RU2480352C1

RU2480352C1 - Drive system for agricultural mobile power equipment

Info

Publication number: RU2480352C1
Application number: RU2011138662/11A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Иосифович Липкович
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-27
Also published as: RU2011138662A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to agricultural machinery and is intended for ganging up with agricultural machines. Proposed system is equipped with hydraulic displacement transmission with control component. Said hydraulic displacement component comprises hydraulic pump driven by mobile power equipment engine, means to couple power takeoff shaft with hydraulic motor shaft, and device to allow automatic maintenance of rpm. Hydraulic pump is hydraulically communicated with hydraulic motor. Continuously variable-ratio hydraulic displacement drives of two power takeoff shafts and drive axles are equipped with the system of servo devices. Said system of servo devices consists of rpm transducers and servo mechanisms. Said rpm transducers and servo mechanisms are electrically connected with onboard computer. Servo mechanisms control rpm of rotors of driven hydraulic pumps and hydraulic motors via mechanical hinged-lever links. Onboard computer has appropriate vehicle speed control program.

EFFECT: stable faultless operation and efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и тракторного машиностроения и может быть использовано для агрегатирования с сельскохозяйственными машинами, имеющими рабочие органы с приводом от независимых валов отбора мощности, а также режущих рабочих органов послойной работы, например почвообрабатывающих, меняющих толщину обработки продукционного слоя почвы.The invention relates to the field of agricultural and tractor engineering and can be used for aggregation with agricultural machines having working bodies driven by independent power take-off shafts, as well as cutting working bodies of layer-by-layer work, for example, soil cultivating machines, which change the thickness of the processing of the production soil layer.

Известно устройство привода независимого вала отбора мощности транспортного средства (авт. св. №747746, МПК 5 В60К 17/28), принятое за прототип.A device for driving an independent power take-off shaft of a vehicle is known (ed. St. No. 747746, IPC 5 V60K 17/28), adopted as a prototype.

Данное изобретение, оборудованное гидрообъемной передачей с органом управления, содержащее приводимый от двигателя транспортного средства гидронасос, гидравлически связанный с гидромотором, и механизм соединения вала отбора мощности с валом гидромотора. Дополнительно оно снабжено устройством для автоматического поддержания заданной частоты вращения независимого вала отбора мощности, выполненного в виде центробежного датчика, приводимого во вращение от вала гидромотора, и гидравлического поршневого сервомотора, полости которого сообщены с источником давления рабочей жидкости и гидробаком посредством управляемого распределителя. Причем шток поршня упомянутого сервомотора снабжен двуплечим рычагом, одно плечо которого связано с органом управления гидрообъемной передачи, а другое плечо - с рычагом управления подачей топлива двигателя транспортного средства через подпружиненный толкатель, при этом подвижный элемент центробежного датчика последовательно соединен посредством рычага с органом управления распределителя и со штоком поршня сервомотора. Привод снабжен рычагом ручного управления, связанным посредством упругого элемента с подвижным элементом центробежного датчика.This invention, equipped with a hydrostatic transmission with a control body, comprising a hydraulic pump driven by a vehicle engine, hydraulically connected to a hydraulic motor, and a mechanism for connecting the power take-off shaft to the hydraulic motor shaft. In addition, it is equipped with a device for automatically maintaining the set speed of an independent power take-off shaft, made in the form of a centrifugal sensor driven by a hydraulic motor shaft, and a hydraulic piston servomotor, the cavities of which are connected to the working fluid pressure source and hydraulic tank via a controlled distributor. Moreover, the piston rod of the above-mentioned servomotor is equipped with a two-arm lever, one arm of which is connected to the hydrostatic transmission control element, and the other arm is connected to the vehicle engine fuel control lever through a spring-loaded plunger, while the movable centrifugal sensor element is connected in series via the lever to the distributor control element and with piston rod of servomotor. The drive is equipped with a manual control lever connected by means of an elastic element to a movable element of a centrifugal sensor.

