1:13 ص
الهندسة الزراعية -
كتب الزراعة
كتاب : المرجع الكامل في : هيدروليكية المكائن الزراعية
عدد صفحات الكتاب : 165 صفحة
يواجه مصممو الأنظمة الهيدروليكية للآلات الزراعية بعض التحديات الصعبة. هذا ينطبق بشكل خاص على الجرارات ذات القدرة الحصانية العالية ليس فقط مع وظائف التوجيه والفرامل ، ولكن حيث سيتم توصيل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأدوات الهيدروليكية وسحبها. مع معلمات التشغيل لمجموعة المزارع من الأدوات المتخصصة ذات العلامات التجارية المشتركة غير المعروفة لمصمم الجرارات ، قد يكون النظام الهيدروليكي إما غير فعال بسبب الحجم الزائد والتصميم الزائد - أو قد يفشل في الأداء بشكل مناسب إذا كان التصميم غير كافٍ.
تقترب الآن حصادات محاصيل الصف ذاتية الدفع ، بالإضافة إلى حصادات الفاكهة والخضروات ، من حجم العديد من الجرارات الجر بمحركات أكبر من 500 حصان. بعض حصادات الذرة لديها محركات تزيد عن 1000 حصان. بالنسبة لبعض هذه الآلات ، السبب الوحيد لبدء تشغيل المحرك هو تشغيل المضخات الهيدروليكية. يقوم آخرون بتقسيم الوظائف الميكانيكية بين علبة تروس دفع مباشر ونظام هيدروليكي. يجب أن يوازن تصميم النظام بين التحدي المتمثل في التوزيع المتساوي للتدفق الهيدروليكي على جميع الدوائر الفرعية ، مع الاحتفاظ بإمكانية استخدام كل الطاقة الهيدروليكية للتأثير على وظائف المحرك من أجل الانتقال السريع بين مناطق النمو.
يتمثل التحدي المشترك عبر مجموعة كاملة من الآلات الزراعية في إنشاء نظام هيدروليكي موفر للطاقة ، وسهل التشغيل والصيانة ، وبالطبع يمكن الاعتماد عليه. الأتمتة الجزئية هي الحد الأدنى من الضرورة المطلقة للآلات كبيرة الحجم حيث يمكن لفت انتباه المشغل في العديد من الاتجاهات.
أولاً: كفاءة الطاقة
بافتراض أن متطلبات عزم دوران المحرك الهيدروليكي وحالات الإزاحة قد تم حسابها وأن الأسطوانات قد تم تحديد حجمها لإنتاج قوى الرفع المطلوبة (ضمن النطاق الطبيعي للضغوط الهيدروليكية) ، فسيكون اختيار حجم وأسلوب المضخة هو القرار الرئيسي التالي. بالنسبة لمزرعة صغيرة الحجم ، قد يشتمل نوع المنفعة من الماكينة على مضخة تروس ثابتة الإزاحة مع بنك صمام مركزي مفتوح من أجل البساطة والتكلفة المنخفضة. على الرغم من أن المضخة قد يتم تفريغها بالضغط مع توجيه التدفق إلى الخزان في حالة عدم استخدام وظيفة هيدروليكية ، إلا أن استهلاك الوقود أعلى من المطلوب لا يزال يحدث بسبب معدل التدفق الكامل
عندما تكون هناك حاجة لجزء فقط من التدفق الكلي المتاح من المضخة للأسطوانة - يتم تمديدها عمداً بسرعة بطيئة عن طريق الاستخدام الحكيم لرافعة الصمام - يتم دفع التدفق الزائد فوق صمام تنفيس الضغط المحمّل بنابض. تغلق بكرة الصمام التي تم إزاحتها جزئيًا مسار تفريغ المضخة إلى الخزان ، وتضع صمامًا مفتوحًا جزئيًا في مسار التدفق باعتباره قيدًا رئيسيًا وحمل ضغط. تُجبر المضخة على العمل بتدفق كامل وبأقصى ضغط ، حتى لو كانت الأسطوانة ترفع حمولة خفيفة فقط. بمعنى آخر ، قد تكون متطلبات التدفق لسرعة الأسطوانة جزءًا صغيرًا فقط من إجمالي التدفق المتاح ، ومع ذلك يمكن للمضخة أن تضخ فقط بالمعدل الكامل. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتاج الأسطوانة فقط إلى رفع حمولة خفيفة (تتطلب ضغطًا أدنى) ، ومع ذلك سيكون النظام ككل عند أقصى ضغط بسبب تقييد الصمام الاتجاهي المفتوح جزئيًا. يكون استهلاك الوقود أعلى عند الضخ بتدفق كامل وضغط كامل ، ولكن قد يكون هذا مقبولًا لجرار بسيط بتوجيه يدوي ، وحيث تكون حركة الأسطوانة الهيدروليكية عرضية أثناء العمل مع الماكينة.
