Ba ưu tiên chính để thiết kế hệ thống thủy lực nông nghiệp thành công

Các thiết kế hệ thống thủy lực nông nghiệp đòi hỏi phải có hiệu suất năng lượng, dễ sử dụng và bảo trì, và dĩ nhiên còn phải đảm bảo đáng tin cậy và hoạt động ổn định nữa. Sau đây là những yếu tố được đưa lên hàng đầu khi xem xét thiết kế một hệ thống thủy lực ứng dụng trong nông nghiệp để đạt được hiệu quả mong muốn.

Các nhà thiết kế hệ thống thủy lực cho máy nông nghiệp phải đối mặt với một số thách thức khó khăn. Điều này đặc biệt đúng đối với các máy kéo mã lực cao không chỉ có chức năng điều khiển và phanh, mà còn có nhiều dụng cụ thủy lực được nối và kéo. Với các thông số hoạt động của bộ sưu tập các sản phẩm mang nhãn hiệu chéo(sản phẩm của nhiều hãng khác nhau) của nông dân, các thiết bị đặc biệt không được biết đến với nhà thiết kế máy kéo, hệ thống thủy lực có thể không hiệu quả do quá tải và quá thiết kế hoặc có thể không thực hiện đầy đủ nếu được thiết kế chưa đầy đủ. 
 
Các máy gặt hái tự động, cũng như máy thu hoạch rau quả bây giờ tiếp cận kích thước của nhiều máy kéo với động cơ lớn hơn 500 mã lực. Một số máy thu hoạch ngô chế biến thức ăn gia súc có động cơ với hơn 1.000 hp. Đối với một số máy này, lý do duy nhất để khởi động động cơ là bơm điện cho máy bơm thủy lực. Những người khác chia tách các chức năng cơ học giữa hộp số truyền động trực tiếp và hệ thống thủy lực. Thiết kế hệ thống phải cân bằng thách thức phân bố đều dòng thủy lực cho tất cả các mạch bên trong, trong khi vẫn giữ được khả năng đưa tất cả các lực thủy lực vào các chức năng vận hành để nhanh chóng di chuyển giữa các khu vực đang phát triển.
Thử thách phổ biến trên toàn bộ máy móc nông nghiệp là tạo ra một hệ thống thủy lực tiết kiệm năng lượng, dễ vận hành và bảo dưỡng, và dĩ nhiên đáng tin cậy. Tự động hóa từng phần là một điều cần thiết tối thiểu tuyệt đối cho các máy có quy mô lớn, nơi sự chú ý của người vận hành có thể được rút ra theo nhiều hướng.
 

Hình ảnh thuộc về CD Industrial Group

Đầu tiên là hiệu suất năng lượng

Giả thiết rằng các yêu cầu về mô men và mô men xoắn của động cơ đã được tính toán và các xy lanh đã được định cỡ để tạo ra các lực nâng cần thiết (trong một áp suất thủy lực thông thường), sự lựa chọn kích cỡ và kiểu bơm sẽ là quyết định chính tiếp theo. Đối với một trang trại quy mô nhỏ, một loại máy tiện ích có thể kết hợp một bơm định vị cố định với một bộ van trung tâm mở cho sự đơn giản và chi phí thấp. Mặc dù bơm có thể được bốc dỡ bằng áp lực quay trở lại bồn chứa khi không sử dụng chức năng thủy . Khi chỉ cần một phần của toàn bộ dòng chảy từ bơm cần thiết cho một xi lanh cố ý mở rộng ở tốc độ chậm bằng cách sử dụng hợp lý van đòn bẩy-dòng chảy dư thừa bị ép qua một van nén áp lực lò xo. Bầu van một phần đóng buýt bơm đường ống dẫn vào bể, và đặt một van mở một phần trong đường dẫn dòng chảy như là một giới hạn lớn và áp lực tải.

