Traktorteknikk 1: Hydraulikk [1] 8258504606 [PDF]

Zitiervorschau

HELLEBERG, PAULSSON, TUFTE

Traktorteknikk 1 Hydraulikk BOKMÅL

INFORMASJONS EKS.

MasionalbiWiotøket øepåtnbhoteXel

YRKESOPPLÆRING I S 1987

Originalversjon: Hydraulikhandboken for lantbruk © 1984 Bertil Helleberg, Sven Åke Paulsson och LTs forlag

Norsk versjon: © 1987, Yrkesopplæring i.s 1. utgave, 1. opplag Godkjent av Rådet for videregående opplæring i august 1987 til bruk i den videregående skole.

Oversatt fra svensk og bearbeidet til norsk ved Per Bernt Tufte Omslag: Reidar Gjørven Illustrasjoner: Per Bernt Tufte Bjørn Norheim Printed in Norway by PDC • Printing Data Center a.s, Aurskog 1987 Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverksloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med KOPINOR, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndraging, og kan straffes med bøter eller fengsel.

ISBN 82-585-0460-6

Forord

Traktorteknikk 1 -Hydraulikk bygger på den svenske boka Hydraulikhandboken for lantbruk. Oversettelsesarbeidet er utført av elever på

agroteknikerkurset ved Telemark landbruksskule skoleåret 1985/86. Fag­ lærer Per Bernt Tufte har bearbeidet manuskriptet og føyd til en del stoff. Boka er beregnet til bruk for elever på VK2 på landbruksmekanikerlinjen, men den bør også kunne brukes ved agroteknikkerkurset.

Denne boka inngår i en serie på 4 bøker om traktorteknikk. De andre bøkene i serien er Motoren, Drivverk, styring og bremser og Reparasjon og vedlikehold.

Med tanke på senere utgaver vil vi gjerne ha respons fra leserne. Oslo, august 1987 Yrkesopplæring

Innhold

1

Traktorens hydraulikksystem ..................................................................

Åpent og lukket system. Åpent og lukket senter ............................. Konstant-strøm-anlegg («Open center systems»)............................. Konstant-trykk-anlegg («Closed center systems») ........................... Fordeler og ulemper med et konstant-trykk-anlegg (lukket senter) .................................................................................. Lastkjennende anlegg («Load sensing systems») .............................

2

Pumper ........................................................................................................

Trykkstyrt pumpe.............................................................................. Pumpe styrt av trykk og volumstrøm ................................................ Kompensatoren ................................................................................

3

Separat eller kombinert oljetank.............................................................

Separat oljetank ................................................................................ Styringskretsen .............................................................................. Redskapsløftekretsen med ytre hydraulikk.................................. Kombinert oljetank med sentralventil.............................................. Styringskretsen .............................................................................. Redskapsløftekretsen med ytre hydraulikk.................................. Kombinert oljetank med pumpa plassert på utsida .........................

4

Hydraulisk redskapsløft............................................................................

Konstruksjon .................................................................................... Innkopling.......................................................................................... Reguleringssystemer ......................................................................... Stillingsregulering.............................................................................. Motstandsregulering ......................................................................... Motstandsregulering med toppstangføling .................................. Motstandsregulering med trekkstangføling................................... Motstandsregulering med momentføling .................................... Blandingsregulering ........................................................................... Oljetrykkregulering ........................................................................... Løfte-og senkehastighet, følsomhet og flytestilling....................

7 8 12 13 14 14

16 17 18 19

21 21 22 22 23 23 24 24

27 27 28 30 31 32 33 34 37 39 40 41

5

5

Reguleringstyper ............................................................................ Elektrohydraulisk regulering ........................................................ Helhydraulisk regulering................................................................ Symbolskj ema..................................................................................

42 44 45 48

Stempelkraft og stempelarbeid ...............................................................

50

Utvekslingen i redskapsløftet ........................................................... Løftekraften i trekkstengene............................................................. Løftekraftbehovet ............................................................................ Hvordan jordgående redskaper påvirker redskapsløftet .................

51 53 56 58

Frontlaster...................................................................................................

Konstruksjon og virkemåte............................................................... Løftekraft, løftehøyde, løftehastighet og løftetid ............................. Frontmontert redskapsløft ...............................................................

61 61 62 65

7 Ytre hydraulikk ......................................................................................... Enkeltvirkende kontrollventil........................................................... Dobbeltvirkende kontrollventil ....................................................... Ting du bør ha i tankene når du kopler inn ytre hydraulikk ...........

66 66 68 71

Hydrostatisk energioverføring..............................................................

72 72 73 77 81 83

6

8

Ulike kombinasjoner av pumpetype og motortype ......................... Hydrostatisk drift av traktoren ......................................................... Hydrostatisk framhjulsdrift............................................................... Hydrostatisk drift fra traktorpumpa................................................. Hjulmotorer ......................................................................................

9

Hydrodynamisk energioverføring.......................................................

Hydrodynamisk kopling. Oppbygning og virkemåte ....................... Hydrodynamisk dreiemomentomformer ........................................ 10

11

12

6

86 86 89

Lekkasje ved stempelpakningen ..................................................... Pumpas tilstand.................................................................................. Oljens temperatur ............................................................................ Unngå ulykker ..................................................................................

92 93 93 94 95

Formelsamling i hydraulikk......................................................................

96

For hydraulikkpumper.................................................................... For stempelbevegelser .................................................................... For hydrostatiske motorer..............................................................

96 97 98

Oppgaver.....................................................................................................

100

Ettersyn, vedlikehold og feilsøking .........................................................

Traktorens hydraulikksystem

Traktorene blir utstyrt med stadig mer avansert hydraulikk. Nedenfor viser vi vanlige verdier for pumpekapasitet (volumstrøm), trykk, effekt og løftekraft. Kapasitet:

minimum 25 1/min, maksimum 120 1/min. Merk at den volumstrømmen som kan gå til ytre hydraulikk, ofte er mye lavere.

Trykk:

minimum 13 MPa, maksimum 21 MPa. Vanligvis ligger trykket mellom 17 og 19 MPa.

Effekt:

minimum 4 kW, maksimum 33 kW.

Løftekraft:

mindre traktorer 15 000-20 000 N, mellomstore traktorer 30 000 N og store traktorer 50 000-60 000 N.

Hydraulikken kan brukes til redskapsløft, ytre hydraulikk, styring, brem­ sing, innkopling av hurtiggir, differensialsperre og kraftuttak, og til å manøvrere hydraulisk tilkoplete redskaper. For å klare alle disse funksjonene er det ofte ikke nok med bare en pumpe. Enkelte traktorer har derfor to eller tre separate pumper, for eksempel en for redskapsløft og ytre hydraulikk, en for styring og innkop­ ling av forskjellige funksjoner (som bremser, differensialsperre o.a.) og en for innkopling av kraftuttak.

Tannhjulspumper er vanligst, men John Deere (JD) og de USAproduserte Massey Ferguson (MF) har radialstempelpumpe med variabel fortrengning. De andre MF har radialstempelpumpe med fast fortreng­ ning. De amerikanske Cose-traktorene i 90-serien og en modell av Inter­ national Harvester (IH) har aksialstempelpumpe med variabel fortreng­ ning som hovedpumpe.

7

Åpent og lukket system. Åpent og lukket senter I et åpent system går oljen alltid gjennom tanken når den sirkulerer. I et lukket system føres oljen direkte tilbake til pumpa. Tanken virker da som ekspansjons- og påfyllingstank.

Figur 1.1 Åpent system med åpent senter i retningsventilen: oljetank (1), pumpe (2), retningsventil (3), arbeidssylinder (4).

Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa (2) suger olje fra tanken (1). leverer oljen gjennom retningsventilen (3) og tilbake til tanken (1). Det åpne systemet kan enten ha åpent eller lukket senter. Det avhenger av hvordan retningsventilen er konstruert. 1 systemer med åpent senter kan oljen strømme gjennom ventilen tilbake til pumpa eller tanken. Oljen flyter hele tida rundt i systemet når ventilen står i nøytralstilling.

I systemer med lukket senter, for eksempel JD, kan oljen ikke passere gjennom ventilen når den står i nøytralstilling. Da bygger det seg opp trykk i systemet. Det stigende trykket påvirker pumpa, som vanligvis har variabel fortrengning, og pumpa slutter å pumpe. Systemet forutsetter i de fleste tilfeller at pumpa er trykkstyrt og har variabel fortrengning.

Figur 1.2 Åpent system med lukket senter i retningsventilen:

oljetank (1), pumpe med variabel fortrengning (2), retningsventil (3), løftesylinder (4).

8

Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa (2) pumper olje til retningsventilen (3), som ikke slipper oljen igjen­ nom. Når trykket er oppnådd, avlastes stemplene i stempelpumpa. Pumpa har variabel fortrengning og slutter da å arbeide.

Figur 1.3 Lukket system med åpent senter i retningsventilen:

oljetank (1), pumpe (2), retningsventil (3), løftesylinder (4). Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa (2) leverer olje gjennom retningsventilen (3) og tilbake til pumpas sugeside (altså ikke til tanken).

Figur 1.4 Lukket system med lukket senter i retningsventilen:

oljetank (1), pumpe med variabel fortrengning (2), retningsventil (3), løftesylinder (4). Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa (2) leverer olje til retningsventilen (3), som ikke slipper oljen igjen­ nom. Når arbeidstrykket i systemet er oppnådd, blir pumpa avlastet.

9

t

I Trykkløs olje Innestengt olje

Olje undertrykk

Figur 1.5 Åpent hydraulikksystem med åpent senter (nøytralstilling):

oljetank (1), hydraulikkpumpe (tannhjulspumpe) (2), overtrykksventil (3), retnings­ ventil (4), returledning (5), trykkledning mellom pumpe og retningsventil (6), trykkledning til sylinderstemplets ene side (7), trykkledning til sylinderstemplets andre side (8), dobbeltvirkende sylinder (9), blokkert olje (10).

Virkemåte i nøytralstilling

Hydraulikkpumpa (2) suger olje fra tanken (1). Oljen blir transportert gjen­ nom ledning (6) til retningsventilen (4). Derfra går den i returledningen (5) tilbake til oljetanken. Pumpa arbeider hele tida. Tomgangstrykket i systemet blir forårsaket av strømningsfriksjonen i retningsventilen og i returledningen. Med retningsventilen i nøytralstilling holder den innestengte oljen (10) stem­ plet (9) i ro.

□□ Trykkløsolje IWi Innestengt olje

Olje undertrykk

Figur 1.6 Åpent hydraulikksystem med åpent senter (arbeidsstilling):

oljetank (1), hydraulikkpumpe (tannhjulspumpe) (2), overtrykksventil (sikkerhets­ ventil) (3), retningsventil (4), returledning (5), trykkledning mellom pumpe og ret­ ningsventil (6), trykkledning til sylinderstemplets ene side (7), trykkledning til sylin­ derstemplets andre side (8), dobbeltvirkende sylinder (9).

Virkemåte i arbeidsstilling

Retningsventilen (4) blir påvirket slik at den binder sammen trykkledning (6) med trykkledning (8). Oljen presser stemplet (9) oppover. Returoljen fra

10

stemplets overside går gjennom ledning (7), retningsventilen (4) og returledningen (5) til oljetanken (1). Når stemplet kommer i toppen av sylinderen, utløses sikkerhetsventilen (3), som beskytter systemet mot å bli ødelagt. Så lenge retningsventilen holdes i arbeidsstilling, og stemplet er i toppstilling, arbeider pumpa mot det trykket sikkerhetsventilen er innstilt på. Avlastnin­ gen skjer ved at retningsventilen går tilbake til nøytralstilling.

1

(O

(j)

'£

8

~1 Trykkløsolje Innestengt olje

EW3 Olje undertrykk

Figur 1.7 Åpent hydraulikksystem med lukket senter (nøytralstilling):

oljetank (1), hydraulikkpumpe (radialstempelpumpe med variabel fortrengning som styres av en trykkregulator) (2), trykkregulator (3), retningsventil (4), returledning (5), trykkledning mellom pumpe og retningsventil (6), trykkledning til sylinderstemplets ene side (7), trykkledning til sylinderstemplets andre side (8), dobbeltvirkende sylinder (9), innestengt olje (10).

Virkemåte i nøytralstilling

Retningsventilen (4) står i nøytralstilling, og ledning (6) er blokkert. Trykket i ledning (6) påvirker trykkregulatoren (3). Oljen går inn i eksenterhuset og presser de radiale pumpestemplene vekk fra eksenteren på drivakselen. Pumpa (2) gir ingen oljestrøm. Oljen (10) er innestengt, og stemplet står stille.

11

Figur 1.8 Åpent hydraulikksystem med lukket senter (arbeidsstilling): oljetank (1), hydraulikkpumpe (radialstempelpumpe med variabel fortrengning som styres av en trykkregulator) (2), trykkregulator (3), retningsventil (4), returledning (5), trykkledning mellom pumpe og retningsventil (6), trykkledning til sylinderstemplets ene side (7), trykkledning til sylinderstemplets andre side (8), dobbeltvirkende sylinder (9). Virkemåte i arbeidsstilling

Retningsventilen (4) blir påvirket slik at den binder sammen trykkledning (6) med trykkledning (8). Trykket i ledning (6) synker og påvirker trykkregulatoren (3). Pumpestemplene går ned på eksenterakselen, og pumpa (2) begyn­ ner å arbeide og levere olje til stemplet. Når stemplet når toppen av sylinde­ ren, stiger trykket igjen i ledning (6). Det påvirker trykkregulatoren (3), og pumpestemplene skyves vekk fra eksenterakselen og slutter å arbeide. Det trengs ingen sikkerhetsventil i dette systemet. Her er det trykkregulatoren som tar seg av den funksjonen.

Konstant-strøm-anlegg («Open center systems») I et slikt anlegg er det typisk å ha en pumpe med fast fortrengning, en retningsventil med åpent senter og et systemtrykk som er avhengig av den motstanden som oljestrømmcn (volumstrømmen) møter. Dersom vi ikke forandrer pumpas turtall, vil oljestrømmen være konstant. Ønsker vi å ha flere forbrukere samtidig, vil bare forbrukeren med minst belastning bevege seg. Skal vi for eksempel bruke en utvendig sylinder med lavere arbeidshastighet enn det pumpas volumstrøm skulle tilsi, må vi strupe strømmen. Det fører til at en del av oljen må passere gjennom trykkbegrensningsventilen (sikkerhetsventilen). Oljen blir da svært varm, og vi taper energi. Det totale tapet beror på to faktorer. For det første får vi tapet over trykkbegrensningsventilen, som er produktet av trykket (åpningstrykket) og volumstrømmen som passerer ventilen. Det andre tapet skyldes at oljen får et

12

trykkfall over strupningen. Dette tapet blir på samme måte et produkt av volumstrømmen som passerer strupningen, og trykkfallet over den. Et slikt anlegg er lite energisparende fordi pumpa leverer olje hele tida mens moto­ ren går. Eksempel

Dersom vi skal få en liten hydraulisk sylinder på en redskap til å gå sakte, må vi strupe volumstrømmen fra traktoren. Oljen som passerer trykkbegrensningsventilen, er 0,5 I/s (30 1/min). Trykket er 18 MPA (180 bar). Tapt effekt blir: p = p • q P = 18 • 0,5 P = 9 kW (eller 9000 watt)

Dersom vi sammenlikner denne effekten med for eksempel oppvarming av boliger, ser vi at det blir avgitt atskillig varme. Oljen blir derfor raskt varm. Men det er ikke ofte at anlegget blir brukt slik. Konstant-strøm-anlegg har vært i bruk på de fleste traktorene i alle år. Hovedgrunnen er at produksjonskostnadene har vært lave, og at virkemåte og ytelse har tilfredsstilt de aktuelle kravene.

Når vi bruker prioriteringsventiler, kan anlegget bli sikkert nok. Dessuten kan for eksempel to pumper lett bindes sammen slik at volumstrømmen øker vesentlig. Vi kan også bruke to pumper, der den ene arbeider i en høytrykkskrets og den andre i en lavtrykkskrets.

Konstant-trykk-anlegg («Closed center systems») Et slikt anlegg er kjennetegnet ved en pumpe med variabel fortrengning, et konstant trykk og en retningsventil med lukket senter, men anlegget har ingen trykkbegrensningsventil i vanlig forstand. Som regel bruker vi trykkstyrte stempelpumper, for eksempel JD. Under vanlig drift, og særlig i nøytralstilling, er effektbehovet lite. Pumpene er konstruert slik at dersom trykket kommer opp mot det maksi­ male, avtar volumstrømmen, for til slutt å bli nokså liten — bare stor nok til å kjøle og etterfylle for innvendige lekkasjer. Er det ikke behov for oljelevering, kopler pumpa seg selv ut, og den krever derfor heller ikke noen tilført effekt. Kopler vi inn en eller flere forbrukere til anlegget, står fullt trykk til rådighet med en gang, og alle forbrukerne vil virke samtidig. Men trykket minker da til det nivået som bestemmes av forbrukerens motstand. Dermed vil anlegget oppføre seg som et konstant-strøm-anlegg.

Ønsker vi å benytte lav hastighet på en forbruker, må vi også her strupe oljestrømmen. Det gir et tap som følger av trykkfallet • volumstrømmen over strupningen.

13

Et konstant-trykk-anlegg er dyrere enn et konstant-strøm-anlegg, særlig på grunn av den kompliserte pumpekonstruksjonen, som vanligvis skal kunne begrense maksimaltrykket. Et problem med denne typen anlegg er at det kan være vanskelig å bytte redskaper mellom ulike traktortyper. Bruker vi prioriteringsventiler, kan vi få anlegget sikkert nok, for eksempel til styring og bremsing.

Fordeler og ulemper med et konstant-trykk-anlegg (lukket senter) Fordeler:

■ Det går med lite effekt når ventilen står i nøytralstilling (lite tap). ■ Det er olje under trykk helt fram til ventilen, og systemet reagerer raskere. ■ Det kreves ingen spesiell sikkerhetsventil. Ulemper:

■ Systemet krever en mer avansert pumpe, som ofte er dyrere enn andre pumper. ■ Det kan oppstå problemer ved bytte av redskaper mellom ulike traktorfabrikater, da systemet er relativt uvanlig. De fleste traktorene har et system med åpent senter. ■ Dersom det maksimale trykket i systemet presser på retningsventilen i nøytralstilling, kan det oppstå lekkasjer. (I nyere systemer er det bare et lavt trykk på ventilen i nøytralstilling.)

Lastkj eimende anlegg («Load sensing systems») Denne typen anlegg kaller vi også lastregulerende eller belastningsfølende. Typisk for slike anlegg er at både trykket og volumstrømmen er variable dersom anlegget er utstyrt med en pumpe med variabel fortrengning. Men noen traktorer er utstyrt med en pumpe med fast fortrengning. Det gjør at vi egentlig må skille mellom to typer lastkjennende anlegg. Oljestrømmen til forbrukere kan vi her stille inn med en kran. Med variabel pumpe skjer innstillingen automatisk, slik at pumpa bare leverer den innstilte oljemengden. Trykket ligger på et nivå like over det som er nødvendig for å bevege forbrukeren mot motstanden.

I nøytralstilling er trykket svært lavt, og oljestrømmen er da bare stor nok til kjøling og etterfylling for indre lekkasje i systemet. Anlegget er derfor det mest energisparende, da det alltid tilpasser trykk og volumstrøm etter behov. Skal vi drive flere forbrukere, kan hver og en reguleres etter sitt behov for kraft og hastighet (trykk og volumstrøm). Systemet er svært fordelaktig dersom vi for eksempel over lengre tid skal ta ut en liten oljestrøm til en forbruker.

14

Innstillingen skjer ved at vi bruker den nevnte krana som strupning mellom pumpe og forbruker. Når oljen strømmer fra pumpa til forbrukeren, passerer den denne strupningen. På pumpesida av strupningen blir det da høyere trykk, mens trykket på forbrukersida (lastsida) blir lavere. Dette føles eller kjennes (derav navnet) som forbrukerens mottrykk eller belastning. Når oljen strømmer, blir det altså en trykkforskjell over strupningen. Dersom volumstrømmen eller innstrupningen er stor, blir trykkfallet også stort. Det drar vi nytte av ved regulering av denne anleggstypen. Trykkfallets størrelse er avgjørende for reguleringsmekanismen, som stiller inn pumpa på en oljestrøm som avstemmes slik at trykkfallet holdes konstant. Ønsker vi å senke arbeidshastigheten til en forbruker, regulerer vi med krana slik at strupningen blir sterkere. Trykkfallet blir da større, og reguleringsmekanis­ men stiller inn til en mindre oljestrøm for å oppnå samme trykkfall som tidligere. Tapet i et slikt anlegg begrenser seg til trykkfallet • volumstrømmen, det såkalte strupningstapet. Dersom vi har en pumpe med fast fortrengning, vil reguleringsmekanismen vanligvis virke på en ventil som sender overflødig oljestrøm i retur. Tapet i et anlegg med fast fortrengning blir da bestemt av strupningstapet og av et tap lik trykk • volumstrøm for den oljen som går i retur.

