Hydraulika w ciągniku. Co powienieneś wiedzieć?

Źródło: mat. prasowy

Warto przyjrzeć się w szczegółach podzespołom hydraulicznym ciągnika, gdyż mają one funkcje, od których zależy prawidłowe funkcjonowanie maszyn towarzyszących. Opis na podstawie ciągnika CLAAS.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Hydraulika w ciągniku. Rodzaje pomp w układzie hydraulicznym

W dostępnych na rynku ciągnikach wyróżniamy dwa główne układy hydrauliczne: zamknięty i otwarty. Układ otwarty jest oparty na pompie zębatej o stałym wydatku, a układ zamknięty na pompie osiowo-tłoczkowej ze zmiennym wydatkiem. Bywają one również nazywane OC i LS od angielskich akronimów Open Center oraz Load Sensing.

Z punktu widzenia użytkownika najważniejsze są różnice w sposobie działania obu układów.

- Przede wszystkim należy obalić mit, że układ LS jest szybszy od układu OC. Jeżeli mielibyśmy taki sam ładowacz czołowy, założony na ciągniku o tych samych gabarytach, ich pompy hydrauliczne miałyby taki sam wydatek np. 100 l/min, jeden z ciągników miałby układ OC a drugi LS to szybkość pracy obydwu ładowaczy byłaby taka sama - zauważa Emil Kaźmierczak, ekspert marki CLAAS - Zarówno przy obrotach jałowych, średnich jak i maksymalnych - dodaje.

Dlaczego tak się dzieje? Układ otwarty z pompą hydrauliczną o stałym wydatku oznacza, że wydatek pompy jest taki sam na jeden obrót pompy. Czyli im większe są obroty silnika tym większy jest wydatek pompy. Maksymalny wydatek osiągany jest przy nominalnych obrotach silnika spalinowego. Bardzo podobnie będzie zachowywać się pompa LS. Jednak tutaj przyjdzie pytanie, skoro pompa LS ma zmienny wydatek, więc czy nie powinna mieć większej wydajności? Pompa LS może zmieniać wydatek, jednak właściwie powinniśmy to nazwać ograniczaniem wydatku. Dlatego właśnie, że pompa LS może w przeciwieństwie do pompy zębatej ograniczać wydatek, może wpływać na mniejsze zużycie paliwa. Gdyż pompa zębata tłoczy olej cały czas, a pompa osiowo-tłoczkowa, jeśli nie ma takiej potrzeby, to nie tłoczy oleju. Pompy LS w ciągnikach CLAAS, są montowane wszędzie tam, których wydatki są powyżej 110 l/min z uwagi na zbyt duże obciążenie, które powodowałaby pompa zębata. Właściwość zmiennego wydatku wykorzystuje układ Power Beyond, który jest możliwy tylko z pompą LS.

Maszyna wymagająca układu Power Beyond może zostać podpięta również do ciągnika z pompą zębatą. Wykorzystywane są wtedy 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. W przypadku ciągnika wyposażonego w pompę o zmiennym wydatku, oprócz dwóch przewodów, podłączany jest też trzeci, tzw. sterujący.

W takim przypadku operator nie załącza stałego przepływu, gdyż maszyna, która jest podpięta do ciągnika CLAAS, przyczepa CARGOS, wyśle informację (spadek ciśnienia na przewodzie sterującym), że otwiera klapę i ciągnik zwiększy wydatek pompy by dostarczyć odpowiednią ilość oleju.

Po podniesieniu klapy, CARGOS wyśle informację, że już nie potrzebuje oleju i pompa LS przejdzie w stan oczekiwania. Dlatego maszyna, która wykorzystuje układ LS znacząco wpływa na mniejsze zużycia paliwa.

Zawory hydrauliczne ciągnika - rodzaje i ich funkcje

Podział, który możemy spotkać najczęściej to klasyfikacja na zawory sterowane mechanicznie i elektrohydraulicznie. Zawory sterowane mechaniczne posiadają dźwignie do ich obsługi a zawory sterowane elektrohydrauliczne są załączane poprzez przełączniki kołyskowe lub przyciski

Oprócz komfortu pracy zawory sterowane elektrohydrauliczne umożliwiają również bardzo ciekawe rozwiązania:
Pierwszym z nich jest możliwość sterowania zaworem hydraulicznym z błotnika ciągnika. Jest to bardzo przydatne z przypadku wyposażenia ciągnika w górne cięgło hydrauliczne. Jest to nie tylko komfortowe, ale również zmniejsza czas potrzebny na agregowanie nowej maszyny.