الزراعية-الهيدروليكية بالنسبة للآلات الكبيرة ذات نطاق الإنتاج مع وظائف هيدروليكية تعمل باستمرار مثل دوائر الزراعة أو الحصاد ، ومع الحاجة إلى إجراءات توجيه قوية في أي وقت ، تظل مضخة الكباس متغيرة الإزاحة هي الخيار القياسي. تتجنب المضخة المكبسية المعوضة للضغط والمستشعرات للحمل أوجه القصور في مضخة التروس البسيطة. إنه يوفر معدل تدفق يتطابق تلقائيًا مع الطلب على تدفق الأسطوانة والمحرك الهيدروليكي ، عبر مسارات متعددة للدوائر المتوازية ، كما أنه يحدد أيضًا الحد الأقصى لضغط النظام أعلى قليلاً مما هو مطلوب حاليًا لأعلى حمل تشغيلي.
يتم تسليم التغذية المرتدة للضغط إلى معوض استشعار الحمولة على المضخة من أعلى دائرة ضغط داخل النظام. تقوم هذه التعليقات بضبط المضخة أثناء الطيران. مع حجم الإزاحة القصوى للمضخة أكبر قليلاً من الحد الأقصى المتوقع للتدفق ، يتم توفير كفاءة الوقود بواسطة مضخة يمكنها ضبط الضغط والتدفق باستمرار حسب الحاجة.
توفر ميزة استشعار الحمل أيضًا دقة تدفق أكبر داخل النظام بشكل عام. لا تظهر التغييرات الطفيفة في سرعة المحرك كتغيرات تدفق لأن معوض استشعار الحمولة يمكنه ضبط المضخة تلقائيًا. إذا كان النظام الهيدروليكي يقوم بتشغيل المحركات على وظائف الإنتاج المحددة بوقت على آلة الحصاد ، فإن دقة التدفق هذه لها تأثير مباشر على الإنتاج والجودة.
معوض الضغط عبارة عن آلية تحكم في المضخة تتفاعل عند الوصول إلى أقصى مستوى ضغط مضبوط مسبقًا. بدلاً من استخدام صمام تنفيس النظام كوسيلة أساسية للحد من الضغط ، يقلل المعوض من إزاحة المضخة ويبقيها بالقرب من الصفر حتى تتلاشى حالة الضغط الزائد (مثل الحمل الزائد في الأسطوانة أو المحرك). عندما ينخفض الضغط ، يسمح المعوض للمضخة بزيادة الإزاحة مرة أخرى. يشبه معوض الضغط صمام تنفيس قياسي من حيث أنه يحافظ على ضغط النظام من الارتفاع فوق مستوى آمن. لكن معوض الضغط يقوم بذلك عن طريق تقليل خرج المضخة ، بدلاً من تحويل التدفق الإضافي بشكل غير فعال إلى الخزان. يوفر معوض الضغط ميزة أمان مماثلة لصمام التنفيس ، ولكن مع ميزة إضافية تتمثل في توفير الطاقة.
تتميز بنوك صمامات التحكم في التدفق والاتجاه في معظم الجرارات والحصادات الحديثة بالتحكم الإلكتروني. مع الملفات اللولبية ذات التيار المتغير ، تكون الصمامات قادرة على التدفق النسبي لضبط الأسطوانات والمحركات في الحركة بالسرعة المطلوبة.