Bơm buộc phải làm việc ở dòng chảy đầy và ở áp suất tối đa, ngay cả khi xi lanh chỉ nâng một tải nhẹ. Nói cách khác, yêu cầu lưu lượng cho tốc độ xi lanh chỉ có thể là một phần của tổng lưu lượng có sẵn, nhưng bơm chỉ có thể bơm ở tốc độ đầy đủ. Ngoài ra, xi lanh chỉ cần nâng một tải nhẹ (đòi hỏi áp suất tối thiểu), tuy nhiên hệ thống sẽ có áp suất tối đa do hạn chế van hướng mở một phần. Mức tiêu thụ nhiên liệu cao nhất khi bơm đầy và áp suất đầy đủ, nhưng điều này có thể chấp nhận được đối với một máy kéo đơn giản với tay lái, và khi có sự di chuyển của xy lanh thủy lực trong khi làm việc với máy.

Đối với máy móc lớn, máy bơm piston thay đổi biến vẫn là sự lựa chọn tiêu chuẩn. Một bơm piston nén bù trừ và cảm biến áp suất tránh được sự không hiệu quả của một bơm bánh răng đơn giản. Nó cung cấp tốc độ dòng chảy tự động phù hợp với yêu cầu về dòng xy lanh và mô men thủy lực, qua nhiều đường dẫn mạch song song và cũng đặt áp lực hệ thống tối đa chỉ cao hơn một chút so với điều hiện tại cần thiết cho tải vận hành cao nhất.
 
Áp suất phản hồi được truyền tới bộ bù công suất trên máy bơm từ mạch áp suất cao nhất trong hệ thống. Phản hồi này điều chỉnh bơm ngay lập tức. Với dung dịch bơm tối đa chỉ lớn hơn một chút so với lưu lượng tối đa dự kiến, hiệu quả nhiên liệu được cung cấp bởi một bơm có thể liên tục điều chỉnh áp suất và lưu lượng khi cần.
 
Tính năng cảm biến tải cũng cung cấp độ chính xác dòng chảy lớn hơn trong toàn hệ thống. Những thay đổi nhỏ trong tốc độ động cơ không hiển thị như biến thiên dòng chảy bởi vì bộ bù tải cảm biến có thể tự động điều chỉnh bơm. Nếu hệ thống thủy lực vận hành động cơ trên các chức năng sản xuất theo thời gian trên máy gặt đập thì độ chính xác dòng chảy này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất và chất lượng.
 
Thay vì sử dụng van giảm áp làm phương tiện cơ bản để hạn chế áp lực, bộ bù sẽ làm giảm sự dịch chuyển của bơm và giữ nó gần bằng không cho đến khi điều kiện áp suất quá cao (ví dụ như quá tải ở xi lanh hoặc động cơ) chết. Khi áp suất giảm xuống, bộ bù sẽ cho phép máy bơm tăng chuyển vị một lần nữa. Bộ bù áp tương tự như van giảm tiêu chuẩn ở chỗ nó giữ cho áp suất hệ thống vượt lên trên mức an toàn. Tuy nhiên, bộ bù áp làm điều này bằng cách giảm đầu ra của bơm, chứ không phải là không hiệu quả chuyển hướng dòng chảy trở lại vào bể. Bộ bù áp cung cấp một tính năng an toàn tương tự như một van cứu hộ, nhưng với thêm tiền thưởng tiết kiệm năng lượng.
Van điều khiển dòng chảy và  van điều khiển hướng trên hầu hết các máy kéo và máy gặt hiện đại đều có tính năng điều khiển điện tử. Với solenoid hiện tại biến dạng, các van có thể có lưu lượng tỷ lệ để thiết lập các xy lanh và động cơ chuyển động với tốc độ mong muốn.

Xem thêm: http://thuykhicongnghiep.vn/cac-phan-tu-dieu-khien-trong-he-thong-thuy-luc-post112.html

Một bộ bù áp thường thấy ở mỗi phần của van. Thông thường phần van phụ này được tìm thấy ở phía đầu vào của ống chính. Bộ bù trừ cảm nhận áp suất tải của xi lanh hoặc động cơ đang di chuyển và điều chỉnh áp suất tại đầu của ống lót van chính để đảm bảo sự chênh lệch áp suất ổn định trên toàn bộ ống, do đó duy trì tốc độ dòng chảy đều đặn ngay cả khi áp suất của hệ thống hoặc áp suất xi lanh thay đổi. Điều này có nghĩa là người điều khiển không phải di chuyển nhanh van điều khiển để phản ứng với chức năng thủy lực đang thay đổi tốc độ trong quá trình chuyển động. Bộ bù áp làm giảm vấn đề.
 