Недостаток данного изобретения - не может быть обеспечен высокий уровень устойчивости технологических процессов, что не дает постоянной производительности. Источником неравномерности хода двигателя внутреннего сгорания является не только колебательный процесс в рабочих органах, приводимых валом отбора мощности, но и поступательная скорость в условиях неравномерности фона передвижения машинотракторного агрегата. Эти процессы в прототипе не регулируются.The disadvantage of this invention is that a high level of process stability cannot be ensured, which does not give constant performance. The source of the non-uniformity of the stroke of the internal combustion engine is not only the oscillatory process in the working bodies driven by the power take-off shaft, but also the translational speed in the conditions of uneven background of movement of the machine-tractor unit. These processes in the prototype are not regulated.

Задача предлагаемого изобретения - обеспечение постоянной частоты вращения вала отбора мощности и поступательной скорости мобильного энергетического средства сельхозназначения при переменных нагрузках на двигателе внутреннего сгорания в заданных диапазонах внешних условий, что обеспечит высокий уровень устойчивости технологических процессов и постоянную производительность.The objective of the invention is the provision of a constant rotational speed of the power take-off shaft and the translational speed of a mobile power agricultural device under variable loads on the internal combustion engine in the given ranges of external conditions, which will ensure a high level of process stability and constant performance.

Поставленная задача достигается тем, что система привода мобильного энергетического средства сельхозназначения оборудована гидрообъемной передачей с органом управления, содержащая приводимый от двигателя энергетического средства гидронасос, гидравлически связанный с гидромотором, и механизм соединения вала отбора мощности с валом гидромотора, устройство для автоматического поддержания заданной частоты вращения, выполненное в виде датчика и гидравлического поршневого сервомотора, полости которого сообщены с источником давления рабочей жидкости и гидробаком. Причем бесступенчатые гидрообъемные приводы двух валов отбора мощности и ведущих мостов ходовой части мобильного энергетического средства снабжены системой следящих устройств в составе датчиков частот вращения и сервомеханизмов, соединенных электрическими связями с бортовым процессором, механическими шарнирно-рычажными связями сервомеханизмов с регуляторами частот вращения роторов приводимых гидронасосов и гидромоторов и с рабочими органами линейного возвратно-поступательного движения, при этом бортовой процессор снабжен программой регулирования поступательной скорости мобильного энергетического средства.The task is achieved in that the drive system of a mobile energy facility for agricultural purposes is equipped with a hydrostatic transmission with a control body, containing a hydraulic pump driven by the engine of the energy facility, hydraulically connected to the hydraulic motor, and a mechanism for connecting the power take-off shaft to the hydraulic motor shaft, a device for automatically maintaining a given rotation speed, made in the form of a sensor and a hydraulic piston servomotor, the cavities of which are in communication with the pressure source Static preparation fluid and hydraulic tank. Moreover, stepless hydrovolume drives of two power take-off shafts and driving axles of the chassis of a mobile power facility are equipped with a tracking system consisting of speed sensors and servomechanisms connected by electrical connections to the on-board processor, mechanical articulated-lever couplings of servomechanisms with speed regulators of rotors of driven hydraulic pumps and hydraulic motors and with the working bodies of the linear reciprocating motion, while the on-board processor is equipped with Amma translational regulation of cell energy vehicle speed.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема системы привода мобильного энергетического средства сельсхозназначения.Figure 1 shows a diagram of a drive system of a mobile energy means for agricultural purposes.

На фиг.2 - схема соединения бортового процессора с датчиками частоты вращения и сервомеханизмами.Figure 2 - connection diagram of the onboard processor with speed sensors and servomechanisms.

