Co to jest hydrostat w kombajnie?

Kombajny w gospodarstwie napędzane są przy pomocy hydrostatu, czyli przekładni hydraulicznej. Jest ona elementem wielu maszyn rolniczych oraz podstawą działania m.in. hydrostatycznej skrzyni biegów. Do czego służą hydrostaty i co warto o nich wiedzieć? Odpowiedź znajdziesz w tym artykule.

Hydrostat do kombajnu – czym jest?

Krótka historia hydrostatów

Historia hydrostatów sięga lat 60., a więc drugiej połowy dwudziestego wieku. Po raz pierwsze zostały one wprowadzone przez firmy takie jak Caterpillar oraz International Harvester. Na początku trafiły do maszyn, które można było nabyć z pewnością, że są to w pełni użyteczne rozwiązania, a nie tylko technologiczne nowinki. Na większą skalę zaczęto wykorzystywać ją jednak dopiero dwadzieścia lat później.

Czym jest hydrostat do kombajnu?

Czym jest zatem hydrostat do kombajnu (np. modelu Bizon z056)? To układ lub urządzenie, które przeznaczone jest do przekazywania energii mechanicznej przy zastosowaniu cieczy znajdującej się pod ciśnieniem. Ciśnienie cieczy wykorzystuje się tutaj do poruszania elementów mechanicznych, takich jak wały czy tłoki.

Hydrostat to również przekładnia, dzięki której można przenosić napęd oraz zmienić położenie, kiedy maszyna pracuje. Siłę napędową przenoszą tutaj zatem ciecze robocze, a nie typowe elementy mechaniczne, jak koła zębate. Energia mechaniczna jest przenoszona na mechaniczną bez żadnych pośrednich etapów.

Najprostszy hydrostat składa się przynajmniej z jednej pompy wyporowej oraz silnika hydrostatycznego – zazwyczaj są to silniki i pompy wielotłoczkowe (ale mogą to być również elementy łopatkowe, mimośrodowe lub zębate). Pompa z silnikiem tworzą zespół napędowy o ruchu obrotowym, przeznaczony do zmiany momentu oraz prędkości obrotowej. Ciecz roboczą stanowi w tym przypadku olej hydrauliczny lub emulsja oleju z wodą.

Przekładnia hydrostatyczna może być skonstruowana jako przekładnia o stałym przełożeniu, w której nie da się regulować prędkości pracy silnika wyporowego bądź też jako przekładnia o zmiennym przełożeniu, pozwalającym na płynną lub skokową regulację.

Maszyny składające się na przekładnię hydrostatyczną mogą być usytuowane w jednym korpusie lub umieszczone w pewnej odległości od siebie.

<>

Hydrostat w kombajnie – zasada działania

Elementy ruchome w hydrostatach w kombajnach zbożowych (i nie tylko) mają to do siebie, że nie współpracują ze sobą. Jeśli chodzi o przepływ mocy, jest on możliwy dzięki różnicy ciśnień między pompą a silnikiem hydraulicznym. Chcąc zbudować najbardziej podstawową przekładnię, wystarczy tylko pompa hydrauliczna oraz silnik hydrauliczny. Tak najprościej można opisać zasadę działania hydrostatu w kombajnie.

W rzeczywistości wiele pomp może pełnić funkcję silników. W przekładni hydrostatycznej tworzenie przełożeń wygląda podobnie jak w przekładni elektrycznej, wykorzystuje się je jednak nie do regulowania prądu, a do regulowania wydatku pompy bądź chłonności silnika hydraulicznego.

Ważnym komponentem układu hydrostatycznego jest pompa. Przykładowo czasem jest to pompa zębata, warto jednak podkreślić, że stosuje się ją dziś stosunkowo rzadko, ze względu na relatywnie niską sprawność (jest to efekt małych ciśnień, którymi wyróżniają się pompy zębate w porównaniu do pomp wielotłoczkowych). Jeśli chodzi o omawiane przez nas pompy, nie można w nich również regulować wydatku, czyli ilości cieczy, jaka jest pompowana podczas jednego obrotu.

Zamiast tego często stosuje się pompę wielotłoczkową wyposażoną w wirnik lub wychylną tarczę. Konstrukcja takiej pompy jest o wiele bardziej złożona, co z kolei wiąże się z większymi kosztami. Na wyższą cenę wpływa głównie możliwość regulacji wydatku. Jeśli chodzi o pompy wielotłoczkowe z wychylnym wirnikiem, wymaga się wykorzystania odpowiedniej tarczy, w której znajdują się sferyczne otwory pod kuliste łby tłoczków oraz kołyski – umożliwia ona wychylenie fragmentu korpusu. To właśnie wychylenie odgrywa tutaj główną rolę – to ono decyduje o pojemności komory, w której działa tłoczek. Od niego zależy także ilość oleju, jaką pompa podaje na każdy obrót. Im większy kąt wychylenia, tym większa ilość oleju trafia do układu.

