Конструкция и принцип работы гидрообъёмного рулевого управления

Оглавление

	ВВЕДЕНИЕ	2

	Глава 1. Конструкция и принцип работы гидрообъёмного рулевого управления	4

	1.1. Общее устройство и принцип работы [1].	4

	1.2. Гидроагрегаты отечественных тракторов	6

	1.3 История гидропривода.	12

	1.4 История кампании John Deere.	15

	Глава 2. Проект модернизации учебного класса по изучению конструкции тракторов	21

	2.1 Техническая оснащённость учебного класса (аудитория 801 бокс 7)	21

	2.2 Модернизация учебного класса (аудитория 801 бокс 7)	24

	2.3 Разработка учебного места	26

	Глава 3. Разработка учебного макета гидрообъёмного рулевого управления трактора John Deer 3640	27

	3.1 Описание учебного макета.	27

	3.2 Изготовление каркаса для установки.	37

	3.3. Расчёт каркаса для установки и её составляющих.	38

	3.4. Расчёт каркаса на прочность.	39

	3.5. Расчёт сварного шва.	40

	3.6. Расчёт гидропривода.	41

	Глава 4. Экономическая часть проекта	43

	4.1 Экономическая оценка эффективности конструкторской разработки	43

	4.2. Техника безопасности.	48

	4.3 Техника пожарной безопасности.	50

	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	52

	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ	53







ВВЕДЕНИЕ

В современном мире все ведущие производители сельхозтехники пытаются создать максимально комфортные условия для работы водителя-оператора и снизить его затраты труда. Одним из способов снижения затрат труда водителя является гидрообъёмное рулевое управление (ГОРУ).

Рулевое управление – это объединенные в систему узлы, механизмы и устройства, обеспечивающие изменение направления движения трактора. 

По типу передачи рулевое управление может быть:

- механическое

- гидравлическое (гидрообъёмное)

Благодаря гидрообъёмному рулевому управлению водителю не требуется прилагать больших усилий, чтобы повернуть колёса в ту или иную сторону. Следует понимать, что ГОРУ-это гидравлическая передача, соединяющая рулевое и управляемые колёса. Отсюда следует, что между рулевым и управляемыми колёсами отсутствует кинематическая связь, но присутствуют соединительные трубопроводы, которые менее надёжны, чем механические тяги, и требующие большего внимания и ухода за ними.

В современной промышленности нет такой отрасли, где бы не применяли гидравлический привод. Гидропривод тракторов, автомобилей и механизмов строительной и сельскохозяйственной техники, различных станков, автоматизированных систем управления и многое другое.

Достоинства гидрообъёмных передач:

- незначительное усилие на рулевом колесе; 

- отсутствие люфтов;

- возможность установки в разных местах; 

- компактность;

- надёжность.

Именно эти плюсы и приводят гидрообъёмные передачи к их широкому использованию. Использование гидроприводов в сельскохозяйственной технике значительно повышает уровень механизации в этих отраслях. Гидравлические устройства используются в системах управления тракторов, экскаваторов и подъёмников, а также они используются как силовые передачи на этих машинах.

Поскольку они широко применяются в сельскохозяйственной технике, возникает необходимость изучения гидроустройств в университете на наглядных пособиях. Для этого будет модернизирован учебный класс №7 аудитории 801. 

Целью работы является модернизация учебного класса с разработкой учебного рабочего макета гидрообъёмного рулевого на базе трактора John Deere 3640.

Задачи работы:

Создать действующий учебный макет ГОРУ.

Разработать учебную лабораторию, оснастив её современным оборудованием.

Предметом исследования является учебный бокс № 7 аудитории 801.

Объектом исследований является гидрообъёмное рулевое управление трактора John Deere 3640. 









Глава 1. Конструкция и принцип работы гидрообъёмного рулевого управления

1.1. Общее устройство и принцип работы [1].

Установка гидромеханического рулевого управления на колёсные тракторы вызвана необходимостью снижения усилий на поворот, уменьшения утомляемости тракториста, повышения качества работы и безопасности движения. 

К гидрообъёмному рулевому управлению относятся: рулевое колесо, рулевой вал, привод от рулевого вала к золотниковому устройству, золотниковое устройство, насос, масляный бак, арматура, силовой цилиндр, сошка, продольные и поперечные тяги, шкворни колёс.







