RU2372216C2

RU2372216C2 - Hydromechanical follower arrangement of agricultural machinery

Info

Publication number: RU2372216C2
Application number: RU2007121247/11A
Authority: RU
Inventors: Василий Григорьевич Бросалин (RU); Василий Григорьевич Бросалин; Константин Алексеевич Манаенков (RU); Константин Алексеевич Манаенков
Original assignee: ФГОУ ВПО "Мичуринский государственный аграрный университет"
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2009-11-10
Also published as: RU2007121247A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to agricultural engineering, particularly to machinery with labour bodies, positioning of which is implemented in automatic tracking mode. Device contains self-centered frame with located on it labour bodies, interlocked to hydraulic actuator, probes, interlocked to valve actuator, which is hydraulically communicated through openings to hydraulic actuator and to forcing and drain lines. Regulator of consumption of hydraulic fluid is installed on forcing line, and pressure flap is mounted between regulator of consumption and valve actuator.

EFFECT: reliability growth of operation of agricultural machinery at powering of fluid servodrive from hydraulic system of tractor independently from its grade and volume supply of pump.

4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам с рабочими органами, управление положением которых осуществляется в автоматическом следящем режиме гидравлическими сервомеханизмами по сигналам от копирующих щупов, как, например, в устройствах для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений.The invention relates to agricultural machinery, in particular to machines with working bodies, the position of which is controlled in automatic follow-up mode by hydraulic servomechanisms according to signals from copying probes, such as, for example, in devices for opening the root system of vegetatively propagated stocks before their separation from uterine plants.

Известно устройство для вождения почвообрабатывающего орудия в рядах многолетних насаждений [1], содержащее установленные на раме щупы, кинематически связанные с крановым гидрораспределителем, основной и дополнительный гидроцилиндры, кинематически соединенные с вертикальным ножом, а гидрораспределитель гидравлически сообщен через отверстия с гидроцилиндрами и с нагнетательной и сливной магистралями. При взаимодействии щупов с растениями они отклоняются и поворачивают золотник или корпус распределителя, в результате рабочая жидкость поступает к гидроцилиндрам, которые поворачивают нож в сторону, противоположную отклонению, при этом орудие за счет сил реакции почвы, действующих на нож, возвращается к оси междурядья.A device for driving a tillage implement in the rows of perennial plantations [1] is known, comprising probes mounted on a frame kinematically connected to a crane control valve, a main and additional hydraulic cylinder kinematically connected to a vertical knife, and the control valve is hydraulically connected through openings with hydraulic cylinders and with a discharge and a drain highways. When the probes interact with the plants, they deviate and rotate the spool or the distributor housing, as a result, the working fluid flows to the hydraulic cylinders, which rotate the knife in the direction opposite to the deviation, while the tool, due to the soil reaction forces acting on the knife, returns to the row spacing axis.

Известно устройство для автоматического направления сельскохозяйственной машины по рядкам или междурядьям стеблевых культур [2 - прототип], которое содержит самоустанавливающуюся раму, копирующие щупы, рычажный механизм, соединенный с гидрораспределителем, передающим сигнал на гидросистему, включающую гидрораспределитель и исполнительный гидроцилиндр управления рамой машины. Причем гидросистема устройства запитана от гидросистемы трактора. Управляющий сигнал текущего рассогласования между положением рабочего органа и рядка, выработанный одним из щупов, вызывает перемещение золотника гидрораспределителя, управляющего исполнительным гидроцилиндром, шток которого, воздействуя на раму машины, перемещает ее и, следовательно, рабочий орган машины в горизонтальной плоскости.A device is known for automatically guiding an agricultural machine in rows or rows of stem crops [2 - prototype], which contains a self-aligning frame, copy probes, a linkage connected to a valve distributing a signal to the hydraulic system, including a valve and an actuating cylinder for controlling the frame of the machine. Moreover, the hydraulic system of the device is powered from the hydraulic system of the tractor. The control signal of the current mismatch between the position of the working body and the row, developed by one of the probes, causes the displacement of the spool valve, controlling the actuating hydraulic cylinder, the rod of which, acting on the frame of the machine, moves it and, therefore, the working body of the machine in a horizontal plane.