يمكن للصمامات تثبيت الأسطوانة في وضع مغلق (مثل ارتفاع قطع المحاصيل أو عمق المحراث) ، أو السماح لقضيب الأسطوانة بالتحرك بحرية للداخل وللخارج بحيث يمكن للمعدة أن تطفو لأعلى ولأسفل مع خطوط الأرض. بالنسبة للأدوات الأصغر حجمًا والمرتبطة مباشرة ، توجد أسطوانة الرفع والخفض هذه في وصلة الجر ثلاثية النقاط. بالنسبة للأدوات المسحوبة الأكبر ذات الأسطوانات والمحركات الهيدروليكية الخاصة بها ، توجد أزواج من قارنة التوصيل السريع من صمامات الجرارات التي يشار إليها عادةً باسم "أجهزة التحكم عن بُعد" في الجزء الخلفي من الجرار لتلقي وصلات الخراطيم الهيدروليكية.
يوجد معوض الضغط عادةً داخل كل قسم من أقسام بنك الصمام. غالبًا ما يوجد مكون الصمام الإضافي هذا في جانب مدخل البكرة الرئيسية. يستشعر المعوض ضغط تحميل الأسطوانة أو المحرك أثناء الحركة ، ويضبط الضغط عند مدخل بكرة الصمام الرئيسية لضمان فرق ضغط ثابت عبر البكرة ، وبالتالي الحفاظ على معدل تدفق ثابت حتى عند ضغط النظام أو ضغط تحميل الأسطوانة التغييرات. هذا يعني أنه لا يتعين على المشغل تحريك ذراع الصمام بسرعة كرد فعل على وظيفة هيدروليكية تعمل على تغيير السرعة أثناء الحركة. معوض الضغط يقضي على المشكلة.
يحتوي بنك الصمامات على شبكة من الصمامات المكوكية مع كرات فولاذية صغيرة أو مناشير بالداخل. تسمح هذه الصمامات المكوكية (المعروفة أيضًا بمحللات الكرة) بنقل ضغط الحمل من أعلى قسم للصمام تم تحميله فقط إلى معوض استشعار الحمولة في المضخة ، عبر خرطوم إشارة خاص. إن استخدام معوض استشعار الحمولة على المضخة وبنك الصمام مع صمامات مكوكية كما هو موصوف يكمل مخطط التحكم في الحلقة المغلقة باستخدام خط ضغط فلوي لتوصيل التغذية المرتدة من الحمل إلى المضخة.
تعتبر أنظمة استشعار الحمل من أكثر أنظمة الوقود كفاءة في تشغيل الأنظمة الهيدروليكية باستمرار. يمكن أن تكون أيضًا أنظمة صعبة للتكيف بشكل صحيح مع الجرارات التي تسحب الأدوات ذات التصميم اللانهائي. هناك الكثير من المكونات المتضمنة ، مما يجعل استكشاف أخطاء النظام عملية معقدة.
تستخدم الابتكارات الحديثة مثل هندسة التدفق الذكي للمضخة ذات مكبس واحدة لكل وظيفة رئيسية في الماكينة ، مما يسمح بتوفير أكبر للطاقة. هذه الأنواع من الأنظمة ، التي أثبتت فعاليتها بالفعل للرافعات وبعض الحفارات ، سوف تشق طريقها ببطء إلى الآلات الزراعية. يتم التحكم إلكترونيًا في معدل تدفق المضخة وبكرات الصمام المتناسبة. يوفر هذا خيارات حول تجميع المضخات للاستخدام مع أسطوانة معدة واحدة أثناء متطلبات الحركة السريعة ، أو لوظائف منفصلة عند تشغيل عدة حركات أسطوانات مختلفة في نفس الوقت. الأجزاء الداخلية لبنك الصمامات أبسط ويتم التخلص من استخدام خرطوم إشارة استشعار الحمولة بين معوض المضخة وبنك الصمامات لصالح تحكم إلكتروني أسرع في المضخة.
تُترجم أيضًا تصميمات توفير الطاقة للأنظمة الهيدروليكية في الآلات الزراعية الكبيرة إلى درجات حرارة منخفضة للزيت ، مما يقلل أو حتى يلغي الحاجة إلى مبردات ومراوح كبيرة. من الممكن أيضًا تقليل حجم خزانات السوائل لهذه الأنظمة.
--------------------
-------------------------------
ليست هناك تعليقات: