УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 1996 года по МПК A01B11/00 A01B15/00 A01B9/00 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к орудиям для основной обработки почвы.

Известна машина для обработки почвы (см. а.с. N 1501934 МКИ A 01 B 11/00), содержащая раму, энергетическое устройство и движитель в виде многозвенного механизма, на звеньях которого установлены рабочие органы и механизм привода рабочих органов. При включении привода звенья начинают колебаться в вертикальной плоскости, рабочие органы совершают колебательные движения по замкнутой кривой, периодически заглубляясь в почву и передвигая машину.

Поступательная скорость движения машины зависит от скорости внедрения и выглубления рабочих органов, это снижает производительность и увеличивает энергозатраты, так как для снижения энергозатрат необходимо уменьшать скорость воздействия на почву рабочих органов, а для увеличения производительности необходимо увеличивать поступательную скорость движения машины. Шарниры звеньев движителя при работе движутся по плоской кривой, в первом варианте близкой к циклоиде, во втором варианте кривая движения не оговаривается. При такой траектории движения рабочие органы создают в почве излишние деформации сжатия, ухудшающие качество и энергоемкость почвообработки.

Устройство снабжено рамой, гусеничным движителем, включающем прикрепленные к раме ведущее, натяжное колесо и поддерживающие катки, охваченные гусеничным обводом, натяжным устройством, энергетическим устройством, Г-образными рабочими органами, шарнирно прикрепленными осями к элементам гусеничного обвода, элементами внедрения и выглубления рабочих органов, механизмами изменения скорости воздействия рабочих органов на почву, механизмом перевода элементов внедрения и выглубления рабочих органов в положение холостого хода, устройством стабилизации глубины обработки почвы, механизмами передней и задней навески, транспортными колесами.

Задача предлагаемого устройства для обработки почвы является использование преимущественно деформаций растяжения для снижения энергоемкости процесса рыхления почвы.

Устройство содержит раму 8, колесо ведущее 9, приводимое в движение, например, электродвигателем, установленным внутри его, колесо натяжное 5, поддерживающие катки 7, гусеничный обвод 6, натяжное устройство 17, энергетическое устройство 3, Г-образные рабочие органы 10, механизм вертикального перемещения заднего колеса гусеничного обвода 12, устройство стабилизации глубины обработки почвы (не показано), механизмы передней 1 и задней 11 навески, транспортные колеса 18.

Рабочий орган 10 состоит из рычага 20 с отверстием 23 шарнирного крепления к гусеничному обводу и клина 21, ось которого выполнена по дуге окружности с центром в шарнире рычага рабочего органа. Длина клина составляет 0,5-2, предпочтительно 1,5, радиуса дуги, по которой он выполнен. Рабочий орган содержит упор вертикального 22 и упор горизонтального 24 положения рычага 20 рабочего органа 10, ограничивающие поворот рабочего органа относительно соединенных с ним элементов гусеничного обвода углом 70-120^o, предпочтительно 90^o. Клин в радиальных сечениях выполнен, например, в виде С-образной фигуры переменного сечения, направленной выпуклостью по радиусу дуги оси клина к шарниру крепления рабочего органа к гусеничному обводу 6. Радиальные сечения клина от основания к острию увеличиваются по ширине, при этом уменьшаясь по толщине. На поверхности клина имеется выступ 25. Рычаг 20 рабочего органа состоит из двух частей, соединенных по диаметру отверстия 23 резьбовым креплением. Рабочие органы 10 и элементы 15 гусеничного обвода 6 расположены рядами. Оси крепления рабочих органов к элементам гусеничного обвода расположены поперек направления движения устройства. Клинья и рычаги, расположенные в одном ряду, образуют один рабочий орган 10. Устройство снабжено отражателем 2, заедающих рабочих органов, выполненным, например, в виде щитка, расположенного над гусеничным обводом.

Внедрение рабочих органов в почву, в первом варианте осуществляется опорной поверхностью 28 колеса 9 гусеничного движителя. Внедрение рабочих органов в почву, во втором варианте осуществляется лекалом внедрения 16, прикрепленным к раме 8. Внедрение рабочих органов в почву в третьем варианте осуществляется по меньшей мере двумя роликами внедрения 29, прикрепленными к раме. Выглубление рабочих органов 10 из почвы, в первом варианте осуществляется воздействием опорных поверхностей выглубления элементов гусеничного обвода, соединенных с соответствующим рабочим органом, на опорные поверхности выглубления этого рабочего органа при наматывании элементов гусеничного обвода, соединенных с соответствующим рабочим органом, на опорные поверхности выглубления этого рабочего органа при наматывании элементов гусеничного обвода из неподвижной нижней ветви гусеничного обвода на колесо 9 гусеничного движителя. Выглубление рабочих органов 10 из почвы во втором варианте осуществляется лекалом выглубления, расположенным внутри 16 (фиг.2) или снаружи 30 (фиг.8) гусеничного обвода, воздействующим на опорные поверхности выглубления рабочих органов 10 или на опорные поверхности выглубления элементов гусеничного обвода. Лекала 13, 16 выполнены с возможностью изменения кривизны известными способами, например, изгибом лекала, относительным перемещением его участков и др. Ролики внедpения 29 прикреплены к раме с возможностью перемещения вдоль линии, составляющей с направлением воздействия на рычаг рабочего органа угол 0-90^o, предпочтительно 0-30^o. Устройство снабжено механизмом перевода лекал 13, 16 или роликов 29 в положение холостого хода, например, гидроцилиндрами 31.

Устройство стабилизации глубины обработки почвы содержит автоматическую систему с обратной связью, включающую механизм стабилизации глубины обработки почвы. Механизм стабилизации глубины обработки почвы в первом варианте содержит механизм 30 изменения расположения центра масс устройства для обработки почвы, перемещая элементы его конструкции, например, энергетическое устройство 3, представляющее собой дизель-электрогенераторную станцию, относительно элементов внедрения рабочих органов. Механизм 26 стабилизации глубины обработки почвы во втором варианте содержит механизм изменения угла атаки самозаглубляющихся рабочих органов, агрегатируемых с устройством для обработки почвы сельхозмашин, например, чизельных орудий. Механизм 27 стабилизации глубины обработки почвы в третьем варианте содержит механизм перемещения в продольном направлении относительно устройства для обработки почвы агрегатируемых с ним сельскохозяйственных машин. Механизм стабилизации глубины обработки почвы в четвертом варианте (не показан) содержит механизм изменения скорости движения устройства для обработки почвы.

Рабочий процесс устройства для обработки почвы заключается в следующем.

Перед началом работы лекало внедрения 16 или ролики внедрения 29 выведены из зоны воздействия на рабочие органы 10. Ведущее колесо приводит гусеничный движитель в движение. При этом рабочие органы находятся внутри гусеничного обвода и не взаимодействуют с почвой (режим холостого хода). В режиме холостого хода осуществляются перегоны устройства на место работы, повороты, а также его использование в качестве энергетического средства для агрегатируемых с ним сельхозмашин. При включении в работу элементы внедрения переводятся в рабочее положение при помощи механизма перевода лекал или роликов. При этом устройства внедрения воздействуют на рабочие органы 10, поворачивая их вокруг шарнира их крепления к гусеничному обводу 6, в направлении вращения ведущего колеса 9. Клинья рабочих органов внедряются в почву. Выступ 25 раздвигает почву во время внедрения до необратимых деформаций, снижая трение поверхности клина о почву. Затем элементы выглубления рабочих органов, перемещая их совместно с элементами гусеничной цепи, выглубляют клинья из почвы, разрушая почвенный монолит в сторону разрыхленного другими рабочими органами участка. Одновременно с лекалами в рабочее положение переводятся агрегатируемые с устройством для обработки почвы сельхозмашины, необходимые для комплексной и качественной обработки почвы. Изменение скорости воздействия рабочего органа на почву достигается с помощью механизма 12 изменения положения колеса 9 гусеничного движителя по высоте, механизмов изменения кривизны лекал и перемещением роликов внедрения вдоль линии, составляющей с линией воздействия на рабочие органы угол 0-90^o. У устройств, не имеющих лекал внедрения и выглубления, внедрение рабочих органов в почву осуществляется под воздействием опорной поверхности 28 заднего колеса гусеничного движителя, а выглубление - опорными поверхностями гусеничного обвода 6. Заедание рабочих органов устраняет отражатель 2.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство для обработки почвы, вид сбоку.

На фиг. 2 изображен общий вид рабочего органа, клинья и рычаги которого соединены общими перемычками.

На фиг.3 изображен Г-образный рабочий орган с рычагом и клином переменного сечения и резьбовым соединением рычага, вид сбоку.

На фиг.4 разрез А-А фиг.3.

На фиг.5 схематично изображено устройство для обработки почвы с внедрением рабочих органов топорной поверхностью заднего колеса гусеничного обвода и выглублением опорными поверхностями гусеничного обвода, вид сбоку.

На фиг.6 схематично изображены ролики внедрения рабочих органов в почву, вид сбоку.

На фиг.7 схематично изображено лекало выглубления рабочих органов, установленное снаружи гусеничного обвода, вид сбоку.

На фиг.8 схематично изображен механизм перевода лекала в положение холостого хода, вид сбоку.

Известно гусеничное транспортное средство (см. а. с. N 1409516, МКИ B 62 D 55/26), содержащее корпус, движитель, включающий натяжные, ведущие колеса и опорные катки, охваченные обводом гусеничной цепи, в сквозных пазах траков которой расположены подпружиненные внутрь обвода подвижные грунтозацепы с присоединенными к их верхним частям роликами, и устройство внедрения грунтозацепов, включающее в себя взаимодействующую с роликами продольную балку, прикрепленную шарнирно к штокам гидроцилиндров. Балка внедряет грунтозацепы в грунт, увеличивая тяговосцепные качества транспортного средства.

Данное транспортное средство содержит сходные существенные признаки с предлагаемым устройством и косвенно может служить подтверждением возможности осуществления изобретения.

Несмотря на то, что большая часть существенных признаков данного транспортного средства совпадает с заявляемым изобретением, его невозможно использовать в качестве прототипа для изобретения, относящегося к применению, так как имеются по крайней мере два существенных признака препятствующих, достижению необходимого технического результата: использование вместо грунтозацепа почвообрабатывающего рабочего органа с клином, специальной формы, вызывающей минимальные деформации сжатия в почве и значительное разрушение почвенного монолита при рыхлении, и использование устройств внедрения и выглубления рабочих органов специальной конструкции, обеспечивающих технологический процесс почвообработки.

Использование: сельскохозяйственные машины, в частности машины для обработки почвы. Сущность изобретения: устройство для обработки почвы содержит смонтированные на раме энергетическое устройство и гусеничный движитель. На звеньях движителя закреплены рабочие органы, каждый из которых выполнен в виде г-образного элемента, состоящего из рычага и клина, которые жестко соединены между собой. В устройстве имеются также средства для заглубления и выглубления рабочих органов. Рычаг рабочего органа шарнирно присоединен к гусеничному обводу, а клин в продольно-вертикальной плоскости имеет профиль дуги окружности с центром в шарнире крепления рычага к гусеничному обводу. 24 з.п.ф-лы. 8 ил.

