СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1998 года по МПК A01B59/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к конструкциям навесных машин, требующих частого и быстрого разъединения, особенно в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок.

Известен сельскохозяйственный агрегат, включающий трактор и навесную машину, например трехкорпусный навесной плуг, соединенный с трактором посредством тяг навесной системы и пальцев с фиксаторами (см. Кленин Н.И. и Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1980, с. 142, рис. 107).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при эксплуатации навесной машины в агрегате с трактором, относится низкая эксплуатационная надежность соединения, например навесного плуга с тягами трактора из-за несовершенства конструкции фиксаторов пальца. Плуг на концах каждой загонки многократно поднимают и опускают. Опускание плуга после поворота трактора на поворотной полосе сопровождается ударными нагрузками, а его подъем в транспортное положение - вибрацией. Фиксаторы на концах пальцев в виде чек и колец расцепляются с диаметральным отверстием на их концах. По этой причине одна из тяг навесной системы трактора отсоединяется от кронштейна подвески плуга. Тяговое усилие трактора прикладывается после расцепки пальца только к двум из трех кронштейнов. Это вызывает асимметричные критические нагрузки и поломки навесной сельскохозяйственной машины как при выполнении технологического процесса, так и при транспортировке.

Устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является сельскохозяйственный агрегат, включающий трактор и навесную машину, соединенную с трактором посредством тяг навесной системы, кронштейнов подвески рамы с рядом соосных отверстий и шпилек для быстроразъемного соединения, каждая из которых выполнена в виде стержня с головкой, ручки U-образной формы и фиксатора (см. , например, рекламный проспект фирмы "Lemken" (Германия) по сельскохозяйственным агрегатам с передней и задней навесками. Опубликовано 01.01.1995г.).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится низкая техническая надежность фиксаторов.

Известно также быстроразъемное соединение деталей с помощью шпильки с откидным подпружиненным стопором, шарнирно закрепленным в открытом пазу на конце шпильки, установленной в отверстиях, имеющихся в соединительных деталях, в которых с целью упрощения эксплуатации на внешнем торце одной из деталей со стороны стопора эксцентрично отверстию под шпильку выполнено углубление, в котором расположен конец стопора, взаимодействующий с боковыми стенками углубления и утапливаемый в паз шпильки при ее проворачивании (см. а. с. СССР N 456921, кл. F 16 B 21/06. Лебедев Г.Я. Быстроразъемное соединение. Заявлено 18. 04.73, опубликовано 15.01.75).

Как правило, сельскохозяйственный агрегат работает в пыльных условиях и не защищен от атмосферных осадков в виде снега и дождя. Забивание почвой полости паза на конце шпильки приводит к тому, что стопор и пружина взаимно блокируются. Это не позволяет извлечь шпильку из отверстий соединяемых деталей, в нашем случае разъединение плуга и трактора.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является шпилька для быстроразъемного соединения, содержащая стержень с головкой и пружиной, размещенной на стержне с возможностью взаимодействия одним торцом с головкой, и откидной стопор, установленный в пазу хвостовика стержня, в котором с целью улучшения условий эксплуатации она снабжена плоским кольцом с выступами на внутренней поверхности, входящими в пазы, выполненные на головной части стержня, установленным на стержне с возможностью взаимодействия с другим торцом пружины; на головке стержня установлен ориентирующий знак (см. а.с. СССР N 1206514, кл. F 16 B 21/06. Шпилька для быстроразъемного соединения. Олимпиев Ю.В., Самурин Я.М., Давлетчин А.А. Заявлено 06.01.84, опубликовано 23.01.86).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся ограниченные условия эксплуатации, металлоемкость и сложность конструкции. При работе сельскохозяйственных агрегатов в полевых условиях при наличии пыли, атмосферных осадков неизбежна коррозия. Она приводит к тому, что стержень не может смещаться вдоль осей отверстий в соединяемых деталях из-за забиваемости грязью пазов на головной части стержня. Цилиндрическая пружина имеет ограниченное перемещение. Для преодоления сил трения между поверхностью стержня и внутренними поверхностями соединяемых деталей требуется постоянно возрастающее усилие по мере деформации витков пружины. Размещение цилиндрической пружины сжатия на конце стержня требует увеличения не только его общей длины, но и дополнительных крепежных деталей. В производственных условиях при эксплуатации навесных сельскохозяйственных агрегатов незакрепленные детали на стержне имеют свойство быстро теряться, что снижает их техническую надежность.

Известно также быстроразъемное соединение, содержащее стержень и втулку, при этом стержень с одного конца снабжен головкой с полусферической головкой и пружиной переменной жесткости, установленной в защитном колпаке, а на свободном конце стержня смонтирован цилиндрический штифт, во втулке выполнены две винтовые канавки (см. Европейский патент N 117217, кл. F 16 B 21/02, H 05 K 7/00. Заявлено 18.02.83, опубликовано 03.02.84).

Недостатком описанного быстроразъемного соединения является низкая надежность взаимного фиксирования. При соединении тяг навесной системы трактора с кронштейнами подвески навесной сельскохозяйственной машины, практически во всех случаях имеет место несоосность соединяемых деталей. По этой причине вращательное движение стержня во втулке становится трудноосуществляемой операцией.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является сельскохозяйственный агрегат, содержащий трактор, который тягами навесной системы соединен с кронштейнами подвески рамы навесной машины, причем в каждом кронштейне выполнен ряд параллельных отверстий для шпилек быстроразъемного соединения (см. заявку Германии N 4323154, кл. A 01 B 59/00, A 01 B 59/042, A 01 B 63/24, A 01 B 63/32 //A 01 C 7/00. Заявлено 10.07.93, опубликовано 12.01.95), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкая техническая надежность пальцев и их фиксаторов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение эксплуатационной надежности сельскохозяйственных агрегатов в работе и при транспортировке сельскохозяйственных машин.

Технический результат - повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном сельскохозяйственном агрегате, содержащем трактор, который тягами навесной системы соединен с кронштейнами подвески рамы навесной машины, причем в каждом кронштейне выполнен ряд параллельных отверстий для шпилек быстроразъемного соединения, каждая шпилька выполнена в виде полого стержня с головкой на одном конце, и силовой конической пружины равного сопротивления, виток наименьшего диаметра которой закреплен в имеющейся на стержне кольцевой канавке, расположенной со стороны его головки, а на другом конце стержня со смещением от заходной части в кольцевой канавке размещен стопор, выполненный в виде упругого кольца, и блокиратор его положения, при этом блокиратор стопора соединен со штоком, на другом конце которого размещены ручка и возвратная цилиндрическая пружина, установленная в ступенчатой полости стержня, при этом блокиратор сопряжен со стопором и выполнен в виде шайбы, установленной в сквозных диаметральных пазах штока и стержня; внутренний диаметр упругого кольца в исходном состоянии выполнен равным диаметру кольцевой канавки на свободном конце стержня; упругое кольцо стопора снабжено срезами, плоскости которых выполнены наклонными под углом 40...45^o к касательной внешней поверхности кольца; шайба блокиратора снабжена опорными площадками, сопрягаемыми с диаметральным пазом штока; длина диаметрального паза на конце стержня выполнена большей, чем длина диаметрального паза на свободном конце штока; в отверстиях кронштейнов подвески рамы навесной машины выполнены направляющие фаски.

За счет того, что быстроразъемная шпилька снабжена силовой конической пружиной равного сопротивления и стопором, выполненным в виде упругого кольца с блокиратором его положения, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем признакам заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид быстроразъемной шпильки.

На фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, изображено рабочее положение быстроразъемной шпильки в кронштейне подвески навесной машины и в шаровом шарнире тяги навески агрегатируемого трактора при составлении сельскохозяйственного агрегата.

На фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2, взаимное положение подвижных деталей быстроразъемной шпильки в кронштейне навесной машины и в шаровом шарнире тяги навески агрегатируемого трактора при разъединении сельскохозяйственного агрегата.

На фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2, взаимное положение подвижных деталей быстроразъемной шпильки в исходном состоянии.

На фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1, поперечный разрез стержня шпильки, место сопряжения кольцевой пружины стопора и блокиратора.

На фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг. 4, взаимное положение кольцевой пружины стопора, шайбы блокиратора и штока.

На фиг. 7 - сечение Д-Д на фиг. 4, поперечное сечение стержня быстроразъемной шпильки и штока в полости шпильки.

На фиг. 8 - сельскохозяйственный агрегат, включающий трактор и навесной гидроманипулятор для погрузки сельскохозяйственных грузов, вид слева.

На фиг. 9 - то же, вид в плане.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Сельскохозяйственный агрегат (см. фиг. 8 и 9) содержит трактор 1 и навесную сельскохозяйственную машину 2, выполняющую одну из технологических операций, например погрузку штучных грузов в контейнерах посредством гидроманипулятора. Машина 2 с трактором 1 соединена нижними продольными тягами 3, 4 и центральной верхней тягой 5 по трехточечной схеме навески. Перевод машины 2 из рабочего положения в транспортное производится гидроцилиндром навесной системы трактора 1 посредством кулаков 6 и регулируемых вертикальных раскосов 7. Кронштейны 8,9 и 10 подвески машины 2 с нижними продольными тягами 3, 4 и центральной верхней тягой 5 соединены шпильками 11. Шпильки 11 в кронштейнах 8,9 и 10 зафиксированы стопорами 12 (см. фиг. 1 и 2).