Thiết kế tiết kiệm năng lượng cho các hệ thống thủy lực trên các máy nông nghiệp lớn cũng có thể làm giảm nhiệt độ dầu, làm giảm hoặc thậm chí loại bỏ sự cần thiết cho quạt và quạt lớn. Cũng có thể giảm kích thước cho các bể chứa chất lỏng cho các hệ thống này.

Yếu tố thứ 2 là hệ thống thủy lực phải dễ vận hành

Chức năng thủy lực trên một máy nông nghiệp được coi là dễ vận hành khi người vận hành không phải thực hiện việc sửa chữa liên tục các vị trí chính hoặc điều chỉnh lưu lượng cho động cơ thủy lực.

Chất lượng và sản lượng để cày, trồng hoặc thu hoạch là những ưu tiên hàng đầu đối với máy móc có quy mô lớn. Năng lực trí tuệ của người vận hành được sử dụng tốt nhất để giám sát hình ảnh nông trại lớn. Với tốc độ di chuyển cao và các hàng cây trồng rộng có thể có trên máy mã lực cao, người vận hành vẫn còn nhiều việc phải làm. Các bộ điều khiển lập trình được điều khiển rất phổ biến. Những bộ điều khiển có thể được lập trình để nhớ bao nhiêu thời gian cần cho xi lanh thủy lực để mở ra một thực hiện. Tính năng "tạm dừng" này sau đó có thể được sử dụng sau khi nhấn nút để thực hiện cùng một thao tác.
   
Các nhà thiết kế nên xem xét tiêu chuẩn để lắp đặt các cảm biến vị trí tuyến tính bên trong các trụ trên trục lái hoặc trong các xi-lanh dùng cho hệ thống lái khớp nối. Các xi lanh không chỉ đạo cũng cần được xem xét để lắp đặt các cảm biến vị trí tuyến tính, để cho phép tự động hóa được nhiều vị trí hơn. Một số cảm biến mới hơn phù hợp cho các xi lanh lái đôi có thể lắp ở bên ngoài ống xi lanh chỉ với nam châm bên trong piston. Các thiết bị điều khiển điện tử trên máy có thể chưa được cấu hình để điều khiển hoàn toàn tự động, nhưng nhiều hệ thống đã cung cấp một mức hướng dẫn dựa trên GPS cho việc chạy thẳng dài qua cánh đồng, cho phép người vận hành tránh được sự mệt mỏi.

Hệ thống thủy lực phải dễ bảo trì và sửa chữa

Dễ bảo trì và sửa chữa là một tính năng đáng giá mà nhiều nhà thiết kế hệ thống thủy lực quan. 
 
Thậm chí một điều cơ bản như vị trí bộ lọc có thể có tác động lớn đến việc bảo trì; nếu bộ lọc có thể truy cập và dễ dàng để loại bỏ / thay đổi, nhiệm vụ bảo trì đơn giản này ít có khả năng bị bỏ qua.

Máy móc nông nghiệp tiếp tục là một sản phẩm chủ chốt cho việc áp dụng các hệ thống thủy lực. Khi các thành phần sáng tạo và thiết kế hệ thống làm cho hoạt động hiệu quả hơn đang được phát hành theo thời gian, việc sử dụng tự động hóa đang gia tăng rất nhanh. Điều này đặc biệt đúng đối với các máy móc quy mô lớn được thiết kế để giúp nhà điều hành trang trại sản xuất năng suất, thời gian sử dụng và năng lượng đầu vào của con người.
 
Thật thú vị khi nhìn thấy sự đổi mới từ các ngành công nghiệp khác, chẳng hạn như khai thác mỏ và xây dựng, vượt qua vào thế giới nông nghiệp và tạo sự khác biệt trong ngày của nông dân trung bình. Khi những đổi mới trong thiết kế hệ thống thủy lực tiếp tục được lọc thành nông nghiệp, nông dân sẽ được hưởng những phần thưởng lớn hơn, dễ vận hành và hy vọng sẽ giảm được sự phức tạp về bảo trì.