Гидрообъемное рулевое управление зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос»




Гидрообъемное рулевое управление зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос»Гидрообъемное рулевое управление зерноуборочных комбайнов «Нива» и «Колос.

На зерноуборочных комбайнах Нива и Колос применено гидрообъемное рулевое управление с гидроусилителем, в котором отсутствует механическая связь между рулевым и управляемыми колесами. Они связаны между собой гидравлически.

Гидрообъемное рулевое управление имеет ряд значительных преимуществ перед механическим.

Во-первых, в гидрообъемном управлении меньше узлов, чем в механическом с гидроусилителем, в нем отсутствуют червячная или другая понижающая пара, длинные продольные тяги со сложной конфигурацией, система рычагов и шарнирные соединения. Вес его меньше на 20 25 кг.

Во-вторых, в гидрообъемном рулевом управлении при повороте управляемых колес водитель совершает только ту работу, которая необходима для удержания золотника распределителя в его рабочем положении. Эта работа сравнительно мала, и усилие на рулевом колесе не превышает единых норм безопасности. Дело в том, что коэффициент полезного действия рулевого механизма с червячной или иной парой сравнительно низкий, что затрудняет управление рулем. Например, для вращения рулевого колеса с червячной парой на комбайне СК-4 необходимо приложить усилие в 2 2,5 кгс. По нормам усилие на рулевом колесе для управления машиной не должно быть больше 3 кгс. Следовательно, дополнительные усилия на рулевом колесе в механическом рулевом управлении от трения во всех шарнирах, рулевых тягах, а также в распределителе гидроусилителя не должны превышать 0,5 1 кгс, что крайне затруднительно обеспечить в зерноуборочных комбайнах новейших моделей, имеющих большой вес.

В-третьих, в гидрообъемном рулевом управлении на комбайнах Нива и Колос люфт рулевого управления при работающем гидроусилителе составляет всего 5 7 , тогда как на комбайнах СК-3, СК-4, СКД-5 и их модификациях допустимый люфт рулевого колеса равен 25 . Это объясняется тем, что в зерноуборочных комбайнах управляемыми колесами являются задние, сравнительно далеко удаленные от рулевого колеса, поэтому в случае механического рулевого управления рулевое колесо с управляемыми колесами связано через длинные продольные тяги, имеющие сложную конфигурацию и большое количество шарниров. Деформации продольных тяг и люфты в шарнирах приводят к возрастанию свободного хода рулевого колеса.

В-четвертых, в гидрообъемном рулевом управлении с гидроусилителем время на техническое обслуживание и регулировки практически сведено до минимума, так как элементы, определяющие свободный ход рулевого колеса, почти не изнашиваются и нет необходимости периодически регулировать свободный ход рулевого колеса; не требуется периодическая проверка и смазка шарниров рулевых тяг.

В-пятых, независимое размещение агрегатов гидрообъемного рулевого управления позволяет наиболее удобно разместить рулевое колесо, а также другие узлы в кабине и под площадкой водителя.

Испытания и эксплуатация комбайнов Нива и Колос показали, что при работающем гидроусилителе гидрообъемное рулевое управление имеет вполне удовлетворительную быстроту реакции. Оно вполне работоспособно при буксировке комбайна при неработающем гидроусилителе.

Гидрообъемное рулевое управление комбайнов Нива и Колос состоит из насоса-дозатора, соединенного с рулевым колесом, распределителя золотникового типа, силового шестеренчатого насоса, предохранительного клапана, гидроцилиндра и системы трубопроводов. Гидробак общий с основной гидросистемой.

Насос-дозатор ГА-36000А обеспечивает пропорциональность подаваемого в полости гидроцилиндра объема масла и угла поворота рулевого колеса, которая сохраняется как при неработающем силовом насосе гидроусиления, так и при его работе.

Рабочими элементами насоса-дозатора служат обойма 9 (рис. 68) с роликами 12 и сателлит 11. Ролики обой мы с зубьями сателлита образуют внецентройдное эпициклоидальное цевочное зацепление. Обойма, ролики и сателлит установлены между пластиной 13 и крышкой 6. Пластина, обойма и крышка стянуты с корпусом семью болтами 7. При этом толщина обоймы больше толщины роликов и толщины сателлита. Это позволяет при допустимом зазоре свободно вращаться роликам и сателлиту в работе. В канавках кольца 14, центрирующего пластину и обойму, размещены резиновые уплотнительные кольца 5 круглого сечения.

Рис. 68. Насос-дозатор гидрообъемного рулевого управления зерноуборочных комбайнов Нива и Колос.

1, 5, 8 и 15 резиновые уплотнительные кольца; 2 и 10 штифты; 3 и 19 валы; 4 золотник; 6 крышка; 7 болт; 9 обойма; 11 сателлит; 12 ролик; 13 пластина; 14 кольцо; 16 штуцер; 17 корпус; 18 и 20 подшипники.

В корпусе 17 установлен вал 19, хвостовик которого соединен с рулевым колесом. Вал, опирающийся на радиально-игольчатый подшипник 20 и упорный подшипник 18, посредством штифта 2 связан с вращающимся золотником 4. Плавающий вал 3 с двумя штифтами 10 образует карданную передачу между валом 19 и сателлитом 11.

Для нормальной работы детали насоса-дозатора изготавливают с соблюдением ряда определенных технических условий.

для сохранения геометрических форм и размеров в процессе эксплуатации корпус отливают из высокопрочного чугуна и подвергают искусственному старению.

поверхности (расточки под золотник, торцовую корпуса со стороны выхода отверстия под золотник, наружную золотника, вала под подшипники и под уплотнительные кольца, торцовые промежуточной пластины, роликов, торцовые обоймы и сателлита, рабочие профили зубьев сателлита, внутреннюю крышку) шлифуют.

для обеспечения высокой износостойкости поверхности (наружные золотника, промежуточная пластины, роликов и крышки) цементуют и закаливают.

обоймы, вал, плавающий вал, штифты и сателлит закаливают.

с особой точностью выполняют взаимные положения овальных сквозных отверстий, пазов и отверстий под штифт в золотнике; размещают распределительные отверстия, просверливаемые под углом 45 к торцовой поверхности корпуса; располагают пазы под штифт относительно зубьев сателлита. От точности расположения этих отверстий и пазов зависит объемный к. п. д. насоса-дозатора.

Собирают насос-дозатор из деталей, не имеющих на трущихся и сопрягаемых поверхностях и канавках под уплотнительные кольца рисок, забоин, заусенцев или других механических повреждений. При сборке принимают меры, исключающие попадание пыли, грязи, стружки и других посторонних частиц внутрь насоса-дозатора. Перед сборкой все детали промывают, трущиеся и сопрягаемые поверхности и уплотнительные кольца смазывают дизельным маслом Дп-11 или ДС-11.

Золотник с корпусом невзаимозаменяемые детали. При подборе золотника к корпусу руководствуются размерными группами, при этом золотник должен плотно входить в корпус и при наличии смазки легко вращаться в нем. Применяют и притирку золотника к корпусу. Зазор между корпусом и золотником 0,005 0,015 мм.

В правильно собранном насосе-дозаторе вал 19 вращается без заеданий. Момент на вращение вала не превышает 0,3 кгс-м (усилие 1,5 кгс на плече 200 мм). После сборки или переборки насос-дозатор обкатывают, перекачивая масло под давлением 15 20 кгс/см2 и вращая вал с частотой 40 60 об/мин по 5 10 мин в обе стороны.

Насос-дозатор испытывают на герметичность от внешних утечек рабочей жидкости, используя дизельное масло Дп-11 или ДС-11 при давлении 100 10 кгс/см2 и температуре 70 С. Давление подводят в течение 5 мин одновременно в оба штуцера. При испытании проверяют отсутствие утечки масла через уплотнительные кольца, а также потение корпуса. Испытывают насос на герметичность и при других температурах жидкости, подбирая такие масла, вязкость которых при температуре испытаний равна вязкости масла Дп-11 при температуре 70 С.

Объемный к. п. д. насоса-дозатора не менее 0,75 при частоте вращения вала насоса 60 об/мин и давлении 30 кгс/см2.

В насосе-дозаторе сквозные овальные отверстия золотника соединены с центральным каналом, а пазы сообщаются с расточкой в корпусе, условно показанной на схеме (рис. 69) при помощи промежуточного концентрического канала. Оба канала соединены с распределителем (на схеме не показано.

