Układ hydrauliczny w ciągniku rolniczym to system odpowiedzialny za przenoszenie energii i sterowanie różnorodnymi funkcjami maszyny. Jego prawidłowe działanie wpływa na efektywność pracy oraz wszechstronność zastosowań ciągnika. Ciągniki rolnicze, aby mogły w stu procentach spełniać swoje funkcje w trakcie prac i były niezawodnym wyposażeniem każdego gospodarstwa rolnego, powinny być zaopatrzone w sprawne elementy, między innymi do układu hydraulicznego.
Układ hydrauliczny w ciągniku pełni wiele kluczowych zadań. Umożliwia płynną regulację prędkości, np. podnoszenia maszyny, dużą obciążalność, łatwe zabezpieczenie przed przeciążeniem, realizację różnych rodzajów ruchów, np. liniowych lub obrotowych, oraz możliwość zasilania urządzeń oddalonych od źródła energii.
Zasada działania układu hydraulicznego
Działanie układu hydraulicznego opiera się na przepływie oleju pod ciśnieniem. Pompa hydrauliczna generuje przepływ oleju pod ciśnieniem, niezbędny do działania systemu. Pompa hydrauliczna zasysa olej ze zbiornika i tłoczy go do układu pod określonym ciśnieniem. Zawory sterujące kierują przepływem oleju do odpowiednich siłowników lub innych odbiorników, w zależności od potrzeb operacyjnych. Siłowniki hydrauliczne, pod wpływem ciśnienia oleju, wykonują ruchy liniowe lub obrotowe, umożliwiając pracę takich elementów jak podnośniki, ładowacze czy układy kierownicze.
Rodzaje układów hydraulicznych
We współczesnych ciągnikach rolniczych wyróżniamy dwa podstawowe układy hydrauliczne: zamknięty i otwarty. Z punktu widzenia użytkownika najważniejsze są różnice w sposobie działania obu układów.
Układ otwarty (Open Center, OC)
W tym systemie pompa hydrauliczna o stałym wydatku tłoczy olej w sposób ciągły, niezależnie od zapotrzebowania. Olej krąży w układzie, a nadmiar jest kierowany z powrotem do zbiornika przez zawór przelewowy. Układ otwarty bazuje na pompie zębatej o stałym wydatku. Układ otwarty z pompą hydrauliczną o stałym wydatku oznacza, że wydatek pompy jest taki sam na jeden obrót pompy. Zatem im większe są obroty silnika, tym większy zakres pracy pompy. Maksymalny wydatek osiągany jest przy nominalnych obrotach silnika spalinowego.
Układ zamknięty (Load Sensing, LS)
Układ zamknięty wykorzystuje pompę o zmiennym wydatku, która dostosowuje ilość tłoczonego oleju do aktualnego zapotrzebowania. Pompa osiowo-tłoczkowa ze zmiennym wydatkiem wykorzystywana jest w układzie zamkniętym. Pompa typu LS będzie pracować podobnie do pompy OC, jednak regulacja tego rodzaju pomp odbywa się tylko w zakresie ograniczenia wydatku, co efekcie może dać zmniejszenie zużycia paliwa, ale nie zwiększenie wydajności. W przeciwieństwie do pompy zębatej, która tłoczy olej cały czas, pompa osiowo-tłoczkowa, jeśli nie ma takiej potrzeby, nie tłoczy oleju. Jeśli wydatki pomp przewyższają 110 l/min, zazwyczaj montuje się pompy typu LS.
Emil Kaźmierczak, ekspert marki Claas, zwraca uwagę, że opinia, iż układ LS jest szybszy od OC, to zwykły mit. Przy tym samym sprzęcie założonym do identycznego traktora pompy miałyby podobny wydatek i szybkość pracy. Podobnie dzieje się w przypadku ładowacza czołowego założonego na ciągniku o tych samych gabarytach.
Elementy układu hydraulicznego
Ciągnik rolniczy wyposażony jest w układ hydrauliczny umożliwiający zasilanie maszyn towarzyszących. Służy on do zasilania części maszyn, które wykorzystują moc hydrauliczną, jak na przykład siłowniki lub silniki hydrauliczne.