Система привода мобильного энергетического средства сельхозназначения состоит из двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 1 с валом, который через шестерни редуктора 2, 3 и 4 связан с регулируемыми гидронасосами 5, 6, 7 и 8, питающими регулируемые гидромоторы 9, 10, 11 и 12. На валах регулируемых гидромоторов 9, 10, 11 и 12 закреплены шестеренные двухвенцовые блоки 13, 14, 15 и 16, соединяющиеся со скользящими двухвенцовыми блоками, два из которых 17 и 18 обеспечивают двухступенчатые приводы двух (переднего и заднего) валов отбора мощности (ВОМ) на 540 об/мин и 1000 об/мин, а 19 и 20 - двухдиапазонный бесступенчатый привод ведущих мостов на поступательных скоростях: 0…14 км/ч - рабочий диапазон и 0…35 км/ч - транспортный диапазон.The drive system of a mobile energy agricultural facility consists of an internal combustion engine (ICE) 1 with a shaft that is connected through the gears of the gearbox 2, 3 and 4 to the adjustable hydraulic pumps 5, 6, 7 and 8, which feed the adjustable hydraulic motors 9, 10, 11 and 12. On the shafts of the adjustable hydraulic motors 9, 10, 11 and 12, gear twin-crown blocks 13, 14, 15 and 16 are fixed, connected to sliding two-crown blocks, two of which 17 and 18 provide two-stage drives of two (front and rear) power take-off shafts (PTO) at 540 rpm and 1000 rpm n, and 19 and 20 - a dual-band stepless drive of driving axles at translational speeds: 0 ... 14 km / h - operating range and 0 ... 35 km / h - transport range.

Все рабочие валы: привода валов отбора мощности (ВОМ) 21, 22 и привода ведущих мостов 23, 24 снабжены датчиками частоты вращения 25, 26, 27 и 28. На валу ДВС 1 также установлен датчик частоты вращения 29.All working shafts: drives of power take-off shafts (PTOs) 21, 22 and drives of drive axles 23, 24 are equipped with speed sensors 25, 26, 27 and 28. A speed sensor 29 is also installed on the ICE shaft 1.

Управление системой привода мобильного энергетического средства обеспечивается бортовым процессором 30 (фиг.2) посредством сервомеханизмов 31, 32, 33, 34, 35, 36 37 и 38, соединенных с рычагами регулирования гидронасосов 5, 6, 7, 8 и гидромоторов 9, 10, 11 12.The drive system of the mobile power means is provided by the on-board processor 30 (FIG. 2) by means of servomechanisms 31, 32, 33, 34, 35, 36 37 and 38 connected to the control levers of the hydraulic pumps 5, 6, 7, 8 and hydraulic motors 9, 10, 11 12.

Автоматическое регулирование гидроцилиндра 39 передней навесной системы (на фиг.1 показана только передняя навесная система, аналогичная установлена и сзади энергетического средства) оборудовано реохордным датчиком 40, отслеживающим перемещение штока гидроцилиндра навесной системы и соединенным через шарниры с несущими рычагами 41 и 42, осуществляется с помощью поршневого гидравлического сервомеханизма 43. Гидравлический сервомеханизм 43, оборудованный реохордным датчиком 44, своими полостями сообщен с источником давления рабочей жидкости - гидронасосом 45 и гидробаком 46.Automatic control of the hydraulic cylinder 39 of the front mounted system (Fig. 1 shows only the front mounted system, a similar one is installed at the rear of the power tool) is equipped with a rechord sensor 40, which tracks the movement of the hydraulic cylinder rod of the mounted system and connected via hinges with support arms 41 and 42, is carried out using hydraulic piston servomechanism 43. A hydraulic servo mechanism 43, equipped with a reochordic sensor 44, is connected with its cavities to a source of pressure of the working fluid and - the hydraulic pump 45 and the hydraulic tank 46.

На навесных системах мобильного энергетического средства установлены рабочие органы, например, для мелкой почвообработки 47 и роторный рабочий орган 48 для скашивания с измельчением листостебельной массы силосных культур, энергия к которому подведена от ВОМ 22.On the mounted systems of the mobile energy means, working bodies are installed, for example, for shallow tillage 47 and a rotary working body 48 for mowing and grinding the leaf-stem mass of silage crops, the energy of which is supplied from the PTO 22.

