UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Hidravlični sistem novega traktorja Fendt Vario
Diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje STROJNIŠTVO
Matevž Sosič
Ljubljana, september 2021
UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Hidravlični sistem novega traktorja Fendt Vario
Diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje STROJNIŠTVO
Matevž Sosič
Mentor: doc. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž.
Ljubljana, september 2021
v
Zahvala
Najprej bi se rad zahvalil mentorju doc. dr. Francu Majdiču za vse nasvete, pomoč in vodenje pri izdelavi diplomskega dela, saj brez njegove pomoči delo ne bi nastalo v takšni obliki, kot je.
Velika zahvala gre tudi lastniku podjetja Interexport d.o.o gospodu Alešu Jenčiču, ki mi je omogočil izvajanje meritev na traktorju.
Posebna zahvala gre gospodu Jožu Sajovicu, dipl. inž. za vse nasvete pri shematskem delu in pri opravljanju meritev tlakov na delavni hidravliki traktorja.
Zahvala gre tudi gospodu Ervinu Andrejčiču, dipl. inž., da mi je omogočil tedenski preizkus traktorja na kmetiji.
Na koncu bi se rad zahvalil svoji družini in prijateljem, ki so me podpirali in spodbujali, da sem zadevo pripeljal do konca.
vi
vii
viii
ix
Izvleček
UDK 631.372:621.22(043.2) Tek. štev.: VS I/927
Hidravlični sistem novega traktorja Fendt Vario
Matevž Sosič
Ključne besede: -Traktorji Fendt -razvoj
-hidravlika -delovanje
-delavna hidravlika -menjalnik
V okviru diplomske naloge je bil obravnavan popis celotnega hidravličnega sistema, ki se nahaja v novem traktorju Fendt. Sprva je predstavljen razvoj od samega začetka pa vse do danes nato pa je podrobno opisano, kako deluje hidravlika. Obravnavano je delovanje vseh hidravličnih črpalk, navigacijsko-krmiljenega volana, zavor, sprednje ter zadnje delavne hidravlike, hitrih spojk, vzmetene preme ter čelnega nakladača. Podrobno je razloženo delovanje Vario menjalnika, prav tako je podrobno razložena celotna shema, v kateri je povezava od motorja pa vse do črpalk s spremenljivo iztisnino. Nato so bile izvedene določene meritve na sklopu delavne hidravlike, s katerimi je bilo preverjeno, ali ustrezajo rezultati meritev predpisanim podatkom traktorja. Dodanih je še nekaj shem za primerjavo med dejanskimi ter teoretičnimi meritvami.
x
xi
Abstract
UDC 631.372:621.22(043.2) No.: VS I/927
Hydraulic system of the new Fendt Vario
Matevž Sosič
Key words: - Fendt tractors -development -hydraulics -handling
-working hydraulics -transmission
Within the scope of the diploma thesis the inventory of the entire hydraulic system of the new Fendt tractor has been dealt. Firstly, the development from the beginning until today is represented, then there is a detailed description how the hydraulics work. Functioning of all the hydraulic pumps, GPS steering wheel, the brakes, the front and rear working hydraulics, the quick couplings, the spring axles and the front loader is also represented. The Vario transmission’s working is also explained in detail, as well the whole system, in which there is a connection from the engine to the variable displacement pumps. Then some measurements on the working hydraulics were taken to check if the results were in accordance with the regulations and the tractor’s data. Some diagrams for comparison between actual and theoretical measurements are also added.
xii
xiii
Kazalo
Kazalo slik...xv
Kazalo preglednic...xvii
Seznam uporabljenih simbolov...xix
Seznam uporabljenih okrajšav...xxi
1 Uvod ... 1
1.1 Ozadje problema ... 1
1.2 Cilji ... 3
2 Teoretične osnove in pregled literature ... 5
3 Metode dela ... 9
3.1 Predstavitev traktorja ... 9
3.2 Shema delavne hidravlike ... 10
3.2.1 Hidravlični agregat ... 11
3.2.2 Hidravlični volan ... 12
3.2.3 Zavore za priklopnik ... 17
3.2.4 Hidravlično dvigalo ... 19
3.2.5 Hidravlični izhodi ... 24
3.2.6 Končna plošča ... 27
3.2.7 Vzmetenje prve osi ... 28
3.2.8 Sklop hitrih spojk ... 31
3.3 Čelni nakladač ... 31
3.4 Vario menjalnik ... 39
3.5 Ekspirementalni del ... 51
3.5.1 Zasnova preizkusa ... 51
3.5.2 Namen meritev ... 51
3.5.3 Potek meritev ... 51
3.5.4 Mesto meritve ... 52
3.5.5 Vrste dobljenih podatkov ... 53
3.6 Izbira in opis preizkusnih traktorjev ... 55
4 Rezultati in diskusija ... 57
xiv
4.1 Prva meritev pri nizkih vrtljajih ... 57
4.2 Druga meritev pri optimalnih vrtljajih ... 58
4.3 Tretja meritev pri visokih vrtljajih ... 58
5 Zaključki ... 59
Literatura... 61
xv
Kazalo slik
Slika 1.1: a) Prvi Fendtov traktor Arst 2.9 kW, b) Arst 2 4,4 kW [2] ... 1
Slika 1.2: a) Arst 3 s 6,6 kW, b) Arst Dieselross F18 s 13,2 kW [3] ... 2
Slika 1.3: a) Fendt Farmer 1, b) Fendt Favorit 1 [4] ... 2
Slika 1.4: a) Fendt Vario 926 [2], b) Fendt Vario 200, prva serija [5] ... 3
Slika 2.1: Centrična lega krmilnega bata v ventilu [7] ... 6
Slika 2.2: Ekscentrična lega krmilnega bata v ventilu [7] ... 6
Slika 2.3: Kontura krmilnih batov v prerezu: A-idealna krožnica, centrična lega, B-idealna krožnica, ekscentrična lega, C-realna krožnica, centrična lega, D-realna krožnica ekscentrična lega [7] ... 7
Slika 2.4: Erozijska obraba znotraj ventila zaradi nečistoč [7] ... 7
Slika 2.5: Abrazijska obraba zaradi delcev nečistoč znotraj hidravličnega sistema [7] ... 8
Slika 3.1: Novi model traktorja Fendt Vario 211 ... 9
Slika 3.2: Delitev celotne sheme delavne hidravlike traktorja po sklopih ... 11
Slika 3.3: Hidravlični agregat traktorja Fendt Vario 211 ... 12
Slika 3.4: Prikaz velikega obračalnega kota [11] ... 13
Slika 3.5: Hidravlična shema navadnega hidravličnega volana ... 14
Slika 3.6: Hidravlični volan s podporo navigacijskega sistema ... 16
Slika 3.7: Francoski način hidravličnih zavor za priklopnik ... 17
Slika 3.8: Shema italijanskega sistema zavor za priklopnik ... 18
Slika 3.9: Krmilje za delavno hidravliko (sklop IV) ... 19
Slika 3.10: Delavni terminal, multifunkcionalna krmilna palica ter vsa stikala za upravljanje traktorja ... 20
Slika 3.11: Pozicija prvega in zadnjega dvigala na traktorju [11] ... 21
Slika 3.12: Shematski prikaz delavne hidravlike zadaj ... 22
Slika 3.13: Shema čelne delavne hidravlike (sklop VIII) ... 23
Slika 3.14: Shema hidravličnih izhodov 1.1 (sklop VI) ... 24
Slika 3.15: Shema hidravličnih izhodov 1.2 (VII) ... 25
Slika 3.16: Shema hidravličnih izhodov 1.3... 26
Slika 3.17: Shema hidravličnih izhodov spredaj 2.1 (sklop X) ... 27
Slika 3.18: Shema končne ploščče ... 28
Slika 3.19: Prva vzmetena prema, ločen sistem od šasije traktorja Fendt [13] ... 29
Slika 3.20: Hidravlična shema vzmetene prve osi (sklop XII) ... 30
Slika 3.21: Štiri hitre spojke na zadnjem delu traktorja (sklop XIII) ... 31
Slika 3.22: Čelni nakladač 3X, nadgradnja [14] ... 32
Slika 3.23: Pogled na delavni prostor ter čelnim nakladačem [14] ... 32
Slika 3.24: Shema celotne hidravlike čelnega nakladača ... 33
Slika 3.25: Hitra spojka spojena s čelnim nakladačem ... 34
Slika 3.26: Shema hitrega priklopa čelnega nakladača (Faster) ... 35
Slika 3.27: Dodatni liniji 3 in 4 ... 36
xvi
Slika 3.28: Shema dviga in spusta kible ... 37
Slika 3.29: Shema dviga in spusta nakladača (sklop IV) ... 38
Slika 3.30: Celotna hidravlična shema Vario menjalnika s prikazanimi podsklopi ... 39
Slika 3.31: Shema hidravličnega agregata in hidravlične črpalke v vario menjalniku ... 41