Płyty przyłączeniowe i adaptacyjne
Płyty przyłączeniowe, inaczej bloki zaworowe, wchodzą w skład kompletnych rozdzielaczy hydraulicznych typu CETOP. Pełnią rolę podstawy do przykręcenia rozdzielaczy suwakowych typu CETOP 3 NG6. Rozdzielacze suwakowe do zabudowy płytowej służą do sterowania kierunkiem przepływu oleju, wynikiem czego jest określony ruch lub zatrzymanie odbiornika, np. siłownika lub silnika hydraulicznego. Posiadają szerokie zastosowanie w układach hydraulicznych w budownictwie, rolnictwie i przemyśle.
Płyta adaptacyjna to mechaniczny element pozwalający połączyć urządzenie hydrauliczne z maszyną - nośnikiem, np. koparką. Jest wykonywana pod konkretną maszynę oraz pod konkretny uchwyt i znajduje zastosowanie w przypadku wszystkich innych urządzeń montowanych na wysięgnikach koparkowych, ładowarkowych itp.
Zawory hydrauliczne
W ciągnikach występują zawory sterowane mechanicznie i elektrohydraulicznie. Jak łatwo się domyślić, zawory elektrohydrauliczne są dla operatora bardziej praktyczne i łatwiejsze w obsłudze. Kolejną, chyba ważniejszą funkcją omawianych zaworów jest możliwość ich programowania do systemu zarządzania narzędziem, np. na uwrociach.
Zawory sterowane mechanicznie
W przypadku zaworów mechanicznych operator na końcu pola musi zmienić bieg roboczy, podnieść pług poprzez podniesienie TUZ, wyłączyć blokadę mechanizmu różnicowego, zmienić prędkość obrotową silnika, obrócić pług. Po wykonaniu uwrocia należy wykonać kolejne czynności. W przypadku zaworów mechanicznych będzie odbywać się ciągły przepływ oleju - w ciągnikach Claas poprzez blokadę dźwigni w pozycji wydatku lub poprzez system samoczynnego odblokowania po osiągnięciu wysokiego ciśnienia (kick out). Dźwignia przesunięta w pozycji wydatku może wymagać użycia dwóch dłoni, co z kolei powoduje konieczność zatrzymania maszyny i w efekcie spadek tempa pracy. Dlatego zawory hydrauliczne wyposaża się w system utrzymywania ciągłego wydatku do momentu zbudowania wysokiego ciśnienia, zwany również „kick out”. Dźwignia sterująca pozostanie w położeniu wydatku do momentu, aż zadana czynność zostanie zakończona (siłownik osiągnie skrajną pozycję) lub operator przesunie dźwignię.
Zawory sterowane mechanicznie mogą być wyposażone w pozycję pływającą. Wówczas obydwa złącza jednego gniazda hydraulicznego są otwarte i połączone ze sobą. W praktyce siłownik porusza się swobodnie i bywa to przydatne w przypadku maszyn, które mają kopiować teren, np. kosiarki. Opcja ta przydaje się także podczas podłączania i odłączania przewodów hydraulicznych, gdyż załączenie pozycji pływającej powoduje spadek ciśnienia. W przypadku, gdy zawory hydrauliczne nie posiadają pozycji pływającej, konieczne jest zgaszenie ciągnika, a następnie poruszanie dźwignią w celu zluzowania ciśnienia hydraulicznego.
Zawory sterowane elektrohydraulicznie
W przypadku hydrauliki sterowanej elektrohydraulicznie możemy zaprogramować czynności pod dwoma przyciskami, a ciągnik wykona je za nas, co oczywiście korzystnie wpływa nie tylko na komfort pracy, ale także na jej czas. Do korzyści mogą dochodzić także bardziej zaawansowane funkcje, które są zależne od producenta.