Рисунок 1 – Принципиальная схема гидрообъёмного рулевого управления

Насос

Бак

Гидроаккумулятор

Рулевое колесо

Насос дозатор

Рулевой механизм

Поршни

Поворотный вал с сошкой

Работа механизма рулевого управления трактора заключается в следующем. При повороте рулевого колеса вращается рулевой вал и связанный с ним привод червяка и распределителя. При этом золотник распределителя совершает осевое перемещение. Насос механизма рулевого управления, засасывая из масляного бака масло, подаёт его к золотнику. Последний в зависимости от стороны поворота направляет масло в соответствующую полость силового цилиндра. Движение штока силового цилиндра передаётся через вал сошки, связанной продольными и поперечными тягами со шкворнем колёс. Поворот шкворней вызывает поворот колёс.

Действие ГОРУ при повороте тракторов с шарнирно-сочлененной рамой заключается в изменении направления потока жидкости в соответствующую полость гидравлического цилиндра. При движении трактора в прямом направлении рабочая жидкость от насоса подходит к распределителю рулевого механизма, а от него направляется в масляный бак. В этот момент запорные клапаны перекрывают каналы обеих полостей цилиндра, фиксируя в них объёмы рабочей жидкости.

При воздействии на рулевые колёса для поворота трактора происходят такие процессы. Вращение рулевого колеса обеспечивает валу и червяку осевое перемещение, воздействующие на золотник. Смещаясь, золотник открывает масляные каналы корпуса и направляет поток рабочей жидкости в соответствующую полость силового цилиндра. Поршень и шток вытесняют из противоположной полости рабочую жидкость, которая по каналам через распределитель направляется в бак. Крепление штока к одной полураме. А корпуса цилиндра к другой вызывает относительное угловое смещение полурам. После прекращения вращения рулевого колеса золотник распределителя некоторое время направляет поток масла в нагнетаемую полость силового цилиндра, шток которого продолжает работу. Тяга обратной связи, соединяющая между собой сошку и заднюю полураму, через червячную пару устанавливает золотник распределителя в нейтральное положение. Масло от насоса через распределитель поступает в масляный бак.

1.2. Гидроагрегаты отечественных тракторов [1].

Механизмы рулевого управления с гидравлическим приводом состоят из масляного насоса, золотникового устройства, силового цилиндра, арматуры, масляного бака с фильтром. Характеристика насосов, применяемых в гидроприводах рулевого управления колёсных тракторов, приведена в таблице 1.

Каждый из насосов, указанных в таблице 1, кроме общих элементов конструкции, имеет свои отличия.

В насосах серии “У” отсутствует разгрузочная пластина с уплотнительным кольцом, что вызывает неравномерность давления втулок на торцы шестерён. Давление цапф шестерён на подшипники в данных насосах меньше благодаря воздействию масла набольшую поверхность подшипников и шестерён. На торцевой поверхности подшипников имеются пазы для подвода масла к цапфам шестерён.

Полость над верхним торцом подшипников соприкасается только с зоной высокого давления. Соединение её с зоной всасывания устранено путём установки фигурного резинового уплотнения и упора под подшипником. На внутренней поверхности корпуса насоса в зоне всасывания проточен уступ, а вместо уплотнительных колец – резиновая манжета.















Таблица 1 - Краткая характеристика насосов

Параметры

Т-40М, 

Т-40АМ

МТЗ-50,

МТЗ-52

МТЗ-80,

МТЗ-82

Т-150К

К-700, К-701

Марка насоса

НШ-32У

НШ-10Е1Р

НШ-32У

НШ-32УЛ

НШ-46Д

Производительность, /об

31,7

10

31,7

31,7

46,5

Производительность, л/мин

45

14

69

52

72

Обороты привода насоса, об/мин

1800

1700

2200

2100

1700

Направление вращения

Левое

Место установки насоса

Двигатель

Трансмиссия



Распределительный узел входит в любой механизм рулевого управления трактора с гидравлическим приводом. Он предназначен для подачи рабочей жидкости в соответствующую полость исполнительного органа - силовых цилиндров. При прямолинейном движении колёсного трактора золотник распределителя запирает полости силовых цилиндров и масло от насоса через распределитель направляется в масляный бак. Распределитель увеличивает усилие, прикладываемое к рулевому колесу при повороте направляющих колёс или изменении взаимного положения полурам шарнирно-сочленённых тракторов.

Силовые цилиндры служат для преобразования энергии рабочей жидкости, нагнетаемой насосом, в возвратно-поступательное движение штока с поршнем внутри гильзы. В силовых цилиндрах осуществляется принудительное движение поршня со штоком как в одном, так и в другом направлении под давлением мала, подводимого в надпоршневую или подпоршневую полости. Передняя и задняя крышки силового цилиндра изготовлены из чугуна, гильза и шток - из стали, поршень - из алюминиевого сплава. Передняя крышка является направляющей штока и упором для поршня при движении его в верхнее положение.

В крышках силовых цилиндров просверлены отверстия для потока жидкости, обеспечивающей движение поршня со штоком, а в передней крышке – отверстия с резьбой под штуцера для подсоединения резинометаллических маслопроводов от распределителя.

Поршень силового цилиндра снабжён двумя кожаными уплотнительными прокладками и резиновым уплотнительным кольцом. 

Силовой цилиндр выполняет свои функции следующим образом. При установке золотника-распределителя в одно из рабочих положений масло от насоса через распределитель и маслопровод проходит к штуцеру, затем в переднюю крышку цилиндра, маслопровод силового цилиндра и попадает в подпоршневую полость. Поршень со штоком приходят в движение, выдвигаясь из цилиндра. Одновременно масло, находящееся в надпоршневой полости, выталкивается поршнем в бак. Поршень со штоком будут двигаться до тех пор, пока не изменится положение золотника, связанного с рулевым колесом. При установке золотника распределителя в другое положение направление потоков рабочей жидкости в силовой цилиндр меняется на обратное и масло заполняет надпоршневую полость. Поршень со штоком входят внутрь силового цилиндра, выталкивая рабочую жидкость из подпоршневой полости в масляный бак.



Рисунок 2 – Схема работы гидроцилиндра 

а – выталкивание штока;  

б – втягивание штока;  

А – штоковая полость;  

Б – бесштоковая полость;  

1. втулка клапана;  

2. клапан;  

3. упор;  

4. шайба;  

5. корпус замедлительного клапана; 

6. штифт.

Масляные баки служат для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Заливная горловина зачастую имеет сетчатый фильтр. В днище бака вварена сливная горловина, в пробке которой установлен магнит, собирающий металлические частицы. К стенке бака, несколько выше его днища, приварен патрубок, из которого по шлангу масло подводится к всасывающей полости насоса. В верхней части бака также сделана горловина с фильтрующим элементом для очистки масла, поступающего из распределителя рулевого управления. Преимущество подобной установки фильтров очевидно, потому что во всасывающей и нагнетательной магистралях не создаётся сопротивление, снижающее КПД насоса. 

Если фильтрующие элементы засорены, давление масла перед ними повышается до тех пор, пока не сработает клапан фильтра и не пропустит порцию масла в бак.

К признакам засорения фильтра относят: 

-повышение температуры масла;

-затруднённый поворот рулевого колеса;

-толчки и биение колёс;

-подсос воздуха во всасывающую магистраль насоса. 

Рабочая жидкость в гидросистеме рулевого управления передаёт энергию от насоса к силовому цилиндру. От её качества зависят чёткость и надёжность работы гидроагрегатов. Одно из основных свойств рабочей жидкости – её вязкость. С уменьшением вязкости увеличивается текучесть рабочей жидкости, её утечки в гидроагрегатах и, как следствие,- снижается скорость рулевого управления. 

В процессе работы трактора в гидросистему рулевого управления попадает пыль, содержащая механические частицы различной твёрдости. В результате движения масла с механическими частицами в гидроагрегатах изнашиваются трущиеся поверхности сопряжённых деталей. Пыль проникает в систему различными путями: через сапун бака гидросистемы, по штоку силового цилиндра при его возвратно - поступательном движении, во время долива или замены масла, при выполнении вспомогательных операций. Рабочая жидкость должна обладать высокой механической прочностью смазывающей плёнки при нормальных и предельных режимах работы гидросистемы. В процессе работы гидросистемы через неплотности соединений всасывающей магистрали и сальника ведущего вала насоса в рабочую жидкость попадает воздух. В зависимости от размеров пузырьков воздуха может образовываться почти стабильная смесь масла с воздухом. В масле всегда содержится небольшое количество воды вследствие конденсации водяных паров, попадающих в бак из воздуха. В этом случае подсос воздуха в гидросистему приводит к образованию пены.

Пенообразование понижает смазывающие свойства масла, способствует коррозии деталей и окислению самого масла. Воздух ухудшает работу всей системы: снижает производительность насоса, вызывает вибрацию управляемых колёс тракторов.

При переносе шестерёнками насоса масляно–воздушной смеси из полости всасывания в полость нагнетания возникают обратные потоки жидкости и местные гидравлические удары. Это может привести к местному разрушению стенок корпуса, втулок и других деталей насоса.

Арматура и маслопроводы служат для соединения гидроагрегатов. Маслопроводы гидросистемы бывают трёх видов:

-тонкостенные стальные бесшовные;

-резинометаллические высокого давления;

-резиновые низкого давления.	

 С помощью металлических маслопроводов соединяют гидроагрегаты в местах жёсткой их установки.

В этих же местах можно монтировать и резинометаллические шланги высокого давления.

Перед установкой на трактор шланги проверяют на герметичность. Их помещают на стенд, подают рабочую жидкость от насоса и в течение двух минут выдерживают под давлением 150. При обнаружении подтеканий или местных вздутий шланг бракуют.





История гидропривода.

В современном мире различные гидравлические устройства, которые функционируют на основе законов гидравлики, используют почти во всех областях техники. Сам же термин «гидравлика» впервые был упомянут ещё в Древней Греции. В 250 году до н.э. Архимед написал трактат «О плавающих телах», а в Древнем Риме сооружались такие сложные гидротехнические конструкции как акведуки, системы водоснабжения и многое другое.[6]

Считается, что первый поршневой насос во II веке до н.э. создал древнегреческий механик Ктезибий. Насос был сделан из бронзы и имел все элементы, которые присущи современным насосам (цилиндры, плунжер, клапаны, эксцентриковые приводы плунжеров). Предназначен такой насос был для тушения пожаров. 

Поршневые насосы, чаще всего деревянные, строились ещё за много лет до нашей эры, и приводились в действие зачастую человеком или животными. Такие насосы служили людям без изменений столетиями, пока, в 18 веке, в связи с появлением новых материалов, таких как чугун и сталь, с появлением паровых двигателей, не началось совершенствование конструкции насосов. Впоследствии, в 19 веке появились паровые насосы – поршневые насосы с паровым приводом.

В средние века были созданы универсальные энергетические машины – водяные колёса. Они были разнообразны как по типу, так и по размерам, но их функция была едина – преобразовать энергию водяного потока в механическую. В целом, благодаря таким водяным колёсам свершилась промышленная революция нового времени в Европе. 

Также, благодаря различным летописям и другим историческим источникам, можно утверждать, что на реках Древней Руси в 10-16 веках также широко использовались водяные колёса, водопроводы из гончарных и деревянных труб.

В 18 веке английский изобретатель Томас Ньюкомен изобрёл поршневой насос для откачки воды из шахты. Для привода насоса использовался паровой цилиндр.

В 1793 году в Германии был создан первый в мире гидравлический пресс. Именно это событие принято считать началом промышленного применения гидропривода. 

В конце 19 века для перекачки воды и нефти стали использовать паровые прямодействующие насосы. Насосы, в которых рабочее тело – пар, называют паровыми прямодействующими, потому что они получают движение непосредственно от паровой машины. В данных насосах поршень гидроцилиндра соединён общим штоком с паровым цилиндром. В работе Владимира Григорьевича Шухова (1853-1939) «Насосы прямого действия» впервые наиболее чётко изложены принципы работы и методы расчёта таких насосов. Также, Владимир Григорьевич разработал ряд принципиально новых конструкций поршневых насосов.

Англичанин Д. Брама внёс наибольший вклад в развитие гидропривода. Нам он известен как изобретатель гидравлического пресса, но Брама создал множество различных гидроустройств, в числе которых прообраз пневмогидравлической подвески – телескопический цилиндр, более известный как гидравлический домкрат.

Стремительное развитие промышленности в конце 18 века в свою очередь обусловило и развитие гидропривода. В 1840 году на английском судне впервые был установлен и успешно использован объёмный гидропривод - были установлены якорно-швартовые шпили с нерегулируемым гидроприводом. В 1885 году в конструкция гидропривода были внесены изменения – был впервые применён регулируемый гидромотор, который позволил сделать более экономичную работу при малых нагрузках.

В 1882 году впервые компанией Армстронг Уитворс был изобретён экскаватор, ковш которого имел гидравлический привод. 

В 20 веке на многих верфях в разных странах гидравлический привод стали использовать для управления рулём различных судов, а также для управления орудийными башнями кораблей военно-морского флота. Но на кораблях широкого распространения гидропривод не нашёл, однако, в 20-х годах прошлого века его стали применять высокопроизводительных металлорежущих станках. Благодаря гидравлическому приводу удалось автоматизировать и механизировать сложные технологические процессы.

В 1902 году немецкий профессор Г. Фётингер изобрёл гидравлический трансформатор для кораблей с относительно высоким КПД. В состав данного трансформатора входили: насос, турбина, неподвижный реактор. Впоследствии гидродинамические передачи стали устанавливать на автомобили, ведь гидропередача позволяла плавно трогаться автомобилю с места.

В 1902 изобретение Фредерика Ланчестера заинтересовало представителей промышленности. Называлось оно – «усилительный механизм, приводимый посредством гидравлической энергии» - прообраз современного гидроусилителя. В 1926 году один из инженеров компании Пирс Эрроу предоставил компании Дженерл Моторс гидроусилитель руля, показавший вполне пригодные результаты, но, к сожалению, представители компании ДМ посчитали, что широкого применения данное устройство не найдёт и его установка на автомобили будет экономически неэффективна. 

В 1951 году компанией Крайслер впервые был реализован гидроусилитель руля для коммерческого использования.

В 40-х годах 20-ого века произошёл сильнейший скачок развития гидропривода. Скачок обусловлен быстрым развитием промышленности и военной техники. Также, такому рывку поспособствовало появление новых материалов и технологий, которые не были известны ранее.

Впоследствии, гидропривод начал находить широкое применение во всех отраслях промышленности: в сельском хозяйстве, строительстве, машиностроении и во многих других.

История компании John Deere.

Джон Дир родился в 1804 году в Вермонте – штате на северо-востоке США. Здесь же, юный Джон Дир провёл всё свое детство и закончил школу. В последующие несколько лет он без труда освоил кузнечное дело и 1825 году стал подмастерьем. С помощью своего трудолюбия и мастерства Джон Дир стал отличаться особой популярностью у покупателей и заказчиков, которые с большим удовольствием покупали у него различные орудия труда, например вилы и лопаты.

Но, в 1825 году в Соединённых Штатах Америки разгорелся первый серьёзный в истории страны экономический кризис, который заставил многих жителей штата Вермонт эмигрировать в западные штаты в поисках лучшей жизни. Не стал исключением и юный Джон, проведший в Вермонте 21 год. 

Переехав в штат Иллинойс, в городок, основанный выходцами из Вермонта, Джон Дир сразу же принялся за кузнечное дело, и, спустя всего два года, он открывает собственную кузницу, так как спрос на кузнечные услуги был очень велик.

На тот момент у Джона было очень много работы – он делал подковы, вилы, лопаты, плуги и многое другое. Но со временем фермеры стали обращаться к Джону Диру с просьбой изготовить такой плуг, чтобы земля не застревала на нём, ведь в Вермонте почва была преимущественно песчаной и лёгкой, нежели в штате Иллинойс. Тогда Джон, изучив проблему, принял решение, что нужно изготовить плуг новой формы, который бы самоочищался от вязкой почвы. В 1837 году Джон Дир сумел изготовить плуг собственной конструкции, который прошёл все испытания и по своим качествам очень понравился фермерам. 

К 1848 году кузница Джона Дира выпускала уже более 1000 таких плугов, а в 1868 году он зарегистрировал своё предприятие как корпорацию.

В 1869 году сын Джона Дира – Чарльз Дир стал вице-президентом компании, в впоследствии и директором. Но сын по своим качествам был нисколько не хуже отца. К 1907 году компания основала независимую сеть по продаже сельхозтехники, а также открыла множество филиалов по всей Америке. Компания производила сеялки, плуги, культиваторы, которые пользовались огромной популярностью у покупателей. А в 1918 году компания выкупила завод по производству тракторов в Ватерлоо, штат Айова. 

Уже в 1923 году в Советскую Россию было привезено несколько тракторов, а с 1924 по 1932 год в рамках коллективизации было поставлено несколько десятков тысяч тракторов марки John Deere.