15

Pumper

Pumpa i et anlegg med åpent senter (konstant-strøm-anlegg) er vanligvis en tannhjulspumpe med fast fortrengning. Det fører til at den avgitte oljemeng-

den retter seg etter turtallet på motoren. For å variere oljemengden (for eksempel til ytre hydraulikk) kan vi sette inn en oljefordeler med strupning i oljeledningen til ytre hydraulikk. MF bruker en radialstempelpumpe med fast fortrengning. Reguleringen av pumpa skjer her på sugesida. Med retningsventilen i nøytralstilling er pumpa stengt på sugesida, og oljen pumpes ikke rundt i systemet. Pumpa ligger helt nedsenket i olje og blir derfor også smurt selv om ventilen står i nøytralstil­ ling. Pumpa i et system med lukket senter er som regel en stempelpumpe med variabel fortrengning. Det gir gode muligheter til å styre den oljemengden pumpa leverer. Det kan skje på to måter: ■ direkte gjennom trykket i systemet (trykkstyrt pumpe) ■ gjennom en kombinasjon av trykk og volumstrøm (trykk- og mengdestyrt pumpe)

16

Trykkstyrt pumpe Trykket i systemet påvirker pumpas volumstrøm gjennom en regulatorventil. Dess høyere trykket er, dess mindre blir strømningen. Ved maksimalt trykk i systemet blir pumpa avlastet, og oljestrømmen stanser.

HM Olje under systemtrykk L'.'.Z.'I Olje for regulering av stemplenes slaglengde lilil! Olje uten trykk

Figur 2.1 Radialsterppelpumpe med regulatorventil (JD): innløp for hydraulikkolje fra matepumpa (1), innløpsventil (2), utløpsventil (3), utløpskanaler (4), utløp (5), eksenterhus (6), innløpskanaler (7), dreneringskanal (gjennomstrømningsmunnstykke) (8), eksenterhusets tømmeventil (9), regulatorventil (10), stilleskrue (justeringsskrue) for regulatorventilen (11).

Virkemåte

Regulatorventilen (10) slipper oljen til eksenterhuset (6) i pumpas sentrum. Når denne oljen har fått tilstrekkelig trykk, skyves stemplene helt ut fra eksenteren. Tømmeventilen (9) stenger for oljestrømmen, og oljen i eksen­ terhuset blir innestengt. Pumpa går i tomgangsstilling, men drivakselen fort­ setter å rotere. Tomgangstrykket, det vil si det trykket som presser stemplene fra eksenteren, regulerer vi med regulatorventilen (10).

Ved bruk av hydraulikk, for eksempel ved betjening av redskapsløftet, oppstår det et trykkfall i utløpskanalen (4) som går videre til ventil (9). Fjæra åpner da ventilen, og oljen fra eksenterhuset (6) blir ført til innløpskanalen (7). Når så trykket i eksenterhuset (6) synker, kommer stemplene i kontakt med eksenterakselen, og pumpa begynner å levere olje. Stemplenes slag­ lengde bestemmes av trykket. Dess tyngre last som blir løftet, dess høyere trykk må til, og dess mindre olje gir pumpa. Når løftingen er over, øker trykket. Ventil (9) stenger, regulatorventilen (10) åpner, og pumpa går i tomgangsstilling. I denne stillingen leverer pumpa litt olje. Denne oljen går gjennom dreneringskanalen (8) tilbake til innløpskanalen (7) for å kjøle og smøre pumpa.

17

Pumpe styrt av trykk og volumstrøm Dersom vi på en slik pumpe åpner en kran for å få større strømning (for eksempel til ytre hydraulikk), gir vi pumpa den forventete kapasiteten. Denne reguleringen fungerer slik at når den økte strømmen passerer en strupning, føler en signalledning trykket etter strupningen. Dess større strøm­ men er, dess større blir trykkforskjellen mellom de to sidene av strupningen.

Denne trykkforskjellen virker inn på sleiden i den såkalte kompensatoren, slik at en større eller mindre oljemengde slippes fram og kan påvirke et styrestempel for skråplata på aksialstempelpumpa. På den måten får pumpa en annen fortrengning og dermed en annen kapasitet. Ettersom styringen skjer gjennom trykkforskjell mellom de to sidene av strupningen, har ikke arbeidstrykket i systemet noe å si for strømmen. Dette er en viktig forskjell fra det trykkstyrte systemet. Når det gjelder kompensatorens virkemåte, viser vi til figur 2.3.

Figur 2.2 Prinsippskisse av stempelpumpe og kompensator:

oljetrykk foran strupeventilen (A), oljetrykk etter strupeventilen (B), kompensator (C), stempelpumpe (D), sugeledning (1), styrestempel for pumpas skråplate (2), pumpestempler (3), skråplate (4), trykkledning (5), ledning til kompensatorkammeret (6), kompensatorkammer (7), lufteskrue (8), kompensatorsleide (9), strupeventil (10), ledning til styringskretsen (11), ledning til kompensatorens fjærkammer (12), kompensatorfjær (13), måleport for olje (Pj), ledning til styrestemplet for pumpas skråplate (P2), ledning til returen (P3), begrensningsmunnstykke (E).

18

Strupning av en oljestrøm fører til trykkfall. Det blir altså et høyere trykk ved A enn ved B. Dess hardere vi struper strupeventilen (10), dess større blir trykkforskjellen, og omvendt. Dette forholdet utnyttes ved hjelp av en signalledning som påvirker kompensatoren. Kompensatoren dirigerer da olje under et lavere trykk til styrestemplet, som påvirker skråplata slik at volum­ strømmen blir redusert så mye som ønsket. På samme måte blir den innstilte volumstrømmen holdt konstant, uansett hvilket turtall pumpa har. Høyere turtall gir større strømning, som igjen gir større trykkforskjell og (gjennom kompensatoren) mindre fortrengning fra pumpa.

Figur 2.3 Stempepumpe og kompensator til et trykk- og volumstyrt hydraulikksystem:

pumpeinnløp og kompensatorkammer (1), port til styrestemplet for pumpa (2), returport til oljebeholderen (3), måleport (4), strupningsmunnstykke (5), utluftingsventil (6), ledning til ytre hydraulikk og redskapsløft (7), trykkbegrensningsventil (8), signal­ ledning fra ledningen til ytre hydraulikk (9), retur til oljebeholderen (10), kompensa­ torkammer med fjærer (11), kompensatorsleide (12), munnstykke til returen (13), sugeport (14), styrestempel (15), pumpestempel (16), skråplate (17), drivhjul (18), trykkport (19), sfærisk lagerstempel for skråplata (20), trykkledning til kompensatorkammeret (21).

19

Virkemåte

Fra pumpas trykkledning går det en ledning til kompensatorens venstre kammer (1). Derfra går det en ledning (7) videre til ventilene for ytre hydraulikk og redskapsløft. Fra kompensatorporten (2) går det en ledning til pumpas styrestempel (15). Dette stemplet regulerer skråplatas stilling og virker dermed inn på pumpestemplenes slaglengde. Kompensatorens høyre kammer (11) med kompensatorfjærene er forbundet med signalledningen (9) fra de ulike strømningsregulerende ventilene. Signalledningen blir koplet inn når vi bruker disse ventilene. Virkemåte i arbeidsstilling

Når vi kopler inn en krets i systemet, oppstår det et trykkfall i kompensato­ rens venstre kammer (1). Gjennom signalledningen (9) blir det samtidig et økt trykk i fjærkammeret (11). Trykket i signalledningen bestemmes av oljestrømmen gjennom strupningen, og er mindre enn pumpetrykket. Dette trykket sammen med kompensatorfjærene (11) skyver kompensatorsleiden (12) til venstre i fjærkammeret. Dermed åpner port (4) seg, og port (3) for returen stenger. Gjennom port (2) blir oljen nå levert til pumpas styrestempel (15), som vinkler skråplata (17) og øker pumpestrømmen. Hvor mye pumpestrømmen øker, bestemmes av forskjellen mellom pumpetrykket og arbeids­ trykket (signalledningstrykket). Denne forskjellen avhenger av strupningens størrelse, det vil si hvor hardt strømningskontrollventilen er skrudd til. Når oljebehovet minker, for eksempel ved at vi struper oljestrømmen, blir det mindre trykkforskjell mellom det venstre kammeret (1) og kompensatorfjærenes kammer (11). Kompensatorsleiden (12) går til høyre, stenger måleporten (4) og åpner returporten (3). Gjennom port (2) går oljen fra styrestemplet (15) nå tilbake gjennom port (3). Stemplenes slaglengde minker, og pumpa gir mindre olje. Virkemåte i tomgangsstilling

Når alle betjeningsventilene står i nøytralstilling og det ikke er noe behov for olje, fins det heller ikke trykk i signalledningen (9) eller i kompensatorfjære­ nes kammer (11), som i sin tur holder sleiden (12) i venstre stilling. Trykket øker på sleidens venstre side (1) fordi utluftingsventilen (6) er stengt. Sleiden blir da skjøvet til høyre og komprimerer kompensatorfjæra (11). Samtidig stenges den store mateporten som fører fra kammer (1) til ledning (7), og port (3) for returen åpner seg. Oljen fra port (2) (fra pumpas kontrollstempel (15)) kan føres til returen. Bare strupningen (E) er åpen til sleiden (9). Se figur 2.2.

Et tomgangstrykk på ca 2 MPa utvikler seg mellom pumpas nedre stempel (16) og strupningen (5) i sleidens innløpskammer (1). Dette tomgangstrykket overstiger kontrollstemplets (15) fjærspenning. Pumpas skråplate inntar da en nesten loddrett stilling, og pumpa leverer bare en liten oljemengde som skal smøre pumpe og kompensator.

20

Separat eller kombinert oljetank

Hydraulikksystemet kan enten ha separat eller kombinert oljetank. Med kombinert oljetank har hydraulikksystemet større tilgjengelig oljemengde. Pumpa blir godt kjølt fordi den er nedsenket i olje, men ved reparasjoner må oljen tappes ut. I hydraulikksystemer med separat oljetank må vi ha en ekstra tank med større uttak for ytre hydraulikk. Pumpa blir kjølt bare fra en side, og lange sugeledninger kan føre til kavitasjon (dampfylte hulrom).

Separat oljetank Hydraulikkpumpa er her plassert utenfor oljetanken. Slike hydraulikksyste­ mer fins på en del traktorer, for eksempel de tyske IH-modellene.

Figur 3.1 Hydraulikksystem med separat oljetank (IH). Apent system med åpent senter:

g |

hydraulikkhus med oljetank (1), hydraulikkpumpe for redskapsløftet (2), trykkfilter (3), redskapsløftets reguleringsventil (4), hydraulikkpumpe for hydrostatisk styring (5), ekstra tank (6), styreenhet (7), dobbeltvirkende styresylinder (8), hydraulikkpumpenes sugeledning (9), trykkledning til redskapsløftet (10), styringens trykkledning (11), styringens returledning (12), styresylinderens trykkledninger (13, 14), redskaps­ løftets kontrollspak (15), ventiler for ytre hydraulikk (16), hydraulisk bremseforsterker (17), bremseforsterkerens returledning (18). Virkemåte

Hydraulikkpumpene (2) og (5) er koplet sammen og drives av motorens transmisjonsdrev. Pumpe (2) leverer olje til redskapsløftet, og pumpe (5) gir olje til den hydrostatiske styringen. Pumpe (5) er utstyrt med en innebygd strømningsfordeler som fører en viss oljemengde til styringen. Resten går i retur.

21

Styringskretsen Virkemåte i nøytralstilling

Hydraulikkpumpa (5) suger olje gjennom ledning (9) og pumper den videre gjennom ledning (11) til systemets styreenhet (7). Fra styreenheten går oljen i retur gjennom ledning (12) til pumpa (5). I dette systemet er pumpa utstyrt med en trykkbegrensningsventil. Virkemåte i arbeidsstilling

Når vi skal styre til venstre eller til høyre, vrir vi rattet og påvirker styreenhe­ ten (7), som dirigerer trykkolje gjennom ledningene (13) og (14) til styresylinderen (8).

Redskapsløftekretsen med ytre hydraulikk Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa (2) suger olje fra ekstratanken (6) gjennom ledning (9). Oljen blir så trykt videre gjennom trykkledningen (10) og gjennom trykkfilteret (3), og passerer bremseforsterkeren (17). Deretter går den gjennom ventilen (16) for ytre hydraulikk og videre til redskapsløftets kontrollventil (4), før den retur­ nerer til tanken. Virkemåte ved løfting

Oljen blir ført gjennom redskapsløftets kontrollventil (4) til løftesylinderen. Når løftingen er over, stiller vi kontrollventilen tilbake i nøytralstilling. Virkemåte ved senking

Oljen blir ført fra løftesylinderen til tanken gjennom kontrollventilen. Virkemåte ved manøvrering av ytre hydraulikk

Vi bruker kontrollspaken for ventil (16) og fører oljen til uttaket for ytre hydraulikk.

22

Kombinert oljetank med sentralventil Eksempler på traktorer med dette systemet er en del Bolinder Munktell, amerikanske og engelske International Harvester, Massey Ferguson og Ford.

Figur 3.2 Prinsippskisse av et system med kombinerte oljetanker utstyrt med sentralventil (IH og BM): sentralventil med sugefilter, hydraulikkpumpe og ventiler plassert i oljetanken (1), trykkledning til styreenheten (2), styreenhet (3), returledning fra styreenheten (4), trykkledninger til styresylinderen (5, 6), styresylinder (7), trykkledning til kraftuttakskoplingen (8), kraftuttakskopling (9), mateledning til oljekjøleren (10), oljekjøler (11), returledning fra oljekjøleren (12), ledning med munnstykke for påfylling av bremsesylindrene (13), mateledning til hurtiggirspumpa (14), hurtiggirspumpe (15), returledning fra hurtiggirspumpa (16), girkasse (17), mateledning fra sentralventilen til redskapsløftets reaksjonsventil (18), reaksjonsventil (19), hydraulikkhus med avlastningsventil (20), mateledninger for olje til ytre hydraulikk (21, 22), uttak for ytre hydraulikk (23), ledning for returolje fra uttaket for ytre hydraulikk (24), trykkledning til uttaket for ytre hydraulikk (25), bremsesylindrer (26), balanseventil (27), bremser (28). Virkemåte

Pumpa sitter montert i den såkalte sentralventilen (1), som er plassert under oljenivået. Pumpa leverer olje til to kretser. Den ene er styringskretsen, og den andre er redskapsløftet med ytre hydraulikk.

Styringskretsen Virkemåte i nøytralstilling

Pumpa i sentralventilen (1) leverer olje gjennom en priori te ringsventil som hele tida sikrer riktig oljemengde til styringen gjennom ledning (2) til styre­ enheten (3). Når ventilen står i nøytralstilling, går oljen gjennom styreenhe­ ten og ledning (4) tilbake til sentralventilen (1).

23

Virkemåte i arbeidsstilling

Bruker vi styringen, blir oljen dirigert gjennom styreenheten (3) og gjennom ledningene (5) og (6) til ønsket side av styresylinderen (7). Oljen som passerer styringskretsen, fortsetter gjennom oljekjøleren (11). Vi kan også bruke oljen til å kople inn kraftuttaket (9). Gjennom ledning (12) passerer den bremsesylindrene (26), der vi kan føre den gjennom munnstykket (13) og ledning (14) til hurtiggirets pumpe (15). Etter at oljen har smurt girkassens synkroniseringsaksel (17), har den fullført kretsløpet sitt og går tilbake til den felles oljetanken.

Redskapsløftekretsen med ytre hydraulikk Virkemåte

Den oljen som ikke blir brukt i styringskretsen, går til redskapsløftet og den ytre hydraulikken. Fra sentralventilen (1) går oljen gjennom ledning (18) til reaksjonsventilen (19) og videre til hydraulikkhuset (20) med løftestemplet. Dersom redskapsløftet ikke benyttes, går oljen gjennom ledning (22). All olje er da tilgjengelig for ytre hydraulikk gjennom hydraulikkuttaket (23). Returoljen går så gjennom ledning (24) tilbake til oljetanken.

Kombinert oljetank med pumpa plassert på utsida

Figur 3.3 Hydraulikkpumpas plassering på Volvo BM Valmet: aksel for drift av kraftuttaket og hydraulikkpumpene (1). hy draulikkoljefilter (2), sugeledning (3), fremre hydraulikkpumpe for styringen og traktorens lavtrykkshydraulikk (4), bakre hydraulikkpumpe for redskapsløftet og den ytre hydraulikken (5), kraftuttaksaksler for 1000 r/min og 540 r/min (6).

24

Virkemåte

Hydraulikksystemet har to pumper, (4) og (5), som er plassert lengst bak og blir drevet av kraftuttaksakselen (1). Den fremste pumpa gir olje til den hydrostatiske styringen og til å manøvrere kraftuttak, hurtiggir og differensi­ alsperre. Den bakerste pumpa gir olje til redskapsløftet og ytre hydraulikk. Begge pumpene suger olje fra transmisjonen gjennom et hovedstrømsfilter (2).

Figur 3.4 Hydraulikksystem (JD):

fjernkontrollventiler (1), olje til hurtigkoplingene for ytre hydraulikk (2), redskapsløft (3), smøring av sluttdrev og kraftuttak (4), oljeskål (5), girkassens drivaksel (6), mellomaksel (7), hovedaksel (8), sugesil (9), smøre- og matepumpe (10), oljefilterets overstrømningsventil (11), oljefilter (12), hovedbremsesylinder (13), olje til smøring av høy- og lavgiret (14), høy- og lavgirets styreventil (15), olje til høy- og lavgirets lamellsett (16), kraftuttakskoplingens ventilenhet (17), olje til kraftuttakskoplingen (18), olje til kraftuttaksbremsen (19), overtrykksventil (20), lekkasje- og lufteledning (21), tilbakeslagsventil (22), reserveoljetank (23), oljekjøler (24), hydraulikkpumpe (25), hydraulisk styring (26), prioriteringsventil (27), olje til lamellkoplingen og til smøring av høy- og lavgirets fremre lager (28), filterventil (29).

Virkemåte

Matepumpa (10) suger olje fra girkassen gjennom sugesilen (9), og trykker oljen gjennom filteret (12). Oljefilteret (12) har en overstrømningsventil (11) som er montert mellom oljefilterets innløpsside og utløpsside. Denne overstrømningsventilen sørger for at oljen går tilbake til hovedoljetanken dersom det oppstår en viss trykkforskjell mellom innløps- og utløpssida på grunn av tett filterinnsats. På nyere modeller er denne filterinnsatsen utstyrt med en ventil (29), som garanterer tilstrekkelig smøring av høy- og lavgiret selv om filteret er tett.

25

Filterventilen (29) åpner seg samtidig med overstrømningsventilen (11). En del av oljen flyter til filterinnsatsens underside gjennom et grovt filter. Traktoren kan være i drift en kortere tid med tett filter uten at høygiret eller lavgiret blir skadd på grunn av manglende smøring. Fra oljefilteret (12) går oljen først til ventilsleiden (17) for kraftuttakskoplingen og deretter til ventilenheten (15) for høy- og lavgiret. Her blir oljetrykket regulert. Det tjener til å presse sammen høy- og lavgiret og kraftuttakskoplingens lamellsett til en bestemt verdi. Det skjer ved at vi stiller inn reguleringsventilen i ventilenhet (15) for høy- og lavgiret med justeringsskiver. Bare en liten oljemengde skal til for å presse sammen lamellsettet. Resten av oljen går tilbake til hydraulikkpumpa (25). På nyere modeller går smøreoljen i ledning (28) fra trykkoljeledningen og til lamellkoplingen og det fremre lageret på høy- og lavgiret, før oljen når fram til reguleringsventilen i ventilenhet (15). Overtrykksventilen (20) i koplingshuset beskytter hydraulikksystemet mot overtrykk, som eventuelt kan oppstå på grunn av motstand i systemet.

Den oljen som ikke er nødvendig for hydraulikkpumpa (25) (når pumpa er avlastet), flyter gjennom reserveoljetanken (23) til oljekjøleren (24). En innebygd prioriteringsventil (27) sørger for at den hydrauliske styringen (26) i første rekke får olje. Trykkolje fra hydraulikkpumpa (25) flyter dessuten bakover for å betjene redskapsløftet (3), fjernkontrollventilen (1) for ytre hydraulikk og tilkoplet redskap. Returoljen fra redskapsløftet og fjernkon­ trollventilen strømmer direkte tilbake til hovedoljetanken (girkassen). Den kjølte oljen flyter tilbake til koplingshuset, fyller hovedbremsesylinderens (13) beholder, smører og kjøler høy- og lavgirets lamellbremser (14), og smører girkassens tannhjul og aksler. Deretter går oljen tilbake til hovedolje­ tanken (girkassen).

26

Hydraulisk redskapsløft

Konstruksjon Oljen påvirker stemplet, som gjennom løftearmene og løftestengene virker på trekkstengene. Med ulike fester for løftestengene og trekkstengene kan vi forandre trekkstengenes løftekraft.

Figur 4.1 Prinsippskisse av redskapsløftesystemet:

hydraulikkhus (1), stempel (2), stempelstang (3), hevarm (4), løftearm (5), løftestang (6), toppstang (7), trekkstang (8), feste for løftestanga (9, 10), øvre feste for trekkstanga på traktoren (A), nedre feste for trekkstanga på traktoren (B), øvre feste for toppstanga (C), nedre feste for toppstanga (D), olje fra pumpa (E). Virkemåte

Stemplet (2) er plassert i hydraulikkhuset (1) og overfører kraften gjennom stempelstanga (3) og hevarmen (4) til løftearmen (5) med løftestanga (6) og videre til trekkstanga (8). Toppstanga kan vanligvis festes til ett av flere hull på traktoren. Dersom traktoren har toppstangfølende motstandsregulering, kan vi som regel øke systemets følsomhet ved å plassere toppstanga i det øverste hullet (C). Løftekraften øker dess mer toppstanga nærmer seg en stilling som er parallell med trekkstengene. Løftestanga (6) kan festes i trekkstanga (8) i hullene (9) eller (10). Ved plassering i (10) øker løftekraften, men senkehøyden og løftehøyden blir mindre.

27

Trekkstengene (8) kan ha to fester på traktoren, (A) og (B). Normalt bruker vi det øvre festet (A), som gir mest vektoverføring fra redskap til traktor. Det nedre festet (B) bruker vi når marka er tørr og hard. Vektoverføringen fra plogen til traktoren blir da mindre. Feste (B) kan brukes dersom løftekraften ikke er for stor. Trekkstengene og toppstanga er konstruert for ulike fester med standardiserte verdier. Vi skiller mellom kategoriene 1, 2 og 3 (se figur 4.2). Løftekraften i trekkstengene kan oppgis på to måter: enten som løftekraften i trekkstengenes koplingspunkter, eller som løftekraften 610 mm bak tilkoplingspunktene. (En har valgt 610 mm fordi det er en gjennomsnittlig redskapsstandard.)

Kat.

a (mm)

b (mm)

c (mm)

d (mm)

e (mm)

1 II III

19 25 32

22 28 36

810 920 1030

718 870 1010

450 450 560

Figur 4.2 Vanlige størrelser på tilkoplingene i redskapsløftet.

Innkopling De hydrauliske redskapsløftene kan skille seg litt fra hverandre med hensyn til hvordan vi kopler inn systemene. BM, JD, Ford og BM Valmet har en spak for løfting og senking av redskap, og en spesiell spak for valg av reguleringssystem — et såkalt enspakssystem med velgerspak (se figurene 4.3 og 4.4).

28

^a) motstandsregulering b, c, d) kombinert stillings- og motstands­ regulering (blandingsregulering) -e) stillingsregulering

Figur 4.3 Spakplassering i et ensp akssystem:

spak for løfting og senking av redskapsløftet (1), spak for stillingsregulering, mot­ standsregulering eller kombinert stillings- og motstandsregulering (2), spak for ventiler til ytre hydraulikk (3).

Figur 4.4 Plassering av redskapsløftets deler (Volvo BM Valmet): bakre pumpe for redskapsløft og tipputtak (1), løftesylindrer (2), trykkfilter (3), sentral for ytre hydraulikk (4), oljesentral med redskapsløftets sjokkventil (5), handgasspak (6), girspaker (7, 8), spaker for ytre hydraulikk (9), tilkopling av firehjulstrekk (10), velgerspak for stillings- eller motstandsregulering (11), innkopling av kraftuttaket (12), spak for løfting og senking av redskapsløftet (13), regulering av senkehastigheten (14).

29

Virkemåte

Redskapsløftet er et enspakssystem med velgerspak (11) for stillings- eller motstandsregulering. Den bakre pumpa (1) fører oljen til redskapsløftet gjennom trykkfilteret (3). Løftesylindrene (2) er plassert utvendig. Ved senking kopler vi inn et redusert trykk på 0,2 MPa på baksida av løftestemplene for å få raskere og jevnere senking med liten belastning på trekksten­ gene.

Figur 4.5 Spakplassering i et tospakssystem: spak for innstilling av motstandsregulering (1), spak for innstilling av stillingsregulering (2), sektorspor for innstilling av senkehastigheten (3), spak for tilkopling av firehjulstrekk (4), spak for regulering av løftehastigheten (5), stilling for langsom senkehastighet (A), stilling for normal senkehastighet (B) (trinnløs regulering av senkehastigheten i (A) og (B)), spak for innkopling av kraftuttaket (6).

IH, BM 500/2200/2250 og MF har en spak for stillingsregulering som vi kan løfte og senke redskapen med, og en spak for motstandsregulering (se figur 4.5).

Reguleringssystemer Med et reguleringssystem mener vi innretninger som holder en tilkoplet redskap i en bestemt stilling. Denne stillingen, i dybden eller høyden, stiller traktorføreren inn med kontrollspaken. Dersom ytre krefter eller andre faktorer påvirker redskapens stilling, registrerer reguleringssystemet det og påvirker kontrollventilen til løfting eller senking etter behov. Vi skiller mellom stillingsregulering, motstandsregulering (flere typer), blandingsregulering (som er en kombinasjon av stillings- og motstandsregulering) og oljetrykkregulering. Se figur 4.6. Med en eller flere spaker kan vi veksle mellom de forskjellige reguleringstypene.

30

System type

Pløyedybden på hard Pløyedybden på ujevn mark (økt spesifikk jordflate (konstant spemotstand) I sifikk pløyemotstand)

Oljetrykkregulering:

Denne avstanden er konstant

uendret

nesten uendret

Stillingsregulering:

Motstandsregulering:

Blandingsregulering (kombinert stillings- og motstandsregulering):

Variasjonene i stillings- og trekkraften er begrenset

minker litt

varierer litt

Figur 4.6 Pløyedybden ved ulike hydraulikksystemer.

Stillingsregulering Stillingsregulering innebærer at enhver stilling som kontrollspaken har eller

blir satt i, gir redskapsløftet en bestemt stilling (posisjon) i forhold til trakto­ ren. Stillingsreguleringen skal kunne holde en redskap i en bestemt høyde hvor som helst i løftesektoren. Vanligvis blir løftearmens stilling følt gjennom en kamkurve (se figur 4.7).

31

1

Figur 4.7 Rull (1), Løftearmaksel (2), Kontrollfjær (3), Kamkurve (4)

Stillingsreguleringen er upåvirket av krefter i toppstang og trekkstenger. Tvinges løftearmene ut av den innstilte stillingen, for eksempel ved sjokkbelastninger fra en hengende redskap eller fra lekkasje i systemet, går armene tilbake til utgangspunktet. Kontrollventilen bringes i nøytralstilling etter at redskapen har inntatt den stillingen som svarer til kontrollspakens stilling. Det hele blir utført av det innvendige armsystemet.

Har vi lekkasje i systemet, for eksempel ved løftestemplet, siger redskapsløf­ tet ned. Det endrer løftearmenes stilling, og kontrollventilen blir påvirket til løfting. Når løftebevegelsen har gitt løftearmene det innstilte utgangspunktet, blir kontrollventilen igjen ført til nøytralstilling av armsystemet (se figur 4.20). Alt etter hvor stor lekkasjen er, vil denne bevegelsen opp og ned skje mer eller mindre hyppig. Vi sier at hydraulikken «hikker».

Vi bruker vanligvis stillingsregulering på redskaper som arbeider i eller over markplanet, for eksempel skraper og åkersprøyter. Bruker vi stillingsregule­ ring på jordgående redskaper, får vi en jevn arbeidsdybde i jord med veks­ lende stivhet. Men dersom jordoverflata er ujevn, varierer arbeidsdybden nokså mye (se figur 4.6).

Motstandsregulering Enhver stilling vi kan sette kontrollspaken i, svarer til en bestemt trekkraft i trekkstengene. Denne trekkraften avhenger av motstanden mot et jordgå­ ende redskap. Dersom motstanden er liten, senkes trekkstengene (mindre trekkraft), og dersom motstanden øker, løfter de seg (større trekkraft). Vi ønsker å overføre vekt til de drivende hjulene, og motstandsreguleringen hjelper til med det ved at redskapsløftet bærer mest mulig av tyngden.

32

Løftearmene kan ikke settes i noen bestemt stilling. Når kontrollspaken passerer en viss stilling på kvadranten, går armene til øvre stilling. Systemet virker ut fra sammenhengen mellom motstanden og arbeidsdybden til en redskap. Den kraften som motstanden representerer, er direkte knyttet til kreftene i toppstanga og trekkstengene. Vi stiller derfor inn en viss verdi på reguleringen når vi setter kontrollspaken i en bestemt stilling. Kreftene blir balansert og formidlet av kontrollfjæra. Både bladfjær, skruefjær og torsjonsfjær er i bruk, og disse fjærene blir henholdsvis bøyd, sammenpresset eller vridd. Fra kontrollfjæra overføres påvirkningene til kontrollventilen. Systemet blir påvirket av redskapens vekt, fordi den gir en kraft utover i toppstanga og innover i trekkstengene. Kraften er likevel konstant. Redskapens tilstand og innstilling virker inn på motstan­ den. Ved varierende jordstivhet blir det variasjon i arbeidsdybden med motstands­ regulering. Men vi får en forholdsvis jevn arbeidsdybde når overflata er ujevn. Dersom redskapen er utstyrt med dybdehjul, er det viktig av vi stiller det inn korrekt. Det kan også være behov for en viss justering av arbeidsdyb­ den med kontrollspaken.

Som nevnt blir endringer i jordstivheten og andre påvirkninger overført til kontrollventilen gjennom et stagsystem. Slike påvirkninger kan føles på flere måter: gjennom toppstanga, gjennom trekkstengene eller ved dreiemomentføling i kraftoverføringen.

Motstandsregulering med toppstangføling Toppstangfølende systemer finner vi på små og mellomstore traktorer som drar ploger med opptil tre skjær. Her har vi vanligvis overskudd av krefter innover i toppstangfestet, eller vi får det ved å bruke et såkalt momenttårn («tårnforlenger»).

Figur 4.8 Prinsippskisse av et toppstangfølende system. Virkemåte

De kreftene som påvirker toppstanga (2), blir overført gjennom kontrollfjæra (3) til redskapsløftets kontrollventil (4). Kontrollfjæra kan være av skrue-, blad- eller torsjonstypen.

33

MF har et toppstangfølende system som reagerer på krefter både utover og innover i toppstanga (se figur 4.9). Kontrollfjæra er viktig i systemet. Den er vanligvis montert med forspenning, slik at bare påvirkninger av en viss størrelse blir overført til kontrollventilen. Følsomheten kan vi påvirke ved valg av innfestingshull i toppstangfestet. Enkelte traktorer som blir påvirket av krefter utover i toppstanga, greier ikke å løfte «normal» vekt i redskapsløf­ tet fordi systemet tolker det som en beskjed om senking. I slike tilfeller må vi enten låse toppstangfestet eller løfte redskapen gjennom stillingsreguleringen.

Figur 4.9 Hydraulikk med spaker, lokk og pumpe (MF):

firesylindret stempelpumpe (1), oljerør til løftesylinderen (2), løftesylinder (3), løftesylinderens stempelstang (4), hevarm (5), løftearmsaksel (6), løftearm (7), toppstangfeste (8), dobbeltvirkende kontrollfjær (9).

Motstandsregulering med trekkstangføling Når redskapen er lang, for eksempel en fireskjærsplog uten dybdehjul, eller med semimontert redskap, kan toppstanga på de fleste traktorene ikke brukes til føling. Krefter som påvirker redskapsløftets kontrollventil, kan

34

overføres fra trekkstengene på flere måter: med bøyestav (figurene 4.10 og 4.11), med torsjonsstav (figur 4.12), med bladfjær (figur 4.13) og med hevarm (figur 4.14). Dessuten har vi også elektronisk og hydraulisk føling av kreftene i redskapsløftet (se figurene 4.18 og 4.19). På traktorer med et trekkstangfølende system er det en fordel å bruke redska­ per som vil gi store påvirkninger i toppstanga. Slike redskaper må være store og tunge, for eksempel rotorharver. Når en slik harv går over en stein, bruker den motoreffekten til å gi en kraftig påvirkning i toppstanga. Det har hendt at slike slag har forstyrret hele det innvendige stagsystemet. Motstandsregule­ ring gjennom trekkstengene er mindre følsom for slike påvirkninger.

Figur 4.10 Trekkstangfølende system med bøyestav sett fra sida: jordmotstand som påvirker trekkraften (1), trekkstenger (2), bøyestav (3), bøyestavens vinkelarm (4), loddrett overføringsstag (5), vinkelarm (6), fjærstav for motstandsre­ gulering (7), hydraulikksystemets kontrollventil (8), fjærstav for stillingsregulering (9), kontrollspak for motstandsregulering (10), kontrollspak for stillingsregulering (11). Virkemåte

Dersom jordmotstanden (1) øker, virker kraften i trekkstanga (2) på bøyeakselen (3) slik at den blir bøyd framover. Vinkelarmen (4) med rull blir også trykt framover (vinkelarmen er plassert midt på bøyeakselen). Det loddrette overføringsstaget (5) presses opp og påvirker vinkelarmen (6), som presser inn fjærstaven (7). Kontrollventilen (8) blir da påvirket til løfting. Når jord­ motstanden (1) minker, retter bøyestaven (3) seg ut, og presset på vinkelar­ men (4) avtar. Kontrollventilen (8) påvirkes til senking fordi fjærstavens (7) returfjær ekspanderer. Figur 4.11 Trekkstangfølende system med bøyestavsett ovenfra: jordmotstand (1), trekkstang (2), bøyestav (3).

35

Figur 4.12 Trekkstangfølende system med torsjonsstav (vridningsfjær): trekkstang (1), torsjonsstav (2), røraksel (3), overføringsarm (4), forbindelsesarm (5), reguleringsstang (6), hydraulikksystemets kontrollventil (7), feste for torsjonsstaven (8), trekkstangfeste mellom trekkstanga og rørakselen (9).

Virkemåte

På høyre side er torsjonsstaven (2) forbundet med festet (8) med sleidespor («splines»). Festet er skrudd fast i traktorkroppen. På venstre side er staven sleidesporforbundet med rørakselen (3), som igjen er sleidesporforbundet med trekkstangfestet (9). Når kraften i trekkstengene øker, dreier festet (9) og rørakselen (3) seg. Denne dreiekraften blir overført til torsjonsstaven (2), og røret (3) blir dreid til høyre. Det påvirker overføringsarmene (4), som går framover. Nedre del av forbindelsesarmen (5) følger med. Armens øvre del blir presset bakover, slik at den gjennom stang (6) trekker systemets kontroll­ ventil bakover mot løfting. Ved mindre jordmotstand blir rekkefølgen mot­ satt, og systemet påvirkes da til senking.

Figur 4.13 Trekkstangfølende system med bladfjærer: trekkstang (1), bladfjærer (2), overføringsstag (3), øvre vinkelarm (4), fjærelement (5), overføring til kontrollventilen for traktorens motstandsregulering (6), nedre vinkelarm (7), vinkelarmens leddpunkt (8).

36

Figur 4.14 Trekkstangfølende system (Volvo BM Valmet): trekkstenger (1), føleraksel (2), hevarm til skruefjæra (3), skruefjær (4), vaieroverføring (5), aksel til redskapsløftets kontrollventil (6).

Motstandsregulering med momentføling Traktorens belastning, eller den nødvendige trekkraften, kan føles i kraft­ overføringen. Når traktoren møter stor motstand, trenger den større trekkraft. Denne kraften blir overført som et større dreiemoment i aks­ lene i kraftoverføringen. Kopler vi inn en føler mellom motoren og drivhjulet, kan den registrere momentforandringene og styre kontroll­ ventilen ut fra det. Systemet med momentføling kan bygges slik at det virker både ved vanlig kjøring og ved rygging. Vi stiller inn systemet til et bestemt dreiemoment på pinjongakselen. Det svarer til en bestemt arbeidsdybde (motstand). Når motstanden endrer seg, blir kontrollventilen påvirket til løfting eller senking, slik at traktoren på nytt trekker med det innstilte momentet. Momentføling blir brukt med godt resultat på semimontert redskap. Reguleringssystemet kan også koples om til å påvirke høydereguleringen av dybdehjul på semi­ montert plog.

Et problem er det at dersom belastningsøkningen skyldes motbakke (større motstand), kan systemet regulere til for liten dybde. Se ellers figur 4.15.

37

L3 Figur 4.15 Motstandsregulering med momentføling («Load monitor», Ford): girkassens utgående aksel med bevegelig klo (1), pinjongaksel (2), dreiemomentføler (3), gaffel forbundet med dreiemomentføleren (4), kontrollventil (5), leddpunkt for reguleringsarmen (6), mellomstang (7), reguleringsarm (8), stang med rull (9), fjær i dreiemomentføleren (10).

Virkemåte

Når dreiemomentet i pinjongakselen (2) øker, presses delene i dreiemoment­ føleren (3) fra hverandre. Det får gaffelen (4) til å gå framover. Gjennom stengene (7) og (9) blir reguleringsarmen (8) påvirket. Den dreier seg da om sitt øvre leddpunkt (6) og presser inn kontrollventilen (5) til løfting. Ved mindre trekkraft, og dermed lavere dreiemoment på pinjongakselen (2), blir ventilen ført til senkestilling.

Figur 4.16 Skisse av dreiemomentføler i nøytralstilling (A) og ved maksimal forskyvning (B): girkassens utgående aksel (1), pinjongaksel (2), kule (kulebane) (3), bevegelig nav på girkasseakselen (4).

38

Virkemåte

Når traktoren står stille, inntar dreiemomentføleren nøytralstilling (A). Pinjongakselen (2) blir presset av fjærene (10 på figur 4.15) og kula (3) mot det bevegelige navet (4) på akselen (1). Når traktoren begynner å dra, øker dreiemomentet. Girkassens utgående aksel (1) dreier seg da mer enn pinjongakselen (2). All økning av dreiemomentet forårsaker en liten forskyvning av kula (3), som igjen skyver navet (4) med plata på akselen (1) framover.

Blandingsregulering Verken stillingsregulering eller motstandsregulering er fullkomne systemer. Vi kunne derfor tenke oss å kombinere de beste egenskapene fra dem begge. Et slikt reguleringssystem kaller vi blandingsregulering. Reguleringen er utført slik at vi vanligvis kan velge mellom flere blandingsforhold, der stil­ lingsregulering og motstandsregulering er mer eller mindre dominerende.

Blandingsregulering kan brukes både på toppstang- og trekkstangfølende systemer. Dess jevnere overflata er der traktoren arbeider, dess mer flytter vi spaken mot stillingsregulering. Er overflata ujevn, stiller vi til mere motstandsregulering. Jordmotstanden påvirker også arbeidsdybden. Når jordmotstanden endrer seg, sørger stillingsreguleringen for at variasjonene i arbeidsdybden ikke blir for store. Vektoverføringen til traktorens hjul redu­ seres lite. Blandingsregulering er en del brukt på semimonterte redskaper, se for­ øvrig figur 4.6.

39

Olj etrykkregulering Med oljetrykkregulering kan vi stille inn trykket i det hydrauliske systemet. Dermed kan vi også stille inn løftekraften i trekkstengene. Løftekraften holdes konstant hele tida, selv om jordmotstanden endrer seg, og selv om arbeidsdybden varierer (se figur 4.6).

Figur 4.17 Oljetrykkregulering (MF): kontrollspak innstilt for lavt trykk (A), kontrollspak innstilt for høyere trykk (B), rull på hevarmen (1), eksenterkam (2), hevarm (3), fjær (4), kule i oljetrykkventilen (5), oljekammer (6), membran (7), reguleringsarm for kontrollventilen (8), stag mellom membranen og reguleringsarmen (9), overtrykksventil for membranen (10), oljekammerets dreneringshull (11), sleideventil for reaksjonshastigheten (12), kontrollventil (13), enveisventil for sugefilteret (14), stempelpumpe(15).

40

Virkemåte

Oljetrykkventilen består av en trykkreguleringsventil (fjæra (4) og kula (5)), en lavtrykksventil (10) og en membran (7). Gjennom et stagsystem (8) og (9) står membranen i forbindelse med pumpas kontrollventil (13). Trykkreguleringsventilens fjær (4) blir påvirket av en spak. Når vi fører spaken til fremre stilling (A), flytter rullen (1) på hevarmen (3) seg til laveste stilling på kammen (2). Det gir minst trykk på fjæra (4). Pumpetrykket virker på undersida av kula (5). Når trykket overvinner kulas fjærkraft, løfter kula seg opp fra setet. Oljen strømmer inn i kammeret (6) og videre til membra­ nen (7). Etter hvert som trykket bygger seg opp ved membranen, blir kontrollventilen (13) ført gjennom stagsystemet (8) og (9) mot mindre pum­ ping. Overtrykksventilen (10) reduserer trykket ved membranen.

Når spaken (A) føres mot (B), altså mot høyere trykk, øker fjærkraften på kula (5). Oljen ved membranen blir drenert gjennom hullet (11). Membra­ nen kan da føre kontrollventilens sleide (13) innover for økt pumping. Når det innstilte trykket er oppnådd, kommer oljen igjen fram til membranen, som påvirker kontrollventilen (13) til å pumpe mindre olje.

Løfte- og senkehastighet, følsomhet og flytestilling Med løfte- og senkehastigheten mener vi den hastigheten det hydrauliske systemet skal reagere med dersom det virker krefter i toppstanga eller i trekkstengene. I prinsippet vil det si at tilført eller returnert oljemengde per tidsenhet kan reduseres gjennom en fast eller en stillbar strupeventil. En slik ventil reduserer da løfte- eller senkehastigheten.

Når vi har stilt inn ønsket hastighet, arbeider systemet automatisk ut fra de oljemengdene som går til eller fra løftesylinderen. Ved arbeid i jord med stor variasjon i stivheten, eller med mye stein, er det ønskelig at systemet reagerer forholdsvis langsomt. Da blir arbeidsdybden lite påvirket. Sluringen reduse­ res også. Er overflata ujevn, stiller vi inn systemet til raskere reaksjon, slik at redskapen ikke følger traktorens bevegelser i for stor grad.

Vi skiller mellom fast og stillbar hastighet for løfting og senking. En del traktorer har både stillbar løftehastighet og stillbar senkehastighet, men de fleste har bare en av delene. Noen traktorer har faste strupninger. Når vi skal stille inn løfte- og senkehastigheten, må vi blant annet vurdere arbeidsdybden og sluringen ut fra kjørehastigheten.

Med følsomhet mener vi hvor stor forandring som skal til før løfte- eller senkehastigheten blir påvirket. Traktoren kan være utstyrt slik at vi selv kan øke eller minske følsomheten. Med flytestilling kan vi kople sammen begge kamrene i en dobbeltvirkende sylinder. Flytestilling blir ofte brukt ved hydrauliske toppstenger, for eksem­ pel sammen med en skrape. Den flyter da langs bakken. Flytestilling er også aktuelt når vi bruker frontlaster og skuffel.

41

Reguleringstyper Vi har følgende måter for å regulerer hydraulikken i redskapsløftet: mekanisk-hydraulisk regulering elektrohydraulisk regulering helhydraulisk regulering

Mekanisk- hydraulisk regulering

Figur 4.18 Prinsippskisse av kontrollventilen for redskapsløftet i et enkeltvirkende anlegg med åpent senter:

løftearmer (1), forbindelsesstag (2, 3, 5, 7), feste for toppstanga (4), kontrollfjær (6), løftesylinder med stempel (8), kontrollventil (9), forbindelsesstag (10-12), kontroll­ spak (13), løftestilling (L), nøytralstilling (N), senkestilling (S), sikkerhetsventil for pumpa (Sd, sikkerhetsventil for sylinderen (S2), opplagringspunkter (omdreiningspunkter) (O), tank (retur) (T), pumpe (P). Virkemåte

Når vi ved hjelp av kontrollspaken (13) har fått løftearmene (1) i en bestemt stilling, skal kontrollventilen (9) være ført tilbake til nøytralstilling. Det skjer ved hjelp av det innvendige stagsystemet. Uten et slikt system ville bevegel­ sen enten ha fortsatt, eller oljen ville ha passert gjennom trykkbegrensningsventilen (sikkerhetsventilen) Sr Den andre trykkbe­ grensningsventilen (S2) beskytter sylinderen (8) og tilbehør mot skader under drift. Oljen er da «sperret inne» fordi kontrollventilen (9) står i nøytralstilling. Ventilen kalles ofte sjokkventil. Den har et åpningstrykk som ligger ca 2-3 MPa (20-30 bar) over trykket til ventil S,. Når vi fører kontrollspaken (13) oppover, trekker stag (11) og øvre del av stag (3) mot høyre. Nedre del av stag (3) går mot venstre og drar med seg stagene (7) og (2). Dermed blir også forbindelsesstag (10) og sleiden i kontrollventil (9) trukket mot venstre, altså til stillingen for løfting. Samtidig som armene går opp, blir sleiden påvirket av stagene (12), (2) og (10). Kontrollventilen (9) blir dermed skjøvet tilbake til nøytralstilling.

42

Virkemåte ved motstandsregulering

Dersom toppstangfestet blir presset mot høyre, følger stag (5) med. Det påvirker nedre del av stag (7), som med sin øvre del drar stag (2) mot venstre. Stag (2) trekker forbindelsesstag (10) og sleiden i kontrollventil (9) mot venstre, altså mot løfting. Det er en typisk situasjon ved bruk av jordgående redskap. Større motstand gir en kraft mot toppstangfestet som fører til at redskapen blir løftet, slik at motstanden minker og på nytt kommer i balanse med det som er innstilt med kontrollspaken (13).

Figur 4.19

Virkemåte ved stillingsregulering

Stillingen til løftearmen (1) påvirker stag (12), som i sin tur påvirker stag (2) i den øvre delen. Nedre del av stag (2) virker direkte på forbindelsesstag (10) og dermed på kontrollventilen (9). Vi ser også her hvordan stagsystemet fører kontrollventilen tilbake til nøytralstilling.

Figur 4.20

43

Elektrohydraulisk regulering Å kontrollere og styre redskapsløftet ved hjelp av elektrisitet er en gammel tanke. Men det er først i de siste åra at bruken av elektronikk har gjort det mulig. Systemet byr på klare fordeler framfor mekaniske systemer. Vi får en mer direkte og sikrere føling med de kreftene som er utgangspunktet for reguleringen.

Figur 4.21 Elektronisk regulering av redskapsløftet Figuren øverst: hydraulikkpumpe (1), magnetventil (2), trekkraftfølende lastceller (3), stillingsfølende lastceller (4), reguleringssentral (5), løftesylinder (6), elektriske kabler (7), kontrollpanel (8). Den nederste figuren viser kontrollpanelet (8) mer detaljert:

44

løfting og senking (A), valg av reguleringssystem (B), rein stillingsregulering (1), kombinert stillings- og motstandsregulering (blandingsregulering) (2, 3), rein mot­ standsregulering (4), innstilling av arbeidsdybden (C), innstilling av reaksjonshastigheten (D). Transp. — transportkjøring.

Ved mekanisk regulering har vi ofte utvekslinger på opptil 1 : 10 i føle- og overføringssystemet. Det begrenser nøyaktigheten og reaksjonstida. I tillegg kommer friksjon og bevegelser fra fjærer. Ved elektronisk overføring blir problemene med støy, oljelekkasjer og varmeoverføring til førerhuset stort sett eliminert. En tilsvarende nøyaktig mekanisk regulering ville bli kompli­ sert og dyr. Den elektroniske reguleringen er dessuten lite energikrevende. Reguleringen bygger på at såkalte lastceller eller kraftsensorer føler påvirknin­ ger i trekkstengenes oppheng på traktoren. På den måten registrerer og overfører disse cellene signaler om traktorens trekkraft (motstand). På en liknende måte blir løftearmenes stilling registrert. Signalene fra lastcellene blir forsterket og bearbeidet i en reguleringssentral, som så påvirker en forholdsvis enkel elektromagnetisk styrt hydraulisk ventil. Denne ventilen styrer i sin tur olje til og fra løftesylinderen.

Helhydraulisk regulering Bruk av hydrauliske signaler i forbindelse med regulering av hydraulikken er av nyere dato. Ved et slikt system blir kreftene og bevegelsene regi­ strert hydraulisk. Dette gir en bedre nøyaktighet, lettere betjening og gir større frihet for plassering av komponenter. Virkemåte

Fra en separat oljetank går oljen gjennom sugeledningen (1) til dobbeltpumpa (2). Den fremre pumpa leverer som nevnt olje til redskapsløftet, og den bakre til styringen gjennom trykkledningen (5). Returoljen fra styringen går gjennom ledning (6) til signaltrykkregulatoren (21). Her blir trykket redusert til lavt signaltrykk. Oljen går gjennom signalledning (8) og ledning (9) til redskapsløftets kon­ trollventil, videre i ledning (12) til ventilen for ytre manøvrering av løftear­ mene og oljepumpa, og gjennom ledning (13) til redskapsløftets kontrollven­ til med velgerventil for stillings- eller motstandsregulering (18). Ved mot­ standsregulering bruker vi kontrollspak (19) til å stille inn dybden, og kon­ trollspak (20) til å løfte og senke med. Ved stillingsregulering fungerer spak (19) som innstillingsspak for nøytralstilling på løftearmene. Spak (20) blir også her brukt til løfting og senking.

Fra kontrollventilen går oljen videre gjennom ledning (15) til redskapsløftets kontrollventil, gjennom ledning (11) til motstandsreguleringsventilen, og gjennom ledningene (16) og (14) til ventilen for ytre manøvrering av løftear­ mene og til redskapsløftets kontrollventil for manøvrering av løftearmene. 45

Figur 4.22 Regulering med hydraulisk signaltrykk (IH): sugeledning fra oljetanken (1), dobbel hydraulikkpumpe (2) (den fremre pumpa leverer olje til redskapsløftet, og den bakre pumpa leverer olje til styringen og signaltrykket), trykkrør til redskapsløftet og tipputtaket (3), trykkrør for løftesylinderens kontrollventil (4), tilførselsledning til styringen (5), returledning fra styringen (6), returledning fra servotrykkregulatoren til bakre pumpe (7), signaltrykkledning (8), ledning til senkeventilen (9), returledning fra motstandsreguleringsventilen (10), signalledning til motstandsreguleringsventilen (11), signalledninger til ventilen for ytre manøvrering av løftearmene (12-14), signalledning for motstandsregulering (15), signalledning for stillingsregulering (16), returledning (17), velgerventil for stillings-, motstands- og blandingsregulering (18), innstillingsspak for stillings- og motstandsre­ gulering (19), spak for løfting og senking av løftearmene (20), trykkregulator for signaltrykket (21).

Påvirkes av innstillingsspaken for

Påvirkes av innstillingsspaken for

Figur 4.23 Symbol for oljestrømmen («Sens-o-Draulic», IH):

46

1,3 MPa servotrykk fra styringens returkrets (P/), trykkreduksjonsventil (1), 0,65 MPa konstant signaltrykk (P), redskapsløftets kontrollventil (2), redskapsløftets oljepumpe (3), elektronisk styrt strupeventil (4), løftesylinder (5), løftearmer (6), trekkstenger (7), trekkstengenes bøyestav (8), bøyestavens kontrollventil (9), innstillingsspak (10), endeflater på spolene (A, D), variabelt strømningsmunnstykke for stillingsre­ gulering (B) (påvirket av innstillingsspaken (10)), variabelt strømningsmunnstykke for stillingsregulering (C) (påvirket av løftearmene (6)), variabelt strømningsmunnstykke for motstandsregulering (F) (påvirket av innstillingsspaken (10)), variabelt strømnings­ munnstykke for motstandsregulering (E) (påvirket av bøyestavens kontrollventil (9)), velgerventiler for stillings-, motstands- og blandingsregulering (Dh D2). Dj åpen og D2 stengt = stillingsregulering. D2 åpen og Dj stengt — motstandsregulering.

Olje med servotrykket P{ (1,3 MPa) fra styringens returkrets passerer gjennom trykkreduksjonsventilen (1) og blir redusert til halvparten, P (0,65 MPa). Det er det konstante signaltrykket som påvirker sleideventilen (4) i punkt A ved stillingsregulering, det vil si når D2 er stengt, eller i punkt D ved motstandsregulering, når D, er stengt. Ved stillingsregulering passerer olje med trykket Px (1,3 MPa) gjennom det variable strømningsmunnstykket C, som påvirkes av løftearmene (6). Strupningen i B og C regulerer trykket, som påvirker sleideventilen (4) i punktet D, og gir det regulerbare signaltrykket. Ved samme oljestrøm gjen­ nom B og C er signaltrykket likt i begge endene (A og D) av sleideven­ tilen (4). Ventilsleiden står da i nøytralstilling, og pumpa (3) leverer olje gjennom kontrollventilen (2) til retur. Ved motstandsregulering går oljen gjennom strømningsmunnstykkene F og E. Virkemåte ved løfting og senking, stillingsregulering

D] er åpen, D2 er stengt. Når vi fører innstillingsspaken (10) mot løfting, øker oljestrømmen gjennom munnstykket B. Dermed øker trykket mellom B og C. Trykket ved D blir høyere enn ved A, og ventilspolen presses mot venstre til løfting.

Oljestrømmen fra pumpa (3) blir styrt til løftesylinderen (5). Løftearmene (6) løfter, og gjennom en mekanisk forbindelse utvider åpningen i strømnings­ munnstykket C seg. Derfor øker oljestrømmen gjennom C, og trykket minker ved D. Når trykket ved D er det samme som ved A, inntrer trykkbalanse. Sleideventilen (4) går i nøytralstilling, og løftearmene stan­ ser opp. Pumpa (3) leverer nå oljen i retur. Ved senking skjer alt i motsatt rekkefølge. Virkemåte ved løfting og senking, motstandsregulering

Nå virker det hele i samme rekkefølge som ved stillingsregulering, bare at det er munnstykkene F og E som blir påvirket. Di er stengt, og D2 er åpen. Virkemåte ved blandingsregulering

Stiller vi inn velgerventilen slik at både Dt og D2 er åpne, koples det regulerbare signaltrykket til A på sleideventilen (4) ved motstandsregulering, og til D ved stillingsregulering. Når trekkraften i trekkstengene øker, åpner strømningsmunnstykket E seg, og signaltrykket minker ved A. Signaltrykket ved D fra stillingsreguleringen presser sleideventilen (4) mot venstre, det vil si

47

mot løfting. Løftearmene (6) går opp og påvirker munnstykket C, som åpner seg og balanserer signaltrykket ved D. Sleideventilen (4) går tilbake til nøytralstilling, og løftearmene stanser.

Dersom trekkraften i trekkstengene minker, strupes munnstykket E. Da øker signaltrykket ved A, og sleideventilen (4) blir presset mot høyre, mot senking. Løftearmene (6) går ned og påvirker munnstykket C, som strupes og balanserer signaltrykket ved D. Sleideventilen (4) går igjen i nøytralstilling, og løftearmene stanser senkingen. Ethvert signal fra motstandsreguleringen om løfting og senking på grunn av varierende jordmotstand går straks til stillingskontrollen, som stanser løfte- og senkebevegelsene.

Symbolskjema Nedenfor vises hvordan hydrauliske redskapsløft for traktor kan angis

Figur 4.24 Symbolskjema for traktorhydraulikk (Volvo BM Valmet):

servoventilblokk (1), sugesil (2), dobbeltpumpe (3), festeplate (4), tilkopling for trykkmåling i redskapsløftekretsen (5), trykkbegrensningsventil for ytre hydraulikk (6), dobbeltvirkende ventil for ytre hydraulikk (7), trykkuttak (8), endeplate for ventil (9), komplett kontrollventil for redskapsløftet (10), ventilblokk med kontrollsleide, enveisventil og dempeventil (11), avlastningsventil (12), strupning i avlastningsventilen (13), avlastningsventilens pilotventil (14), senkehastighetsventil (16), senkeventil (17), senkeventilens pilotventil (forstyringsventil) (18), enkeltvirkende ventil for ytre hydraulikk (19), senkeventilens strupning (20), trykkfilter (21), redskapsløftets løftesylindrer (22), redskapens sjokkventil (trykkbegrensningsventil) (23), styreventil for hydrostatisk styring (24), ventilplate (25), trykkbegrensningsventil (26), enveisventil (tilbakeslagsventil) (27), styresylinder (28), oljebeholder (girkassehus) (29), etterfyllingsventiler (blant annet for nødstyring) (30), sjokkventiler (31).

48

Virkemåte

Systemet har felles oljebeholder (29) for hydraulikk og kraftoverføring. Dobbeltpumpa (3) suger olje gjennom silen (2). Pumpa til høyre leverer olje til styreventilen for hydrostatisk styring (24). Oljen passerer gjennom ventilen og går videre til servoventilblokka (1). Den hydrostatiske styringen er utstyrt med en trykkbegrensningsventil (26) som beskytter styringen mot overbelast­ ning. Sjokkventilene (31) beskytter styringen dersom hjulene skulle treffe på kraftige hindringer. Fra servoventilblokka (1) går oljen videre til ventilene for kraftuttaket, hurtiggiret og differensialsperra. Fra servoventilblokka går det også en olje­ ledning (lavt trykk) til baksida av stemplene i løftesylindrene (22). Det gir en rask senking av redskapsløftet dersom belastningen er liten.

Den venstre pumpa forsyner redskapsløftet med olje gjennom trykkfilteret (21). Trykkbegrensningsventilen (6) beskytter denne delen av systemet. Oljen går videre gjennom den enkeltvirkende retningsventilen (19) og den dobbeltvirkende retningsventilen (7) for ytre hydraulikk. Deretter går oljen til redskapsløftet gjennom ventilblokka (11) med reguleringssleide og avlastningsventil, før den returnerer til oljebeholderen. Når redskapsløftet senkes, blir oljen dirigert over senkeventilen (16). Sjokkventilen (23) beskytter red­ skapsløftet og sylindrene (22) mot overbelastning, blant annet ved transportkjøring på ujevn vei med tunge redskaper.

49

5 Stempelkraft og

stempelarbeid

Dersom oljetrykket gir stemplet en plussbevegelse i sylinderen, overfører stemplet en kraft som bestemmes av størrelsen på oljetrykket og arealet av stempelflata. Vi får: F = p • A • 100

der F er stempelkraften i newton (N), p er trykket i megapascal (MPa), og A er arealet av stempelflata i kvadratcentimeter (cm2). Tenker vi oss at denne kraften virker over sylinderens slaglengde 5, finner vi stempelarbeidet som et produkt av kraft og vei (strekning): W = F• s

der 5 måles i meter (m). Stempelarbeidet viser det teoretiske arbeidet som kan utføres ved full løftebevegelse. I praksis blir arbeidet noe redusert på grunn av friksjon. Eksempel

En traktor har et maksimaltrykk i systemet på 19 MPa ( = 190 bar). Sylinderdiameteren er 92 mm, og slaglengden er 0,10 m.

Stempelarealet A \ , "'d2 A = -------- = 66,5 cm-

4

Stempelkraften F: F = p • A • 100 =

126 350 N (- 12,6 tonn)

Stempelarbeidet W: W = F ■ s = 12 635 Nm

50

Utvekslingen i redskapsløftet Dersom volumstrømmen fra pumpa er jevn, vil stemplet bevege seg med konstant hastighet i sylinderen. Trekkstengene beveger seg derimot med varierende løftehastighet, vanligvis slik at hastigheten avtar mot øvre stilling. Årsaken er at vinklene mellom innvendige og utvendige deler i løftesystemet forandrer seg hele tida under løftebevegelsen. På den måten blir heller ikke løftekraften lik. Den øker som regel mot øvre stilling.

Den strekningen som trekkstengenes ender tilbakelegger under løftebevegel­ sen, er atskillig større enn stemplets slaglengde. Vi får derfor et utvekslingsforhold. Vi kan si at dersom stemplet beveger seg en lengdeenhet, vil trekkstengenes ender bevege seg for eksempel seks lengdeenheter. Når vi sammenlikner det arbeidet trekkstengene utfører, med stempelarbeidet, blir kraften mindre enn stempelkraften nettopp fordi strekningen er større. Eksempel

Figur 5.1

På figur 5.1 er løftehøyden 0,8 m, og slaglengden er 0,1 m. Et gjennomsnitt­ lig utvekslingsforhold skulle da bli: °-8 m _ 8 0,1 m

Det gir en gjennomsnittlig løftekraft på: 126 350 N 8

= 15 794 N

1.58 tonn)

51

Utvekslingsforholdet er som nevnt ikke fast, men endrer seg gjennom hele løftebevegelsen. På samme måte endrer løftekraften seg. I praksis vil for eksempel utvekslingen i nedre, midtre og øvre stilling være henholdsvis 9, 7 og 5. Går vi ut fra dette, blir løftekraften i nedre stilling: 126 350 N 9

= 14 039 N ( ~ 1,4 tonn)

i midtre stilling:

126 350 N

7

= 18 050 N O 1,8 tonn)

og i øvre stilling:

126 350 N 5

= 25 260 N ( - 2,53 tonn)

Vi kan gjøre en kontroll ved å dividere stempelarbeidet med trekkstengenes løfteområde. Da får vi på nytt den gjennomsnittlige løftekraften: 12 635 N

0,8 m

15 794 N

Dersom vi gjør praktiske prøver eller beregninger ut fra flere stempel- og trekkstangstillinger, kan vi lage den såkalte løftekurven for redskapsløftet. Figur 5.2 viser et eksempel på en slik kurve. Koplingspunktene i trekksten­ gene beveger seg i det såkalte løfteområdet, og bevegelsene avhenger av så vel løftekraften som løftehøyden. Se figur 5.2.

Figur 5.2 Eksempel på løftekraft i trekkstenger.

Stengene er festet i stillingene I og II. Den loddrette aksen viser løftehøyden i millimeter (mm), og den vannrette aksen viser løftekraften i newton (N). Legg merke til løftekraf­ ten i trekkstengene i ulike høydestillinger.

52

Løftekraften i trekkstengene Flere faktorer virker inn på hvor mye en traktor kan løfte. I praksis er løftekraften begrenset av: - akselbelastningene - løftekraften i trekkstengene - de geometriske forholdene i redskapsløftet Når det gjelder akselbelastningene, må vi tenke over hva som foregår ved løfting. Belastningen på bakakselen stiger som følge av tilført vekt fra løftin­ gen. Samtidig avlastes framakselen. Bakakselen kan få overbelastning, mens framakselen samtidig kan få så liten belastning at styringen blir usikker. På de fleste traktorene fins det flere hull å feste trekkstengene til traktorkroppen i. Se A og B på figur 5.3.

Stilling 4.

Stilling 3.

Stilling 2. Stilling 1.

Figur 5.3 Ulike løftestillinger. Stilling 1 er trekkstengenes laveste stilling, i stilling 2 er trekkstengne horisontale, stilling 3 ligger midt mellom stilling 2 og trekkstengenes toppstilling, som er stilling 4.

Forskjellen i løftekraft finner vi ut fra armenes lengde og vinklene mellom delene. Da vinklene endrer seg hele tida gjennom løftet, skal vi for å illustrere forskjellen se på et eksempel der kreftene virker vinkelrett på hverandre. Se figur 5.4.

53

Figur 5.4

Vi setter løftekraften i løftestengene, Fb til 40 000 N, armene A og B til henholdsvis 0,45 m og 0,95 m, og avstanden mellom innfestingshullene I og II er 0,08 m. Løftekraften i koplingspunktene (trekkstangøynene), Ft, blir da: kraft i trekkstangøye • arm B = kraft i løftestang • arm A

Fx-B = F}A

Når løftestengene festes i hull I, blir løftekraften i koplingspunktene:

40 000-0,45

Ft = -------------------

0,95

Ft = 18 947 N (= 1,9 tonn)

Med hull II i bruk: 40 000 • 0,53 F = ----------------0,95

Ft = 22 316 N ( = 2,23 tonn)

Løftekraften i koplingspunktene øker altså når armen A blir lengre. Men løftehøyden blir redusert. Løfteområdet (bevegelsesområdet) og løftehastigheten endrer seg også når vi skifter mellom de to hullene. Løftekraften til en traktor er vanligvis den kraften vi kan måle i trekkstengenes koplingspunkter. Løftekraften blir ofte oppgitt når trekkstengene er hori­ sontale, men for en del traktorer måles løftekraften 0,61 m bak enden på trekkstengene.

Når traktoren skal løfte en redskap, er det avgjørende hvor stor masse redskapen har (hvor mye den veier), og hvor tyngdepunktet ligger. Red­ skapsløftets løfteevne og redskapens løftekraftbehov er direkte avhengig av

54

redskapens vekt. Når det gjelder tyngdepunktets plassering, eller rettere sagt avstanden det har fra koplingspunktene i trekkstengene, kan det i enkelte tilfeller være snakk om samme punkt. Se figur 5.5. Disponibel løftekraft er da lik løftekraften i endene på trekkstengene.

Figur 5.5 Tyngdepunktet ligger i trekkstengenes tilkoplinger

Men i de fleste arbeidssituasjonene ligger tyngdepunktet lenger vekk fra koplingspunktene, og vi bruker toppstang mellom traktoren og redskapen. Det fører som oftest til at den disponible løftekraften blir mindre enn løftekraften i trekkstengenes koplingspunkter. Se figur 5.6.

Figur 5.6

55

Løftekraftbehovet Dersom vi skal løfte en frittstående redskap med for eksempel en talje, trenger vi en løftekraft lik redskapens masse (vekt). Når det er snakk om løftekraftbehov i forbindelse med en redskap som er koplet til en traktor, tenker vi på den kraften som må virke i koplingspunktene i trekkstengene for at redskapen kan løftes. Denne kraften kan være nokså forskjellig fra redska­ pens masse. Figur 5.7 gir et utgangspunkt for å beregne løftekraftbehovet.

Vi trekker en linje gjennom koplingspunktene i trekkstengene og en tilsvar­ ende linje gjennom koplingspunktene for toppstanga. Linjene skjærer hver­ andre i punktet X. Redskapens masse, m, multiplisert med avstanden a er like stor som løftekraften Ft multiplisert med avstanden c. Dersom massen virker med 10 000 N, og vi setter armlengdene a og c til henholdsvis 3 m og 2,5 m, får vi: m • a — Ft • c

som gir oss: m■a = --------

c

F'-

10 000 • 3

Ft = 12 000 N

Som nevnt er massen av redskapen avgjørende for løftekraftbehovet. I tillegg ser vi at forholdet a/c er viktig fordi det beskriver tyngdepunktets plassering i forhold til koplingspunktene i trekkstengene. Dersom tyngdepunktet faller sammen med koplingspunktene (se figur 5.5), får vi: — = 1 c

56

Løftekraftbehovet blir altså ikke forandret.

En annen faktor som påvirker forholdet alc, er hvordan trekkstengene og toppstanga ligger i forhold til hverandre. Plasseringen er avhengig av toppstangas vinkel mellom traktor og redskap, av toppstangas lengde og av toppstangas festepunkter på traktor og redskap. Vinkelen og lengden hører til de praktiske innstillingene, men det er vanskelig å gjøre noe med festepunktene, særlig på traktoren. På redskapen kan festepunktet av og til endres uten altfor store vansker. Dersom toppstanga og trekkstengene er parallelle, vil punktet X rykke ut i det uendelige. Avstanden b blir da så liten i forhold til a og c at vi kan sette forholdet

I et slikt tilfelle blir ikke løftekraftbehovet påvirket av tyngdepunktets plasse­ ring. Ved parallellføring av toppstang og trekkstenger blir redskapens tyngde­ punkt løftet like høyt uansett hvilken avstand det er til trekkstengenes koplingspunkter. Det utførte arbeidet, kraft • vei blir altså det samme. Vi parallellfører ikke redskapsløftet i praksis, men i løpet av en løftebevegelse kan toppstanga og trekkstengene bli parallelle i visse stillinger.

Når trepunktsløftet blir utført, vil trekkstengene og toppstanga normalt danne en vinkel med hverandre, blant annet fordi ulike traktorer og redska­ per har ulik plassering av koplingspunktene. Løftekraftbehovet vil med andre ord ikke være det samme. I tillegg endrer løftekraftbehovet seg under løftebevegelsen. Se figur 5.8.

57

Her er redskapen blitt løftet høyere, og armlengdene a og c er forandret til henholdsvis 1,8 m og 1,2 m. Løftekraftbehovet blir nå: m•a

F _ ' ~

10 000 N-1,8 1,2

F{ = 15 000 N

Under løftebevegelsen kommer tyngdepunktet forholdsvis høyere enn koplingspunktene i trekkstengene (se figuren). Årsaken er at toppstanga og trekkstengene ikke er like lange, og at de har forskjellige omdreiningspunkt. På den måten flyttes tyngdepunktet slik at det tilbakelegger en lengre strekning (z). Når tyngdepunktet (til redskapen) løftes en lengre strekning, avtar den disponible løftekraften. Med andre ord øker løfte­ kraftbehovet. Vi husker at utført arbeid er knyttet til kraft og vei (strek­ ning). Blir strekningen lengre, avtar kraften. I enkelte tilfeller kan ikke redskapen løftes helt opp. Det blir delvis kompensert i praksis, fordi løftekraften i trekkstengenes koplingspunkter øker mot den øvre stillin­ gen (se figur 5.2). Gjør vi toppstanga kortere eller plasserer den høyt på redskapen eller lavt på traktoren, avtar den disponible løftekraften.

Hvordan j ordgående redskaper påvirker redskapsløftet Bruker vi for eksempel en plog, finner vi traktorens såkalte trekkpunkt ved å forlenge linjene fra toppstanga og trekkstengene. Se figur 5.9. Alle trepunktskoplete redskaper virker på traktoren som om de var festet i dette punktet. Vi kan også si at redskapens trekkraft angriper i dette punktet.

Figur 5.9

Punktet ligger ofte ved framakselen. Da kan det lett bli sluring på bakhjulene på grunn av mindre vektoverføring. Dess mer punktet flyttes mot bakakselen (brattere toppstang), dess større blir vektoverføringen. Men framakselen kan

58

bli så avlastet at traktoren blir vanskelig å styre. Når toppstanga er bratt og vektoverføringen til bakakselen stor, blir de jordsøkende kreftene på plogen så små at det er vanskelig å få den ned i jorda.

Avstanden a, mellom trekklinjen og bakhjulets kontaktpunkt mot under­ laget er viktig for vektoverføringen fra for- til bakhjul. Trekklinjen bestemmes også av redskapets motstandspunkt (M). Når en plog går i jorda, og vi kommer til et punkt med større motstand, vil plogen ha en tendens til å vri seg rundt koplingspunktene i trekkstengene. Plogen vil da presse på toppstanga. Dess brattere toppstanga står, dess lettere vil plogen kunne «løfte seg på toppstanga». Se figur 5.10. Når plogen løfter seg litt, blir arbeidsdybden mindre, men samtidig avtar motstanden mot plogen. Det er motstanden mot plogen som avgjør presset i toppstanga, og derfor avtar også det. I enkelte tilfeller blir det da toppstanga som bærer plogen.

Når traktoren trekker en redskap gjennom jorda, møter redskapen mot­ stand. Traktoren må trekke med en kraft (trekkraft) som er like stor som motstanden mot redskapen. Det resulterer i at redskapen prøver å vri seg i koplingspunktene i trekkstengene. Redskapen presser på toppstanga méd en kraft som varierer med armlengdene a og b, se figur 5.10. Eksempel

Dersom kraften mot plogen («plogkraften») er 4000 N (om lag 400 kp), og armene a og b er 0,5 m og 0,4 m lange, vil kraften som presser toppstanga innover («tårnkraften»), bli: plogkraft • 0,5 = tårnkraft • 0,4

o , £ 4 000 N • 0,5 tarnkraft = ----------------0,4

= 5 000 N

Dess dypere redskapen går, dess større blir motstanden, og dess større blir også kraften i toppstanga. Men trekkstengene må «holde igjen» både for plogkraften og tårnkraften, og påvirkningene i trekkstengene blir derfor summen av plogkraft og tårnkraft: 4000 N + 5000 N = 9000 N Kontroll:

Vi må tenke oss at plogkraften virker på armene a og b til sammen: 0,5 m -I- 0,4 m + = 0,9 m. Trekkstengene «holder igjen» med armen b - 0,4 m.

59

plogkraft • 0,9 = trekkstangkraft • 0,4 4 000 N • 0,9 trekkstangkraft — ------ —------- = 9 000 N

En redskap er ikke uten masse (vekt), og derfor vil massen påvirke kreftene i redskapsløftet. Massen gir en konstant kraft ned mot jorda. Det resulterer i en kraft utover i toppstanga og innover i trekkstengene. Massen virker med et moment lik produktet av massen og tyngdepunktsavstanden fra trekkstengenes koplingspunkter. De kreftene som blir avgjørende i redskapsløftet, bestemmes altså av redskapens masse i forhold til motstandskreftenes størrelse. Det er særlig viktig å kjenne til motstandskreftene. Det er dem vi tar utgangspunkt i når vi skal regulere redskapsløftet.

Figur 5.11 viser at resultanten (R) som virker i trekklinjens retning, kan spaltes i en horisontal kraft (H), og en vertikal kraft (V).

Figur 5.11

60

Frontlaster

Konstruksjon og virkemåte Frontlasteren, eller lesseapparatet som vi vanligvis sier, er etter hvert blitt en viktig og utbredt redskap. Det skyldes ikke minst at tradisjonelle redskaper som jord- og snøskufla har fått følge av en rekke andre redskaper, for eksempel gafler og klyper. Bakmonterte lesseapparater er også i bruk, for det meste som løfteutstyr for paller.

Konstruksjonen er enkel i prinsippet. Frontlasteren har en hengslet arm, løftearmen, som løftes og senkes av to hydrauliske sylindrer. Tidligere brukte en bare enkeltvirkende sylindrer, men i det siste har dobbeltvirkende sylind­ rer kommet mye i bruk. Tidligere var også tømmemekanismen og eventuelt parallellføringen mekanisk konstruert. Et moderne apparat har en dobbelt­ virkende hydraulisk sylinder for tømming, «tilting», og ofte hydrauliske sylindrer til parallellføring. Enkelte apparater gir også mulighet for såkalt hurtigtømming. Sylinderen får da tilført samme oljetrykk i pluss- og minuskammeret.

En annen viktig del er apparatets ramme, løfteramma, som forbinder appara­ tet med traktoren. Den ene enden av løftesylinderen er festet til løfteramma. På et såkalt hurtigkoplet apparat kan løfteramma og betjeningsdelene stå på traktoren, og da kan løftearmen med utstyr lett monteres eller demonteres. Når løftearmen med utstyr ikke er i bruk, settes den på støttebein. Utviklingen har gått klart i retning av hurtigkoplete apparater. To typer hydrauliske anlegg er i bruk på apparatene. Anlegget er enten koplet til traktorens anlegg, eller det er montert egen pumpe og tank. Det hydrauliske anlegget virker vanligvis slik at vi kan veksle mellom løfting og senking, holding og flytestilling. I tillegg kan det være en stilling for hydraulisk vipping («tilting») og en for hurtigtømming.

Det er et par faktorer vi bør tenke over når vi bruker laster. Traktoren blir mindre stabil (veltefaren øker) når vi kjører med lastet apparat i løftet stilling. Dess større høyde og last, dess større er faren for å velte. Med en laster øker også slitasjen på styremekanisme, forstilling og dekk. Traktoren bør derfor ha kraftig aksel og brede dekk. På firehjulsdrevne traktorer kan bruk av laster kombinert med svingningsbevegelser gå ut over kryssene i drivakslene til styrehjulene. Det fører vanligvis til større behov for ettersyn og reparasjoner. Skal traktoren og apparatet gå

61

godt sammen, må de samsvare i størrelse og utforming, slik at for eksempel lessing av tilhenger og tømming av skuffel kan foregå på en skånsom og sikker måte. Betjeningsutstyret bør være plassert med tanke på brukeren. Har traktoren hurtiggir eller fullsynkronisert girkasse, er det vanligvis en fordel.

Løftekraft, løftehøyde, løftehastighet og løftetid Løftekraften til en laster avhenger av sylinderens løftekraft og av forholdet mellom armlengdene a og b, altså av lasterens konstruksjon. Se figur 6.1. Armlengdene a og b endrer seg under hele løftebevegelsen, og lasterens løftekraft varierer derfor hele tida. Som regel løfter lasteren best i markplan (brytekraft), og løftekraften avtar mot øvre stilling. Lasteren er konstruert slik med hensikt, fordi tunge lass av sikkerhetsmessige grunner ikke bør kunne løftes for høyt. Løftekraften blir vanligvis målt på to steder, i redskapsfestet og på ramme eller gaffel 60 cm foran redskapsfestet.

62

Vi kan blant annet regne ut løftekraften på denne måten: . r sylinderkraft • 0,8 • a løftekraft = —-----------------------b

der sylinderkraften er den teoretiske løftekraften til begge løftesylindrene. Faktoren 0,8 (eller 80 %) blir brukt på grunn av friksjon og armens masse. Når det gjelder løftehøyden, er også den knyttet til lasterens konstruksjon, vanligvis til sylinderens slaglengde. Normal løftehøyde ligger mellom 2,5 m og 3 m. På noen lastere er det nokså enkelt å forandre løftearmens festepunkt slik at vi kan oppnå et «høyløft». Men løftekraften blir redusert når vi bruker denne festestillingen.

Dersom vi kjenner verdiene for løftekraften med lasteren i ulike stillinger (høyder), kan vi finne apparatets løftekurve og tegne den inn på et løftediagram. Løftehastigheten, sylinderhastigheten, blir bestemt av pumpas volumstrøm til sylindrene. Dersom pumpa avgir en liten volumstrøm, og sylinderens volum er stort, blir løftehastigheten liten. Vi finner løftehastigheten slik:

«•10 v = —-----A

der v er hastigheten i meter per sekund (m/s), q er volumstrømmen i liter per sekund (vanligvis 0,5 - 1 1/s), og A er stempelarealet i kvadratcentimeter (cm2). Når vi kjenner løftehastigheten, kan vi finne løftetida ved å dividere sylinde­ rens slaglengde med løftehastigheten. I praksis ligger løftetida mellom 5 s og 15 s for vanlige lastere. Eksempel

Lasteren på figur 6.1 har to løftesylindrer med slaglengde på 0,65 m og stempeldiameter på 50 mm. Oljetrykket i den hydrauliske kretsen er 18 MPa (180 bar), og pumpa leverer 0,5 1/s (30 1/min). Stempelarealet A blir: . TT ' d A - ------- = 19,63 cm

4

Stempelkraften fra begge sylindrene, FSt:

FSt = 100 • p • A • 2 = 100 • 18 • 19,63 • 2 = 70 668 N Løftehastigheten v: 10-« v = ------ A-2

_

10-0,5

19,63-2 v = 0,127 m/sek

63

Løftetida t:

0,65 0,127 t = 5,1 sek

Lasteren er vist i tre forskjellige stillinger. Arm a er 0,41 m, 0,39 m og 0,26 m i henholdsvis nedre, midtre og øvre stilling. Arm b er 2,00 m, 2,35 m og 1,91 mi de samme stillingene. I midtre og øvre stilling er høyden hen­ holdsvis 1,3 m og 2,8 m over markplan. Lasterens løftekraft i nedre stilling, FNe:

70 668 N • 0,8 • 0,41 FNc = --------------------------- = 11 590 N 2,0 I midtre stilling, FMi = 70 668 N ■ 0,8 ■ 0,39 = g

N

2,35

I øvre stilling, Føv =

70 668 N-0,8-0,26 _ 7 6g6 N 1,91

Når vi fører disse verdiene inn på løftediagrammet nedenfor, får vi lasterens løftekurve og løftetid.