W przypadku zaworów sterowanych elektronicznie operator nie ma do dyspozycji mechanicznych blokad w pozycji wydatku ani funkcji kick out. Określa natomiast czas działania przepływu po dotknięciu przycisku od danego zaworu. Ciągniki wyposażone w monitor CEBIS posiadają rozbudowane sterowanie zaworami hydraulicznymi, dzięki czemu można bardziej dokładnie wysterować zawory hydrauliczne. Są to: charakterystyka rozruchu oraz priorytetu. W celu zapobiegania gwałtownemu rozpoczęciu pracy komponentu hydraulicznego, w zaawansowanych ustawieniach hydraulicznych, można wybrać sposób rozpoczynania pracy przez zawór hydrauliczny. Drugą przydatną funkcją jest przypisanie priorytetu do gniazda hydraulicznego. Dzięki tej funkcji układ sterujący ciągnika dba, by na wskazanym gnieździe hydraulicznym był zawsze wydatek określony przez użytkownika. System ten zapobiega spadkowi przepływu na wybranym gnieździe hydraulicznym.
Sterowanie przepływem oleju
W przypadku pracy z silnikiem hydraulicznym, może być potrzebne ustalenie jego obrotów za pomocą wydatku oleju hydraulicznego. Podczas pracy z siewnikiem, który posiada dmuchawę napędzaną silnikiem hydraulicznym, regulacja wydatku oleju hydraulicznego z gniazda ciągnika steruje liczbą obrotów dmuchawy siewnika. W ciągniku Claas odbywa się to poprzez pokrętło regulacyjne znajdujące się bezpośrednio na zaworze hydraulicznym.
System Power Beyond
System LS przyda się przy maszynach wymagających układu Power Beyond. Oczywiście tego rodzaju sprzęt może zostać podpięty również do ciągnika z pompą zębatą. Wówczas będą wykorzystywane dwa przewody: jednym podawany jest olej hydrauliczny, a drugim olej wraca do zbiornika. W celu zapewnienia pracy maszyny z układem Power Beyond, operator ciągnika załącza stały przepływ, tak, że olej jest ciągle podawany na złącze hydrauliczne.
Jeśli będziemy dysponować ciągnikiem wyposażonym w pompę o zmiennym wydatku, do dwóch przewodów dojdzie trzeci, tzw. sterujący. Wówczas traktorzysta nie załącza stałego przepływu, bowiem maszyna wykorzystująca system Power Beyond (w przypadku ciągników Claas będzie to np. przyczepa Cargos) wyśle informację (spadek ciśnienia na przewodzie sterującym) o otwieraniu klapy. Po podniesieniu klapy maszyna wyśle informację, że zapotrzebowanie na olej zmalało i przejdzie w stan oczekiwania.
Rozwiązania producentów
Ciągniki marki Fendt są wyposażone w zaawansowane układy hydrauliczne Fendt, które charakteryzują się wysoką wydajnością i precyzją działania. W modelach takich jak Fendt 300 Vario zastosowano pompę o wydajności 110 l/min z systemem Load Sensing, zapewniającą efektywne zarządzanie przepływem oleju i dostosowanie go do bieżących potrzeb.
Budowa rozdzielaczy hydraulicznych, a dokładnie ich suwaków, oparta jest na przekryciu ujemnym (różnica między szerokością suwaka a kanałem hydraulicznym). Ma to ogromną zaletę, że w momencie przesterowania, czyli załączenia zaworu hydraulicznego lub zmiany kierunku przepływu oleju, nie następuje gwałtowny skok ciśnienia i nie powstają uderzenia hydrauliczne. Takie rozwiązanie chroni zarówno pompę, jak i maszynę. Jednak ma jedną wadę, polegającą na delikatnym upuszczaniu ciśnienia hydraulicznego. Dlatego niektóre zawory dostarczane są jako bezprzeciekowe (tzw. zero leakage), dla maszyn, które wymagają stałej pozycji, np. podnośniki.
W przyczepach z opcją kiprowania, która wymaga podłączenia tylko jednego przewodu hydraulicznego, przydatna bywa możliwość zamienienia gniazda hydraulicznego z działania dwustronnego na jednostronne.
System luzowania ciśnienia za pomocą dźwigni umieszczonych bezpośrednio na złączach hydraulicznych, dostępny np. w Claas Arion 500 i wyższych seriach, jest bardzo przydatnym rozwiązaniem w przypadku, gdy zapomni się przed wyjściem włączyć pozycję pływającą.
tags: #plyta #hydraulliczna #ciagnik