Slika 3.32: Hidromehanski menjalnik [15] ... 42
Slika 3.33: Shematski prikaz aksialne batne črpalke z nagibnim bobnom [16] ... 42
Slika 3.34: Shematski prikaz črpalke z nagibnim bobnom [16] ... 43
Slika 3.35: Shematični prikaz hidromehanskih gibanja traktorjev Fendt serije 200 [15] ... 43
Slika 3.36: Vario menjalnik [17] ... 44
Slika 3.37: Pogled na volan ter obvolansko ročico za spreminjanje smeri ... 45
Slika 3.38: Shematski prikaz delovanja hidromehanskega prenosnika vrtilnih gibanj pri košnji [15] ... 46
Slika 3.39: Shematski prikaz delovanja hidromehanskega prenosnika vrtilnih gibanj pri končni hitrosti [15] ... 47
Slika 3.40: Hidravlični agregat ter črpalka Vario menjalnika z varovanjem ... 48
Slika 3.41: Zavore ter vklop prve kardanske gredi ... 49
Slika 3.42: Vklop zadnje priključne gredi, zapore diferenciala in pogona 4x4 ... 51
Slika 3.43: Traktor v servisni delavnici pred meritvami ... 52
Slika 3.44: Mesto priklopa v kabini, na levi strani voznikoveg sedeža ... 53
Slika 3.45: Zelo pregledna shema med izvajanjem meritev ... 54
Slika 3.46: Servis in prodaja kmetijske mehanizacije ... 55
Slika 3.47: Traktor pripravljen na meritve ... 55
Slika 4.1: Rezultati prve meritve pri 800 vrt/min pogonskega motorja ... 57
Slika 4.2: Rezultati druge meritve pri 1500 vrt/min pogonskega motorja ... 58
Slika 4.3: Rezultati tretje meritve pri 2200 vrt/min pogonskega motorja ... 58
xvii
Kazalo preglednic
Preglednica 3.1:Osnovne karakteristike traktorja Fendt Vario 211 [8] ... 10
Preglednica 3.2: Osnovne dimenzije obravnavanega traktorja Fendt Vario 211 [9] ... 10
Preglednica 3.3: Delavni parametri hidravličnih črpalk traktorja [10] ... 11
Preglednica 3.4: Nosilnost prvega in zadnjega dvigala [5] ... 20
Preglednica 3.5: Osnovni podatki o priključni gredi [12]. ... 50
xviii
xix
Seznam uporabljenih simbolov
Oznaka Enota Pomen
A mm2 površina
F N sila
𝑛Č vrt min-1 vrtljaji hidravlične črpalke
P kW moč
p MPa, bar tlak
𝑄Č 1 min-1 pretok hidravlične črpalke
m3 s
qČ cm3 vrt-1 iztisnina hidravlične črpalke c
a b
mm mm mm
višina traktorja dolžina
širina Indeksi
DH delavna-hidravlika
xx
xxi
Seznam uporabljenih okrajšav
Okrajšava Pomen
TMS traktorjev sistem za upravljanje (angl. Traktor Managment System) EHR elektro hidravlični nadzor dvižnega dvihala (angl. Electro-
Hydraulic-Control)
DH delavna hidravlika
oz. oziroma
ARS protizvrnitveni sistem (angl. Anti Roll System)
GPS globalni sistem pozicioniranja (angl. Global Positioning System)
HS hitre spojke
xxii
1
1 Uvod
Življenje brez tehnike je dandanes nepredstavljivo, saj na nas vpliva že več tisočletij. Kljub velikemu napredku je svet še vedno odvisen od dela človeških rok, pa vendar si je težko predstavljati modernega življenja brez kmetijskih strojev. Veliko ljudi se ne zaveda, da je potrebno veliko dela ter napora, da pride hrana do trgovin oz. do kupca. Da kmetu olajšajo delo se sodobni kmetijski stroji vedno znova izpopolnjujejo.
1.1 Ozadje problema
Vse se je začelo v dvajsetih letih 20. stoletja, ko je izdelovanje in popravilo kmetijskih strojev postalo vse večje in večje. Prvi traktor je bil narejen leta 1928, izdelala sta ga brata Fendt. Imenoval se je Arst (slika 1.1a), namenjen pa je bil predvsem za košnjo trave. Imel je bencinski motor Deutz, ki je proizvedel 2,9 kW [1]. Leta 1930 so izdelali traktor s 4,4 kW (slika 1.1b), poganjal pa ga je Deutzov dizlov motor. Ta traktor je bil namenjen serijski proizvodnji kot prvi pa je vseboval tritočkovno delavno hidravliko [2].
a b
Slika 1.1: a) Prvi Fendtov traktor Arst 2.9 kW, b) Arst 2 4,4 kW [2]
Uvod
2
V letu 1932 je bil izdelan traktor s 6,6 kW ter mehansko vzmeteno premo (os).
Z naraščanjem prodaje so bratje Fendt odprli tovarno s tekočim trakom, tako so leta 1936 predstavili nov traktor Dieselross F18 (slika 1.2a), z največjo močjo 13,2 kW. Bil je prvi traktor, ki je imel neodvisno kardansko os, to pomeni, da jo je bilo mogoče vključiti med gibanjem. Z letom 1940 je imelo podjetje 71 zaposlenih, drugi največji nemški proizvajalec traktorjev. Zaradi pomanjkanja dizelskega goriva je moralo podjetje leta 1942 podpisati razne vojaške pogodbe o predpisani porabi goriva. Posledično so nove traktorje nadomestili s pogonom na plin, proizvedenim s pomočjo gretja lesa, kar pomeni, da je bil veliko slabši izkoristek (slika 1.2b). Izdelovali so jih približno tri leta, saj so te motorje nadomestili novi na, kurilno olje ali na bencin [3].
a b Slika 1.2: a) Arst 3 s 6,6 kW, b) Arst Dieselross F18 s 13,2 kW [3]
Po vojni se je proizvodnja skokovito povečala, kar je bila posledica razvoja F12GT. Bil je vsestranske zasnove (tritočkovni drog, priključna gred, itd...). Razvoj v petdesetih letih je vključeval uvedbo novih serij Favorit, (slika 1.3a) in Farmer, (slika 1.3b).
Leta 1957 je podjetje Fendt predstavilo prvi ozki traktor FLS24, namenjen za vinograde in sadjarstvo [4].
a b Slika 1.3: a) Fendt Farmer 1, b) Fendt Favorit 1 [4]
3 Do leta 1961 je podjetje Fendt prodalo 100.000 traktorjev. Pomemben napredek se je zgodil leta 1968, ko je podjetje predstavilo sklopko Turbomatik, ki uporablja turbinsko tehnologijo za bolj gladko speljevanje, poleg tega pa zmanjšuje obrabo ter udarne obremenitve menjalnika. Najpomembnejši napredek se je leta 1995 zgodil s predstavitvijo Fendta Vario 926 (slika 1.4a) [2]. Opremljen je bil z najnovejšim pogonskim sklopom, ki združuje hidrostatični pogon z mehanskim menjalnikom. Leta 1997 ga prevzame ameriška korporacija AGCO. Z letom 1998 je začelo podjetje Fendt s proizvodnjo kombajnov, kasneje pa še s proizvodnjo balirk. Leta 2009 Fendt predstavi novo serijo 200 Vario V / F / P, najmanjša serija z Vario menjalnikom na tržišču (slika 1.4b) [5].
a b
Slika 1.4: a) Fendt Vario 926 [2], b) Fendt Vario 200, prva serija [5]
Z letom 2020 so kompletno prenovili serijo 200 vario, več vam bo predstavljeno v nadaljevanju.
1.2 Cilji
Glavna naloga je obrazložitev hidravličnih shem ter prikaz samega delovanja posameznih hidravličnih sklopov.
Glavni cilji diplomskega dela so:
- shema krmiljenja volana ter delovanje, - shema vzmetene preme ter delovanje, - shema vario menjalnika ter delovanje,
- shema tritočkovnega priklopa spredaj in zadaj ter delovanje, - shema čelnega nakladača ter delovanje,
- shema hitrih spojk ter ventilov spredaj in zadaj,
- izvedba osnovnih meritev delavne hidravlike novega traktorja.
Uvod
4
5
2 Teoretične osnove in pregled literature
Notranje puščanje hidravličnih sestavin – fizikalne osnove
Notranje puščanje (lekaža) je še vedno največji problem v vseh hidravličnih sistemih [6], predvsem znotraj drsniških ventilov, črpalk, hidravličnih motorjev,... Znani sta notranje in zunanje puščanje sistema, vendar večjo težavo predstavlja notranje. Zunanjemu puščanju se je ob dobrem projektu mogoče povsem izogniti. Notranje puščanje se pojavlja predvsem zaradi: obrabe materiala, segrevanja kapljevine, kvalitete kapljevine, kvalitete izdelave, razlike tlakov na eni in drugi strani reže. Če notranjega puščanja ne bi bilo, sistem sploh ne bi deloval, saj ta tok vpliva da sistem lahko deluje. Posledica notranjega puščanja (lekaže) je manjši volumski izkoristek v sistemu, kar pomeni posledično zmanjšanje hitrosti gibanja hidravličnega stroja.
Funkcionalen sistem predstavljata dva elementa, ki sta v stiku med delovanjem in hidravlična kapljevina. Elementa, ki sta v stiku sta npr.: krmilni bat znotraj protipovratnega, tlačnega, tokovnega ali potnega ventila, bat v batni črpalki ali hidravličnem motorju, zobnik v ohišju zobniške črpalke,... Poznamo sedežne kontakte pri protipovratnih ventilih in drsniške pri potnih in tokovnih ventilih. Sam kontakt med drsniškima elementoma, ki se gibljeta z veliko hitrostjo, naj bo čim manjši. To pomeni, da manjša kot je reža med elementoma, manjše je notranje puščanje. Medtem pa ima kontakt med sedežnima elementoma zelo majhno režo, lekaža pa je zanemerljivo majhna. Sedežne ventile se smatra kot »ventile brez notranjega puščanja« [7]. Reža (s) pri drsniškem elementu je visoka med 5 in 10 mikrometrov (μm), dolga pa nekaj milimetrov (mm), za dvostopenjske pa je sorazmerno večja. Krmilni bat je lahko v centrični (slika 2.1) ali ekscentrični legi (slika 2.2).
Teoretične osnove in pregled literature
6
Slika 2.1: Centrična lega krmilnega bata v ventilu [7]
Slika 2.2: Ekscentrična lega krmilnega bata v ventilu [7]
Na sliki 9 »s« predstavlja velikost (višino) reže, na sliki 10 pa se povprečno vrednost »s«
izračuna po enačbi (1).
𝑠 = 𝑟𝑖 − 𝑟𝑏 =𝐷𝑖 − 𝐷𝑏
2 (1)
S pomočjo enačbe (2) se lahko izračuna notranje puščanje (lekažo).
𝑄np,najv = 𝑛𝑖𝑝 ∗ [𝜋
12+Δ𝑝 ∗ 𝐷𝑠𝑟 ∗ 𝑠3
𝜌 ∗ 𝜐 ∗ 𝐿 ∗ 𝑓𝑖𝑧𝑠𝑟] (2)
Težava enačbe (2) je v tem, da velja samo za idealne krožnice, ki pa seveda ne obstajajo.
Odstopki so v povprečju okrog 2 μm, v grobem se to vidi na sliki 2.3, v kateri so korekcije močno povečane za lažjo predstavo.
7 Slika 2.3: Kontura krmilnih batov v prerezu: A-idealna krožnica, centrična lega, B-idealna krožnica, ekscentrična lega, C-realna krožnica, centrična lega, D-realna krožnica ekscentrična lega
[7]
Kapljevina se pri pretakanju skozi režo močno segreva »na vsakih 100 bar padca tlaka za 6°C«, kot je navedeno v članku [7]. Če v samem sistemu poteka vse kot je predpisano, ima veliko vlogo nečistoča olja. Že samo olje kot tako ima v sebi določeno število nečistoč, ki pa se med proizvajalci močno razlikujejo. Pomembno je dodati, da se pri servo ventilih zahteva hidravlično olje NAS 5 z do 50.000 delci/1 dcl olja (kapljevine).
Poznamo dve najbolj škodljivi vrsti obrabe, to sta erozija in abrazija:
Erozija, razvidna na (sliki 2.4) nastane zaradi velikih sprememb tlakov p1 in p2. Pri velikih pritiskih so velike hitrosti delcev, ki so v samem hidravličnem olju in odnašajo material z robov. Posledica tega je skrajšana dolžina prikritja, kar pomeni manjše tesnenje.
Abrazija, med batom in ohišjem se v reži nabira nečistoča delcev, ki so v hidravličnemu olju. Ti lahko močno povečajo obrabo ene in druge površine, kar privede do notranjega puščanja (lekaže). Abrazijo materiala se lahko vidi na (sliki 2.5).
Slika 2.4: Erozijska obraba znotraj ventila zaradi nečistoč [7]
Teoretične osnove in pregled literature
8
Slika 2.5: Abrazijska obraba zaradi delcev nečistoč znotraj hidravličnega sistema [7]
9
3 Metode dela
Poglavje metode dela obravnava osnovni opis traktorja Fendt Vario 211 S3, sheme celotne hidravlične napeljave in obrazloženo njeno delovanje.
3.1 Predstavitev traktorja
Osnovni podatki traktorja
Na sliki 3.1 je prikazan traktor Fendt Vario 211, na katerem katerem so bile izvedene osnovne hidravlične meritve. Njegovi tehnični podatki so navedeni v preglednicah 3.1 in 3.2.
Slika 3.1: Novi model traktorja Fendt Vario 211
Metode dela
10
Preglednica 3.1:Osnovne karakteristike traktorja Fendt Vario 211 [8]
Tip motorja AGCO KLD011001
Število cilindrov 3
Delavna prostornina cm3 3300
Hlajenje vodno
Nazivna moč kW/hp 84/114
Max nazivna moč kW/hp 91/124
Največji moment motorja na 1600 rpm Nm 463
Maks. moment motorja pri 1600 rpm Nm 508
Najvišji vrtljaji motorja vrt min-1 2100
Preglednica 3.2: Osnovne dimenzije obravnavanega traktorja Fendt Vario 211 [9]
Teža kg 4280
Dolžina mm 4119
Širina mm 2186
Višina mm 2620
Oddaljenost od tal mm 475
3.2 Shema delavne hidravlike
Celotna, pomanjšana hidravlična shema je prikazana na (sliki 3.2). Shema je v pomanjšani verziji zato, da vsebuje vse komponente ter povezave med seboj. Sklopi so označeni z rimskimi številkami za lažje iskanje. Sklop I predstavlja osnovni hidravlični agregat s črpalkami, rezervoarjem in ostalo opremo, sklop II predstavlja volanski hidravlični sistem, sklop III predstavlja hidravlične zavore priklopnika, sklop IV predstavlja krmilje delovne hidravlike in priključkov za sisteme od V do XII, sklopa V in VIII predstavljata sprednji ter zadnji hidravlični dvigali, sklopi VI-X predstavljajo hidravlične ventile delavne hidravlike za priklopnike, sklop XII predstavlja vzmetenje prednje osi z zračnim hladilnikom olja, sklop XIII predstavlja hitre spojke za zunanje priključke.
11 Slika 3.2: Delitev celotne sheme delavne hidravlike traktorja po sklopih
3.2.1 Hidravlični agregat
Hidravlični agregat je prikazan pod rimsko številko I. Parametri hidravličnih črpalk traktorja so popisani v preglednici 3.3 in na sliki 3.3.
Preglednica 3.3: Delavni parametri hidravličnih črpalk traktorja [10]
Pč1 l/min 33,3
cm3/vrt 11
Pč2 l/min 33,3
cm3/vrt 11
Pč3 l/min 70,6
cm3/vrt 28
Motor z notranjim izgorevanjem A1 prenaša moment preko gredi na reduktor A2, ta poganja dve enosmerno delujoči črpalki s kostantno iztisnino (Pč1, Pč2) in pretokom 33,3 l/min pri 2100 vrt. min-1 . Črpalka črpa olje iz rezervoarja A5 preko sesalnega filtra A4 naprej po cevi P1 (Φ15x1,5) naprej v sistem hidravličnega volana. Črpalka Pč3 prav tako črpa olje iz rezervoarja preko sesalnega filtra A4 v sistem. Ima spremenljivo iztisnino, z največjim pretokom 70,6 l/min pri 2100 vrt. min-1. Črpalka ima vgrajena dva tlačna kompenzatorja (3/2 potna ventila z nastavljivo vzmetjo) A3. Zgornji je krmiljen hidravlično in se ob
Metode dela
12
povečanem tlaku premakne v skrajni desni položaj. Iz tega položaja priteče olje med dve zaslonki, levo, da zmanjša volumski pretok, desno pa v rezervoar. Nivo olja v rezervoarju prikazuje električni višinomer, ki je povezan na digitalni prikazovalnik (A7). Olje se polni v rezervoar na mestu A12, skozenj pa tečeta dva povratna voda, T2 in T3. Zbiralni blok A13 združuje povratne vode v enega skupnega, ki je voden mimo hladilnika in filtra nazaj v rezervoar. V bloku A12 je hladilnik olja A15. Blok vsebuje tudi ventil 3/3 A16 (temperaturno stikalo), ki preklopi, ko naraste temperatura olja. Prav tako je na ohišje pritrjen termometer A14, ki sporoča temperaturo hidravličnega olja. Iz bloka A12 gre povratni vod naprej proti filtru A9 z obtočnim ventilom, ki varuje filtrski vložek in njegovo ohišje pred tlačno preobremenitvijo. V hidravlični agregat so priključeni še 4 vodi, dva sta povratna T5, T6 in dva lekažna voda Rx1, Rx2.
Slika 3.3: Hidravlični agregat traktorja Fendt Vario 211
3.2.2 Hidravlični volan
Krmilni mehanizem na traktorju opravlja funkcijo zavijanja med vožnjo. V našem primeru je krmiljenje hidrostatično in deluje s pomočjo hidravličnih valjev in hidravličnega olja, ki ga poganja črpalka. Glede na veličino je zelo okreten in kompakten, saj ima kot zavijanja 52° (odvisno od velikosti pnevmatik). Traktor ponuja funkcijo FendtActive, ki doseže celoten zavoj pnevmatik z enim samim obratom volana (slika 3.4). Ta funkcija se onemogoči nad hitrostjo 8 km/h.