Работает система привода мобильного энергетического средства сельхозназначения следующим образом.A drive system for a mobile agricultural energy facility operates as follows.

Работа мобильного энергетического средства сельхозназначения в поле начинается с установки параметров технологической операции. Например, устанавливается частота вращения роторного рабочего органа 48 для скашивания с измельчением листостебельной массы силосных культур, замеряемая датчиком частоты вращения 26, закрепленным на переднем ВОМ 22, и поддерживаемая соответствующими частотами вращения, распределяемыми регулируемыми гидронасосом 7 и гидромотором 11. Высота среза листостебельной массы силосных культур устанавливается с помощью несущих рычагов 41 и 42 навесной системы и поддерживаемая в заданном диапазоне гидроцилиндром 39, реохордным датчиком 40 перемещения и сервомеханизмом 43. Далее с помощью бортового процессора 30 устанавливается рабочая скорость поступательного движения мобильного энергетического средства сельхозназначения из диапазона скоростей 0…35 км/ч. Оно осуществляется передачей мощности от вала ДВС 1 через шестерни редуктора 2 и 3 с помощью механических соединений на регулируемые гидронасосы 6 и 8, которые гидравлически связаны с регулируемыми гидромоторами 10 и 12. Последние в свою очередь через шестеренные двухвенцовые блоки 14 и 16 соединяются со скользящими двухвенцовыми блоками 19 и 20, которые соединены с валами 23 и 24 привода передних и задних ведущих мостов, частота вращения которых контролируется датчиками частоты вращения 27, 28 и регулируется сервомеханизмами 32, 34, 36, 38 по команде бортового процессора 30, к которому они подсоединены.The work of a mobile energy facility for agricultural purposes in the field begins with the installation of the parameters of the technological operation. For example, the rotational speed of the rotary working body 48 is set for mowing and grinding the leaf-stalk mass of silage crops, measured by a speed sensor 26 mounted on the front PTO 22, and supported by the corresponding rotational speeds distributed by an adjustable hydraulic pump 7 and a hydraulic motor 11. The cut height of the leaf-stem mass of silage crops is installed using the supporting levers 41 and 42 of the hinged system and supported in a predetermined range by a hydraulic cylinder 39, a rechordal sensor 40 displacement and a servomechanism 43. Next, with the help of the on-board processor 30, the working speed of the translational motion of the mobile agricultural energy equipment from the speed range 0 ... 35 km / h is established. It is carried out by transferring power from the ICE shaft 1 through the gears of the gearbox 2 and 3 with the help of mechanical connections to the adjustable hydraulic pumps 6 and 8, which are hydraulically connected to the adjustable hydraulic motors 10 and 12. The latter, in turn, are connected to the sliding double-crowned blocks 14 and 16 blocks 19 and 20, which are connected to the drive shafts 23 and 24 of the front and rear driving axles, the speed of which is controlled by speed sensors 27, 28 and is regulated by servomechanisms 32, 34, 36, 38 upon command the new processor 30 to which they are connected.

Привод на передний и задний ВОМ 21 и 22 передается от вала ДВС 1 через шестерни редуктора 2 и 4 на регулируемые годронасосы 5 и 7, которые гидравлически соединены с регулируемыми гидромоторами 9 и 11. Регулируемые гидромоторы 9 и 11 в свою очередь соединены с шестеренными двухвенцовыми блоками 13 и 15 и далее со скользящими двухвенцовыми блоками 17 и 18 привода валов отбора мощности 21 и 22.The drive to the front and rear PTO 21 and 22 is transmitted from the ICE shaft 1 through the gears of the gearbox 2 and 4 to the adjustable hydraulic pumps 5 and 7, which are hydraulically connected to the adjustable hydraulic motors 9 and 11. The adjustable hydraulic motors 9 and 11, in turn, are connected to the gear two-crown blocks 13 and 15 and further with sliding two-crown blocks 17 and 18 of the drive of the power take-off shafts 21 and 22.

