Reducing the fluid loss in case of depressurization of tractors’ hydraulic drive

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The operation of hydraulic drives of agricultural machinery is associated with the problem of leakage of fuel and lubricants, leading to contamination of water and soil. The most intense oil spill occurs when high-pressure hoses of hydraulic equipment are destroyed. The existing methods of solving the problem of oil leakage from high-pressure hoses have severe restrictions and high costs of their implementation. One of the effective methods of solving the problem is the use of hydraulic drive protection devices that disconnect the unpressurised section from the pressure source.

AIMS: To develop an improved protection device – an emergency stop device that controls a hydraulic drive with several types of hydraulic motors with a minimum number of device elements.

MATERIALS AND METHODS: The design of a hydraulic drive emergency stop device (RUF Patent No. 2522013) installed in the hydraulic system of a tractor with single- and double-acting hydraulic cylinders has been developed. The method in use is a morphological analysis of the structure and distinctive features of existing engineering solutions.

RESULTS: The shutdown unit and the terminal sensor of the emergency stop device compare the value of the hydraulic pump supply with the flow rate in the drain line. At the same time, the device is able to automatically adjust itself to their permissible difference, ensuring that there are no false responses when using double-cavity hydraulic cylinders with one rod. False responses when connecting a single-cavity hydraulic cylinder are prevented by using an additional flow sensor that blocks the shutdown unit. The fluid flow is throttled in the annular gaps between the pistons, sensor and shutdown unit housings; in this case, both pistons are mutually balanced.

CONCLUSIONS: The proposed solution is aimed to eliminate significant oil throw-out form high-pressure hoses and makes it possible to use a single device for controlling the whole tractor hydraulic system. As a result, the weight and cost of the protection device reduce and the hydraulic drive scheme does not complicate significantly. The developed device does not demand additional power supply from the tractor’s on-board power circuit, as it operates with use of hydraulic energy. The protection device is applicable to hydraulic cylinders and hydraulic motors of various sizes thanks to ability of self-adjustment to the greatest difference in flow rate.

About the authors

Sergey L. Vdovin

Volga State University Of Technology

Author for correspondence.
Email: vdovinsl84@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5314-3767
SPIN-code: 7451-3751

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Transport and Technological Machines Department
Russian Federation, Yoshkar-Ola

Maxim D. Bogatyrev

Volga State University of Technology

Email: BogatyrevMD@volgatech.net
ORCID iD: 0000-0003-4402-6088
SPIN-code: 5164-4320

Associate Professor of the Transport and Technological Machines Department

Russian Federation, Yoshkar-Ola

Konstantin N. Nikonorov

Volga State University of Technology

Email: NikonorovKN@volgatech.net
ORCID iD: 0000-0002-6541-0874
SPIN-code: 2022-3428

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Transport and Technological Machines Department

Russian Federation, Yoshkar-Ola

Peter A. Korotkov

Volga State University of Technology

Email: KorotkovPA@volgatech.net
ORCID iD: 0000-0003-0340-074X
SPIN-code: 4761-1375

Associate Professor of the Transport and Technological Machines Department

Russian Federation, Yoshkar-Ola

References

  1. Dats FA, Nazarenko AS. Study of the nature of operational failures of high-pressure hoses on the efficiency of John Deere machines in the conditions of the Vologda region. Vestnik MGUL – Lesnoy vestnik. 2010;5:90–95. (in Russ).
  2. Fomenko VN. Razrabotka sistem zashchity gidroprivodov mekhanizmov naveski tyagovykh i spetsialnykh transportnykh mashin [dissertation] Volgograd; 2000. (in Russ).
  3. Vdovin SL. Improvement of shut-off devices for the hydraulic drive of transport vehicles and special equipment to increase their efficiency and environmental friendliness. Integral. Nauchno-prakticheskiy mezhotraslevoy zhurnal. 2012;1(63):61. (in Russ).
  4. Ksenevich IP, Nasirov VA. Ways to reduce oil losses during tractor operation. Tekhnika v selskom khozyaystve. 1989;6:22–23. (in Russ).
  5. Patent RUS 2319054 / 10.03.08. Byul. № 7. Averyanov VK, Smirnov SN, Barash AL, et al. Klapannaya sistema avariynogo otklyucheniya. (in Russ). Accessed: 13.12.2022. Available from: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2319054&TypeFile=html
  6. Patent RUS 2007102410 / 27.07.08. Byul. № 21. Lobazov PP. Zashchita gidravlicheskoy sistemy ot utechek zhidkosti. (in Russ). Accessed: 13.12.2022. Available from: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2007102410&TypeFile=html
  7. Patent RUS 2522013 / 10.07.14. Byul. № 19. Vdovin SL. Avtomat razgermetizatsii gidrosistemy. (in Russ). Accessed: 13.12.2022. Available from: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2522013&TypeFile=html

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The structural scheme of emergency stop device and its location in the hydraulic system: 1 – a shutdown unit; 2 – a terminal sensor; 3 – an additional flow rate sensor; 4 – a blocking unit; 5 – a housing of the blicking unit; 6, 10, 15 – pistons; 7, 8, 11, 12, 16 – rods; 9 – a housing of the terminal sensor; 13 – a plunger; 14 – a bushing; 17 – a feedback hydraulic line; 18, 19 – springs; b, c – channels; d – the gap.

Download (139KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Operation of the emergency stop unit in the normally operating hydraulic system: position numbers are identical to fig. 1.

Download (197KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Срабатывание автомата разгерметизации: номера позиций – согласно рис. 1.

Download (174KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Displacement of emergency stop device elements at operation of the hydraulic drive: a) displacement of the shutdown unit piston хп1.1 at operation of double-cavity hydraulic cylinder; b) displacement of the shutdown unit piston хп1 and the blocking unit plunger хп2 at operation of single-cavity hydraulic cylinder.

Download (155KB)
Indexing metadata
6. Рис. 5. Зависимости показателей эффективности устройства аварийного отключения гидропривода от интенсивности Qразр. истечения жидкости через негерметичность, дм3/мин: а) – объема потерь рабочей жидкости, дм3; b) – времени срабатывания устройства, с; c) – объема сохраненной рабочей жидкости, дм3.

Download (155KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».