В настоящий момент компания John Deere является одной из самых старейших американских компаний, при этом она работает по всему миру, имея в своём составе свыше 50 000 тысяч сотрудников. С самого начала и по сей день фирма очень дорожит своей репутацией, выпускает качественную продукцию, руководствуясь девизом основателя компании: «Я никогда не поставлю свое имя на изделие, в котором нет того лучшего, что есть во мне».





Рисунок 3 – Тракторы John Deere в СССР 

На сегодняшний день в России существуют два завода по производству сельхозтехники данной марки – в городах Оренбурге и Домодедово. Оба завода производят свою продукцию высочайшего качества по международным стандартам и правилам.

На данный момент линейка выпускаемой продукции очень велика. Компания выпускает технику для таких областей деятельности как:

- сельское хозяйство;

- дорожное строительство;

- лесное хозяйство;

- двигателестроение.

Для сельского хозяйства компания выпускает такую технику как:

- трактора;

- комбайны;

- сеялки;

- системы точного земледелия;

- косилки;

- рулонные пресс-подборщики.

Наиболее востребованные и популярные модели John Deere и их характеристики[5]:



Рисунок 4 –Трактор John Deere 5620

	

	Двигатель:	4 цил, 4.5 л.

	Кол-во оборотов:	2300 об\мин

	Мощность:	72.4 л\с.

	Размер:	3952х2176х2547 мм.

	Масса:	3555 кг.

	Грузоподъемность:	3760 кг

	База колес: 	2223 мм.

	Категория задней сцепки:	1\2N

	Мощность на ВОМ:	62 л\с.



Рисунок 5 –Трактор John Deere 6230

	Двигатель:	4-х цил, 4,5 лит.

	Кол-во оборотов:	2200 об\мин

	Мощность:96	л/с

	Размер: 	4288х2277х2713 мм

	Масса:	438 кг.

	Грузоподъемность:	5099 кг.

	База колес: 	2399 мм.

	Категория задней сцепки:	2/3N

	Мощность на ВОМе:	88л\с.



Рисунок 6 –Трактор John Deere 7730

	Двигатель: 	6-ти цил, 6,8 л.

	Кол-во оборотов:	об\мин 2300

	Мощность:	186 л\с.

	Размер: 	4026х2437х3185 мм.

	Масса:	7849кг.

	Грузоподъемность: 	7438кг.

	База колес: 	2859мм.

	Категория задней сцепки:	3/3N

	Мощность на ВОМе:	153л\с



Рисунок 7 –Трактор John Deere 8130

	

	Двигатель: 	PowerTechPlus9 л/с.

	Кол-во оборотов: 	2300 об\мин

	Мощность: 214 	л\с.

	Размер: 	5738х2483х3052 мм.

	Масса: 	10354 кг.

	Грузоподъемность: 	8231 кг.

	База колес:	2864 мм.

	Категория задней сцепки: 	3\3N

	Мощность на ВОМе:	178 л\с.









































Глава 2. Проект модернизации учебного класса по изучению конструкции тракторов

Техническая оснащённость учебного класса (аудитория 801 бокс 7)

На кафедре “Автомобили, тракторы и технический сервис” предоставлен учебный бокс №7 аудитории 801 площадью 36м?. В нём установлены тракторы МТЗ-80, John Deere 3640 и трансмиссия трактора МТЗ-80.

Помимо тракторов и трансмиссии, в данном боксе представлены учебные схемы и плакаты по устройству различных систем и агрегатов трактора МТЗ. 







Рисунок 8 – Схема бокса №7 до модернизации

Трактор John Deere 3640;

Трактор МТЗ-80;

Трансмиссия трактора МТЗ-80.

	

Рисунок 9 – Трактор МТЗ-80





Рисунок 10 – Трактор John Deere 3640



Рисунок 11 – Трансмиссия трактора МТЗ-80

Также, учебный бокс оснащён подвесной механической кран-балкой, грузоподъёмностью 2т.





Рисунок 12 – Кран-балка аудитории 801





Модернизация учебного класса (аудитория 801 бокс 7)

Для эффективного изучения гидрообъёмного рулевого управления решено модернизировать учебный бокс №7 аудитории 801 кафедры “Автомобили, тракторы и технический сервис”. 





Рисунок 13 – Схема бокса №7 после модернизации

Трактор John Deere 3640;

Трактор МТЗ-80;

Трансмиссия трактора МТЗ-80;

Парты с компьютерами;

Стол преподавателя с компьютером;

Интерактивная доска;

Установка гидрообъёмного рулевого управления.