Løftekraft i kN 0

Figur 6.2

64

1

2

3

4

5

6

Løftetid i sek.

Frontmontert redskapsløft Interessen for å bruke frontmontert redskapsløft har økt atskillig den seinere tida. Et eksempel på bruksområde er beteopptaking med frontmontert risknuser og bakmontert opptaker, eller frontmontert slåmaskin og bakmon­ tert lessevogn. Frontmontert plog er også lansert. I enkelte tilfeller leveres frontmontert redskapsløft som standardutstyr, andre ganger som eks­ trautstyr.

Figur 6.3 Hydraulikksystem med frontmontert redskapsløft (Fendt):

reguleringsventil (1), hydraulikkpumpe (2), oljetank (3), oljekjøler (4), løftesylinder (5), ytre hydraulikksylindrer (6), forntlastersylinder (7), løftesylinder for fronthydraulikk (8), feste for trekkstenger og toppstang (8a), trekkstenger (8b), toppstang (8c), hurtigkopling til ytre hydraulikk (9), hydrostatisk styring (10), pumpe for styrin­ gen (11), oljetank for styringskretsen (12), styresylinder (13). Virkemåte

Løftesylinderen (8), trekkstengene og toppstanga med festeramme er mon­ tert framme i traktoren. Ved standardmontering blir oljen levert til løftesylin­ deren (8) fra hydraulikkpumpa (2) gjennom reguleringsventilen (1). Det frontmonterte redskapsløftet er koplet i serie med de andre komponentene i systemet og har samme arbeidstrykk. Ved montering som ekstrautstyr tas oljen fra en av hurtigkoplingene (9) og manøvreres med spaken for denne hydraulikkventilen til løftesylinderen (8). En akkumulator kan også kop­ les til løftesylinderen (8) for å gi trekkstengene en mer følsom bevegelse når marka er ujevn.

65

7

Ytre hydraulikk

Oljen til den ytre hydraulikken blir levert enten av hovedpumpa eller av en spesiell pumpe. Oljestrømmen går som regel først til retningsventilene for den ytre hydraulikken og direkte til redskapsløftets reguleringsventil. Se figur 7.1. De forskjellige komponentene er koplet i serie. Det fins både enkeltvirkende og dobbeltvirkende kontrollventiler.

Figur 7.1 Prinsippskisse av hydraulikksystem med egen oljetank, seriekopling av frontlasterventil og ytre hydraulikk: hydraulikkhus med oljetank (1), sugeledning (2), hydraulikkpumpe (3), mateledning (4), manøvreringsspaker for frontlasteren (5), matingsregulering til de ytre hydraulikkuttakene (6), to dobbeltvirkende og en enkeltvirkende ventil med reguleringspumper for de ytre hydraulikkuttakene (7), redskapsløftets reguleringsventil (8), returledning fra maskiner med utvendige ventiler (for eksempel beteopptakere) (10), hydraulikkspaker (11), returledning fra frontlasterventilen (12).

Enkeltvirkende kontrollventil Visse redskaper, for eksempel en frontlaster som betjenes med fjernkontroll, trenger en ekstra kontrollventil. Flere kontrollventiler, enkelt- og dobbcltvirkende, kan monteres etter hverandre. På utsida er portene stengt med et endestykke. Sikkerhetsventilen setter en øvre grense for arbeidstrykket.

66

Figur 7.2 Detalj av kontrollventil for ytre hydraulikk med trykkregulerende ventil (Bosch):

olje fra filteret (1), strømningsfordelerstempel (2), fjær (3), uttak til kontrollventilen for trekkraften (4), munnstykke (5), oljekammer bak strømningsfordelerstemplet (6), manøvreringsventil (7), ventilblokk med trykkregulerende ventil (8), oljekanal (9), ventilspindel for løfting (10), trykkanal (11), uttak til løftesylinderen (12), tilbakeslagsventil (13), returkanal (14), returspindelens senking (15), trykkregule­ rende ventil (16), oljekammer (17,18), oljepute (19), trykkreguleringsventilens fjær (20), mellomlegg (shims) (21). Virkemåte i nøytralstilling

Oljetrykket fra hydraulikkpumpa kommer inn i ventilblokka (8) gjennom oljeledningen (1). Trykket tvinger strømningsfordelerstemplet (2) opp mot fjæra (3). Når trykket er blitt 0,95-1,1 MPa, presses stemplet (2) opp fra setet sitt og åpner port (4) til kontrollventilen for redskapsløftet. Samtidig blir kanal (9) delvis stengt inntil trykket i kamrene (17) og (6) er omtrent like stort. Dette trykket er nødvendig for å betjene strømningsfordelerstemplet (2). I nøytralstilling blir trykket ført gjennom kanal (9) og returkanalen (14) til oljetanken. Når redskapsløftets kontrollventil arbeider, øker trykket i ledningen (1), under stemplet (2) og i utgangsporten (4), alt etter belastnin­ gen i løftearmene.

67

Virkemåte i løftestilling

Når vi skal løfte med en fjernbetjent sylinder, må ventilsleiden (10) trykkes ned. Da stenger kanal (9), mens port (12) åpner. I og med at kanal (9) stenger, øker trykket i kamrene (6) og (17) til det er omtrent like stort. Da vil fjæra (3) trykke ned strømningsfordelerstemplet (2), slik at utgangsåpningen (4) blir stengt. Nå vil all olje fra pumpa gå gjennom kanal (11) og port (12) til den fjernbetjente sylinderen. Oljetrykket åpner tilbakeslagsventilen (13). Løftebevegelsen stanser når ventilsleiden (10) slippes opp. Dermed stenger passasjen (11), og kanal (9) åpner seg. Tilbakeslagsventilen (13) stenger og hindrer oljen i å gå tilbake fra løftesylinderen. Virkemåte i senkestilling

Ved senking trykkes ventilsleiden (15) ned slik at returkanalen (14) åpner seg. Belastningen på løftesylinderen trykker oljen tilbake gjennom kanal (14) slik at den renner ned i hydraulikkhuset. Strømningsfordelerstemplet (2) står i nøytralstilling og lar oljen fra pumpa strømme gjennom port (4) til regule­ ringsventilen for trekkraften. Senkebevegelsen stanser, enten ved at løftestemplene blir presset så langt inn som mulig, eller ved at ventilsleiden (15) slippes opp slik at kanal (14) stenger. Tilbakeslagsventilen (13) forblir stengt. Virkemåte for trykkreguleringsventilen

Kontrollventilen (7) er beskyttet av en trykkreguleringsventil (16). Kamrene (17) og (18) er forbundet med hverandre ved en tynn kanal. Oljen kan slippe forbi ventilspindelen til kammer (19). Dersom trykket blir for stort, vil oljen i (19) trykke ventilen (16) mot fjæra (20), slik at oljen fra kanal (18) kan renne ned i returkanalen (14). Vi regulerer åpningstrykket ved å fjerne eller sette på plass mellomlegget (21) bak fjæra (20).

Dobbeltvirkende kontrollventil

Figur 7.3 Detalj av kontrollventil med fire stillinger: løfte-, nøytral-, senke- og flytestilling. Figuren viser nøytralstilling: ventilsleide (1), styrekrage på ventilsleiden (2), sperrefiær (3), justeringsskrue for utkoplingstrykket (4), sperrekuler (5), utkoplingsstempel (6), sentreringsfiær (7), utkoplingshull (8), stengt oljeledning til den venstre stempelsleiden på den dobbeltvir­ kende sylinderen (9), tilbakeslagsventil (10), stengt oljeledning til sylinderens høyre side (11), stillestående olje (12), returolje fra redskapsløftet (13).

68

Virkemåte i nøytralstilling

Kontrollventilen kan stilles inn for tilbakegang til nøytralstilling. Den kan også brukes som enkeltvirkende ventil. Returoljen fra redskapsløftets kon­ trollventil passerer gjennom de ekstra kontrollventilene når de står i nøytral­ stilling, og gjennom kanal (13) til oljetanken. Oljen i ledningene (9) og (11) til den dobbeltvirkende løftesylinderen på redskapen er innestengt av ventilsleiden (1). Løftesylinderen står i nøytralstilling.

For at den dobbeltvirkende redskapssylinderen (for eksempel sidereguleringssylinderen på en semimontert plog) skal holdes i en bestemt stilling, kan vi sette på en dobbeltvirkende tilbakeslagsventil. Kontrollventilen er utstyrt med en fjærbelastet tilbakeslagsventil (10), som hindrer at det belastete hydraulikkstemplet trykkes inn når vi betjener manøvreringsspakene.

I nøytralstilling har utkoplingsstemplet (6) presset den store sperrekula fra de små låsekulene, og låsekulene slipper låsestillingen sin i sperrehylsa. Sentreringsfjæra (7) beveger da sleiden mot høyre til nøytralstilling. Med justeringsskruen (4) kan vi stille inn trykket på sperrefjæra (3), som regulerer utkoplingstrykket.

Figur 7.4 Dobbeltvirkende kontrollventil i løftebevegelse: ventilsleid (1), blokkert senterport (2), sperrefjær (3), justeringsskrue for utkoplingstrykket (4), sperrekuler (5), utkoplingsstempel (6), sentreringsfjær (7), utkoplingshull (8), olje fra den dobbeltvirkende løftesylinderen (9), tilbakeslagsven­ til (10), olje til den dobbelt- eller enkeltvirkende løftesylinderen (11), olje til oljetan­ ken (12).

Virkemåte i løftestilling

Ventilsleiden (1) er ført til venstre. Sentreringsfjæra (7) blir presset sammen og påvirker sperrehylsa med sperrekuler (5), som inntar låsestilling. Det fristilte utkoplingshullet (8) står nå gjennom ledning (11) med oljetrykk i forbindelse med den dobbeltvirkende løftesylinderen. Returoljen fra sylinderens andre side går gjennom ledning (9) til oljetanken. Når utkoplingstrykket er oppnådd i ledning (11), skyves utkoplingsstemplet (6) til venstre og trykker den store sperrekula mot fjæra (3). Utkoplingstryk­ ket er vanligvis ca 2 MPa lavere enn hydraulikkstemplets arbeidstrykk. De små låsekulene forlater sine låsestillinger, og sentreringsfjæra (7) fører ventil­ sleiden (1) til nøytralstilling.

69

2

Figur 7.5 Dobbeltvirkende kontrollventil i senkestilling:

ventilsleide (1), blokkert senterport (2), sperrefjcer (3), justeringsskrue (4), sperrekuler (5), utkoplingsstempel (6), sentreringsfjær (7), utkoplingshull (8), olje til løftesylinde­ ren (9), tilbakeslagsventil (10), olje fra løftesylinderen (11), retur til oljetanken (12). Virkemåte i senkestilling

Vi fører ventilsleiden (1) til høyre. Sentreringsfjæra (7) blir presset sammen, og låsekulene (5) låses. Pumpa pumper olje gjennom tilbakeslagsventilen (10) over ventilsleiden (1) med utkoplingshullene (8) til ledning (9). Returoljen fra løftesylinderens motsatte side går i ledning (11) til oljetan­ ken. Når utkoplingstrykket er oppnådd, stiller vi ventilsleiden (1) i nøy­ tralstilling.

Figur 7.6 Dobbeltvirkende kontrollventil i flytestilling: ventilsleide (1), senterporter (2), olje til løftesylinderen (9), tilbakeslagsventil (10), olje fra løftesylinderen (11), olje til oljetanken (12).

Virkemåte i flytestilling

Ventilsleiden (1) er skjøvet til høyre, der sylinderuttakene (9) og (11) forbin­ des med hverandre og med returporten (12) Den dobbeltvirkende sylinderen kan da bevege seg både ut og inn uten at pumpa påvirker bevegelsen. Dersom vi bruker kontrollventilen som enkeltvirkende, benytter vi uttaket i ledning (11). For virkemåten i løftestilling, se figur 7.4. Flytestillingen kan også brukes til senking. Returoljen går da fra ledning (11) til port (12) og til oljetanken. Senkehastigheten blir stor i flytestillingen. Vi kan redusere senkehastigheten dersom vi ikke flytter sleiden helt over i flytestilling.

70

Enkelte amerikanske traktorer har en prioriteringsventil som ytre hydraulikk. Med den kan vi justere oljestrømmen til kontinuerlige oljeforbrukere, som for eksempel hydraulikkmotorer. Resten av pumpas oljestrøm går til de andre ventilene, som da kan brukes uavhengig av priori teringsventilen. Dersom returkretsen har smøringsoppgaver for pinjong, girkasse og hurtiggir, må tilkoplingen skje etter fabrikkens anvisninger.

Ting du bør ha i tankene når du kopler inn ytre hydraulikk ■ Hvor mye olje kan vi få ut av systemet når traktoren står stille, og når den arbeider? Ofte overser vi at den tilgjengelige oljemengden kan være for liten, og at pumpa dermed kan skades. Da må vi montere en ekstra oljetank. Rådfør deg med traktorleverandøren. ■ Hvor kopler vi inn returen? Hvilken dimensjon skal returslangen ha? Har sirkulasjonstrykket noen betydning? ■ Har returstrømmen noen smøringsoppgave? På visse traktorer smører returstrømmen girkassen, differensialen og hurtigkoplingen (for eksempel på IH, Deutz og Ford). En oljestrømsfordeler må da i enkelte tilfeller koples inn for å sikre smøringen av disse komponentene. ■ Er det behov for ekstra utstyr? Det kan for eksempel være tilfellet ved betjening av ytre funksjoner i et system med lukket senter. ■ Ta kontakt med traktor- eller maskinleverandører før du monterer eks­ trautstyr. De kan gi råd om hvordan monteringen skal utføres.

Ved drift av hydraulikkmotorer i forbindelse med ytre hydraulikk bør du tenke over: ■ ■ ■ ■

Hvor stor effekt krever hydraulikkmotoren? Hvilket arbeidstrykk og hvilket oljetrykk trengs? Er traktorens hydraulikksystem bygd for disse trykkene og strømmene? Kjøler systemet bra? De fleste hydraulikksystemene uten kjøling er van­ ligvis beregnet på støtvis drift. ■ Må det monteres en ekstra tank for at motoren skal få større oljevolum?

71

8 Hydrostatisk energioverføring

Med hydrostatisk energioverføring menes at trykkenergien i olja benyttes. Trykket er forholdsvis høyt og oljehastigheten forholdsvis liten. Å overføre energi hydrostatisk fra en aksel til en annen har både fordeler og ulemper sammenliknet med mekaniske kraftoverføringer. Fordelene er som oftest i flertall, og utviklingen går i retning av flere hydrostatiske kraftoverfø­ ringer i landbruksmaskiner. Vi skal nevne noen av de viktigste fordelene og ulempene. Fordeler:

■ Stor frihet når det gjelder plasseringen av drivenheten. ■ Små krav til plass mellom den drivende og den drevne akselen. ■ Rask, enkel og trinnløs regulering av hastigheten (rotasjonsfrekvensen). Drivmotoren kan arbeide med konstant rotasjonsfrekvens. Utvekslingen i hvert trinn er eksakt, til forskjell fra hydrodynamisk drift. ■ Rask og myk akselerasjon og bremsing. ■ Et overbelastningsvern kan lett ordnes med en trykkreguleringsventil. ■ Svingningsradien på et kjøretøy kan ofte gjøres bedre. Drift framover på den ene sida og bakover på den andre kan lett ordnes. Ulemper:

■ Konstruksjonene er ofte dyre. ■ Virkningsgraden er dårligere.

Ulike kombinasjoner av pumpetype og motortype Det fins fire forskjellige måter å kombinere pumpe og motor på:

1 2 3 4

pumpe pumpe pumpe pumpe

med med med med

fast fortrengning + motor med fast fortrengning variabel fortrengning + motor med fast fortrengning fast fortrengning + motor med variabel fortrengning variabel fortrengning + motor med variabel fortrengning

Dersom vi bruker formelen for dreiemomentet: Mv = 159 • p • T)mek

formelen for avgitt effekt: ^*avg

72

~ Q 'P '

Tltot

og formelen for rotasjonsfrekvens: q-L n =----------

v

og dersom vi forutsetter at trykkfallet over motoren er konstant, får vi: 1

Pumpe med fast fortrengning 4- motor med fast fortrengning:

Et eksempel på bruksområde er når traktorens hydraulikkpumpe gir olje til en orbitmotor som driver en kornskrue. Denne kombinasjonen gir motoren konstant effekt, konstant dreiemoment og konstant frekvens under forutsetning av at oljestrømmen ikke reguleres. Men reguleringen kan skje ved at vi endrer motorens frekvens eller bruker en retningsreguleringsventil med sikring. Denne sistnevnte reguleringstypen gir alltid effekttap og blir derfor bare brukt ved små effekter. Bruker vi en retningsreguleringsventil, endrer motorens effekt og frekvens seg, mens dreiemo­ mentet forblir konstant. 2 Pumpe med variabel fortrengning + motor med fast fortrengning:

Eksempler på bruksområder er hydrostatisk framhjulstrekk, hydrostatisk drevet strengelegger og skurtresker med hydromekanisk drift. Dette er vanlige kombinasjoner. Ved å variere fortrengningen på pumpa kan vi påvirke oljestrømmen til motoren. Motoren får da variabelt effektuttak og variabel frekvens, men konstant drift. 3 Pumpe med fast fortrengning + motor med variabel fortrengning:

Denne kombinasjonen er relativt uvanlig i landbruket. Motoren gir kon­ stant effekt med varierende frekvens og varierende dreiemoment. Virk­ ningsgraden avtar ved høyere frekvens. 4 Pumpe med variabel fortrengning + motor med variabel fortrengning:

Eksempel på bruksområde er traktor og skurtresker med hydrostatisk drift. Både effekten, fortrengningen og frekvensen på motoren kan varie­ res. Kombinasjonen gir et stort frekvensområde og en viss mulighet til å påvirke virkningsgraden ved mellomturtall. Dette er et verdifullt alterna­ tiv.

Hydrostatisk drift av traktoren Den vanlige girkassen og koplingen er erstattet av en aksial stempelpumpe og en aksial stempelmotor, begge med variabel fortrengning. Den hydrostatiske enheten er montert der vi ellers finner girkassen i traktoren. Hydraulikk­ pumpa er fast montert på akslingen fra traktormotoren. Straks denne moto­ ren går, roterer hydraulikkpumpa. Bak pumpa finner vi en midtseksjon, den såkalte statoren. Gjennom statoren blir oljen pumpet til hydraulikkmotoren. Denne motoren driver så bakhjulene via differensialen og sluttdrevene.

73

Figur 8.1 Skisse av drivdelen på en hydrostatisk drevet traktor (IH):

inngående aksel fra drivmotoren (1), hydraulikkpumpe (2), pumpas skråplate (3), servosylinder for pumpas skråplate (4), hastighetskontrollspak (5), oljekanaler mellom pumpa og hydraulikkmotoren (6, 7), midtseksjon (8), hydraulikkmotor (9), stempel i hydraulikkmotoren (10), motorens skråplate (11), servosylinder for motorens skråp­ late (12), utgående aksel (pinjongaksel) (13). Virkemåte

Traktormotoren driver den inngående akselen (1), som er fast forbundet med hydraulikkpumpa (2). Når føreren flytter hastighetskontrollspaken (5), påvir­ kes servosylindrene (4) og (12). Dermed får pumpas skråplate (3) og moto­ rens skråplate (11) ulike hellingsvinkler. Hellingsvinkelen på motorens skråplate (11) påvirkes ikke før pumpas skråplate (3) har fått maksimalt utslag. Skråplatene roterer ikke. De forandrer bare vinkelen når vi flytter hastighetskontrollspaken (5). Skråplata (3) tvinger stemplene i pumpa (2) til en fram-og-tilbake-gående bevegelse når pumpa drives rundt. Midtseksjonen (8), som skiller pumpa fra den hydrostatiske motoren, er fast forbundet med kraftoverføringshuset. Midtseksjonen er fylt med olje. En spesiell matepumpe pumper oljen inn, slik at vi er sikret både god fylling og god kjøling. Oljekanalene (6) og (7) er åpne slik at oljen kan renne fra pumpa til motoren. Hydraulikkoljen er den eneste forbindelsen mellom pumpe og motor.