13 Slika 3.4: Prikaz velikega obračalnega kota [11]
Običajno, hidravlično krmiljen traktor
Je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko II na sliki 3.5.
Hidravlično olje priteče v blokB22 preko voda P1, ki ga poganja črpalka Pč1. Na vodu P1 je tudi merilno mesto M1, s pomočjo katerega se meri tlak. Nato hidravlično olje teče naprej preko gibke cevi B12 v blok vse do prioritetnega tokovnega ventila B3. Ta ventil se ob preobremenitvi premakne v skrajno levi položaj, kjer se nahaja odprt vod za volansko glavo B7. V primeru, da se volan ne rabi, se ventil postavi v skrajno desni položaj, kjer se odpre dodaten vod P1.1, ki teče na zavore. Pred volansko glavo je protipovratni ventil z vzmetjo B5 s tlakom odpiranja več kot 1 bar ter protipovratni ventil z vzmetjo B6.1 s tlakom odpiranja manj kot 1 bar. Volanska glava je sestavljena iz ventila 5/3, ki se ga ročno vrti (obrača), ter tako spreminja smer obračanja koles. Iz volanske glave gre olje vse do obojestransko delujočega valja z obojestransko batnico premera bata (D) 68 mm in premera batnice (d) 36 mm, ter giba (H) 192 mm (B9). Varnostna ventila B8 in B8.1 skrbita za razbremenitev v primeru, da kolo zadane oviro (kamen).
Metode dela
14
Slika 3.5: Hidravlična shema navadnega hidravličnega volana
15 Navigacijsko krmiljen traktor
Hidravlično olje priteče v blok B22 (slika 3.6) preko voda P1, ki ga poganja črpalka Pč1. Na vodu P1 je tudi merilno mesto M1, preko katerega se meri tlak. Nato hidravlično olje teče naprej preko gibke cevi B2 v blok, kjer se loči v dva voda. Levo gre na 4/3 potni ventil B5, ki je krmiljen z izhodnim tlakom. Vzmet ga pridržuje v odprtem položaju, ob naraščanju tlaka, ga ta posledično zapre. V primeru, da je tlak še večji, krmilni tlak postavi ventil v skrajno levi položaj tako, da gre olje v rezervoar. Nato teče olje naprej v elektromagnetni 3/2 potni ventil B6. Ta ventil je krmiljen električno in služi kot vklopno/izklopni signal za delovanje digitalno krmiljenega potnega ventila B8. Preden pride napajalni krmilni signal do B8 se v vodu nahaja tudi filter B7, saj so komponente zelo majhne in se zahteva velika natančnost. B8 je sestavljen iz štirih elektromagnetnih potnih ventilov 2/2 (vklopniki/izklopniki) z veliko frekvenco ter z gostoto krmiljenja odpira oz. zapira ventil.
Vsi štirje 2/2 potni ventili (B8.1, B8.2, B8.3 in B8.4) služijo posrednemu hidravličnemu krmiljenju druge stopnje, zvezno krmiljenega 6/3 potnega ventila (B10). Iz spodnjih ventilov (B8.1 in B8.2) gre tlačni krmilni vod na levo ali desno stran glavnotočnega 6/3 potnega ventila B10, ki ga prekrmilita, istočasno pa kontrolira položaj glavnotočnega krmilnega bata elektrohidravlična krmilna enota (zaprta regulacijska zanka) B9. B9 je merilnik pomika LVDT, ki meri trenuten položaj bata v ventilu B10. Krmilni signal pride do B10 iz krmilnega voda P1 preko proporcionalnega potnega ventila 3/2 z elektromagnetom B3. Ventil B3 je krmiljen preko krmilnega signala, ki prihaja v blok B22 in gre mimo protipovratnega ventila B21 ter protipovratne kroglice z vzmetjo B16. V primeru nadtlaka se ventil samodejno preklopi v skrajno desno pozicijo in tako omogoča izkoristek prevelikega tlaka z odpiranjem dodatnega voda P1.1. Hidravlično olje teče naprej iz B10 na ventil 10/2 B11, ki je krmiljen izključno s krmilnim hidravličnim signalom. Najverjetneje je v hidravlični shemi traktorja napaka in manjka vzmet na desni strani, saj je za prekrmiljenje v drugi položaj potrebna vzmet ali krmilni signal. Ventil B11 ima torej dve poziciji, v skrajno levem položaju deluje ročno-hidravlično krmiljen volan, v skrajno desnem položaju pa ga krmili globalni sistem pozicioniranja (GPS). Od tu naprej gre olje na obojestransko delujoč valj z obojestransko batnico premera bata (D) 68 mm in premera batnice (d) 36 mm ter giba (H) 192 mm. Za ročno krmiljenje teče hidravlično olje preko protipovratnega ventila z vzmetjo s tlakom odpiranja več kot 1 bar na ventil B15, vzporedno pa krmili ventil B12. Ta ventil zapira oz.
odpira pretok olja na hidravlični agregat volana, ki poganja črpalko in tako omogoča obračanje koles. Volanska glava je sklop ventilov B12 in B15, hidravličnega motorja B24 in črpalke B25, iz katere gre olje na ventil B15. Vodila med sklopom črpalk in ventila B15 omogočajo, da je volan v vsakem položaju stacionaren. To pomeni, da se ob doseženem zasuku koles volanski ventil samodejno zapre.
Metode dela
16
Slika 3.6: Hidravlični volan s podporo navigacijskega sistema
17
3.2.3 Zavore za priklopnik
Zavore priklopnika močno pripomorejo pri varnem zaviranju celotnega vlečnega sklopa. V našem primeru ima traktor hidravlične zavore in hitro spojko za priklopnik. Krmilni signal prihaja preko stopalk iz traktorskih zavor in krmili ventil za priklopnik.
Zavorni hidravlični sklop je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko III.
Hidravlične zavore za priklopnik FR
Na sliki 3.7 je prikazan blok C6 francoskih hidravličnih zavor za priklopnik. Krmilni tlak prihaja iz volanskega hidravličnega sistema P1.1. Tlak najprej pride na dvostopenjski 4/3 elektromagnetni C1, ki je krmiljen preko dveh ventilov. Ventila C3 in C4 primarno krmili vod X iz hidravličnih zavor traktorja. V osnovnem položaju je v vodu do hitre spojke C5 minimalen tlak, prav tako tudi v vodu P1.1.1. Ventil C4 je hidravlično krmiljen 2/2 potni ventil s tlakom P1.1 in je pretočno omejen z dušilko C2.1.
Slika 3.7: Francoski način hidravličnih zavor za priklopnik
Hidravlične zavore za priklopnik IT
Na sliki 3.8 je prikazan blok C9 italijanskih hidravličnih zavor za priklopnik. Krmilni tlak prihaja iz volanskega hidravličnega sistema. Olje najprej priteče v hidravlično krmiljen dvostopenjski 4/3 potni ventil C1. Od tam je hidravlična povezava do enostopenjskega
Metode dela
18
elektromagnetnega 3/2 potnega ventila C4. Ventil C1 krmili C4 in C3, vendar je ventil C3 vzporedno krmiljen preko krmilnega voda X1. Ventil C5 je enostopenjski elektromagnetni potni ventil 2/2.
Slika 3.8: Shema italijanskega sistema zavor za priklopnik
Krmilje za delavno hidravliko
Je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko IV in na sliki 3.9.
Krmilni hidravlični signal X2 prihaja v protipovratni dušilni ventil, od tam gre do merilnega mesta M2. Prva veja vsebuje dušilko E3, zaslonko E6, protipovratni ventil z vzmetjo s tlakom odpiranja do 1 bar in tlačno tehtnico E4. Naslednjo vejo deli ventil E9 na krmilje X2 ter X1.1. Krmilje X1.1 predstavlja E8, to je nastavljiv ventil s tlačno kompenzacijo (ne glede na to kakšno je breme, bo vedno isti pretok), ter vod na X1_IZ, X1_VZ. Krmilni tlak P3 prihaja iz črpalke Pč3 s spremenljivo iztisnino, kjer poteka ena veja kot krmilje proti tlačni tehtnici mimo dušilke E3, omejuje pa jo protipovratni ventil z vzmetjo s tlakom odpiranja več kot 1 bar. Naslednja veja poteka preko vernostnega ventila z nastavljivo vzmetjo E7 preko tlačne tehtnice in se ob povečanem tlaku v krmilnem vodu P1.1.1 razbremeni na E2.
19 Slika 3.9: Krmilje za delavno hidravliko (sklop IV)
3.2.4 Hidravlično dvigalo
Hidravlično dvigalo je krmiljeno preko delavnega terminala (slika 3.10) na desni strani. Z njegovo pomočjo lahko se upravlja vse funkcije, ki jih ima traktor.
Metode dela
20
Slika 3.10: Delavni terminal, multifunkcionalna krmilna palica ter vsa stikala za upravljanje traktorja
S pomočjo hidravličnega dvigala traktor dviga, nosi in potiska navzdol razne traktorske priključke. Deli se jih na več kategorij na podlagi premera na priključnem drogovju. Traktor ima elektrohidravlično krmiljenje preko stikal in krmilne palice na desni strani voznikovega sedeža ter procesorja, ki vse skupaj nadzoruje. Na spodnjih ročicah priključnega drogovja so senzorji, ki merijo upor. Dvigovanje in spuščanje tritočkovnega drogovja se lahko izvaja tudi izven kabine, in sicer na blatnikih za kabino, na katerih so stikala za upravljanje. Podjetje Fendt ima v vseh serijah vgrajeno EHR hidravliko, kar predstavlja enostavno delovanje ter možnost nastavitve spomina dviga in spusta. V našem primeru ima traktor zadnji priključni tritočkovni drog in sprednji tritočkovni priključni drog, ki je krmiljen iz kabine (slika 3.10 in sliki 3.11) in od zunaj [12]. Nosilnost prvega in zadnjega dvigala traktorja je podana v preglednici 3.4.
Preglednica 3.4: Nosilnost prvega in zadnjega dvigala [5]
Zadnje dvigalo daN 4.204
Sprednje dvigalo daN 2.500
21 Slika 3.11: Pozicija prvega in zadnjega dvigala na traktorju [11]
Hidravlično dvigalo zadaj
je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko V (slika 3.12).
Krmilni signal X2 deli ventil H9 na dve veji, X3 ter X2.1, ki krmili ventil H1. Krmilni tlak P4 se deli na veji P5 ter P4.1. P4.1 teče skozi 2/2 proporcionalni potni ventil z vzmetjo H1.
Ventil H1 ima torej dve poziciji, skrajno desno je odprt, levo pa zaprt. V primeru nadtlaka med ventiloma H1 in H2 se ventil H1 premakne v skrajno levi položaj (zaprt). Tlak gre tako naprej proti H2, 8/3 dvostopenjski proporcionalni ventil s potisno-vlečnim magnetom. Ventil ima 3 položaje - nevtralni je na sredini, skrajno levo in desno pa sta delavna. Tok olja gre naprej skozi krmiljen protipovratni ventil H3 mimo varnostnega ventila H4 preko gibkih cevi H6 do hidravličnih valjev H5. Delavna hidravlika zadaj je enosmernega tipa, zato je dovolj tlak na eno stran batnice. V našemu primeru je to spodnja stran. Za spuščanje batnic hidravličnih valjev služi 2/2 potni ventil, ki se ga upravlja preko ročice. Ventil je odprt v skrajno levem položaju, v skrajno desnem pa drži breme na želeni poziciji. Vod Y1 teče skozi filter H8 na ventil H2 in mu zagotavlja potreben krmilni tlak za prekrmiljene glavnotočnega krmilnega bata proporcionalnega ventila.
Metode dela
22
Slika 3.12: Shematski prikaz delavne hidravlike zadaj
Ventil ima integriran merilnik položaja glavnotočnega krmilnega bata, s katerim nadzira,če se je premaknil za želeno višino.
Hidravlično dvigalo spredaj
je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko VIII (slika 3.13).
23 Slika 3.13: Shema čelne delavne hidravlike (sklop VIII)
Krmilni signal X5 (slika 3.13) deli ventil I13 na dve veji X6 ter X5.1 in krmili ventila I1 in I3. Krmilni tlak P7 se deli na veji P8 ter P7.1, ki teče skozi 3/3 proporcionalni potni ventil z vzmetjo I1. Ventil I1 ima torej 3 pozicije, skrajno desno je zaprt, v sredinskem položaju olje teče proti I3, levo pa pridržuje ventil k zapiranju krmilnega voda. Nato gre olje v dvostopenjski proporcionalni 8/4 potni ventil s potisno-vlečnim magnetom. Ventil I3 vsebuje 4 pozicije, obe skrajni poziciji sta razbremenilni. Pozicija 2 omogoča prenos hidravličnega olja naprej, medtem ko pozicija 3 omejuje oz. zapira vod. Krmili ga krmilni vod Y4, ki teče skozi filter I12 ter naprej po sistemu skozi Y5. Sprednje hidravlično dvigalo je dvosmerno delujoče – hidravlična valja sta dostransko delujoča.
Metode dela
24
3.2.5 Hidravlični izhodi
Vključno z ventili za hidravlični dvigali velja tudi za hidravlične ventile, da so sestavljeni po principu gradnje v sendvič (drug na drugega). To pomeni, da zavzemajo veliko manj prostora, enostavna vgradnja in servis.
Hidravlični izhodi zadaj 1.2
Posebnost hidravličnih ventilov in hitrih spojk 1.1 je v tem, da se jih lahko uporablja za dva namena. Lahko kot dodatni hidravlični pomiki pri mulčanju, ko se potrebuje večosno pomikanje, lahko pa tudi kot dodatna hidravlika za upravljanje sprednjega nakladača (odpiranje in zapiranje žlice). To je prikazano na zgornji desni strani slike 23 v bloku F14.
Sklop hidravličnih izhodov zadaj 1.2 predstavlja del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko VI na sliki 3.14.
Slika 3.14: Shema hidravličnih izhodov 1.1 (sklop VI)
Krmilni signal X3 (slika 3.14) deli ventil F12 na dve veji, X4 ter X3.1 in krmili ventil F1.
Krmilno hidravlično olje P5 se deli na veji P6 ter P5.1 in teče skozi 3/3 proporcionalni potni ventil z vzmetjo F1. Ventil F1 ima torej 3 pozicije, skrajno desno je zaprt, v skrajno desnem položaju je v mirujočem položaju (ang. stand by), v sredinskem pa odpre ventil in gre olje naprej. Ko se električno prekrmili 8/4 dvostopenjski proporcionalni potni ventil, hidravlično olje steče proti F4 (krmilni protipovratni ventil). Ventil F3 vsebuje 4 pozicije, obe skrajni poziciji sta razbremenilni. Pozicija 2 omogoča pretok olja naprej, medtem ko ga pozicija 3 omejuje oz. zapira. Krmilni vod (Y2) napaja ventil preko filtra I12. Omenjeni krmilni vod
25 Y2 nadaljuje svojo pot naprej po sistemu do priključka Y3. Za povratni vod poskrbi T15 in T14.1, ki hidravlično olje vodi nazaj v rezervoar.
Hidravlični izhodi zadaj 1.2
Posebnost hidravličnih ventilov in hitrih spojk 1.2 (slika 3.15) je tudi v tem primeru, da služijo dvojnemu namenu. Lahko kot dodatni hidravlični pomiki pri mulčanju, ko se potrebuje večosno pomikanje, lahko kot dodatna hidravlika za upravljanje sprednjega nakladača (dvigovanje in spuščanje). To se lahko vidi na zgornji desni strani slike 28 v bloku F14.
Sklop »hidravlični izhodi zadaj 1.2« je del celotne delavne hidravlike, prikazan pod rimsko številko VII.
Slika 3.15: Shema hidravličnih izhodov 1.2 (VII)
Krmilni signal X4 (slika 3.15) deli ventil G10 na dve veji, X5 ter X4.1, ki krmili ventila G1 in G3. Krmilni tlak P6 se deli na veji P7 ter P6.1, ki teče skozi 3/3 proporcionalni potni ventil z vzmetjo G1. Ventil G1 ima torej 3 pozicije, skrajno desno je zaprt, v skrajno desnem je v mirujočem položaju (ang. stand by) in v sredinskem odpre ventil da gre tako krmilni vod naprej. Ko se elektromagnetno prekrmili 8/4 dvostopenjski proporcionalni potni ventil, se odpre povezava proti krmilnemu protipovratnemu ventilu G4. Ventil G3 vsebuje 4 pozicije, obe skrajni poziciji sta razbremenilni. Pozicija 2 omogoča pretok olja naprej, medtem ko ga pozicija 3 omejuje oz zapira. Krmilni vod je napajan preko Y3, ki teče najprej skozi filter I12 in istočasno naprej po sistemu na priključek Y4. T13 je povratni vod ki prihaja iz čelne hidravlike slika 21 in povezuje T13.1 na vod T14.
Metode dela
26
Hidravlični izhodi spredaj 1.3
je del celotne delavne hidravlike, prikazan pod rimsko številko IX (slika 3.16).
Slika 3.16: Shema hidravličnih izhodov 1.3
Krmilni signal X6 deli ventil J9 na dve veji, X7 ter X6.1, ki krmili ventila J1 in J3. Krmilni tlak P8 se deli na vejo P9 ter P8.1, ki teče skozi 3/3 proporcionalni potni ventil z vzmetjo J1.
Ventil J1 ima torej 3 pozicije, skrajno desno je zaprt, v skrajno desnem je v mirujočem položaju (ang. stand by), v sredinskem pa odpre ventil in sprosti krmilni pretok olja naprej.
Ko se elektromagnetno prekrmili 8/4 dvostopenjski proporcionslni potni ventil, se odpre povezava proti krmilnemu protipovratnemu ventilu J4. Ventil J3 vsebuje 4 pozicije, obe skrajni poziciji sta razbremenilni. Pozicija 2 omogoča pretok olja naprej, medtem ko ga pozicija 3 omejuje oz. zapira. Krmilni vod je napajan preko Y5, najprej teče skozi filter I12, ter istočasno naprej po sistemu skozi Y6. Za povratni vod poskrbi T11.1 in T12, ki vrača hidravlično olje nazaj v rezervoar.