Аудиосистема

Из схемы видно, что в классе была произведена перестановка тракторов и учебных пособий, а также поставлены три парты с компьютерами, стол преподавателя с компьютером, который выводит изображение на интерактивную доску. Также отдельно стоит отметить установку гидрообъёмного рулевого управления, которая позволит студентам наглядно изучить её принцип работы.

Для просмотра видеопособий в классе будет установлена аудиосистема, соединённая с компьютером преподавателя.

Также, для каждого электропотребителя в аудитории будет установлено по одной электрической розетке. 

Освещение учебного класса также будет переделано под соответствие СанПиН 2.4.3.1186-03. 

Для определения количества светильников требуется рассчитать освещённость учебного класса площадью 36 м2. светильники будут располагаться на высоте 4-4,5 м. Для нашего класса требуется освещённость не меньше 500 лк.

N = (E * S)/(U * n * Фл * Кз), шт                                  (2.1)

где Е – требуемая освещенность горизонтальной плоскости, лк;

S – площадь помещения, м2;

Кз – коэффициент запаса (Кз=0,8);

U – коэффициент использования осветительной установки;

Фл – световой поток одной лампы, лм;

n - число ламп в одном светильнике.

В классе решено установить светильники мощностью 38 Вт, со световым потоком 3450 лм.



Рисунок 14 – светильник накладной / встраиваемый. 

N = (500 * 36) / (0,7 * 1 * 3450 * 0,8) = 9, 31

В результате подсчётов выяснилось, что для оснащения учебного класса потребуется 10 светильников. 

Разработка учебного места

В связи с тем, что в классе была произведена перестановка, необходимо установить новые парты, которые одновременно бы позволяли студентам комфортно размещаться за ними, а также соответствовали ГОСТ 5994-93. На каждом рабочем месте должен располагаться монитор с системным блоком.





Рисунок 15 – Парта

Глава 3. Разработка учебного макета гидрообъёмного рулевого управления трактора John Deer 3640

Описание учебного макета.

Для изготовления макета гидрообъёмного рулевого управления составляется технологическая карта процесса сборки и изготовления установки, которая представлена в «Приложении Б» и вынесена в графической части работы.

Учебный макет состоит из:

- рамы;

- электродвигателя;

- насоса;

- рулевой колонки с рулевым колесом и распределителем;

- трубопроводы;

- гидроцилиндры (трактор John Deere 3640).

На раме, специально созданной для данного макета, закреплены электродвигатель и насос, приводимый в действие ремённой передачей.

	

Рисунок 16 – Электродвигатель и насос на раме.



Выбор коллекторного электродвигателя, используемого в данной установке, сделан потому, что он имеет ряд преимуществ перед другими типами электродвигателей:

- малые габариты;

- внушительный пусковой момент;

- не имеет привязки к частоте сети;

- плавное управление оборотами (обороты регулируются подаваемым напряжением);

- высокие обороты;

- универсальность.





Рисунок 17 – Электродвигатель.

Данный электродвигатель имеет следующие характеристики:

Напряжение ……………………………………………………..220-240 В

Частота…………………………………………………………….50-60 Гц

Ток……………………………………………………………………….3 А

Мощность…………………………………………………………300 Вт

Максимальное количество оборотов……………………17000 об/мин.

Коллекторные электродвигатели состоят из трёх основных узлов:

- ротор на подшипниках (скольжения или качения);

- коллекторный узел (щётки);

- статор из постоянных магнитов.





Рисунок 18 – Схема коллекторного электродвигателя.

Данный тип двигателей получил своё название (коллекторные) в результате того, что в их конструкции присутствует узел, называемый коллектором – цилиндр, состоящий из пластинок меди, к которому припаяны провода обмотки. 

Принцип действия таких электродвигателей довольно прост. Проводник с током – рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, помещают между полюсами постоянного магнита, то эта рамка начнёт вращательное движение. От направления тока, проходящего через рамку, будет зависеть направление вращения. Ток к рамке может подаваться двумя способами – через контакты-полукольца, которые прикреплены к концам рамки, или же через щётки, которые скользят по коллектору. [13]

Исходя из того, что максимальные обороты данного электродвигателя достигают 17000 об/мин, а корректная работа гидронасоса обеспечивается при 1700-2200 об/мин, то для регулировки оборотов электродвигателя следует изготовить регулятор. 