Straks pumpas skråplate begynner å helle, setter pumpa i gang å arbeide. Den gir en strøm gjennom midtseksjonen, og motoren roterer. Traktoren går framover. Øker vi hellingen på pumpas skråplate, øker den oljemengden som pumpa avgir, og dermed øker motorens rotasjonsfrekvens. Minsker vi hellin­ gen på skråplata, synker kapasiteten på pumpa, motoren får lavere rotasjons­ frekvens, og traktoren går langsommere.

Vi endrer hellingen på plata med en eneste bryter. Det påvirker ventilene til to hydrauliske stempler, som så forandrer stillingen på plata. Når pumpas skråplate har fått samme helling som motorens skråplate, 18°, får vi den beste virkningsgraden på denne hydrostatiske enheten. Da står hastighetsspaken i et blått felt. Vi må altså i størst mulig grad prøve å arbeide med spaken i dette feltet. Fører vi spaken forbi feltet, er det ikke lenger pumpas, men motorens skråplate som forandrer seg. Hellingen minker fra 18° til 9°. Dess mindre slaglengde motorstemplene får, dess raskere må de rotere for å kunne ta imot den oljemengden som pumpa avgir. Traktoren kommer da selvsagt til å gå fortere. Når pumpas skråplate heller til den andre sida, vil traktoren gå bakover. Legg merke til at pumpa fortsatt roterer i samme retning, men at oljestrømmen går

74

motsatt vei. Motoren og pumpa roterer nå i samme retning, mens de ved

kjøring framover roterer motsatt av hverandre. Et mekanisk reduksjonsgir er bygd inn mellom den hydrostatiske enheten og differensialen for å øke dreiemomentet på bakakselen uten å overskride det maksimale arbeidstrykket i systemet. I dette systemet inngår også en del sikkerhetstiltak. En akselerasjons- og sikkerhetsmekanisme sørger for at skråplatene ikke kan stilles om fra for eksempel 30 km/h framover til 15 km/h bakover på altfor kort tid. Først blir traktoren bremset opp og stanset, deretter kan vi gradvis øke hastigheten bakover til det ønskelige nivået som er innstilt med hastighetsspaken.

Der det vanligvis er montert en koplingspedal, har den hydrostatisk drevne traktoren en stopp-pedal. Denne pedalen har tre funksjoner: - som startsperre (pedalen må trås inn for at traktoren skal kunne starte) - til presisjonsmanøvrering ved tilkopling av redskaper o.l. («millimeterkjøring») - som sikkerhet i panikksituasjoner (den naturlige reaksjonen dersom vi må stoppe raskt, er jo å trå inn venstre pedal, såkalt nødstopp) En annen finesse som er innebygd i systemet, er den automatiske bremsingen som den hydrostatiske enheten gir. Traktoren er alltid under kontroll, etter­ som hellingen på pumpas skråplate avgjør oljestrømmen til den hydrostatiske motoren, og dermed dens hastighet. Det er derfor ingen risiko for «frihjulskjøring» dersom vi for eksempel kjører med tungt lass i nedoverbakke.

r,

.

>-

i

j

3

f

jI

M /

T

'x

stilling

■V

_AJ_____________■■ 6

Figur 8.2 Drift av hydrostatisk drevet traktor (nøytralstilling): inngående aksling (a), utgående aksling (b), stempelpumpas skråplate (c), hydraulikkmotorens skråplate (d), pumpesylinderhus (e), motorsylinderhus (f), stempel (g), midtseksjon (h), kulelagerskål for motorstemplet (j), forbindelsesrør (k), lagerplate (l), ventilplate (m).

Virkemåte i nøytralstilling

Pumpas skråplate (c) står i loddrett stilling, mens motorens skråplate (d) er vinklet mot høyre. Pumpestemplene beveger seg verken fram eller tilbake ved rotasjon. Det leveres altså ingen olje til motoren, som derfor står stille.

75

Figur 8.3 Drift framover av hydrostatisk drevet traktor. Virkemåte ved kjøring framover

Vi vinkler pumpas skråplate (c) mot venstre, og stiller inn vinkelen med hastighetskontrollspaken. Når pumpa roterer, suges olje inn i pumpas høyre halvdel. Ved fortsatt rotasjon presser pumpestemplene oljen ut igjen. Den går da gjennom oljekanalene til motorens stempler, som presses mot skråplata (d). Fordi denne plata står stille, kommer motorstemplene til å gli på skråplata og motorblokka, og den utgående akslingen (b) dreies til høyre.

Hellingsvinkelen på skråplata avgjør slaglengden på pumpestemplene og dermed oljemengden. Dess større hellingen er, dess mer olje leveres til motoren, og den utgående akslingen får større hastighet. Den maksimale hellingsvinkelen for pumpestemplenes skråplate er + 18°. På figuren heller pumpas skråplate + 18° og motorens skråplate -18°. I denne stillingen får vi den beste virkningsgraden og det høyeste dreiemomentet. Ønsker vi å øke hastigheten på motoren ytterligere, minsker vi hellingsvinkelen på moto­ rens skråplate fra 18° til 9°. Dreiemomentet minker proporsjonalt med hastighetsøkningen.

Figur 8.4 Drift bakover av hydrostatisk drevet traktor. Virkemåte ved kjøring bakover

Med hastighetskontrollspaken endrer vi hellingsvinkelen på pumpas skrå­ plate (c) mot høyre, og traktoren går bakover. Pumpas skråplate kan maksi­ malt dreies til -16°. Da suges olje inn i pumpas venstre halvdel og trykkes ut i den høyre halvdelen. Motoren forandrer dermed rotasjonsretning. Ved kjø­ ring bakover påvirkes ikke motorens skråplate (d). Den er fortsatt vinklet mot høyre.

76

Hydrostatisk framhjulsdrift Framhjulsdriften er en separat enhet i traktorens hydraulikksystem. Den får effekten sin fra en radialstempelpumpe med variabel fortrengning. En hydraulikkmotor med fast fortrengning er montert ved hvert framhjul. Dreie­ momentet fra hydraulikkmotoren blir overført til framhjulene gjennom planetdrev med totrinns reduksjon. Hydraulikkmotorene roterer ikke med framhjulene når framhjulsdriften ikke blir brukt. De koples inn med en egen kopling. Hydrostatisk framhjulsdrift har både fordeler og ulemper sammenliknet med

mekanisk framhjulsdrift. Fordeler:

■ tilpasset hastighet på framhjulene ■ god venderadius ■ god frigangshøyde Ulemper:

■ begrenset dreiemoment ved bruk av svært store motorer eller høye trykk

Virkemåte

Pumpa har variabel fortrengning som blir styrt av trykket i systemet. Syste­ met forsøker å holde trykket konstant. Motoren gir da en konstant trekkraft, lav eller høy avhengig av om det er serie- eller parallellkopling. Når traktoren går fortere, for eksempel dersom vi girer opp, synker trykket ved at bakhju­ lene skyver på framhjulene. Pumpestrømmen reguleres da opp tilsvarende, slik at det innstilte trykket beholdes. Dersom traktoren går saktere, øker trykket, men pumpestrømmen minker. Dermed blir trykket det samme som det innstilte, og framhjulenes hastighet tilpasser seg bakhjulenes (det vil si traktorens hastighet). Framhjulsdriften har derfor et konstant moment ved at framhjulene gir en konstant drivkraft samtidig som de automatisk tilpasser seg hastigheten på bakhjulene (traktorens hastighet), uberørt av turtallet på motoren, valget av gir eller dekkdimensjonene.

Virkemåte ved parallellkopling og seriekopling

Skal vi kunne beholde drivkraften og mestre eventuell sluring på grunn av ujevn belastning på hjulene (for eksempel ved pløying når det ene hjulet går i fåra), kan vi kople om framhjulsdriften mellom parallell- og seriekopling. Parallellkopling («høyt dreiemoment») innebærer at vi oppnår den største

trekkraften ved relativt lav hastighet, lavere enn 8 km/h. Det blir ingen differensialsperrevirkning. Seriekopling («lavt dreiemoment») innebærer at den største trekkraften bare er halvparten av det den er ved parallellkopling. Men det fins muligheter til å kjøre med dobbelt så stor hastighet, lavere enn 16 km/h. Differensialsperrevirkningen beholdes. «

Med en strømbryter kan vi veksle mellom parallellkopling og seriekopling under kjøring. Dersom vi kopler inn differensialsperra, skifter driften på framhjulene automatisk fra parallellkopling til seriekopling. Med framhjuls­ driften innkoplet kan vi kjøre opptil 8 km/h både med «lavt dreiemoment» og

77

med «høyt dreiemoment». Dersom hastigheten overstiger 8 km/h, koples automatisk «lavt dreiemoment» inn. Det er umulig å utføre et arbeid med en hastighet over 8 km/h og «høyt dreiemoment» innkoplet.

Dersom hastigheten blir større enn 16 km/h, koples framhjulsdriften automa­ tisk ut. Ved å legge inn reversen går framhjulene automatisk bakover. Setter vi en av girspakene i fri, eller vi trår inn koplingspedalen, koples framhjuls­ driften automatisk ut. Når vi setter i et nytt gir, kopler framhjulstrekket seg inn igjen. En akkumulator er bygd inn i systemet for å hindre trykkstøt.

Lavtrykksolje

Høytrykksolje Middeltrykksolje

i

i

Trykkfri olje

Figur 8.5 Framhjulsdriftens oljestrøm i nøytralstilling (JD): olje fra pumpa (1), hovedkontrollventil (2), solenoid «framover» (3), solenoid «bak­ over» (4), ventilspolen i stilling «rygging» (5), ventilspolen i stilling «kjøring framover» (6), ventilspolen i stilling «stor trekkraft» (7), ventilspolen i stilling «liten trekkraft» (8), solenoid «stor trekkraft» (9), venstre hydraulikkmotor og planetdrev (10), høyre hydraulikkmotor og planetdrev (11), ryggeventil (returkanal) (12).

Virkemåte med oljestrømmen i nøytralstilling I fristilling får ingen av de tre solenoidene (solenoid = en spole som påvirkes

av en elektromagnet) noen strøm fra hovedkontrollventilen (2). To fjærer holder hovedspolen i nøytralstilling, og den blokkerer oljestrømmen fra hydraulikkpumpa. Ryggeventilen (12) i returledningen er stengt og hindrer olje fra transmisjonspumpa i å strømme inn i hydraulikkmotorene.

Tilkopling av driften mellom hydraulikkmotor og planetgir skjer ved at ringdrevet i sekundærplanetgiret bremses. Ved frakopling roterer det samme ringdrevet. I fristilling fins det ikke oljetrykk ved bremsestemplene. Hydraulikkmotoren står derfor i ro selv om framhjulet roterer.

78

Høytrykksolje Middeltrykksolje

Lavtrykksolje r

~i Trykkfri olje

Figur 8.6 Framhjulsdriftens oljestrøm i stilling «liten trekkraft». Den nederste ventilen (6) står i stilling «kjøring framover», og den øverste ventilen (9) står i stilling «liten trekkraft».

Virkemåte med oljestrømmen i stilling «liten trekkraft» ved kjøring framover

I stillingen «liten trekkraft» ved kjøring framover får solenoid (3) strøm fra hovedkontrollventilen (2). Dermed frigøres trykkolje til hovedsleidens venstre side, som igjen trykker sleiden mot høyre, til stillingen «kjøring framover» (6). Trykkolje fra hydraulikkpumpa kan nå passere gjennom hovedsleiden, derfra til trekkraftsleiden og videre til venstre hydraulikkmotor (10), tilbake til trekkraftsleiden og videre til høyre hydraulikkmotor (11).

Returoljen fra høyre hydraulikkmotor går så gjennom hovedkontrollventi­ len, trekkraftsleiden og hovedsleiden til ryggeventilen (12) og videre til hydraulikkpumpa. Dreiemomentet på de to hydraulikkmotorene avgjør trykkforskjellen mellom den innkommende og den utgående oljen. Når motorene trekker like mye, fordeler det tilgjengelige trykket seg likt mellom høyre og venstre motor. Begge motorene kan til sammen aldri få mer enn det tilgjengelige trykket.

Ettersom hele oljevolumet passerer gjennom venstre hydraulikkmotor (10) før det passerer høyre hydraulikkmotor (11), kan framhjulsdriften utnyttes til relativt høy hastighet. Dessuten kan vi få en differensialsperrevirkning fordi begge motorene må rotere med samme turtall.

79

Høytrykksolje

Lavtrykksolje

Middeltrykksolje

Trykkfri olje

Figur 8.7 Framhjulsdriftens oljestrøm i stilling «stor trekkraft».

Den nederste ventilen (6) står i stilling «kjøring framover», og den øverste ventilen (9) står i stilling «stor trekkraft».

Virkemåte med oljestrømmen i stilling «stor trekkraft» ved kjøring framover

I stillingen «stor trekkraft» ved kjøring framover får solenoid (3), og samtidig solenoid (9), strøm fra hovedkontrollventilen (2). Trykkoljen går til hovedsleidens venstre side og presser sleiden til stillingen «kjøring framover» (6). Solenoid (9) fører trykkoljen til trekkraftsleidens høyre side og skyver den til stillingen «stor trekkraft» (7). Trykkolje fra hydraulikkpumpa kan nå passere forbi hovedsleiden og trekkraftsleiden til begge hydraulikkmotorene (10) og (11) på en gang.

Returoljen fra motorene går gjennom kontrollsleiden og ryggeventilen (12) til hydraulikkpumpa. Vi får stor trekkraft når begge motorene samtidig får innkommende olje med arbeidstrykk. Den utgående oljen har et trykk nær null, det vil si at vi får fullt trykk over begge motorene. Til sammen får begge motorene her, i beste fall, det dobbelte av det tilgjengelige trykket. Ettersom oljestrømmen fordeler seg på begge motorene (oljestrømmen er dobbelt så stor i stillingen «liten trekkraft»), kan framhjulsdriften ikke utnyt­ tes mer enn opptil en viss hastighet. Så lenge hydraulikkmotorene er uberørt av hverandre, kan det ene eller det andre hjulet slure dersom markfriksjonen ikke er lik for begge hjulene. I så fall følger oljen »minste motstands vei». (Sammenlikn med en bakaksel uten differensialsperre.) Virkemåte med oljestrømmen i stilling «rygging»

Framhjulsdriften kan kjøres bakover i stillingen «stor trekkraft». Arbeids­ prinsippet er det samme som når oljestrømmen er i stillingen «stor trekkraft»

80

ved kjøring framover, med unntak av at det er solenoid (4) i stedet for (3) som får strøm fra hovedkontrollventilen. Det gjør at trykkoljen går til hovedsleidens høyre side og trykker den til stillingen «rygging» (5). Nå snur oljestrømmen fra hydraulikkpumpa og går inn i hydraulikkmotorene, slik at de, og dermed framhjulene, får omvendt rotasjonsretning.

Hydrostatisk drift fra traktorpumpa Traktorens pumpekapasitet er som regel tilstrekkelig for hydraulikkmotorer som krever relativt lite uttak (10-30 1/min) og en effekt på 1-10 kW. Her bruker vi ofte orbitmotorer. Slike motorer er vanlige til drift av skruer, elevatorer og transportband (på vogner for korn, handelsgjødsel og kraftfor), og dessuten brukes de til å drive og regulere hastigheten på sorteringsband på potetopptakere, spredetallerken på handelsgjødselspredere og tallekastere osv. En mengdeventil bør monteres på uttaket for ytre hydraulikk. Enkelte traktorer har denne ventilen som standardutstyr.

Figur 8.8 Funksjonsdiagram for en orbitpumpe.

Den vertikale aksen til venstre på diagrammet viser dreiemomentet M,. z newtonmeter (0-230 Nm). Den nedre, horisontale aksen viser turtallet i omdreininger per minutt (1 -500 r/min). Området fra 400 til 500 r/min er for periodisk drift. Effekten P z kilowatt (0-7,5 kW) kommer fram på de prikkete, nedbuete kurvene. De kurvene som peker opp og litt til venstre, er kurver for konstant oljestrøm, q. På diagrammet er strømmen opptil 75 l/min. De horisontale, buete kurvene er konstant-trykk-kurver, opptil 10,5 MPa. Kurvene til og med 7 MPa er for kontinuerlig drift, mens området over 7 MPa er for periodisk drift.

Ved hjelp av funksjonsdiagrammet kan vi lett avgjøre hvilken motorstørrelse som kan brukes til en spesiell drift der vi kjenner dreiemomentet og frekven­ sen. Vi kan også finne en passelig pumpestørrelse når det gjelder trykk og oljestrøm.

81

Eksempel

Vi går ut fra at en Danfoss-motor, OMP 160, med en fortrengning på 160 cm3/r skal drive en aksel med omdreiningstallet n = 150 r/min. Vi gir akselen et dreiemoment Mv = 140 Nm. Vi går nå opp den loddrette linja for 150 r/min til linja skjærer den horisontale linja for 140 Nm. Det er driftspunktet vårt. Går vi så opp parallelt med (/-linja, ser vi at motoren skal tilføres 25 1/min. Dersom vi følger en tenkt linje fra driftspunktet parallelt med trykkurven, ser vi lengst til høyre at den tenkte trykkurven viser et trykk på 6,6 MPa. Pumpa som skal drive denne hydraulikkmotoren, må altså kunne gi motoren en oljestrøm på 25 1/min ved et trykk på 6,6 MPa. Driftspunktet ligger midt mellom effektkurven for 3 kW og 1,5 kW. Motoren avgir da en effekt på ca 2,25 kW.

Når den hydrauliske traktorpumpa ikke har stor nok kapasitet, må vi kjøre en spesialpumpe ved hjelp av kraftuttaket på traktoren. Det fins variable pum­ per i ulike størrelser som kan drive faste motorer. Motorene kan i sin tur drive gjødselpumper, vanningspumper, renseverk o.l.

Pumpene kan også reguleres slik at de gir den oljestrømmen og det trykket vi ønsker. De kan frontmonteres, det vil si at de drives fra veivakselen framme på traktoren gjennom en leddaksel som har en frikoplingsmekanisme. Det er den enkleste plasseringen. Pumpene kan også plasseres bak på traktoren og drives av kraftuttaket. Men her sitter de ofte i veien for redskaper.

82

Hjulmotorer Figur 8.9 viser hvordan en radialstempelmotor er oppbygd. Disse motorene kan plasseres direkte på navet til redskapsbærere, selvgående sprøyter og driwogner. De trenger ingen nedveksling og blir ofte koplet sammen med en pumpe med variabel fortrengning. Motorene, en i hvert hjul, koples parallelt.

Figur 8.9 Radialstempelmotorens hoveddeler (Hdgglunds): stempel med lager og ruller (1), sylindersentrum (2), kamkurve festet i navet (3), fordelingsventd (4), oljeinnløp (5), oljeutløp (6).

Virkemåte

Oljeundertrykket kommer inn ved innløpet (5) og presser stemplet (1) med rull mot kamkurven (3), som tvinges til å bevege seg. Når stemplet (1) går nedover, presser det ut oljen ved oljeutløpet (6), og oljen går videre i retur.

83

Figur 8.10 Radialstempelmotor (Poclain):

kamskive festet ved navet (A), fordelingsventil (B), stempler (1—5), rull (C).

Virkemåte

Under trykk blir oljen først presset gjennom fordelingsventilen (B) til stem­ pel (1). Stemplet trykker på kammen (A) i navet, noe som gjør at navet vrir seg. Stempel (2) er på vei mot sin maksimale slaglengde. Stempel (3) har passert maksimal slaglengde, og fordelingsventilen (B) har vridd seg slik at oljetilførselen har stanset. Dette er nøytralstillingen. Stempel (4) står i forbin­ delse med returen og presser ut oljen. I stillingen til stempel (5) er nesten all olje presset ut. Når kammen (A) passerer, får dette stemplet trykkolje og presser navet rundt.

Figur 8.11 Ulike fortrengninger: maksimal fortrengning med alle stempler innkoplet (A), halv fortrengning med halv­ parten av stemplene innkoplet (B), fri stilling der fjæra trekker stemplene inn fra kamskiva (C).

Virkemåte

Vi kan oppnå to ulike fortrengninger. Ved full fortrengning (A) gir hjulmotoren 60 arbeidsslag (6 kammer med 10 stempler i hvert) per omdreining. Skal vi foreta en utveksling og øke hastigheten, kan vi dirigere oljen til bare halvparten av stemplene. Da får vi halv fortrengning (B), det vil si halvt dreiemoment med dobbel hastighet for et gitt trykk og en gitt oljemengde. Ved høy hastighet kan motoren gå fritt (frihjul). Dermed blir stemplene frigjort fra kamrene ved hjelp av et fjærsystem (C). Disse fjærene trer i kraft når vi stenger av trykket, og kjøretøyet kan gå med maksimal hastighet.