Hidravlični izhodi zadaj 2.1
je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko X (slika 3.17).
27 Slika 3.17: Shema hidravličnih izhodov spredaj 2.1 (sklop X)
Krmilni signal X7 (slika 3.17) deli ventil K11 na dve veji, X8 ter X7.1, in krmili ventil K1.
Krmilni tlak P9 se deli na veji P10 ter P9.1 in teče skozi 3/3 proporcionalni potni ventil z vzmetjo K1. Ventil K1 ima torej 3 pozicije, skrajno desno je zaprt, v skrajno desnem je v mirujočem položaju (ang. stand by), v sredinskem pa odpre ventil in sprosti krmilni pretok olja naprej. Ko se elektromagnetno prekrmili 8/4 dvostopenjski proporcionalni potni ventil, se odpre povezava proti krmiljenem, protipovratnem ventilu K4. Ventil K3 vsebuje 4 pozicije, obe skrajni poziciji sta razbremenilni, pozicija 2 omogoča pretok hidravličnega olja naprej, medtem ko ga pozicija 3 omejuje oz. zapira. Krmili ga krmilni vod Y6, ki teče skozi filter I12 ter naprej po sistemu skozi Y7. T10 je povratni vod, ki prihaja iz končne plošče (slika 3.18) in povezuje T10.1 na povratni vod T11.
3.2.6 Končna plošča
je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko IX (slika 3.18).
Metode dela
28
Slika 3.18: Shema končne ploščče
Na (sliki 3.18) je prikazan sistem varovanja. Krmilni tlak P10 vstopa v blok L9 na mestu L6.
Omejen oz. zaprt je na mestu L8, zato gre hidravlično olje preko filtra L2 na tlačni reducirni ventil L3, ki krmili vse ostale ventile. Iz ventila L3 gre krmilni vod v 3/2 potni ventil L4 s potisnim elektromagnetom (monostabilni). Ventil ima dve stanji, v skrajno levem je zaprt, v skrajno desnem pa je odprt in omogoča delovanje sistema za krmiljenje približno 20 bar.
Oskrbuje zeleni krmilni vod X8 in oranžni krmilni vod Y7. L1 je protipovratni ventil z vzmetjo in poskrbi, da se ob nadtlaku vod RX7 razbremeni in steče olje v povratni vod T10.
Na krmilnem vodu je tudi merilno mesto M3 ter hidravlični akumulator za blaženje sunkov v sistemu.
3.2.7 Vzmetenje prve osi
Je del celotne delavne hidravlike, prikazan je pod rimsko številko XII.
Sodobni traktorji dosegajo vedno višje hitrosti, kar je privedlo do namestitve vzmetenja prve preme, ki omogoča miren tek po neravnih površinah, da je vožnja še toliko bolj varna. Ni pa vzmetenje koristno samo za varnost traktorja, ampak tudi za samega voznika in njegovo zdravje. Sistem je sestavljen iz dveh hidravličnih valjev in treh hidravličnih akumulatorjev.
V spodnjem delu je običajno olje, ki ga ob naletu (luknja v cesti, ležeči policaj) zunanja sila zaradi ovire potisne nazaj iz valja v akumulator [12]. Zgornji del akumulatorja je običajno napolnjen s plinom (dušik), ki se ob povišanem tlaku olja stisne in onemogoči vstop vanj.
Na ta način pripomore vzmetenje k bolj udobni ter varni vožnji. Krmiljenje vzmetenja
29 traktorja upravlja računalnik preko senzorjev, lahko ga pa tudi sami vozniki nastavijo glede na potrebe vožnje. Ena izmed opcij je blokiranje vzmetenja, ko je v uporabi sprednji nakladač. Najnovejši napredek vzmetene preme pri seriji 200 predstavlja program proti prevračanju (ang. anti roll control), ki deluje pod hitrostjo 8 km/h. Slabost traktorjev z gibajočim se prvim mostom je v tem, da imajo namesto štirih fiksnih dotičnih površin samo tri. To povzroča hitro prevrnitev pri večini traktorjev, zato so z iznajdbo te funkcije močno izboljšali varnost traktorja pred prevrnitvijo. Sistem namreč ne dovoli, da bi se prva prema neprestano gibala okoli svoje osi (slika 3.19) [12].
Slika 3.19: Prva vzmetena prema, ločen sistem od šasije traktorja Fendt [13]
Metode dela
30
Slika 3.20: Hidravlična shema vzmetene prve osi (sklop XII)
Hidravlično olje vstopa v blok D16 (slika 3.20) preko voda P3, a preden pride v blok ima sistem ob preobremenitvi D15, to je protipovratni ventil skupaj z merilnim mestom M3.
Krmilni tlak vstopi v blok na mestu D16 in nadaljuje pot do točke, kjer se deli na 3 veje.
Prva gre preko filtra D11 ter varnostnega ventila D12 z nastavljivo vzmetjo skozi dušilko D1.2 na elektromagnetni 3/2 potni ventil D13. Ventil ima dve stanji, skrajno desno ima odprt vod proti ventilatorju motorja (D14), skrajno levo pa odprt povratni vod T3. Tlačni omejilni ventil D10 ima funkcijo, da varuje krmilni vod pred preobremenitvijo (zelena črtkana črta).
Ventilator se po vsej verjetnosti vklopi ob povečani temperaturi in ob nadtlaku. Druga veja poteka proti levi strani bloka skozi dušilko D1.1 na hidravlično krmiljen 3/2 potni ventil D9.
Ventil ima dva položaja, v skrajno levemu se odpira povratni vod na T3, v skrajno desnemu pa gre po vodu mimo D10, varnostni ventil, ter skozi dušilko D1 na D5, dvostopenjski elektromagnetni 2/2 potni ventil s tipko. Ventil je krmiljen s krmilnim tlakom, lahko pa se ga zasilno prekrmili tudi ročno. Vsebuje dva položaja, v skrajno levemu je normalno odprt, v skrajno desnemu pa je delno omejen s protipovratnim ventilom z vzmetjo s tlakom odpiranja več kot 1 bar. Iz ventila gre tok olja proti dvosmerno delujočima hidravličnima valjema D6, ki dvigujeta premo (os). Pred hidravličnima valjema sta dve zaslonki D1.5 in
31 D1.7 ter dva D8 in D8.1, hidravlična akumulatorja. Akumulatorja služita kot blažilca hitrih sprememb tlaka v sistemu. Tretja veja vodi olje navpično skozi dušilko D1 v D2, potni ventil 3/2 s potisnim elektromagnetom (monostabilni). Ventil D2 ima takšne pozicije kot ventil D9, olje teče mimo ventila D3.1, skozi dušilko D1.3, ter na (D4), elektromagnetni 2/2 potni ventil. Ventil D4 ima nasprotno enake funkcije kot ventil D5, da spušča batnice hidravličnega valja (premo) navzdol. Pri spuščanju je samo en (D7), hidravlični akumulator, zato ker ni tako velikih sil kot pri dvignjeni premi.
Modra povezava oz. stabilizator omogoča, da se lahko prema nemoteno giba po svoji traektoriji. Prema je majhnih dimenzij, vendar zelo tehnološko napredna. Na sliki 3.19 se lahko jasno vidi hidravlične akumulatorje in hidravlične valje , ki so nujno potrebni za delovanje sistema vzmetenja.
3.2.8 Sklop hitrih spojk
je del celotne delavne hidravlike, prikazan pod rimsko številko XIII (slika 3.21).
Slika 3.21: Štiri hitre spojke na zadnjem delu traktorja (sklop XIII)
Na sliki 28 so prikazane štiri hitre spojke. Tlačni vod predstavlja P3 z oznako ventila N2 in prihaja iz Pč3. Krmilni vod predstavlja (XI_IZ) z oznako ventila N3. Krmilni vod vsebuje filter delcev, saj je pri krmilnih signalih zelo velika natančnost, kar pomeni, da ne sme vsebovati umazanije. Povratni vod T9, ki vodi vse do rezervoarja preko filtrov ima oznako N4. Lekažni vod RX2 je vezan na hitro spojko N5.
3.3 Čelni nakladač
Uporaba čelnega nakladača (slika 3.22 in slika 3.23) je vedno večja, saj olajša fizično delo, je pa tudi finančno najbolj ugodno, ker ni potreben nakup dodatnega stroja (npr. zglobnega nakladača). Sodobni nakladači so prilagojeni po velikosti serij, torej moč dvigovanja bremena, višina dviga ter hiter priklop na traktor. Hiter priklop omogočajo razni sistemi (ang. autolock) in Faster (hitra spojka hidravlike), ki omogočijo priklop nakladača že v eni sami minuti. Nakladači imajo lahko vgrajeno dodatno vzmetenje, ki še dodatno blaži udarce na cesti. Vgrajene ima lahko tudi dodatne vode za priključke, ki opravljajo dodatne funkcije,
Metode dela
32
kot na primer: žlica z dodatnim orodjem, ki reže silažo, ali pa vilice za okrogle bale, ki imajo funkcijo stiskanja.