Особенностью предлагаемой конструкции является то, что приводы ведущих колес, валов отбора мощности и навесных систем работают синхронно с заданной частотой вращения.A feature of the proposed design is that the drives of the drive wheels, power take-off shafts and mounted systems work synchronously with a given speed.

При этом все датчики (фиг.2) частот вращения 25, 26, 27, 28, 29, реохордные 40 и 44, а также сервомеханизмы 31, 32, 33, 34, 35, 36 37 38 и 43 соединены с бортовым процессором 30. Он обрабатывает информацию, поступающую от датчиков 25, 26, 27, 28, 29, 40 и 44, по специальной программе и подает команды на сервомеханизмы 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 38 и 43, регулирующие силовой гидропривод, поддерживая частоту вращения рабочих органов и органов трансмиссии на постоянном уровне.Moreover, all the sensors (figure 2) of the rotational speeds 25, 26, 27, 28, 29, rechord 40 and 44, as well as servo mechanisms 31, 32, 33, 34, 35, 36 37 38 and 43 are connected to the on-board processor 30. It processes the information coming from sensors 25, 26, 27, 28, 29, 40 and 44, according to a special program and sends commands to the servo mechanisms 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 38 and 43, which regulate the hydraulic power drive, maintaining the frequency of rotation of the working bodies and transmission bodies at a constant level.

В случае работы без включения рабочих органов система: датчики частоты вращения - бортовой процессор - сервомеханизмы - поддерживают на постоянном уровне частоты вращения приемных валов трансмиссии независимо от колебания частоты вращения коленчатого вала ДВС; при этом имеем в виду, что ДВС мобильного энергетического средства всегда работает на выработку мощности номинального уровня и номинальную частоту вращения вала. В случае колебания нагрузки на ходовой части (передний и задний ведущие мосты) сервомеханизмы 32, 34, 36 и 38 по команде бортового процессора 30 поддерживают заданные величины в постоянном режиме.In the case of work without turning on the working bodies, the system: speed sensors - on-board processor - servomechanisms - maintain a constant level of rotation frequency of the transmission receiving shafts regardless of fluctuations in the speed of the engine's crankshaft; we mean that the internal combustion engine of a mobile energy facility always works to generate power of a nominal level and a nominal shaft speed. In the case of fluctuations in the load on the chassis (front and rear drive axles), the servomechanisms 32, 34, 36 and 38, at the command of the on-board processor 30, maintain the set values in a constant mode.

Второй вариант работы связан с включением в работу второго рабочего органа, например, для мелкой почвообработки 47. Здесь используются данные полевого задания, когда глубина обработки S±ΔS; величина |ΔS| задает возможный диапазон колебания глубины обработки почвы, имея в виду, что, во-первых, изменения (колебания) глубины обработки во времени аппроксимируются стационарным вероятностным процессом, и, во-вторых, устанавливаются допустимые пределы колебания этой величины, которые могут быть равны технологическому допуску или заведомо превосходить его по результатам специальных исследований. При появлении нагрузки ДВС 1 стремится к уменьшению частоты вращения вала. Бортовой процессор 30, воздействуя своими командами через сервомеханизм 43, выглубляет на некоторую величину рабочий орган 47 через рычаги навесной системы 41 и 42 посредством гидроцилиндра 39. При этом снижается тяговое сопротивление и снижается потребляемая энергия, снимаемая величина которой перераспределяется механизмами регулирования силовых элементов гидропривода, и ДВС возвращается в установившийся режим.The second version of the work is related to the inclusion in the work of the second working body, for example, for shallow tillage 47. Here the data of the field task are used when the processing depth is S ± ΔS; quantity | ΔS | sets the possible range of variations in the depth of tillage, bearing in mind that, firstly, changes (fluctuations) in the depth of cultivation over time are approximated by a stationary probabilistic process, and secondly, acceptable limits for the fluctuations of this value are established, which can be equal to the technological tolerance or knowingly surpass it according to the results of special studies. When a load appears, ICE 1 tends to reduce the shaft speed. The on-board processor 30, acting with its commands through the servo mechanism 43, deepens the working element 47 through the levers of the hinged system 41 and 42 by means of the hydraulic cylinder 39 by some amount. The traction resistance is reduced and the consumed energy is reduced, the measured value of which is redistributed by the hydraulic drive power control mechanisms, and ICE returns to steady state.