Drugą funkcją zaworów elektrohydraulicznych jest możliwość ich programowania do systemu zarządzania narzędziem na uwrociach. Jeśli ciągnik wyposażony jest w zawory sterowane mechaniczne, to podczas pracy z pługiem obrotowym, operator na końcu ścieżki roboczej może wykonać następujące czynności. Zmiana biegu roboczego (1), podniesienie pługa poprzez podniesienie TUZ (2), wyłączenie blokady mechanizmu różnicowego (3) zmiana prędkości obrotowej silnika (4), obrót pługa (5). Następnie po wykonaniu uwrocia następuje wjazd w ścieżkę roboczą i kolejne czynności. Zwiększenie prędkości obrotowej silnika (6), załączenie blokady mechanizmu różnicowego (7), opuszczenie pługa (8), załączenie biegu roboczego (9). Oczywiście w zależności od pługa i wyposażenia ciągnika nie wszystkie czynności muszą być wykonywane, lub może ich być więcej. Jednak w celu zademonstrowania korzyści ze stosowania hydrauliki sterowanej elektrohydrauliczne, zamiast wykonywać wszystkie 9 czynności, możemy je zaprogramować pod dwoma przyciskami i ciągnik wykonana je za operatora. Po wciśnięciu przycisku jeden ciągnik wykona czynności od (1) do (5), a po wciśnięciu przycisku dwa wykona pozostałe operacje.

Zawory jednostronnego lub dwustronnego działania

Niektóre przyczepy posiadają opcję kiprowania, która wymaga podłączenia tylko jednego przewodu hydraulicznego. Przydatna bywa wtedy możliwość zamienienia gniazda hydraulicznego, z działania dwustronnego na jednostronnego. Oznacza to, że olej jest tłoczony tylko z jednego gniazda, a po ruszeniu dźwigni w drugą stronę, otwiera się powrót oleju, bez budowania ciśnienia na drugim gnieździe hydraulicznym.

Ciągły przepływ

Zawory sterowane mechaniczne w ciągnikach CLAAS mogą realizować ciągły przepływ poprzez blokadę dźwigni w pozycji wydatku lub poprzez system samoczynnego odblokowania po osiągnięciu wysokiego ciśnienia (kick out). Zablokowana dźwignia w pozycji wydatku, za pomocą blokady, w przypadku konieczności wyłączenia przepływu ciągłego (np.  na uwrociach), będzie wymagać najpierw zwolnienia blokady dźwigni, a potem ruszenia dźwignią.  W różnych ciągnikach może wymagać użycia dwóch dłoni, co z kolei powoduje konieczność zatrzymania ciągnika i spadek tempa pracy. Dlatego zawory hydrauliczne w ciągnikach CLAAS 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. W praktyce oznacza to, że żeby obrócić pług wystarczy przesunąć dźwignię do pozycji ciągłego wydatku, a po wykonaniu ruchu przez pług, dźwignia samoczynnie wróci na pozycję środkową. 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. Czas działania może zostać ustawiony od 1 do 60 s, lub na wydatek ciągły.

Ustalanie wydatku zaworu hydraulicznego

W przypadku pracy z silnikiem hydraulicznym, konieczne może być 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. W przypadku zaworów elektrohydraulicznych, na ekranie komputera pokładowego.

Pozycja pływająca

Zawory sterowane mechanicznie, mogą być wyposażone w pozycję pływającą. Oznacza to, że obydwa złącza jednego gniazda hydraulicznego są otwarte i połączone ze sobą. W praktyce oznacza to, że siłownik może swobodnie się poruszać. Ma to znaczenie w przypadku maszyn, które mają kopiować teren, np. kosiarki. Jest to również przydatna opcja 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. W przypadku zaworów hydraulicznych wyposażonych w pozycję pływającą wystarczy przestawić dźwignię. Jednak czasem się zapomni przed wyjściem włączyć pozycję pływająca. Bardzo przydatnym rozwiązaniem, dostępnym już w CLAAS ARION 500 i wyższych seriach, jest system luzowania ciśnienia, za pomocą dźwigni umieszczonych bezpośrednio na złączach hydraulicznych. Wtedy, niezależnie od statusu pracy silnika spalinowego oraz położenia dźwigni hydraulicznych, można zluzować ciśnienie znajdujące się w przewodzie do zbiornika oleju w ciągniku.

Utrzymywanie ciśnienia w przewodach

Budowa rozdzielaczy hydraulicznych, a dokładnie ich suwaków, oparta jest na przekryciu (różnica między szerokością suwaka a kanałem hydraulicznym) ujemnym. 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 maszynę. Jednak ma jedną wadę, polegająca na delikatnym upuszczaniu ciśnienia hydraulicznego. Dlatego niektóre zawory dostarczane są jako bez przeciekowe (zero leakage), dla maszyn, które wymagają stałej pozycji, np. opryskiwacz, gdzie wysokość belki jest regulowana siłownikiem hydraulicznym.

Systemy hydrauliczne i maszyny towarzyszące

Zaprezentowane układy i systemy hydrauliki mogą się różnić, w zależności od marki ciągnika, Dlatego warto zapytać się doradcy handlowego o układ hydrauliczny w celu dobrania trafionego rozwiązania.