Между обоймой, роликами и сателлитом образуется семь рабочих камер. При вращении сателлита его зубья скользят по роликам, входят или выходят из рабочих камер, изменяя объем рабочих полостей. При вращении сателлита, например, против часовой стрелки, в положениях I, II и III уменьшаются соответственно рабочие объемы камер 2, 3 и 4, 5, 6 и 7, 1, 2 и 3. В других рабочих камерах объемы остаются без изменения или увеличиваются. При вращении сателлита против часовой стрелки масло, вытесняемое из рабочих камер, поступает в осевой канал вращающегося золотника и далее через распределитель в одну из полостей гидроцилиндра. Давление во всех рабочих камерах, из которых вытесняется жидкость, одинаково и равно давлению, необходимому для поворота управляемых колес гидроцилиндром. В рабочие полости, в которых увеличивается объем, при том же вращении сателлита масло поступает из кольцевого канала вращающегося золотника. В этот канал масло поступает из распределителя.

Рис. 69. Принципиальная схема работы насоса дозатора.

За 1/14 оборота сателлита его зуб, отмеченный стрелкой, вытесняет полный рабочий объем камеры 4, а за следующие 1/14 оборота приходит в положение начала вытеснения жидкости из камеры 3. Таким образом, за 1/7 оборота сателлита каждый его зуб вытеснит по полному рабочему объему камеры, а за полный оборот всех его 6 зубьев 6. 1/7 = 42 рабочих объема камер.

Насос-дозатор комбайнов Нива и Колос имеет рабочий объем 120 см3/об.

На рисунке 69 показано, что жидкость, вытесняемая зубьями сателлита из рабочих камер обоймы с роликами, поступает только в осевой канал вне зависимости от положения сателлита. Это достигнуто в результате того, что вращение сателлита синхронизировано с вращающимся золотником. При вращении сателлита по часовой стрелке поток жидкости из камер обоймы с роликами меняется на обратный, и жидкость, вытесняемая из рабочих камер, поступает в кольцевой канал.

Распределитель ГА-35000А в зависимости от потока масла, создаваемого насосом-дозатором, автоматически изменяет поток масла силового насоса, удерживая управляемые колеса в заданном положении и поворачивая их с облегчением усилия на рулевом колесе (при работающем силовом насосе) или без облегчения (при буксировке комбайна при неработающем силовом насосе.

В корпусе 1 (рис. 70) распределителя размещен золотник 18, на хвостовике которого между двумя подвижными шайбами 9 и 11 расположена центрирующая пружина 12. Одна шайба упирается в торец буртика золотника, другая застопорена кольцом 10, вставленным в канавку хвостовика. В крышки 2 и 21 ввернуты штуцера 4 и 22, соединяющие торцовые полости распределителя с насосом-дозатором. В корпус распределителя ввернуто еще четыре штуцера; 27 и 29 соединены с полостями гидроцилиндра, 25 и 16 с трубопроводами нагнетания и слива.

Рис. 70. Распределитель гидрообъемного рулевого управления зерноуборочных комбайнов Нива и Колос.

1 корпус; 2 и 21 крышки; 3, 8, 13, 15, 19, 20, 23, 24, 26 и 28 резиновые уплотнительные кольца; 4, 16, 22, 25, 27 и 29 штуцера; 5, 14, 17 и 30 пробки; 6 штифт; 7 шарик; 9 и 11 шайбы; 10 стопорное кольцо; 12 пружина; 18 золотник.

Между нагнетательным и сливным каналом распределителя размещен обратный клапан, представляющий собой шарик 7, прижатый давлением жидкости к гнезду в корпусе. Чтобы шарик не выпадал из своего канала, в пробке 5 имеется шрифт 6, ограничивающий перемещение шарика.

Внутри корпуса выполнено сквозное отверстие под золотник с шестью кольцевыми канавками. Размеры и расположение кольцевых канавок соответствуют размерам и расположению шести буртиков золотника.

Отверстие под золотник и буртики золотника шлифуют, эллипсность и конусность их не более 0,006 мм.

Золотник и корпус невзаимозаменяемые детали.

При подборе золотника к корпусу руководствуются размерными группами, при этом золотник должен плавно входить в корпус и при наличии смазки легко в нем перемещать под действием собственного веса или при легком нажиме руки. Применяют также притирку золотника к корпусу. Зазор между золотником и корпусом 0,006 0,018 мм.

Работает гидрообъемное рулевое управление следующим образом. Если водитель не вращает рулевое колесо, между насосом-дозатором и распределителем отсутствует поток масла (рис. 71, а). Под действием центрирующей пружины золотник распределителя находится в нейтральном положении. Канавки 8 и 10 в корпус распределителя, соединенные трубопроводами 22 и 21 с полостями 19 и 20 гидроцилиндра, перекрыты буртиками 28 и 26 золотника. Благодаря этому толчки на управляемые колеса из-за неровностей дороги на рулевое колесо не передаются. Масло, нагнетаемое силовым насосом в распределитель, свободно проходит через него на слив.

При нейтральном положении золотника торцовые камеры 3 и 16 распределителя осевыми и радиальными каналами, соединенные с проточками 7 и 12 золотника, не сообщаются ни с полостями цилиндра, ни со сливом.

При вращении рулевого колеса по часовой стрелке (рис. 71, б) насос-дозатор 1 нагнетает масло в правую торцовую камеру 16 распределителя, перемещая его золотник влево. Вытесняемое из левой торцовой камеры 3 масло засасывает насос-дозатор. Золотник распределителя перемещается в осевом направлении до тех пор, пока буртик 26 золотника не пройдет кромку канавки 10, соединенной трубопроводом 21 с бесштоковой полостью 20 гидроцилиндра, после чего масло от насоса-дозатора нагнетается в эту полость гидроцилиндра. Выдавливаемое из штоковой полости 19 гидроцилиндра масло через распределитель идет на слив. При перемещении золотника распределителя влево щели между кромками буртиков 29 и 23 золотника и кромками канавок 6 и 15 в корпусе уменьшаются или полностью перекрываются. Перелив масла из нагнетательных каналов распределителя в сливные ограничивается или прекращается.

Одновременно с этим проточка 7 золотника, соединенная радиальным и осевыми каналами с левой торцовой полостью 3 распределителя, соединяется с канавкой 6, благодаря чему нагнетаемое насосом масло полностью или частично (в зависимости от величины перекрытия щелей между кромками буртиков 29 и 23 и кромками канавок 6 и 15) поступает в насос-дозатор.

При вращении рулевого колеса по часовой стрелке масло от силового насоса через распределитель и трубопровод 2 поступает в кольцевой канал вращающегося золотника насоса-дозатора (см. рис. 69). Этот канал соединен с теми рабочими камерами насоса-дозатора, в которых происходит всасывание. Давление нагнетания, создаваемое силовым насосом, возрастает, и нагнетаемое масло выдавливает зубья сателлита из рабочих камер, создавая момент, способствующий вращению сателлита в ту сторону, в которую его вращает водитель. Благодаря этому облегчается усилие, прикладываемое водителем на рулевом колесе.

При вращении рулевого колеса по часовой стрелке давление в правой торцовой камере 16 (см. рис. 71) распределителя складывается из давления, которое необходимо развить в бесштоковой полости для поворота управляемых колес и потерь напора жидкости в трубопроводах и узлах, через которые она попадает в бесштоковую полость гидроцилиндра и сливается из штоковой полости в гидробак.

Величина этого давления меняется в зависимости от сопротивления повороту управляемых колес со стороны дороги, угла и скорости поворота колес, температуры масла и других факторов.

При вращении рулевого колеса по часовой стрелке давление в правой торцовой камере больше, чем в левой. Разность давления зависит от усилия центрирующей пружины. Для поворота колес водитель прикладывает усилие, которое в насосе-дозаторе создает увеличение давления, равное потерям напора в трубопроводах, соединяющих распределитель с насосом-дозатором, потерям напора в насосе-дозаторе и разности давлений в левой и правой торцовых камерах 16 и 3. Разность давлений в торцовых камерах зависит только от усилий центрирующей пружины и изменяется сравнительно мало. Потери напора в трубопроводах и в насосе-дозаторе зависят от скорости вращения рулевого колеса и температуры масла. Чем быстрее вращается рулевое колесо, тем выше потери напора в трубопроводах и насосе-дозаторе. При низких температурах окружающего воздуха сопротивление потоку масла в трубопроводах и узлах также возрастает.

Рис. 71. Принципиальная схема работы гидрообъемного рулевого управления зерноуборочных комбайнов Нива и Колос.

а д различные положения золотника; 1 насос-дозатор; 2, 17, 18, 21, 22 и 24 трубопроводы; 3 и 16 торцовые камеры распределителя; 4, 6, 8, 10, 13 и 15 канавки корпуса; 5, 7, 9, 12 и 14 проточки золотника; 11 сливной канал; 19 и 20 штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра; 13, 25, 28, 29 и 30 буртики золотника; 27 нагнетательный канал.

Для обычных условий эксплуатации гидрообъемных рулевых управлений усилия на рулевом колесе составляют 2 2,5 кгс и практически не зависят от сопротивления повороту управляемых колес.

Если, например, при правом повороте комбайна уменьшается сопротивление повороту управляемых колес, т. е. уменьшается разница давления в полостях 3 и 16, то равновесное положение золотника нарушится, и он начнет перемещаться вправо, увеличивая щели между кромками буртиков 29 и 23 золотника и кромками кольцевых канавок 6 и 15, соединенных со сливом. Если скорость вращения рулевого колеса при этом остается без изменений, то расход жидкости на слив через упомянутые выше щели не изменяется. В связи с увеличением сечений щелей давление жидкости в торцовой камере 3 уменьшается до тех пор, пока вновь не наступает равновесное состояние золотника, при котором разница давлений в правой и левой торцовых полостях не становится равной давлению, необходимому для деформации центрирующей пружины.

Аналогично при возрастании сопротивлений повороту колес в правой торцовой полости распределителя давление возрастает, равновесное положение золотника нарушится, и он начнет перемещаться влево, уменьшая щели между кромками буртиков 29 и 23 золотника и кромками кольцевых канавок 6 и 15. В связи с уменьшением сечений упомянутых щелей давление жидкости в торцовой полости 3 возрастает до тех пор, пока вновь не наступит равновесное состояние золотника.

При изменении оборотов рулевого колеса золотник также изменяет свое положение. Например, при вращении рулевого колеса по часовой стрелке с большей частотой расход масла, которое должно протекать через щели между кромками буртиков 29 и 23 золотника и кромками кольцевых канавок 6 и 15, уменьшается. В связи с этим давление в левой торцовой полости 3 уменьшается и золотник начинает перемещаться влево, уменьшая расход масла на слив. Давление в левой торцовой полости возрастает до той величины, при которой вновь наступит равновесие золотника.

Аналогично изменяет золотник свое положение и при уменьшении частоты вращения рулевого колеса. Расход масла через щели на слив возрастает, давление в левой торцовой полости повышается, и золотник перемещается влево до тех пор, пока не наступит его равновесие.

Если рулевое колесо водитель не вращает, то со стороны правой торцовой полости золотник не испытывает дополнительного давления, создаваемого водителем для преодоления сопротивления центрирующей пружины. Под действием этой пружины золотник возвращается в нейтральное положение, при котором кольцевые канавки 8 и 10, соединенные маслопроводами с полостями цилиндра, перекрыты буртиками 2S и 26 золотника, а масло, нагнетаемое силовым насосом, свободно проходит через него на слив (рис. 71, а.

Работа гидрообъемного рулевого управления с гидроусилителем при повороте рулевого колеса по часовой стрелке была рассмотрена выше. При повороте рулевого колеса против часовой стрелки (рис. 71, в) оно работает аналогично.

При транспортировке комбайнов с гидрообъемным рулевым управлением при неработающем силовом насосе управляемость комбайна не нарушается. В этом случае насос-дозатор выполняет роль насоса, приводимого во вращение водителем и нагнетающего жидкость в одну из полостей гидроцилиндра с одновременным вытеснением жидкости из другой его полости в гидробак.

При неработающем силовом насосе для правого поворота комбайна (рис. 71, г) водитель вращает рулевое колесо по часовой стрелке, и насос-дозатор нагнетает масло в правую торцовую полость 16 распределителя, перемещая золотник влево. Вытесняемое из левой торцовой полости 3 масло всасывает насос-дозатор. После того как буртик 26 золотника проходит кромку кольцевой канавки 10, масло от насоса-дозатора через трубопровод 21 начинает нагнетаться в бесштоковую полость 20 цилиндра. Вытесняемое из штоковой полости 19 цилиндра масло по трубопроводу 22 попадает в сливной осевой канал 11 распределителя и далее через обратный шариковый клапан поступает в нагнетательный осевой канал 27, из которого по канавке 6 в корпусе, проточке 7 в золотнике и осевому каналу в золотнике попадает в левую полость 3, трубопровод 2 и далее в насос-дозатор.

Неисправности гидрообъемного рулевого управления зерноуборочных комбайнов Нива и Колос и способы их устранения.