені на осі 8. Кулькові опори важелів 4 ущільнені в кришці корпуса 2 гумовими кільцями 6.

Для розвантаження золотника від бокових зусиль, що створюються підвищеним тиском масла в каналі КП з боку Д перепускного клапана, золотник має спеціальні розвантажувальні отвори ОР.

Перепускний клапан 18 призначений для автоматичного перепускання масла з головного канала ГК в порожнину кришки 19 при нейтральному і плаваючому положення золотників, а також при інших положеннях, коли відкривається запобіжний клапані24. Перепускний клапан має два напрямних пояски, один з яких розміщується безпосередньо в розточці ОП корпуса, а другий — у напрямній втулці 14. За допомогою пружини 12 клапан притискується до гнізда 17. В напрямному пояску клапана є калібрований отвір Ж, через який головний канал сполучається із запоршневою порожниною ЗП.

Запобіжний клапан 24 захищає гідросистему від перевантажень, обмежуючи максимальний тиск. Якщо тиск у системі різко підвищується, клапан 24 відкривається і з’єднує нагнітальну порожнину через ЗП над перепускним клапаном 18 із зливною. Внаслідок цього тиск над перепускним клапаном знизиться, клапан відкривається і перепустить масло з нагнітальної порожнини у зливну.

Якщо золотник встановлений у нейтральне або плаваюче положення, запоршнева порожнина ЗП перепускного клапана сполучається відповідно через виточки ВІ або ВІІ із зливним каналом ЗК і тому тиск масла в ньому менший, ніж у головному каналі. Перепускний, клапан відкривається і весь час перепускає масло з головного клапана в бак гідросистеми.

Якщо один із золотників розподільника стає у відповідне положення, він перекриває перепускний канал ПК, роз’єднуючи запоршневу порожнину перепускного клапана і зливний канал ЗК. Тиск масла в головному каналі і в запоршневій порожнині клапана вирівнюється і клапан під дією пружини закривається.

У різних положеннях («Плаваюче», «Нейтральне» тощо) золотник утримується кульками фіксатора, при цьому пристрій автоматичного повернення може повертати золотник із положень «Піднімання» і «Примусове опускання» у «Нейтральне». З положення «Плаваюче» у «Нейтральне» золотник переводиться вручну.

Схема роботи розподільника

Для піднімання знаряддя в транспортне положення золотник 4 розподільника 5 встановлюють на «Піднімання». Він кільцевими проточками сполучає каналом 1 підпоршневу порожнину А гідроциліндра з насосом, а надпоршневу порожнину Б з баком. При цьому перепускний клапан 6 закривається і все масло, що нагнітається насосом по каналу 1, надходить у порожнину А циліндра 3 (рис. 14.6). Під тиском масла поршень через шток силового циліндра та начіпний механізм піднімає знаряддя. Коли поршень стиснеться з верхньою кришкою циліндра і тиск масла в системі зростає, золотник автоматично повернеться в нейтральне положення.

В положенні «Примусове опускання» золотник 4 з’єднує з насосом канал 2, і масло нагнітається у надпоршневу порожнину Б силового циліндра. Поршень переміщується, втягуючи шток всередину циліндра. З порожнини циліндра А масло витісняється по маслопроводу через канал 1 розподільника 5 в бак. Навішене знаряддя опускається. В положення «Примусове опускання» золотник встановлюється тільки при роботі із знаряддям, яке потребує примусового заглиблення робочих органів. Начіпні машини і знаряддя з опорними колесами готують до роботи встановленням, золотника розподільника в положення «Плаваюче». У цьому ж стані золотник перебуває і під час роботи агрегату.

Встановлений в положення «Плаваюче» золотник розподільника сполучає між собою порожнини А і Б гідроциліндра. Масло, яке нагнітається насосом, через перепускний клапан розподільника зливається в бак. Оскільки порожнини гідроциліндра сполучені між собою через розподільник, поршень може вільно переміщатися (плавати) під дією сили тяжіння начіпного знаряддя, копіюючи опорним колесом рельєф поля.

При нейтральному положенні золотник розподільника перекриває канали 1 і 2, що з’єднують порожнини А і Б гідроциліндра. Замкнуте в порожнинах циліндра масло утримує поршень зі штоком, а через шток та начіпний механізм трактора підтримує у потрібному положенні начіпне знаряддя. Масло, яке подається насосом, зливається в бак через перепускний клапан 6.

Силові циліндри призначені для піднімання, опускання та утримання начіпного знаряддя в потрібному положенні, а також для керування робочими органами начіпних, напівначіпних і причіпних гідрофікованих машин. Промисловість виготовляє гідроциліндри діаметром 55,65,75,80,90,100,110,125 мм двосторонньої і односторонньої дії. Наприклад, Ц80Х200 = 2 і Ц100X200 = 3 означає: буква Ц — циліндр; цифри 80 і 100 відповідно внутрішній діаметр циліндра, мм; 200 — хід поршня, мм; 2 і 3 — номінальний тиск 14 і 16 МПа відповідно. Відстань між осями приєднувальних отворів нижньої кришки і головки штока для всіх циліндрів гідросистеми однакова і становить 515 мм.