Шпилька 11 (см. фиг. 1-3) выполнена в виде полого стержня 13 с головкой 14 и на одном конце с ней силовую пружину 15 и стопор 12, соединенный с ручкой 16 посредством штока 17, возвратной пружины 18 и блокиратора 19. Головка 14 размещена с одного конца шпильки, а стопор 12 - с другого.

Шпилька 11 выполнена ступенчатой. Малая ступень содержит полый стержень 13. Свободный конец стержня 13 имеет заходную часть 20 в виде фаски, выполненной под углом 30^o на диаметре 30 мм. Со смещением от заходной части 20 выполнена кольцевая канавка 21 с радиусом кривизны 3,2 мм. Между кольцевой канавкой 21 и заходной частью 20 выполнен прямоугольный диаметральный паз 22 шириной 5 мм и длиной 28 мм. Большая ступень стержня 13 имеет головку 14. Торцевая поверхность головки 14 имеет сферическую поверхность 23 радиусом 40 мм. Стержень 13 выполнен полым и имеет ступенчатые цилиндрические отверстия 24,25 и 26. Полость отверстия 24 диаметром 9 мм предусмотрена для размещения штока 17. Полость отверстия 25 диаметром 24 мм предназначена для размещения возвратной пружины 18. Полость цилиндрического отверстия 26 с внутренним диаметром 60 мм предусмотрена для установки утапливаемой ручки 16, которая соединена со штоком 17 заклепкой ступенчатой части 27 штока 17. Для этого зенковочное отверстие 28 штока 17 осаживают бородком в отверстии 29 ручки 16. Свободный конец штока 17 снабжен диаметральным пазом 30. В полостях диаметральных пазов 30и22 штока 17 стержня 13 установлен блокиратор 19 стопора 12, выполненный в виде шайбы диаметром 28 мм и толщиной 4 мм. Шайба блокиратора 19 имеет две опорные площадки 31 и 32, удаленные друг от друга на расстояние 20 мм, равное длине диаметрального паза 30 штока 17. Опорные площадки 31 и 32 сопряжены с диаметральным пазом 30 штока 17. Ширина паза 30 равна толщине шайбы блокиратора 19. Блокиратор 19 сопряжен со стопором 12. В кольцевой канавке 21 установлен стопор 12, выполненный в виде упругого кольца с внешним диаметром 30 мм. Кольцевая пружина выполнена из углеродистой стали 65Г диаметром 5 мм. Торцы упругого кольца стопора 12 имеют косые срезы 33 и 34, выполненные наклонными под углом 40...45^o к касательной поверхности упругого кольца. В исходном положении срезы 33 и 34 упругого кольца стопора 12 взаимно сопряжены. В исходном состоянии внутренний диаметр упругого кольца стопора 12 равен диаметру кольцевой канавки 21 на свободном конце стержня 13. Блокиратор 19 является блокиратором положения стопора 12. Блокиратор 19 стопора 12 соединен со штоком 17. На одном конце штока 17 размещена ручка 16 и возвратная пружина 18. Пружина 18 размещена в ступенчатой полости 25.

На поверхности стержня 13 со стороны головки 14 выполнена кольцевая канавка 35 с радиусом кривизны 3 мм, в которой с натягом размещен наименьший виток 36 силовой пружины 15. Пружина 15 выполнена конической. Ее виток наименьшего диаметра закреплен в кольцевой канавке 35. Канавка 35 расположена со стороны головки 14 шпильки 11. На другом конце стержня со смещением от заходной части в кольцевой канавке 21 размещен стопор 12. Пружина 15 равного сопротивления выполнена из закаленной высокоуглеродистой проволоки диаметром 6 мм и при осевом перемещении стержня 13 может занимать положение, при котором все ее витки касаются одной плоскости, например щеки 37 кронштейна 8 (9, 10).

В отверстиях кронштейнов 8,9 и 10 подвески рамы навесной машины 2 выполнен ряд параллельных отверстий с направляющими фасками 38 и 39. Фаски 38 и 39 обеспечивают плавность перемещения стержня 13 шпильки 11.

Сборку шпильки 11 осуществляют в следующем порядке.