Третий вариант включает в работу роторный рабочий орган 48, приводимый от ВОМ 22 карданной передачей. Диапазон регулирования высоты |H₂-H₁| (фиг.1) При обнаружении тенденции перегрузки ДВС 1 и снижения частоты вращения роторного рабочего органа 48 бортовой процессор 30 подает команды на сервомеханизмы 35, 37 для выравнивания частоты вращения ВОМ 22 и одновременно на сервомеханизм 43 для некоторого выглубления рабочего органа 48 из стеблестоя, восстанавливая тем самым первоначальное положение.The third option includes the work of the rotary working body 48, driven from the PTO 22 universal joint transmission. Range of regulation of height | H ₂ -H ₁ | (FIG. 1) When a tendency to overload the ICE 1 and reduce the rotational speed of the rotary working body 48 is detected, the on-board processor 30 sends commands to the servomechanisms 35, 37 to equalize the speed of the PTO 22 and simultaneously to the servomechanism 43 for some deepening of the working body 48 from the stem, restoring thereby the initial position.

Четвертый вариант предусматривает взаимодействие обоих рабочих органов 47 и 48 с внешней обрабатываемой средой. В обнаружении тенденции бортовым процессором 30 к перегрузке ДВС и снижении частоты вращения роторного рабочего органа 48, а также поступательной скорости он подает команду на выравнивание поступательной скорости, одновременно просчитывает вариант выглубления с максимальным эффектом по критерию минимума действия, сравнивая выглубление обоих органов, либо каждого в отдельности.The fourth option provides for the interaction of both working bodies 47 and 48 with an external processed medium. In detecting the tendency of the onboard processor 30 to overload the internal combustion engine and reduce the rotational speed of the rotary working body 48, as well as the translational speed, he gives a command to align the translational speed, at the same time calculates the option of deepening with the maximum effect by the criterion of minimum action, comparing the deepening of both organs, or each separately.

Использование предлагаемой конструкции позволяет поддерживать в пределах заданный скоростной режим рабочих органов, повышая качество полевых работ, устанавливая предельно допустимую величину производительности, повышая надежность и долговечность двигателя, работающего с полным использованием технических возможностей.Using the proposed design allows you to maintain within a given speed mode of the working bodies, improving the quality of field work, setting the maximum permissible performance, increasing the reliability and durability of the engine, working with full use of technical capabilities.

Claims

A drive system for a mobile energy facility for agriculture, equipped with a hydrostatic transmission with a control element, comprising a hydraulic pump driven by the engine of the energy facility, hydraulically connected to a hydraulic motor, and a mechanism for connecting the power take-off shaft to the hydraulic motor shaft, a device for automatically maintaining a given speed made in the form of a sensor and I distinguish a hydraulic piston servomotor, the cavities of which are connected to a source of working fluid pressure and a hydraulic tank The stepless hydrostatic drives of two power take-off shafts and driving axles of the running gear of a mobile power tool are equipped with a system of tracking devices consisting of speed sensors and servomechanisms, connected by electrical connections to the on-board processor, mechanical articulated-lever connections of servomechanisms with speed regulators of rotors of driven hydraulic pumps and hydraulic motors and with working bodies of linear reciprocating motion, while the on-board processor is supplied with n a program for regulating the translational speed of a mobile energy facility.