Skrzynia hydrostatyczna – czym się wyróżnia?

Przekładnia omawianego typu znajduje zwykle zastosowanie w formie  hydrostatycznej skrzyni biegów. Takie rozwiązanie wiąże się z szeroką gamą zalet. Przede wszystkim pozwala ono płynnie i bezstopniowo zmieniać prędkość (bez potrzeby zmiany biegów), dzięki czemu dobrze się z nim pracuje. Co więcej, dzięki temu, że skrzynia składa się jedynie z pedałów do nadawania pędów lub dźwigni, mogą z niej korzystać osoby bez większego doświadczenia w prowadzeniu maszyn. Pozwala ona również zasilać urządzenie w sytuacji, gdy źródło energii znajduje się w innym miejscu. Odpowiednio ona działa nawet w przypadku niewielkich prędkości.  Umożliwia również dopasowanie kierunku i prędkości bez potrzeby zmiany biegów.

Aby przekładnia hydrostatyczna dobrze spełniała swoją rolę i można ja było zastosować np. podczas hamowania, należy ją systematycznie serwisować oraz sprawdzać w niej ilość oleju. Trzeba też odpowiednio dobierać ów płyn, jak i starannie dopasowywać do niej inne części – ma to wpływ na wydajność oraz żywotność skrzyni.

<>

Zalety hydrostatów

Hydrostaty wpływają na niesamowity komfort pracy operatora maszyn i rolnika – to z kolei znajduje odzwierciedlenie w większej szybkości wykonywanych prac. Umożliwiają dokładny podjazd maszyną do wyznaczonego miejsca. Przekładnie hydrostatyczne minimalizują również ryzyko szybkiej eksploatacji takich elementów, jak skrzynia biegów czy hamulce. Co więcej, często z nich można korzystać przez długie lata. Pozwalają one też zminimalizować zużycie energii. Dają możliwość obciążenia maszyny przy małych prędkościach.

Wady hydrostatów

Hydrostaty mają również i swoje wady. W przypadku wszystkich napędów hydrostatycznych może w wyniku strat podczas przepływu oleju dochodzić do obniżonej sprawności. Wydajność takiego układu jest również ściśle związana z temperaturą oleju.

Przegrzanie przekładni może skutkować awarią maszyny. Z tego powodu ważnym elementem w urządzeniach wyposażonych w napęd hydrostatyczny jest chłodnica oleju, która pod względem gabarytów często dorównuje chłodnicy cieczy chłodzącej silnik spalinowy. Napędzane hydraulicznie są również dmuchawy wymuszające przepływ powietrza, jako że silnik musiałby być niezwykle duży, aby móc wykonywać postawione mu zadanie.

Zastosowanie hydrostatów w rolnictwie i nie tylko

Hydrostaty znajdują zastosowanie w różnego rodzaju maszynach rolniczych m.in. w kombajnach – zarówno tych przeznaczonych do warzyw okopowych (a więc np. do zbioru buraków czy ziemniaków), jak i do zbóż. Stosuje się je także w maszynach budowlanych oraz przemysłowych – hydrostatom niestraszne są znaczne przeciążenia (zwłaszcza jeśli doda się do układu kilka zaworów maksymalnych), do tego umożliwiają one płynne i precyzyjne sterowanie oraz manewrowanie. Często spotyka się je w:

• wózkach widłowych,
• traktorkach kosiarkach (urządzeniach, które pozwalają kosić na siedząco),
• spycharkach,
• łądowarkach,
• maszynach leśnych,
• ciągnikach,
• równiarkach,
• żurawiach samojezdnych,
• walcach drogowych,
• ciągnikach lotniskowych,
• opryskiwaczach samojezdnych,
• sieczkarniach.

Dzięki hydrostatom maszyny są w stanie płynnie regulować prędkość i bezproblemowo zmieniać kierunek jazdy, co pozwala im pracować na niełatwym terenie. Przekładnie omawianego typu zapewniają też możliwość najwyższego obciążenia maszyny przy niewielkiej prędkości.

Jeśli chodzi o hydrostaty w kombajnach, stosuje się je nie tylko w skrzyniach biegów, ale też w innych układach, np. napędach jazdy – regulują one w nich prędkość oraz moment obrotowy kół. Co więcej, zlokalizowane są również w mechanizmach kierowania takimi elementami, jak podajniki ślimakowe, rozdzielacze słomy czy nawet i heder.

<>