Slika 3.22: Čelni nakladač 3X, nadgradnja [14]
Shema čelnega nakladača
Celotna, pomanjšana hidravlična shema je prikazana na (sliki 3.24). Shema je v pomanjšani verziji, da vsebuje vse komponente ter povezave med seboj. Sklopi so označeni z rimskimi številkami, za lažje iskanje. Sklop I predstavlja hitri priklop hidravličnih spojk nakladača na traktor (Faster), sklop II predstavlja dodatno 3 in 4 linijo za potrebe raznih priključkov, sklop III predstavlja odpiranje in zapiranje žlice in sklop IV predstavlja dvigovanje in spuščanje celotnega nakladača.
Slika 3.23: Pogled na delavni prostor ter čelnim nakladačem [14]
33 Slika 3.24: Shema celotne hidravlike čelnega nakladača
Hitra spojka Faster
je del celotne hidravlične sheme čelnega nakladača, prikazan je pod rimsko številko I (slika 3.25 in 3.26).
Metode dela
34
Slika 3.25: Hitra spojka spojena s čelnim nakladačem
Hitri priklop Faster (slika 3.26) se spoji s štirimi hitrimi spojkami hkrati. A10 je plošča pritrjena na blok traktorja, krmilni vod predstavljajo vsi vodi, saj imajo dvosmerno hidravliko (+,-). Plošči (A10 in A9) se spojita s pomočjo vzvoda (ročice), ki je vgrajen na traktorskem delu. Spojitve hitrih spojk: P1 je (F7 in A8), P2 je (F6 in A8.1), P3 je (G7 in A8.2) ter P4 je (G6 in A8.3). Ventil A7, proporcionalni potni 2/2 z nastavljivo vzmetjo, je nameščen na bloku A9. Ventil opravlja dve funkciji, v skrajno levem položaju ga preobremenitev prekrmili in sprosti s pomočjo dušenja na ventil A2. Ventil A2 je prav tako varnostni ventil, s pomočjo vzmeti je nastavljen na določen tlak sprostitve, ki teče v hidravlični rezervoar A5.
35 Slika 3.26: Shema hitrega priklopa čelnega nakladača (Faster)
Dodatna tretja in četrta linija
je del celotne hidravlične sheme čelnega nakladača, prikazana je pod rimsko številko II (slika 3.27).
Dodatni hidravlični liniji (slika 3.27) sta namenjeni predvsem pri raznih priključkih, ki imajo dodatno hidravliko za opravljanje določenih funkcij (preklopna žlica, mešalec betona, …).
Bloka B7 in B8 sta povsem enaka in imata povsem enaki funkciji. Olje priteče po krmilnem vodu v ventil B1, elektromagnetni potni ventil 6/2. Ima dve poziciji, skrajno leva ima odprt vod do odpiranja/zapiranja žlice, vendar je zaprta dodatna linija B3 in B4. V skrajno desnem položaju pa je dodatna linija odprta, zaprt pa je vod za odpiranje/zapiranje žlice. Na vseh hitrih spojkah (B1, B2, B3 in B4) je krmilni tlak, ki je krmiljen na ventilu 1.1 in 1.2, (slika 3.14) in (slika 3.15).
Metode dela
36
Slika 3.27: Dodatni liniji 3 in 4 Odpiranje in zapiranje žlice
je del celotne hidravlične sheme čelnega nakladača, prikazan je pod rimsko številko III (slika 3.28).
Za upravljanje žlice (slika 3.28) priteka hidravlično olje v blok C11 na mestu, kjer sta hidravlična voda P4.1 in P3.1, (iz bloka B7). Vod P4.1 se deli na več vodov. P4.2 ob preobremenitvi žlice teče skozi filter C2.1 na varnostni ventil z nastavljivo vzmetjo ter protipovratni ventil z vzmetjo, ki sprosti nadtlak (odvisno v katerem vodu je nižji tlak, ali na P1.2 ali na P2.3). Vod P4.3 vodi preko dvostopenjskega direktno krmiljenega varnostnega ventila z nastavljivo vzmetjo C4. Ventil ima torej dve pozicije, skrajno leva je odprta, da steče hidravlično olje na vod P3.1 oz. naprej po sistemu, skrajno desna pa je zaprta. Vod P4.4 teče preko nastavljive dušilke C12 na dvostopenjski tlačni zavorni ventil C7.
37 Slika 3.28: Shema dviga in spusta kible
Spuščanje in dvigovanje sprednjega nakladača
je del celotne hidravlične sheme čelnega nakladača, prikazan je pod rimsko številko IV (slika 3.29).
Hidravlično olje priteče po vodu P1.4 mimo logičnega »ali« ventila D1 skozi tokovni varnostno prelivni ventil D3, ki varuje sistem pred razpokom cevi. V primeru, če poči hidravlična cev na vodu P1.4, se ventil D3 samodejno zapre in dvigalo obmiruje na mestu,
Metode dela
38
dokler se ne zamenja cevi. Z ventilom D5 in hidravličnima akumulatorjema D8.1 in D8.2 pa je omogočeno shranjevanje potencialne energije nakladača pri spustu in vračanje te energije pri ponovnem dvigovanju. Ročni ventil D6 je pri tem zaprt in se uporablja pri servisu za varnostni izpust pred posegom.
Slika 3.29: Shema dviga in spusta nakladača (sklop IV)
39
3.4 Vario menjalnik
Shema vario menjalnika
Fendt Vario menjalnik ML75 je brezstopenjski pogon z razdeljenim prenosom moči. TMS
»Tractor-Management-System« je opcija uravnavanja števila vrtljajev motorja in prestavnega razmerja menjalnika. Vario menjalnik je med zadnjimi iznajdbami s področja menjalnikov. Sprva so bili ti menjalniki uporabljeni pri največji seriji traktorjev 900, dandanes pa jih vgrajujejo že v najmanjših serijah 200. Posebnost Vario menjalnika je v tem, da ima neskončno prestavno razmerij. Edino težavo predstavlja elektronika, ki je obvezna za delovanje tega sistema. Prednost samega menjalnika je v tem, da lahko motor pri vožnji po cesti deluje v območju optimalne vrtilne frekvence (med 1500 in 1550 min-1) za doseganje najvišje hitrosti vožnje 45 km/h. S tem so dosegli manjšo porabo goriva, saj s pomočjo Vario menjalnika motor deluje na območju, kjer je na voljo največji vrtilni moment.
Za delovanje sistema je odgovoren računalnik, ki krmili menjalnik [12].
Celotna, pomanjšana hidravlična shema Vario menjalnika je prikazana na sliki 3.30. Shema je v pomanjšani verziji, da vsebuje vse komponente ter medsebojne povezave. Sklopi so označeni z rimskimi številkami. Sklop I predstavlja Krmilno črpalko in hladilnik, sklop II predstavlja hidromehanski prenosnik (črpalko in hidravlični motor), sklop III predstavlja hidravlične zavore traktorja ter vklop čelne priključne gredi, sklop IV pa predstavlja vklop zadnje priključne gredi s tremi možnostimi izbiranja vrtljajev (540, 750 in 1000), vklop blokade diferenciala ter vklop štirikolesnega pogona. Vsak vklop ima svojo sklopko, preko katere se omogoči zvezen vklop.
Slika 3.30: Celotna hidravlična shema Vario menjalnika s prikazanimi podsklopi
Metode dela
40
Krmilna črpalka in hladilniki
Hladilniki so v hidravliki zelo pomembni, ker omogočajo hlajenje hidravličnega olja.
Traktor Fendt Vario 211 S3 ima hladilnik in toplotni izmenjevalnik. Do gretja olja privede trenje v samem sistemu (stene cevi, krivine, itd...).
Krmiljena črpalka in hladilniki so del vario menjalnika, prikazani so pod rimsko številko I (slika 3.31).
Na sliki 3.31 je prikazan del blokov (B16, B17, B18) Vario menjalnika. Rezervoar predstavlja B3, iz katerega hidravlična črpalka B1 črpa hidravlično olje preko sesalnega filtra z obtokom B2 (tlačni filter). Črpalka B1 potiska hitravlično olje mimo merilnega mesta M5 naprej po vodu do mesta, kjer se deli na dva voda. Levo gre na varnostni ventil brez nastavljive vzmeti B4 mimo protipovratnega ventila z vzmetjo B5 s tlakom odpiranja več kot 1 bar. Ventil se odpre ob nadtlaku in steče v rezervoar B3. Druga veja teče v blok B18, v katerem je tlačni filter B6 z obtokom B5 in indikatorjem zamašitve B7. Iz bloka B18 je speljan krmilni vod naravnost v tri vode (P1, P1.1, P1.2) mimo merilnega mesta M6. Drugi vod teče levo na (B8), varnostni ventil z nastavljivo vzmetjo in zunanjo lekažo. Nato gre krmilni vod
mimo protipovratnega ventila z vzmetjo B9 (se odpre ob nadtlaku v vodu) in merilnega mesta M4 naprej po vodu P1.3. V primeru naraščanja tlaka se odpre ventil B9, ki sprosti tlak ter odpre vod P1.4. Vod vsebuje merilno mesto M3 in gibko cev B16. V primeru še večjega nadtlaka se sprosti protipovratni ventil z vzmetjo B10, tako da odpre vod, ki gre mimo temperaturnega zaznavala B15, ki pošilja signal PLC krmilniku, ta pa ustrezno krmili elektromagnetni potni ventil 2/2 (B13). Ta ventil odpira oz. zapira vod preko katerega se hidravlično olje hladi. Vod ima tudi merilno mesto M1, hladilnik olja B11 in toplotni izmenjevalec B12. Nato hidravlično olje nadaljuje pot proti vodu P1.5, vodu P1.6 in B14, ki ima 3 šobe za mazanje samega sistema. Na vrhu bloka B16 sta dva povratna voda (T1 in T2) ter rezervoar B3.