Недостатком известных устройств является то, что объемная подача гидронасоса трактора значительно превышает пропускную способность элементов следящего гидропривода. Из-за этого масло дросселирует, нагревается, что приводит к низкой эксплуатационной надежности, невозможности обеспечения четкого взаимодействия копирующего щупа и исполнительного гидроцилиндра.A disadvantage of the known devices is that the volumetric feed of the tractor hydraulic pump significantly exceeds the throughput of the elements of the servo hydraulic drive. Because of this, the oil throttles, heats up, which leads to low operational reliability, the inability to ensure clear interaction between the copy probe and the actuating hydraulic cylinder.

Известно устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений [3], содержащее установленный на раме посредством вертикального шарнира рабочий орган, кинематически связанный с силовым гидроцилиндром, щуп, соединенный с золотником гидрораспределителя, сообщенного с силовым гидроцилиндром, гидроаккумулятором, напорной и сливной магистралями, которые сообщены через имеющий управляемую полость разгрузочный клапан и параллельно установленные обратный клапан и дроссель. В работе вначале заряжается гидроаккумулятор, затем срабатывает разгрузочный клапан, и масло от насоса свободно переливается в бак. При встрече со штамбом щуп отклоняется, взаимодействует с золотником гидрораспределителя, обеспечивая подачу рабочей жидкости от гидроаккумулятора в гидроцилиндр, который выводит из ряда и затем, после обхода штамба, вводит рабочий орган в ряд насаждений, в результате чего гидроаккумулятор разряжается, давление падает, разгрузочный клапан закрывается и гидронасос вновь заряжает гидроаккумулятор до заданного давления.A device for soil cultivation in the rows of perennial plantations [3], containing mounted on the frame by means of a vertical hinge working body, kinematically connected with the power hydraulic cylinder, a probe connected to the valve spool connected to the power hydraulic cylinder, accumulator, pressure and drain lines that are communicated through a discharge valve having a controlled cavity and a parallel check valve and throttle. In operation, the accumulator is first charged, then the unloading valve is activated, and oil from the pump is freely poured into the tank. When meeting with the stem, the probe deviates, interacts with the valve spool, providing a supply of working fluid from the accumulator to the hydraulic cylinder, which leads out of the row and then, after bypassing the stem, introduces the working element into the row of stands, as a result of which the accumulator is discharged, the pressure drops, the relief valve it closes and the hydraulic pump recharges the accumulator to a predetermined pressure.

Существенным недостатком данного устройства является то, что при сплошном размещении растений в ряду, например, вегетативно размножаемых подвоев не исключены повреждения растений рабочим органом из-за невозможности зарядить гидроаккумулятор в интервалах между растениями. Поэтому это устройство не может быть применено для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений.A significant disadvantage of this device is that with the continuous placement of plants in a row, for example, vegetatively propagated stocks, damage to plants by the working body is not excluded due to the inability to charge the accumulator in the intervals between plants. Therefore, this device cannot be used to reveal the root system of vegetatively propagated stocks before they are separated from the uterine plants.

Известно гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины [4], включающее установленный на раме поворотный рабочий орган, кинематически связанный с гидроцилиндром, щуп, плоскоповоротный гидрораспределитель с золотником, выполненным с дугообразными каналами с перемычками, и механизм разгрузки гидросистемы, снабженный внешним переливным клапаном, соединенным с каналом управления, выполненным в виде отверстия в золотнике, и канавок в корпусе гидрораспределителя, одна из которых соединена со сливом, а другая - с переливным клапаном, причем фазы соединения канавок с отверстием в золотнике и фазы перекрытия перемычками золотника входов гидролиний в корпусе совпадают. В исходном состоянии золотник распределителя находится в нейтральной средней позиции, запирая рабочие полости гидроцилиндра и фиксируя рабочий орган. В это время открытый канал управления, соединяющий линию управления переливного клапана, обеспечивает разгрузку напорной линии путем перепуска масла из напорной линии в сливную магистраль через переливной клапан с минимальным перепадом давления. При обходе штамба щуп поворачивает золотник, который перекрывает своим телом канал управления, переводя переливной клапан в напорный режим и обеспечивая давление в линии нагнетания. Одновременно золотник соединяет рабочие полости гидроцилиндра с линиями нагнетания и слива таким образом, что обеспечивает движение рабочего органа в направлении перемещения щупа.A hydromechanical follower device of an agricultural machine [4] is known, including a rotary working body mounted on a frame kinematically connected to a hydraulic cylinder, a dipstick, a flat-turn hydrodistributor with a spool made with arcuate channels with jumpers, and a hydraulic unloading mechanism equipped with an external overflow valve connected to the channel control made in the form of a hole in the spool and grooves in the valve body, one of which is connected to the drain and the other to the overflow valve, and the phases of the connection of the grooves with the hole in the spool and the phase of overlapping by the jumpers of the spool of the inputs of the hydraulic lines in the housing coincide. In the initial state, the spool of the distributor is in a neutral middle position, locking the working cavity of the hydraulic cylinder and fixing the working body. At this time, the open control channel connecting the control line of the overflow valve provides discharge of the pressure line by transferring oil from the pressure line to the drain line through the overflow valve with a minimum pressure drop. When bypassing the stem, the probe turns the spool, which closes the control channel with its body, transferring the overflow valve to the pressure mode and providing pressure in the discharge line. At the same time, the slide valve connects the working cavities of the hydraulic cylinder with the discharge and discharge lines in such a way that ensures the movement of the working body in the direction of movement of the probe.

Известное устройство обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что при сплошном размещении растений в ряду, например вегетативно размножаемых подвоев, из-за неустойчивого положения щупа в нейтральной позиции золотник распределителя постоянно включает и выключает переливной клапан, что приводит к дросселированию масла в переливном клапане, гидроударам и перегреву масла в гидросистеме, вынужденным остановкам и снижению эксплуатационной производительности сельскохозяйственной машины.The known device has a significant disadvantage in that when the plants are continuously placed in a row, for example, vegetatively propagated stocks, due to the unstable position of the probe in the neutral position, the spool valve constantly turns the overflow valve on and off, which leads to throttling of the oil in the overflow valve, water hammer and oil overheating in the hydraulic system, forced stops and reduced operational performance of the agricultural machine.

Предложено гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины, содержащее самоустанавливающуюся раму с размещенными на ней рабочими органами, кинематически связанную с гидроцилиндром, щупы, кинематически связанные с гидрораспределителем, который гидравлически сообщен через отверстия с гидроцилиндром и с нагнетательной и сливной магистралями, отличающееся тем, что нагнетательная магистраль снабжена регулятором расхода рабочей жидкости и установленным за ним напорным клапаном, соединяющим нагнетательную и сливную магистрали.A hydromechanical follower device of an agricultural machine is proposed, comprising a self-aligning frame with working bodies placed on it, kinematically connected to the hydraulic cylinder, probes kinematically connected to the hydraulic distributor, which is hydraulically connected through openings with the hydraulic cylinder and the discharge and drain lines, characterized in that the discharge line is provided a fluid flow regulator and a pressure valve installed behind it, connecting the discharge and drain agistrali.