84

Figur 8.12 Hjulmotor på tilhenger:

pumpe med fast eller variabel fortrengning (1), oljebeholder med filter (2), elektrisk styrt ventil der vi velger framover, bakover eller tomgang (3), ventil (4), innkoplingsspak (5), hjulmotor (6).

85

9 Hydrodynamisk energioverføring

Hydrodynamisk kopling. Oppbygning og virkemåte Ved hydrodynamisk energioverføring brukes oljas bevegelsesenergi. Olja har høy hastighet med forholdsvis lavt trykk. En hydrodynamisk kopling, ofte kalt hydraulisk kopling, kan sammenliknes med to luftvifter som vi stiller mot hverandre. Dersom den ene vifta settes i gang med en elektrisk motor, vil luftstrømmen fra denne motoren trekke (blåse) den andre vifta med rundt uten at viftebladene har forbindelse med hverandre. Dersom vi tenker oss viftene montert i et hus som er nesten fylt med olje, svarer dette nærmest til en hydrodynamisk kopling.

I en slik hydrodynamisk kopling er motorens aksel, den inngående akselen, festet til et halvt ringformet skovlhjul: pumpehjulet eller primærhjulet. Dette hjulet slynger oljen over til turbinhjulet, sekundærhjulet, som er forbundet med den utgående akselen. Se figur 9.1a og b.

Figur 9.1 b

Figur 9.1 a Pumpehjul (1), Turbinhjul med utgående aksel (2), Motoraksel (3), Svinghjul (4).

86

De to skovlhjulene er montert svært nær hverandre, men har ikke forbin­ delse. Fra turbinhjulet går oljen tilbake til pumpehjulet. Setter vi koplingen i rotasjon, blir oljen på grunn av sentrifugalkreftene slynget ut i koplingens ytterkant. Se figur 9.2.

1

Figur 9.2

Her blir det en opphoping av olje med overtrykk, mens det på innsida av koplingen blir oljemangel og undertrykk. I et slikt lukket rom kan ikke en væske ha trykkforskjell, men vil i stedet begynne å strømme. Oljestrømmen går fra koplingens ytterkant og inn mot innerkanten. Dermed blir turbinen trukket med pumpehjulet, og etter hvert øker turbinens hastighet. For å hindre turbulens og dårlig virkningsgrad blir det bygd ledeskinner i sentrum av pumpa og turbinen (se figur 9.1 b).

I en hydrodynamisk kopling blir motorens mekaniske energi omdannet til bevegelsesenergi i oljen ved hjelp av pumpehjulet. Denne energien blir deretter omdannet til mekanisk energi igjen, som vi tar ut av turbinhjulets utgående aksel. Dette er mulig fordi vi har to former for oljestrøm. Se figur 9.3.

Figur 9.4

Den ene oljestrømmen er den såkalte roterende oljestrømen (l),som kom­ mer av selve rotasjonen av delene. Den andre oljestrømmen skyldes sentrifugalkreftene, og vi kaller den tversgående oljestrøm eller virvel­ strøm (2). Til sammen overfører disse strømmene moment. Dersom den ene oljestrømmen følger rotasjonen, og den andre går på tvers av den (fra pumpe til turbin), får vi en resulterende kraft som treffer turbinhjulet og avgir sin bevegelsesenergi til det. Se figur 9.4.

87

Dess raskere pumpa roterer, dess større blir påvirkningen på turbinhjulet. Når vi setter pumpa i gang, er hastighetsforskjellen mellom pumpe og turbin stor. Den tversgående oljestrømmen er da stor, mens den roterende olje­ strømmen er liten. Men den tversgående strømmen avtar etter som hastig­ hetsforskjellen minker, og i det øyeblikket pumpa og turbinen går med omtrent lik hastighet, er det stort sett bare roterende oljestrøm tilbake. Systemet har likevel en ulempe. Når vi sender oljen tilbake til pumpa fra turbinen, vil den oljestrømmen vi da får, treffe veggene på pumpeskovlene og bremse pumpa.

Hensikten med å bruke hydrodynamisk kopling på en traktor er å gjøre igangsettingen mykere og å minske sjokkbelastningene på motor og kraft­ overføringer. Dessuten trenger vi ikke ta traktoren ut av gir for å stanse den. Det oppnår vi ved å redusere motorens rotasjonsfrekvens til under koplin­ gens igangsettingsfrekvens. Men dette kan vi ikke gjøre dersom kraftuttaket er i bruk. Vi må derfor montere et kraftuttak utenom den hydrodynamiske koplingen. En hydrodynamisk kopling kommer i tillegg til en vanlig friksjonskopling, og den monteres mellom motoren og friksjonskoplingen. Den hydrodynamiske koplingen er hensiktsmessig ved igangsetting, men ved skifte av gir under vanlig drift er den lite brukbar fordi den virker automatisk. Det overførte momentet er direkte knyttet til rotasjonsfrekvensen (turtallet) på koplingen, og dersom frekvensen er høy nok, kan den ikke koples til eller fra på noen annen måte.

Ved lav motorfrekvens blir det overførte momentet lite, og turbinhjulet står stille. Vi sier da at koplingen har 100 % slipp. Med økende frekvens på pumpehjulet (motoren) øker oljestrømmen og dreiemomentet, og turbinhju­ let tar til å rotere samtidig som slippet avtar. Ved maksimal frekvens, da vi omtrent bare har roterende oljestrøm, ligger oljen som en «ring» i koplingen, og slippet er vanligvis ca 2 %. Se figur 9.5.

“i------------------------ 1------------------------ 1

Figur 9.5

88

10

20

30

i

40

r

r/sek

Virkningsgraden for overført effekt blir da ca 98 %. Det skjer ingen forsterk­ ning av dreiemomentet i en hydrodynamisk kopling, slik at det avgitte momentet fra pumpehjulet er likt det mottatte momentet på turbinhjulet.

Dersom motstanden på den utgående akselen øker, avtar frekvensen, virk­ ningsgraden minker, og vi får et tap av effekt som blir omgjort til varme i oljen. Dersom belastningen blir så stor at den utgående akselen stanser, vil hele motorens avgitte effekt bli omgjort til varme i koplingen. En hydrodynamisk kopling fungerer også ved bremsing av motoren. Pumpa og turbinen «bytter» da plass, slik at turbinhjulet leverer olje til pumpehjulet. Bortsett fra Fendt-traktorene har hydrodynamiske koplinger sjelden vært i bruk på traktorer.

Hydrodynamisk dreiemomentomformer En hydrodynamisk dreiemomentomformer (engelsk: «torque converter») kan sies å være en videreføring av den hydrodynamiske koplingen. I en slik omformer finner vi et ledehjul, en stator, mellom pumpa og turbinen. Se figurene 9.6 a og b og 9.7.

89

Skovlhjulene har vanligvis en annen utforming. Men det er flere likhetspunk­ ter, blant annet at oljens bevegelsesenergi ved stor hastighet utgjør det overførende elementet også her, og at strømningsprosessen gjentar seg hele tida. Det ville være vanskelig å utnytte bevegelsesenergien dersom omforme­ ren ikke var konstruert som en kompakt enhet med korte avstander for oljen.

Figur 9.7

Det spesielle med omformeren er statoren, som forsterker det tilførte momentet. Vanligvis gir omformeren en forsterkning på to-tre ganger, noe som blir regnet for å kunne erstatte ett gir. Forsterkningen er likevel ikke konstant, men varierer nokså mye under drift. Den er maksimal når turbinakselen står stille. I en kraftoverføring på en maskin må omformeren suppleres med mekaniske gir, både på grunn av dreiemomentet og på grunn av hastigheten. Noen omformere er bygd opp med flere trinn, to eller tre. Da er turbinen spaltet opp i to eller tre deler med ledehjul imellom. Virkemåte

Vi skal gjøre rede for virkemåten til en omformer ved å ta utgangspunkt i tre forskjellige arbeidsfaser. Disse fasene er ikke klart atskilt, og de varierer under bruk.

Første fase begynner når motoren startes. Pumpehjulet blir satt i rotasjon mens turbinen foreløpig står stille — slippet er 100 %. Dersom maskinen ikke belastes, men står i «fri», vil virkningen ved å øke frekvensen bli som for en hydrodynamisk kopling. I samme øyeblikk som turbinen belastes, for eksempel ved at maskinen settes i gir, avtar turbinens frekvens. Det fører til at den tversgående oljestrømmen øker sterkt. Se figur 9.8.

Figur 9.8 Tverrgående oljestrøm i første fase (Volvo)

Dette forsterker det overførte momentet. Grunnen er at oljen fra pumpa blir ført inn i turbinen gjennom en traktformet åpning med stort tverrsnitt ved innløpet og mindre tverrsnitt ved utløpet. Dermed øker hastigheten og bevegelsesenergien. Væskestrømmen forlater turbinen bakover i forhold til pumpehjulet, men når den passerer statoren, tar den «spenntak» i den og forandrer retning (se figur 9.6 b). Oljen kommer da inn i pumpa i samme retning som pumpa roterer. Oljens økte hastighet gir et tilskudd av kraft til pumpehjulet. Denne kraften har en reaksjonskraft som virker mot statorens skovler. Vi husker at moment = kraft • arm. Reaksjonskraften multiplisert med avstanden fra omformerens sentrum til der reaksjonskraften angriper, gir oss momentforsterkningen på turbinakselen. Momentforsterkningens stør­ relse beror på hvor mye oljeretningen endrer seg på grunn av turbinskovlene før bevegelsesenergien er brukt opp. Det henger igjen sammen med rotasjonsfrekvensen. En stor forskjell i frekvens gir stor tversgående oljestrøm og stor momentforsterkning. Momentet er derfor som nevnt størst når turbinakselen står stille, og avtar etter hvert som forskjellen i frekvens utlikner seg.

Andre fase inntreffer når belastningen på turbinen avtar, for eksempel når maskinen kommer i drift, og turbinens frekvens øker. Den tversgående oljestrømmen blir mindre, og dermed minker også dreiemomentforsterkningen. Se figur 9.9. Figur 9.9 Tverrgående oljestrøm i andre fase (Volvo)

90

Etter hvert som rotasjonsfrekvensen på pumpehjulet og turbinhjulet blir mer og mer lik, øker den roterende oljestrømmen. Statoren ville da, dersom den var fastmontert, yte motstand mot oljestrømmen. Den blir derfor montert på et frihjul slik at den kan rotere samme vei som pumpa og turbinen. Dersom turbinen begynner å miste frekvens fordi belastnin­ gen under arbeid øker, påvirkes oljestrømmen, og statoren stanser. Da øker den tversgående oljestrømmen. Det fører til at momentforsterkningen stiger inntil belastningsøkningen er overvunnet. Tredje fase setter inn når statoren roterer med omtrent samme frekvens som turbinen. I denne fasen har omformeren gått over til å være en hydrodyna­ misk kopling. Oljestrømmen er nå hovedsakelig roterende. Se figur 9.10. Vi sier at det inntreffer et såkalt koplingspunkt (K) ved en viss rotasjonsfrekvens. Se figur 9.11.

Figur 9.10 Roterende oljes trøm i tredje fase (Volvo)

Figur 9.11

En fordel med omformeren er at motoren kan arbeide med nesten konstant frekvens. Omformeren tillater at motoren arbeider med maksimal frekvens selv om turbinakselen stanser på grunn av stor belastning. Brenselforbruket er større for maskiner med omformere, men tapet blir delvis utliknet ved at maskinen blir mer fleksibel og har større arbeidsytelse under drift. Virkningsgraden for en omformer er lav ved lav turbinfrekvens. Størst er virkningsgraden når turbinfrekvensen er ca 75 % av pumpas frekvens. Den største verdien virkningsgraden kan ha, ligger på om lag 85 %. Momentforsterkningen skjer som nevnt automatisk (varierer med belast­ ningen), og er ikke mulig å forandre på andre måter.

Det er først og fremst anleggsmaskiner som har vært utstyrt med omformere. På traktorer har de bare vært brukt i liten utstrekning. Det skyldes i første rekke tre faktorer: 1 De har lav virkningsgrad. 2 Den belastningsavhengige kraftoverføringen er ugunstig ved kraftuttaksarbeid. 3 Det blir mindre mulighet for motorbremsing, særlig ved lave frekvenser.

91

l_0 Ettersyn, vedlikehold

og feilsøking

Slurv aldri med forebyggende tiltak, ettersyn og vedlikehold. Følg alltid maskinens instruksjonsbok! Når det gjelder ettersyn og vedlikehold av hydraulikksystemet, må du ikke overse disse punktene:

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■

Bruk alltid reine kanner for påfylling av olje. Tørk alltid av påfyllingsproppen og lokket før du fyller på olje. Hold alltid riktig oljenivå i systemet. Bruk alltid den foreskrevne oljetypen. Skift olje og oljefilter etter maskininstruksjonene. Beskytt alltid hurtigkoplingene når de ikke er i bruk. Vær nøye med reinholdet når du kopler inn hurtigkoplinger. Vær oppmerksom på oljelekkasjer. Reparer eller tilkall reparatør.

Følgende sjekkliste for feilsøking i et hydraulikksystem er ikke på noen måte fullstendig. Vi må betrakte lista som en samling grunnregler.

Lær deg hvordan systemet virker. Ta kontakt med maskinleverandøren for nærmere informasjon. Før du går i gang med store inngrep, må du først kontrollere: ■ ■ ■ ■ ■ ■

oljenivået oljefilteret eventuelle ytre lekkasjer oljens alder og konsistens eventuell luft i systemet kapasiteten på pumpa

Gå systematisk i gang med etterfølgende feilsøking og kontroller. Følg sjekk­ lista i tur og orden. Fins det flere kretser i systemet, må du undersøke hver og en. Dersom kretsen/kretsene ikke fungerer, undersøker du:

■ ■ ■ ■

92

at at at at

det er nok olje i systemet pumpekoplingen eller pumpas drivreimer ikke slurer det ikke fins mekaniske feil på lager og i kryss systemets sugesil og filter er reine

■ at systemets sikkerhetsventil blir utløst ved det trykket som er oppgitt. Kopi trykkmåleren til et av trykkrørene i systemet. Dersom trykket er for lavt, justerer du sikkerhetsventilen til det oppgitte arbeidstrykket. Hjelper ikke det, er det trolig hydraulikkpumpa som er slitt. Dersom du finner feil ved en krets, setter du i verk følgende tiltak:

■ Undersøk tilførselen til et stempel, og se etter at oljen kommer fram. Er trykkslangen til stemplet koplet med en hurtigkopling, kan feilen ligge her. ■ Undersøk styreventilen til kretsen med feil. Kan det tenkes at feilen ligger i styreventilen, bør den demonteres og sendes til serviceverksted. ■ Dersom du ikke finner feilen, kan det være at stempelpakningene på sylinderen lekker.

Lekkasje ved stempelpakningen Lekker stempelpakningen på en enkeltvirkende sylinder, vil det etter hvert forårsake lekkasje ved stempelstangpakningen. Er det derimot stempelpak­ ningene på en dobbeltvirkende sylinder som lekker, vil det ikke føre til lekkasje i stempelstangpakningen. Det kommer av at denne sylinderen er utstyrt med en pakning i stemplet. Derimot er det tegn på lekkasje i stempel­ pakningene når sylinderen ikke stanser i den innstilte mellomstillingen. Da minker løfteevnen også. Vi kan også kontrollere lekkasje ved å løsne trykkslangen på den ene sida av stemplet. På den andre sida av stemplet gjør vi en løftebevegelse. Da kan vi se hvor stor oljelekkasjen er på den demonterte sida av slangen.

Stempelpakningene i hydrauliske sylindrer kan kontrolleres i et spesielt prøveapparat. Sylindrene blir utsatt for et visst trykk, og de skal da holde seg uforandret i en viss tid. Indre lekkasje kan ikke forekomme i en sylinder der stempelpakningen ligger i stempelsporet. En skade på stempelpakningen i sylinderen kjennetegnes alltid ved ytre oljelekkasje.

Pumpas tilstand Du kan teste hydraulikkpumpas tilstand på følgende måte: Bruk en trykkmåler. Også ved tomgang skal pumpa gi fullt arbeidstrykk. Gir pumpa bare 75 % av det anbefalte arbeidstrykket, begynner den å bli slitt. Men pumpa kan ennå gi tilstrekkelig arbeidstrykk ved fullt turtall. Du må da demontere pumpa og henvende deg til et verksted for kontroll. Hydraulikkpumper blir vanligvis ikke reparert nå for tida fordi reparasjonen ville bli like dyr som en ny pumpe. For å teste kapasiteten på en hydraulikkpumpe er det ikke nok bare å måle oljetrykket. Trykkmålinger kan gi et tilfredsstillende resultat, men er pumpa

93

slitt, minker oljestrømmen ved økende belastning. Alle pumpefabrikanter har spesifikasjoner på sine hydraulikkpumper, for eksempel at pumpa skal gi en strøm på 43—45 1/min ved et mottrykk på 8,8 MPa og en oljetemperatur på 60°. Til denne kontrollen kan vi bruke en volumstrømsmåler (se figur 10.1), som vi kopler i serie med det ordinære hydraulikksystemet. Vi kan da måle pumpas effekt, det vil si

trykk - volumstrøm

Figur 10.1 Innkopling av volumstrømsmåler:

volumstrømsmåler (1), strupeventil (2), skala for avlesning av oljestrømmen (3), oljetemperaturmåler (4), oljetrykkmåler (5), hydraulikksystemets overstrømningsventil (sikkerhetsventil) (6). Virkemåte

Volumstrømsmåleren (1) er konstruert som en gjennomstrømningsmåler. Med strupeventilen (2) kan vi stille inn ulike arbeidstrykk etter fabrikkens spesifikasjoner. Vi kontrollerer og avleser trykket på skala (5), oljestrømmen på skala (3) og oljetemperaturen på skala (4).

Oljens temperatur En vanlig feil på hydraulikksystemet er at temperaturen er for høy, men det kan iblant være nokså vanskelig å bedømme. Arbeidstemperaturen på oljen i et hydraulikksystem bør ikke overstige 80-90 °C. I de fleste hydraulikksystemene er o-ringer og pakninger testet ved 100 °C eller mer i minst 1000 timer. Etter en slik test skal ikke pakningene vise noe tegn på skade.

Kortere perioder med en arbeidstemperatur på ca 90 °C skader ikke paknin­ gene eller hydraulikken. Derimot mister oljen sin smørende effekt ved høyere temperaturer. Skader kan da oppstå på lager og drev. En temperatur som overstiger 90 °C, tyder på feil i systemet. I et normalt belastet system ligger arbeidstemperaturen vanligvis på 60 °C. I et hardt belastet system ligger temperaturen på ca 70-80 °C. Selv om enkelte deler i systemet er for varme til at vi kan ta på dem med hendene, trenger ikke det bety at arbeidstemperaturen er for høy. En tempe­

94

ratur på 50-60 °C kan føles for varm. Kontroller alltid en mistenkelig høy temperatur med termometer. De fleste fabrikantene oppgir høyeste til­ latte oljetemperatur.

Unngå ulykker Dersom du følger rådene nedenfor, kan du unngå ulykker når du arbeider med redskap som blir drevet eller betjent hydraulisk.

■ Arbeid rolig, og gå aldri under last som holdes oppe av et eller flere hydraulikkstempler. ■ Bruk alltid sikker støtte ved arbeid under skjærebord på skurtreskere, under tilhengere og liknende. ■ Vær oppmerksom på lekkasje i slanger og ødelagte slangekoplinger. Olje under trykk kan forårsake forgiftninger. ■ Bruk alltid anbefalt klassifisering av slanger og koplinger til det aktuelle trykket. Følg fabrikantens instruksjoner. Vær nøyaktig ved monteringen. ■ Unngå å legge oljeslanger inn i førerhuset på traktoren. Er det likevel nødvendig, skal slangene beskyttes med plater. Ved slangebrudd vil føre­ ren da unngå å få oljestrålen rett på seg. ■ Unngå glideulykker ved straks å legge sagflis eller liknende på olje som har lekket ut på golvet.

95

11 Formelsamling i hydraulikk

For hydraulikkpumper 1 Teoretisk kapasitet