1. Устройство для обработки почвы, содержащее раму с энергетическим средством и движителем, на звеньях которого смонтированы рабочие органы, а также имеются средства для заглубления и выглубления рабочих органов, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде гусеничного обвода, установленного посредством натяжного устройства вокруг прикрепленных к раме ведущего колеса, натяжного колеса и поддерживающих катков, рабочие органы установлены внутри гусеничного обвода и имеют вид Г-образных элементов, каждый из которых выполнен в виде жестко соединенных между собой рычага и клина, причем рычаг своим свободным концом шарнирно прикреплен к гусеничному обводу посредством расположенной поперечно направлению движения устройства оси, а клин в продольно-вертикальной плоскости имеет профиль дуги окружности с центром в шарнире крепления рычага к гусеничному обводу, при этом средства для заглубления рабочих органов установлены для поворота последних на нижней ветви гусеничного обвода вокруг шарнира их крепления к этому обводу в направлении вращения ведущего колеса движителя, а средства для выглубления рабочих органов установлены отдельно от средств их заглубления для совместного выглубления рабочих органов и звеньев гусеничного обвода. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства для заглубления рабочих органов включают опорную поверхность внедрения ведущего или натяжного колеса гусеничного обвода для давления на опорные поверхности рабочих органов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства для заглубления рабочих органов включают лекало внедрения рабочих органов, прикрепленное к раме. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства для заглубления рабочих органов включают по меньшей мере два ролика внедрения, прикрепленных к раме. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства для выглубления рабочих органов включают опорные поверхности выглубления звеньев гусеничного обвода для давления на опорные поверхности выглубления рабочих органов в соответствии с положением звеньев гусеничного обвода. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства для выглубления рабочих органов включают прикрепленное к раме лекало выглубления рабочих органов для давления на опорные поверхности выглубления рабочих органов или на опорные поверхности гусеничного обвода. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снаружи гусеничного обвода к раме прикреплен отражатель для устранения заедания рабочих органов. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен с переменным радиальным сечением клина. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что радиальные сечения клина от основания к острию увеличиваются по ширине, при этом толщина радиальных сечений уменьшается. 10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в радиальных сечениях клин рабочего органа выполнен в виде креста, Т- или С-образной фигуры. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие органы и/или гусеничный обвод имеют выступы для ограничения угла поворота рабочих органов относительно соединенных с ними элементов гусеничного обвода в пределах 70 - 120^o, а длина клина составляет 0,5-2,0 радиуса дуги, по которой он выполнен. 12. Устройство по п.1,отличающееся тем, что на поверхности клина имеется по меньшей мере один выступ для раздвигания почвы во время заглубления до необратимых деформаций. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмом перемещения заднего колеса гусеничного движителя в вертикальном направлении. 14. Устройство по п.3 или 5, отличающееся тем, что устройство снабжено механизмами изменения кривизны лекал. 15. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ролики внедрения прикреплены к раме с возможностью перемещения вдоль линии, составляющей с направлением давления на рычаг рабочего органа угол до 90^o. 16. Устройство по п.3, 4 или 5, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом холостого хода для перемещения лекала или роликов из рабочего положения в нерабочее. 17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие органы расположены внутри гусеничного обвода рядами. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде расположенных в одном ряду клиньев и рычагов, соединенных общими перемычками. 19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет механизмы передней и задней навески для агрегатирования сельскохозяйственных машин. 20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет транспортные колеса, прикрепленные к раме. 21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет приспособление для стабилизации глубины обработки почвы, включающее исполнительный механизм. 22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что исполнительный механизм стабилизации глубины обработки почвы включает средство для изменения расположения центра масс устройства при обработке почвы за счет перемещения элементов его конструкции относительно средств для заглубления рабочих органов. 23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что исполнительный механизм стабилизации глубины обработки почвы включает механизм изменения угла атаки самозаглубляющихся рабочих органов, агрегатируемых с устройством сельскохозяйственных машин. 24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что исполнительный механизм приспособления для стабилизации глубины обработки почвы включает механизм перемещения в продольном направлении относительно устройства агрегатируемых с ним сельскохозяйственных машин. 25. Устройство по п.21, отличающееся тем, что исполнительный механизм приспособления для стабилизации глубины обработки почвы включает механизм изменения скорости движения устройства для обработки почвы.