Наличие регулятора расхода в нагнетательной магистрали обеспечивает необходимую постоянную подачу рабочей жидкости к золотнику распределителя следящего гидропривода независимо от объемной подачи насоса трактора. Это повышает надежность работы сельскохозяйственной машины, приводит к снижению гидравлических потерь и температурной напряженности гидросистемы независимо от используемого трактора, частоты вращения коленчатого вала его двигателя, степени износа качающего узла насоса. А установка напорного клапана между регулятором расхода рабочей жидкости и гидрораспределителем и отрегулированного на минимальное давление срабатывания следящего гидропривода дополнительно ограничивает гидравлические потери гидросистемы. При этом обеспечивается четкое взаимодействие копирующих щупов с переключением золотника распределителя и как результат - ориентирование рабочих органов относительно рядка растений.The presence of a flow regulator in the discharge line provides the necessary constant supply of working fluid to the spool of the follower hydraulic distributor, regardless of the volumetric flow of the tractor pump. This increases the reliability of the agricultural machine, leads to a reduction in hydraulic losses and thermal stress of the hydraulic system regardless of the tractor used, the speed of the crankshaft of its engine, the degree of wear of the pumping pump assembly. And the installation of a pressure valve between the flow rate regulator of the working fluid and the control valve and adjusted to the minimum operating pressure of the follow-up hydraulic actuator additionally limits the hydraulic losses of the hydraulic system. This ensures a clear interaction of copying probes with switching the spool of the distributor and, as a result, orientation of the working bodies relative to a row of plants.

На фиг.1 изображено устройство, вид сверху; фиг.2 - гидрораспределитель в разрезе; фиг.3 - сечение А-А фигуры 2; фиг.4 - регулятор расхода в разрезе.Figure 1 shows the device, a top view; figure 2 - sectional control valve; figure 3 is a section aa of figure 2; figure 4 - flow rate control in the context.

Гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины содержит щупы 1 и 2, взаимодействующие с внешними объектами 3, например с растениями вегетативно размножаемых подвоев, и вырабатывающими сигналы для управления рабочими органами 4 через плоскоповоротный гидрораспределитель 5 посредством гидроцилиндра 6, установленного в параллелограммном механизме 7, соединяющем самоустанавливающуюся раму 8 с навеской 9, снабженной опорно-регулировочными колесами 10. Щупы 1 и 2 закреплены на раме 8 посредством кронштейнов 11, 12 с шарнирами 13, 14 и в исходном состоянии поджаты к упорам 15, 16 пружинами 77, 18. При этом щуп 1 кинематически посредством тяги 19, рычага 20, валика 21, проходящего сквозь крышку 22 и закрепленного шарнирно с помощью подшипника 23 на раме 8, связан с плоским золотником 24, а щуп 2 посредством тяги 25 и рычага 26 - с корпусом 27 распределителя 5. Золотник 24 распределителя имеет дугообразные каналы 28, 29, разделенные перемычками 30, 31, одна из которых расположена со стороны напорной магистрали 32, а другая - со стороны сливной магистрали 33, причем в исходном состоянии упомянутые перемычки обеспечивают гидравлическое сообщение дугообразных каналов золотника с напорной и сливной магистралями. Одновременно дугообразные каналы связаны гидравлическими линиями 34, 35 с гидроцилиндром 6. Нагнетательная магистраль 32 снабжена регулятором расхода 36, ограничивающим поток рабочей жидкости, поступающей от гидронасоса трактора (не показан) по магистрали 37. Регулятор расхода содержит корпус 38, в котором размещены плунжер 39 с пружиной 40, дроссель 41, пробки 42 и 43, которые снабжены регулировочным винтом 44 с гайкой 45. Для исключения утечек масла пробки 42 и 43 и регулировочный винт 44 снабжены уплотнениями 46, 47 и 48. Регулятор расхода 36 связан гидролинией 49 со сливной магистралью 33. Кроме того, в нагнетательной магистрали 32 на участке между регулятором расхода 36 и гидрораспределителем 5 установлен напорный клапан 50.The hydromechanical follower device of an agricultural machine contains probes 1 and 2, interacting with external objects 3, for example, vegetatively propagated rootstock plants, and generating signals for controlling working bodies 4 through a plane-turning hydraulic distributor 5 by means of a hydraulic cylinder 6 installed in a parallelogram mechanism 7 connecting the self-aligning frame 8 with a hitch 9, equipped with support wheels 10. The probes 1 and 2 are mounted on the frame 8 by means of brackets 11, 12 with hinges 13, 14 and in the initial state are pressed to the stops 15, 16 by springs 77, 18. In this case, the probe 1 is kinematically by means of a rod 19, a lever 20, a roller 21 passing through the cover 22 and pivotally mounted using a bearing 23 on the frame 8, connected with a flat spool 24, and the probe 2 by means of a rod 25 and a lever 26 - with the housing 27 of the distributor 5. The valve spool 24 of the distributor has arched channels 28, 29 separated by jumpers 30, 31, one of which is located on the side of the pressure line 32, and the other on the drain side highway 33, and in the initial state mentioned ne emychki provide fluid communication with the arcuate channel of spool pressure and return routes. At the same time, the arcuate channels are connected by hydraulic lines 34, 35 to the hydraulic cylinder 6. The discharge line 32 is equipped with a flow regulator 36 restricting the flow of working fluid from the tractor hydraulic pump (not shown) along the line 37. The flow regulator contains a housing 38 in which the plunger is located 39 s spring 40, throttle 41, plugs 42 and 43, which are equipped with an adjusting screw 44 with nut 45. To prevent oil leaks, plugs 42 and 43 and adjusting screw 44 are equipped with seals 46, 47 and 48. The flow regulator 36 is connected by a hydraulic 49 s with the drain line 33. Furthermore, in the pressure line 32 in the area between the flow regulator 36 and the control valve 5 is mounted a pressure valve 50.