Силові циліндри роздільно-агрегатної гідросистеми поділяються на основні й виносні. Основний циліндр встановлений у начіпному механізмі трактора, а виносні розміщені у підйомних пристроях окремих механізмів і знарядь. За будовою і принципом дії основні і виносні силові циліндри подібні і відрізняються тільки розмірами. Силові циліндри однобічної дії мають дві порожнини, одна з яких робоча, а друга через сапун має вихід назовні. Силовий рух поршня, відбувається тільки в одному напрямку, коли піднімається вантаж, у зворотному ж поршень рухається під дією ваги навішаних машин або знарядь. Силові циліндри двобічної дії теж мають дві порожнини, але обидві — робочі, і масло, що надходить до них, створює тиск на поршень то з одного, то з іншого боку.

Силовий циліндр складається з корпуса 8, в якому переміщується поршень 9. На поршні є кільцева виточка, в яку встановлене одне гумове і два пластикових ущільнювальних, кільця. Поршень прикріплений до хвостовика стального штока 7, другий кінець якого виходить з циліндра через задню кришку 6. У кришці шток ущільнений гумовими кільцями у виточці. В розточці передньої кришки є чистик із тонких стальних шайб. Поршень розділяє циліндр на дві порожнини — передню Б і задню А. Від розподільника масло подається до кожної з них окремо.

Передня і задня кришки циліндра мають вивідні отвори, куди встановлено маслопровідну трубку 2, за допомогою якої масло подається або відводиться через передню кришку із задньої порожнини циліндра.

Кінці маслопровідної трубки ущільнені прокладками і гумовими кільцями.

Силовий циліндр має гідромеханічний клапан 10, який дає можливість зупиняти навішену машину в будь-якому положенні (при опусканні), обмежувати заглиблення робочих органів і розвантажувати шланг, коли знаряддя підняте. Хід поршня можна регулювати переміщенням упора 11 вздовж штока 7.

У магістралі задньої порожнини силового циліндра є сповільнювальний клапан, призначений зменшувати швидкість опускання машин для захисту від ударів об ґрунт.

Маслопроводи сполучають масляний бак, насос, розподільник, силові циліндри і підводять до них масло. Силові циліндри, які мають шарнірне кріплення, з’єднані гнучкими гумометалевими шлангами високого тиску, а агрегати, жорстко закріплені на тракторі, сполучені за допомогою металевих маслопроводів.

Металеві маслопроводи виготовлені із суцільних стальних труб, які мають на кінцях ніпелі з кульковою поверхнею і з’єднувальні гайки. Герметичність з’єднання забезпечується щільністю притискання ніпеля до внутрішнього конуса штуцера агрегатів гідросистеми за допомогою з’єднувальних гайок. Шланги високого тиску — це гнучкі трубопроводи з металевим та бавовняним обплетенням.

Нерозбірні наконечники, що кріпляться до шлангів, складаються з внутрішнього ніпеля, зовнішньої муфти і накидної гайки.

З'єднувальні муфти призначені для роз’єднування і зняття гнучких шлангів без зливання масла з гідросистеми. Вони також захищають гідросистему від пилу і бруду під час роз’єднування шлангів.

Розривні муфти захищають гнучкі шланги і запобігають витіканню масла з гідросистеми при аварійному від’єднанні від трактора причіпної машини, обладнаної виносними циліндрами. 

Конструктивно з’єднувальні і розривні муфти подібні між собою і працюють за таким принципом. Коли шланги з’єднані між собою, кулькові клапани 1 притискуються один до одного і відходять від своїх гнізд. При цьому масло вільно проходить через прорізи хрестовини клапанів. Якщо півмуфти роз’єднані, клапани автоматично закривають вихід масла із шлангів. У з’єднувальній муфті півмуфти з’єднують за допомогою накидної гайки. Штуцер загвинчують з одного боку у відповідний агрегат гідросистеми, з іншого до нього приєднують гнучкий шланг високого тиску.

Розривні муфти встановлюють на причіпному гідрофікованому знарядді між шлангами, по яких масло від розподільника надходить до виносного циліндра. Обидві половини розривної муфти з'єднують не накидною гайкою, як у запірній муфті, а спеціальним запірним стаканом, який кріпиться до півмуфти стопорним кільцем і пружиною. У півмуфті в гніздах розміщено кульки фіксатора, які за замкнутого положення муфти розміщені в кільцевій канавці півмуфти.

Якщо машину відчіплюють від трактора, в шлангах виникає осьове зусилля, яке деформує пружину, обидві півмуфти зміщуються вліво відносно обойми на корпусі машини. Цей рух відбувається, поки кульки фіксатора не вийдуть із запірної втулки. Далі півмуфти роз’єднуються, а запірні клапани закривають вихідні отвори, запобігаючи витіканню масла із шлангів.