Рисунок 19 – Регулятор оборотов электродвигателя.

Регулировка оборотов электродвигателя осуществляется за счёт изменения напряжения, подаваемого на него. В электрическую цепь был внедрён регулятор напряжения (диммер), который и позволил изменять обороты мотора в большую или меньшую сторону.

Регулятор оборотов закреплен на специально изготовленной пластине, а также подключён к кнопке аварийного выключения установки.



Рисунок 20 – Схема подключения коллекторного электродвигателя через регулятор напряжения.

Гидронасос соединён с распределительным узлом (распределитель-дозатор, рулевая колонка, рулевое колесо) маслопроводами, как тонкостенно металлическими, так и резинометаллическими, со специальными переходниками и штуцерами.

Распределительный узел закреплён на раме трактора.



Рисунок 21 – Распределительный узел.









Рисунок 22 – Распределитель (дозатор).

Внутри дозатора помещён специальный блок клапанов, включающий в себя: противовакуумные, противоударные, предохранительные и обратные клапана. Обратные клапана нужны в том случае, если откажет гидронасос. В такой ситуации клапан перекрывает слив. Благодаря этому, рабочая жидкость не может циркулировать во всей системе. Предохранительные клапана регулируют давление в системе. При езде по неровным поверхностям давление в системе также регулируют противоударные клапана.

Распределитель (дозатор) имеет 4 выхода (канала):

- разгрузка (слив);

- подача масла от насоса (канал нагнетания);

- канал левого цилиндра;

- канал правого цилиндра.









Рисунок 23 –Каналы распределителя.

Распределительный узел соединён с двумя силовыми цилиндрами по отдельности.

	

Рисунок 24 – Соединение с силовым цилиндром.

При повороте рулевого колеса поток жидкости идёт в основном через полость, в которой открыто сливное отверстие, и делится пропорционально проходным сечениям. Через полости распределителя проходит неодинаковое количество рабочей жидкости, в результате чего в них появляется разность давления, обеспечивающая перемещение золотника в зону низкого давления и перекрытие им сливного отверстия. В полости с закрытым сливным отверстием давление масла повышается, и поршень начинает перемещаться [1].

Соответственно, при повороте руля влево, поршни силовых цилиндров колёс будут перемещаться под действием потока жидкости вправо, а при повороте руля вправо, поршни будут перемещаться влево.



Рисунок 25 – Работа правого силового цилиндра при повороте руля влево.

	

	

	

	

Рисунок 26 – Работа правого силового цилиндра при повороте руля вправо.

	Силовой цилиндр соединён с поворотным кулаком посредством рулевой тяги. В свою очередь, поворотный кулак прикреплён с переднему мосту через подвижное шкворневое соединение, которое позволяет поворотному кулаку вращаться вправо и влево.

	Рулевая тяга – одна из составных частей рулевого управления. Изготавливается из высокопрочных материалов. Состоит из соединительной трубы и наконечника. В свою очередь, наконечник состоит из шарового пальца и вкладышей. Наконечник вставляется в отверстие поворотного кулака и затягивается гайкой с обратной стороны с определённым усилием. Одной из причин большого свободного хода (люфта) рулевого колеса, помимо неисправностей гидросистемы рулевого управления, может быть неисправность рулевой тяги.

	

	

Рисунок 27 – Соединение поворотного кулака с мостом и рулевой тягой.

	Следует отметить, что передняя часть трактора стоит на специальных четырёх стоечных подставках, что снижает требуемое усилие для поворота управляемых колёс, так как они не имеют сцепления с поверхностью полом. 

	

Рисунок 28 – Подставки под передний мост.

	

	

	Выводы.

Учебная установка гидрообъёмного рулевого управления предназначена для выполнения различных лабораторных, практических работ и теоретических занятий по изучению конструкции гидрообъёмного управления, конструкции тракторов в курсах «Устройство автотракторной техники», «Эксплуатация автотракторной техники», «Конструкция и расчет автотракторной техники», «Гидпро- и пневмо- привод». Также данная установка позволит студентам освоить принципы диагностирования и ремонта гидропривода.

	Практические и лабораторные работы:

	- овладение конструкцией и принципами работы гидрообъёмного рулевого управления, его узлов и агрегатов;

	- диагностика неисправностей рулевого управления;

	- техническое обслуживание гидроо.......................