Meranie tlakov a teplôt v prevodovo-hydraulickom systéme traktora
Ekologické kvapaliny, ktoré sú určené do spoločných prevodovo-hydraulických náplní traktorov je možné skúšať rôznymi spôsobmi. Skúšky zaťažujúce ekologickú kvapalinu cyklickým tlakom, ktoré boli realizované na Katedre dopravy a manipulácie, Technickej Fakulty Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre boli popísané v predchádzajúcich číslach časopisu. Ďalšia možnosť skúšania ekologických kvapalín pomocou skúšobného zariadenia je zaťažovanie kvapaliny tlakom a teplotou, ktoré boli namerané priamo v prevodovo-hydraulickom systéme traktora.
Skúška prevádzkovým zaťažením bola zameraná na kvapaliny určené pre spoločnú prevodovo-hydraulickú náplň traktorov. Prevádzkové tlaky sme merali v najnovšom traktore Zetor Forterra počas orby, teda pri najväčšom zaťažení prevodovo-hydraulického systému, teploty sme merali aj pri kultivácii a sejbe.
Obr. 1 Meracia súprava, Zetor Forterra 114 41 a pluh 5-PHN 30
Zaťažovaním skúšanej ekologickej kvapaliny nameraným prevádzkovým tlakom a teplotou môžeme skúšku priblížiť reálnym prevádzkovým podmienkam. V príspevku sú uvedené výsledky z prevádzkových meraní, ktoré boli následne použité na simulovanie prevádzkových podmienok traktora v skúšobnom zariadení určenom na skúšanie ekologických kvapalín.
Meranie teplôt a tlakov prevodovo-hydraulickej kvapaliny
Pre naše meranie bola na základe technickej dokumentácie zostavená súprava pozostávajúca z traktora Zetor Forterra 114 41 a pluhu 5-PHN 30 (obr. 1). Traktor bol vyrobený spoločnosťou Zetor Brno, Česká republika. Na traktore boli umiestnené snímače tlaku a teploty od firmy Hydac, (obr. 2). Tieto snímače boli napojené na digitálnu záznamovú jednotku HMG 2020 (obr. 3), ktorá zaznamenávala všetky namerané hodnoty tlakov a teplôt.
Obr. 2 Umiestnenie snímačov tlaku a teploty na výstupe hydrogenerátora: 1 - zubový hydrogenerátor typu UD 25, 2 - snímače teploty a tlaku
V prípade traktora Zetor Forterra sme merali tlak a teplotu v hydraulickom systéme na výstupe hydrogenerátora. Keďže sa jedná o spoločnú prevodovo-hydraulickú náplň, zaťaženie kvapaliny tlakom je najväčšie práve na výstupe hydrogenerátora. Umiestenie snímača teploty bolo zvolené na rovnakom mieste pretože cirkulujúca kvapalina je nasávaná priamo z prevodovky traktora a prenáša teplo, ktoré vzniká v celom systéme. Traktor používa zubový hydrogenerátor typu UD 25, ktorý bol detailne popísaný v predchádzajúcich vydaniach časopisu.
Obr. 3 Umiestnenie digitálnej záznamovej jednotky HMG 2020 na meracej súpravy
Na merania tlakov bol použitý snímač s menovitým meracím rozsahom do 40 MPa a snímač teploty s meracím rozsahom do 100 °C. Tlak a teplota hydraulickej kvapaliny boli merané pri zdvíhaní a spúšťaní pluhu na mieste a počas orby. Pri prevádzke s návesným pluhom sme nastavili polohovú, silovú a zmiešanú reguláciu trojbodového závesu traktora.
Na záznam meraných veličín bola použitá digitálna záznamová jednotka HMG 2020 od firmy Hydac. Pred vlastným meraním bola podľa predpokladaného celkového času merania tlakov u jednotlivých prejazdov orbovej súpravy a očakávaného výskytu maximálnej frekvencie meranej veličiny zvolená vzorkovacia frekvencia a celkový počet odobratých vzoriek v súlade so Shannon-Kotelnikovou teóriou tak, aby nedošlo k strate informácie meraného spojitého priebehu tlaku. Po ukončení príslušnej série meraní, resp. po zaplnení pamäte HMG 2020 a pre ďalšie spracovanie nameraných hodnôt boli namerané údaje uložené na pevný disk počítača. Vybrané časové priebehy tlakov a teplôt meraných v prevodovo-hydraulickom systéme traktora boli následne použité na tvorbu riadiacich programov skúšobného zariadenia.
Namerané tlakové pomery v prevodovo-hydraulickom systéme traktora
Na obrázkoch 4 až 6 sú zobrazené jednotlivé vzorky nameraných časových priebehov tlakov na výstupe hydrogenerátora traktora Zetor Forterra v súprave s pluhom 5-PHN 30, pri silovej (obr. 4), polohovej (obr. 5) a zmiešanej regulácii (obr. 6).
Obr. 4 Časový priebeh tlaku prevodovo-hydraulického oleja traktora - silová regulácia
Obr. 5 Časový priebeh tlaku prevodovo-hydraulického oleja traktora - polohová regulácia
Obr. 6 Časový priebeh tlaku prevodovo-hydraulického oleja traktora - zmiešaná regulácia
Z dosiahnutých výsledkov nameraných časových priebehov tlakov vyplýva, že každý zásah ovládania hydraulického systému spôsobuje vznik tlakových špičiek, ktorých veľkosť je obmedzená nastavením tlaku poistného ventila. Čas trvania tlakových špičiek je závislý od rýchlosti pohybu ovládacej páky.
Teploty kvapaliny namerané v prevodovo-hydraulickom systéme traktora
Teplota kvapaliny bola meraná v poľnohospodárskom traktore okrem práce s pluhom, aj počas práce so sejačkou a kultivátorom. Namerané teploty sú znázornené na obr. 7. Teplota kvapaliny dosiahla maximálnu hodnotu 65 °C.
Obr. 7 Výsledky merania teploty kvapaliny v prevodovohydraulickom systéme traktora
Na obr. 7 je znázornený priebeh teplôt, ktoré boli merané pri jednotlivých pracovných operáciách. Teplota má rozhodujúci vplyv na voľbu vhodnej ekologickej kvapaliny. Nárast teplôt poukazuje na postupné zahrievanie stroja. Po určitom čase však nastalo ustálenie teplôt na hodnotách, ktoré nepresahujú 65 °C. Na základe merania teploty sme sa rozhodli použiť v skúšobnom zariadení teplotu 65 °C. Teda skúšky kvapalín boli realizované pri tejto teplote.
Záver
V príspevku sú prezentované merania teplôt a tlakov spoločnej prevodovo-hydraulickej náplne traktora Zetor Forterra. Úlohou meraní bolo získanie priebehov tlakov a teplôt, ktoré boli následne použité na zaťažovanie ekologickej kvapaliny počas jej skúšok na skúšobnom zariadení. Takto sme získali tlakové a teplotné zaťaženie, ktoré približuje skúšku reálnym prevádzkovým podmienkam. Tento príspevok bol vypracovaný v rámci riešenia grantového projektu Ministerstva školstva Sloven-skej republiky VEGA 1/0462/09.
Text: Ing. Radoslav Majdan, PhD.,
prof. Ing. Zdenko Tkáč, PhD., Ing. Ján Kosiba,
Ing. Juraj Tulík, Ing. Ľubomír Hujo, PhD.