Гидромеханическое следящее устройство сельскохозяйственной машины на примере машины для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев перед их отделением от маточных растений работает следующим образом.The hydromechanical tracking device of an agricultural machine, using the example of a machine for revealing the root system of vegetatively propagated stocks before their separation from uterine plants, works as follows.

Агрегат, состоящий из трактора и сельскохозяйственной машины с предложенным устройством, движется над рядом растений. Масло от насоса гидросистемы трактора по гидролинии 37 поступает в нагнетательный канал А корпуса 38 регулятора расхода 36, проходит через дроссель 41 и дозированно через отверстие Б попадает в напорную магистраль 32 следящего устройства. Давление жидкости перед дросселем выше, чем после него. Так как правый (по чертежу) торец плунжера 39 связан с каналом А, а левый сверлением Г с полостью за дросселем, то плунжер, преодолевая усилие пружины 40, перемещается влево и часть рабочей жидкости с незначительным перепадом давления через отверстие Б по гидролинии 49 уходит в сливную магистраль 33. Сечение отверстия дросселя 41 регулируют винтом 44 так, чтобы независимо от объемной подачи насоса трактора в гидросистему следящего устройства сельскохозяйственной машины поступало через отверстие Б постоянное нормированное количество рабочей жидкости.The unit, consisting of a tractor and an agricultural machine with the proposed device, moves over a number of plants. Oil from the tractor’s hydraulic system pump via hydraulic line 37 enters the discharge channel A of the housing 38 of the flow regulator 36, passes through the throttle 41 and, through a hole B, is dosed through the pressure manifold 32 of the tracking device. The fluid pressure in front of the throttle is higher than after it. Since the right (according to the drawing) end face of the plunger 39 is connected to channel A, and the left by drilling G with a cavity behind the throttle, the plunger, overcoming the force of the spring 40, moves to the left and part of the working fluid with a slight pressure drop through the hole B through the hydraulic line 49 goes into drain line 33. The cross section of the opening of the throttle 41 is adjusted with a screw 44 so that, regardless of the volumetric feed of the tractor pump, a constant normalized amount of working fluid enters through the hole B through the hole B dots.