41 Slika 3.31: Shema hidravličnega agregata in hidravlične črpalke v vario menjalniku
Hidromehanski prenosnik
Hidrostatični prenosniki (spreminjevalniki) glede na razpon energije zavzemajo malo prostora. Sestava hidromehanskega (Vario) prenosnika vrtilnih gibanj je relativno enostavna (slika 3.32). Mehanski prenosnik vrtilnih gibanj (zobniki) in hidrostatična transmisija (hidravlični motor in črpalka) sta istočasno gnana, razdelitev momenta pa omogoča, da se moč traktorja variabilno razdeli preko planetnega gonila na mehanski in hidrostatični del ter se združi na zbirni gredi.
Metode dela
42
Slika 3.32: Hidromehanski menjalnik [15]
Zgradba hidrostatičnega dela prenosnika vrtilnih gibanj
Hidromehanski prenosnik (Vario) se deli na dva sklopa, in sicer na hidrostatični in mehanski del. Včasih si narobe predstavljamo, da ima hidromehanski prenosnik vrtilnih gibanj zaradi vgrajenih hidravličnih elementov veliko slabši izkoristek kot mehanski prenosnik vrtilnih gibanj (zobniki) zaradi notranjega puščanja (lekaž) v samem sistemu. Hidromehanski prenosniki vrtilnih gibanj serije Vario se vgrajujejo le v traktorje Fendt. Izjemen izkoristek omogočata velik zasuk in tlak delovanja, kar je podjetje Fendt pripeljalo v sam vrh in so velika konkurenca ostalim. V povprečju hidrostati omogočajo kot zasuka samo 30° (slika 3.33) [12].
Slika 3.33: Shematski prikaz aksialne batne črpalke z nagibnim bobnom [16]
Problem je tesnenje sistema (batnih obročkov), vendar so v podjetju Fendt s pomočjo višjih tlakov dosegli boljši izkoristek. Veliko večji izkoristek Fendtovih hidrostatičnih pogonov (Vario) temelji na večjem kotu zasuka 45° (slika 3.34), posledično so s pomočjo sferičnih
43 batkov dvignili tlak delovanja na 530 bar. Črpalka temelji na trinožnem zglobu, ki omogoča vrtenje kljub izredno velikem kotu zasuka.
Slika 3.34: Shematski prikaz črpalke z nagibnim bobnom [16]
Krmiljenje in delovanje hidromehanskega prenosnika vrtilnih gibanj
Hidravlični sklop prenosa vsebujeta hidravlični motor in hidravlična črpalka (slika 3.35).
Slika 3.35: Shematični prikaz hidromehanskih gibanja traktorjev Fendt serije 200 [15]
Hidravlična črpalka spremenljive iztisnine in izjemnega izkoristka poganja hidravlični motor. Enota iztisnine je cm3/vrt, torej količina olja, ki jo črpalka prečrpa v enem vrtljaju.
Hidravlična črpalka in hidravlični motor sta krmiljena skupno in zajemata visoko območje
Metode dela
44
nastavljivih kotov bobna od 0° do 45°. Kot bobna in hitrost vrtenja črpalke določata količino prečrpanega olja na vrtljaj. Če je kot enak 0°, potem ni črpanja olja oziroma je iztisnina črpalke enaka 0 (slika 3.35). Enako je pri hidravličnem motorju. Če so bati naravnani na 0°, se ne gibljejo več, zato ne morejo povzročati vrtenja bobna motorja, motor pa miruje. V primeru mirovanja hidravličnega motorja se celotna moč traktorskega motorja prenese preko mehanskega dela prenosnika vrtilnih gibanj (slika 3.39). Hitrost vrtenja gredi hidravličnega motorja in zbirne gredi se spreminja skupno. V mehanskem delu se neporabljen navor prenese na zbirno gred preko zobnikov.[12].
Hitrost vožnje se pri hidromehanskem prenosniku vrtilnih gibanj (Vario) spremeni s spremembo zasuka aksialnih batnih sklopov (črpalka in hidravlični motor), kar je vidno na (sliki 3.37) [12].
Konstrukcijske izvedbe:
- blokovna konstrukcijska izvedba, kjer sta motor in črpalka v skupnem prostoru (slika 3.37),
- deljena izvedba, kjer sta hidromotor in črpalka prostorsko ločena (slika 3.36).
Slika 3.36: Vario menjalnik [17]
Ta zasuk se v prenosniku vrtilnih gibanj izvede preko usmerjevalne tirnice na krmilni gredi, ki je gnana preko aktuatorja. Z obračanjem te gredi se krmili ventile, ti ventili pa zasučejo aksialna batna sklopa (črpalko in hidravlični motor). Sicer celotno krmiljenje poteka povsem mehansko, vendar pa krmiljenje ventilov, ko ti opravljajo funkcijo vozne sklopke, poteka elektrohidravlično preko nožne stopalke.
Elektronsko obdelani krmilni signali vozne ročice (obvolanski inverter) se posredujejo naprej proti krmilni enoti. Z obračanjem krmilne gredi elektromehanski pogon določi želeno prestavno razmerje, nato pa se črpalka in hidravlični motor ustrezno zasučeta.
45 Elektronsko krmiljenje opravlja še celo vrsto drugih krmilnih in nadzornih funkcij, saj omogoča:
-omejitev najvišje hitrosti,
-omejitev najvišjih vrtljajev motorja,
-funkcijo turbinske sklopke (varovanje motorja pred preobremenitvijo) in prekinitev pretoka,
-mejno obremenitev (omejitev padca vrtilne frekvence motorja), -funkcijo nadzora temperature, tlaka in stanja filtrov (merilna mesta).
Razdelitev prenosa moči preko planetnika
Na vhodu prenosnika planetno gonilo razdeli moč motorja vario na mehanski in hidrostatični del. S povečano hitrostjo vožnje traktorja se zmanjšuje delež hidrostatične prenesene moči.
Pri končni hitrosti se vsa moč prenaša izključno preko mehanskega dela prenosnika vrtilnih gibanj (zobnikov) [12]. Ker je najvišja hitrost dosežena že pri zmanjšani vrtilni frekvenci motorja 1550 min-1, sploh pri najnovejšem modelu Fendt Vario 211 S3, se izkoristek motorja močno poveča.
Spreminjanje smeri vožnje
Pri (Vario) menjalniku poteka spreminjanje smeri med vožnjo naprej in nazaj brez obrabe (traktorji z navadnim menjalnikom), in sicer z uporabo inverterja smeri se suka hidravlično črpalko levo ali desno. Možnost spreminjanja smeri je le preko obvolanskega inverterja smeri (slika 3.36) in preko krmilne palice na desni strani voznikovega sedeža (slika 3.10). Z vgradnjo originalnega čelnega nakladača ima traktor možnost spreminjanja smeri vožnje kar na krmilni palici za čelni nakladač.
Slika 3.37: Pogled na volan ter obvolansko ročico za spreminjanje smeri
Prikaz delovanja prenosnika vrtilnih gibanj pri dveh različnih hitrostih vožnje
Metode dela
46
- Hidromehanski prenosnik vrtilnih gibanj (Vario) pri košnji z delovno hitrostjo 12 km/h deluje preko funkcije TMS (slika 3.38). Funkcija TMS omogoča konstantne vrtljaje priključne gredi, ob spustu stopalke se traktor samodejno zaustavi, priključna gred pa deluje na nespremenjenih vrtljajih.
Aksialna batna črpalka dovaja olje in poganja hidravlični motor (slika 3.40), ki prenaša večji del moči, manjši del moči pa se prenaša skozi mehanski del prenosnika vrtilnih gibanj (zobniki). Obe vrednosti se združita na zbirni gredi (slika 3.35). Hidromehanski prenosnik vrtilnih gibanj je v prvi prestavi, saj tako omogoča večjo natančnost delovanja in boljši izkoristek [12].
Slika 3.38: Shematski prikaz delovanja hidromehanskega prenosnika vrtilnih gibanj pri košnji [15]
- Delovanje prenosnika vrtilnih gibanj pri transportu s hitrostjo 45.3 km/h in vrtilno frekvenco motorja 1550 min-1 v drugi prestavi.
Hidravlični motor je takrat z nagibom 0°, to pomeni, da ne poganja zbirne gredi in da je hidravlična črpalka ustavljena (slika 3.39). Planetno gonilo na vhodu v prenosnik vrtilnih gibanj prenaša vso moč traktorskega motorja skozi mehanski del poti (zobnik), kar omogoča maksimalni možni izkoristek [12].