Симметричное расположение рабочих органов 4 уравновешивает действующие на них нагрузки, которые ориентируют самоустанавливающуюся раму 8 в соответствии с расположением растений в ряду. При этом масло, поступившее в распределитель 5 из нагнетательной магистрали 32, попадает по дугообразным каналам 28, 29 одновременно в сливную магистраль 33 и по гидролиниям 34, 35 в бесштоковую и штоковую полости гидроцилиндра 6. При нарушении силового равновесия рама 8 смещается влево или вправо от оси ряда, щупы 1 или 2 упираются в растения 3 и, преодолевая усилие пружин 17, 18, воздействуют на гидрораспределитель 5. Причем щуп 1 посредством тяги 19, рычага 20, валика 25 поворачивает золотник 24, а щуп 2 тягой 25 через рычаг 26 поворачивает корпус 27. При этом изменяется проходное сечение каналов между золотником 24 и корпусом 27 в распределителе 5, за счет чего снижается давление в одной и повышается в другой полостях гидроцилиндра 6, восстанавливая тем самым равновесие подвижной рамы 8. При смещении рамы 8 относительно ряда растений 3 из-за неточностей вождения или непрямолинейности ряда щупы 7 или 2 воздействуют посредством кинематической связи на гидрораспределитель 5 и посредством гидроцилиндра 6 через параллелограммный механизм 7 ориентируют раму 8 с закрепленными на ней рабочими органами 4 в соответствии с расположением растений 3 в ряду. Установка напорного клапана 50 между регулятором расхода 36 и отрегулированного на минимальное давление срабатывания следящего гидропривода обеспечивает перелив излишков рабочей жидкости из магистрали 37 по гидролинии 49 в сливную магистраль 33 с минимальным перепадом давления.The symmetrical arrangement of the working bodies 4 balances the loads acting on them, which orient the self-aligning frame 8 in accordance with the arrangement of plants in a row. In this case, the oil entering the distributor 5 from the discharge line 32 enters through the arcuate channels 28, 29 simultaneously into the drain line 33 and through the hydraulic lines 34, 35 into the rodless and rod cavities of the hydraulic cylinder 6. If the power balance is disturbed, the frame 8 is shifted to the left or right of the axis of the row, probes 1 or 2 abut against plants 3 and, overcoming the force of the springs 17, 18, act on the valve 5. Moreover, the probe 1 by means of the rod 19, lever 20, roller 25 turns the spool 24, and the probe 2 by rod 25 through the lever 26 turns building 27. Moreover, from the passage cross section of the channels between the spool 24 and the housing 27 in the distributor 5 changes, due to which the pressure in one and the other cavities of the hydraulic cylinder 6 decreases, thereby restoring the balance of the moving frame 8. When the frame 8 is displaced relative to a number of plants 3 due to inaccurate driving or the indirectness of a number of probes 7 or 2 act through a kinematic connection on the valve 5 and through the cylinder 6 through the parallelogram mechanism 7 orient the frame 8 with the working bodies 4 attached to it in according to the arrangement of plants 3 in a row. The installation of a pressure valve 50 between the flow regulator 36 and adjusted to the minimum operating pressure of the follow-up hydraulic actuator ensures that excess working fluid is transferred from line 37 via line 49 to drain line 33 with a minimum pressure drop.

Эффективность устройства достигается за счет повышения его эксплуатационной надежности, путем снижения гидравлических потерь и температурной напряженности гидросистемы независимо от используемого трактора, частоты вращения его двигателя, степени износа качающего узла насоса.The efficiency of the device is achieved by increasing its operational reliability, by reducing hydraulic losses and thermal stress of the hydraulic system, regardless of the tractor used, the speed of its engine, the degree of wear of the pumping pump assembly.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. SU 1428222 А01В 39/16.1. A.S. SU 1428222 A01B 39/16.

2. А.с. СССР 631100 А01В 69/00.2. A.S. USSR 631100 A01V 69/00.

3. А.с. SU 1523065 А01В 39/16.3. A.S. SU 1523065 A01B 39/16.

4. А.с. SU 1761009 А01В 39/14.4. A.S. SU 1761009 A01B 39/14.

Claims

A hydromechanical follower device of an agricultural machine, comprising a self-aligning frame with working bodies placed on it, kinematically connected to the hydraulic cylinder, probes kinematically connected to the hydraulic distributor hydraulically connected through openings with the hydraulic cylinder and the discharge and drain lines, characterized in that the discharge line is equipped with a flow regulator working fluid and a pressure valve installed behind it, connecting the discharge and drain lines.