Возвратную пружину 18 устанавливают на шток 17, который затем вместе с возвратной пружиной 18 направляют в ступенчатое отверстие 26. Шток 17 занимает полость отверстия 24, а возвратная пружина 18 с ручкой 16 - полости ступенчатых отверстий 25 и 26. Вращая шток 17 за ручку 16, совмещают диаметральные пазы 22 и 30 в стержне 13 и штоке 17. Через паз 22 стержня 13 вводят шайбу блокиратора 19 в паз 30 штока 17. После этого освобождают ручку 16. Под действием сжатых витков возвратной пружины 18 шток 17 вместе с ручкой 16 смещаются от головки 14. Перемещение штока 17 происходит до тех пор, пока грань 31 шайбы блокиратора 19 не коснется верхней полки паза 22. После этого ручку 16 вновь утапливают в отверстие 26 головки 14. Затем упругое кольцо стопора 12 смещают от заходной части 20 стержня 13 в кольцевую канавку 21. Кольцо стопора 12 утапливается в канавке 21 (см. фиг.3).

После освобождения ручки 16 возвратная пружина 18 смещает ее от головки 14, а шток 17 вместе с шайбой стопора 19 касаются кольца стопора 12. Шайба стопора 19 цилиндрическим пояском увеличивает диаметр кольца стопора 12 (см. фиг.4). Шпилька 11 готова к работе.

Сельскохозяйственный агрегат работает следующим образом. Перед началом работы навесную машину 2 навешивают на трактор 1. Для этого трактор 1 задним ходом подают к навесной машине, например к гидроманипулятору. Нижние продольные тяги 3 и 4 совмещают с кронштейнами 9 и 10. Изменяя длину стяжной гайки центральной верхней тяги 5, совмещают геометрическую ось отверстия сферического шарнира с осью соосных отверстий верхнего кронштейна 8 подвески рамы манипулятора 2. Шпильку 11 устанавливают в одно из отверстий кронштейна 8, затем наклоняют тягу 5, а заходную часть 20 совмещают с отверстием сферического шарнира (см. фиг. 3). Усилием руки ручку 16 утапливают в полости отверстия 26. Торец ручки 16 сжимает витки возвратной пружины 18. Шток 17 перемещается в полости отверстия 24 и смещает шайбу блокиратора 19. Нижняя грань 32 шайбы блокиратора 19 касается торца диаметрального паза 22 в стержне 13. При этом кольцо стопора 12 сжимается и утапливается в кольцевой канавке 21. Одновременно с этим стержень 13 смещают в отверстии шарового шарнира тяги 5. Кольцо стопора 12 утоплено в канавке 21 и не препятствует перемещению стержня 13. При дальнейшем перемещении стержня 13 головка 14 сжимает витки силовой пружины 15. Виток наибольшего диаметра пружины 15 переменной жесткости первым касается щеки 37 кронштейна 8. После полного соприкосновения всех витков пружины 15 отпускают ручку 16. Под действием упругих сил сжатых витков возвратной пружины 18 шток 17 смещается в направлении головки 14. Шайба блокиратора 19 увлекается вместе со штоком 17 в пазу 22 стержня 13. Цилиндрический поясок блокиратора 19 давит в диаметрально противоположных направлениях с внутренней стороны кольца стопора 12 и увеличивает его внешний диаметр на диаметр проволоки кольца стопора 12. Так как потребное усилие для перемещения штока 17 в полости отверстий 24 и 25 меньше, чем усилие на преодоление силы трения внешней поверхности стержня 13 о поверхности отверстий кронштейна 8 и шарового шарнира тяги 5, то в работу вступает во вторую очередь по времени совершения события силовая пружина 15. Сжатые витки пружины 15 через кольцевую канавку 35 смещают стержень 13 быстроразъемной шпильки 11 в отверстиях кронштейна 8 и шарнира тяги 5. Перемещение стержня 13 происходит до тех пор, пока кольцо 12 не коснется щеки 37.

В сельскохозяйственном производстве, связанном с уборкой урожая, ремонтом техники, выполнением строительно-монтажных работ, приходится многократно перемещать гидроманипулятор в разных направлениях, переводить в транспортное и рабочие положения, перемещаться по грунтовым и проселочным дорогам, работать в ограниченных пространствах складов, ремонтных мастерских и др. Переводы гидроманипулятора 2 на концах загонки убираемого участка, например томатов, и при транспортировке контейнеров по поверхности поля под воздействием вибрации и нагрузок на шпильки 11 в кронштейнах 8 - 10 подвески рамы манипулятора 2 исключают самопроизвольную их блокировку. Под действием упругих сил сжатых витков силовой пружины 15 и возвратной пружины 18 стопор 12 плотно прижат к щеке 37 кронштейна 5 (3, 4). Этим исключается самопроизвольное разъединение навесной машины 2 от агрегатируемого трактора 1 как при выполнении погрузочных работ, так и при транспортных переездах.

Простота конструкции и обслуживания шпилек 11 обеспечивает высокую эксплуатационную надежность сельскохозяйственного агрегата.

Агрегат предназначен для сельского хозяйства и может быть использован с навесными машинами, требующими частого и быстрого разъединения, особенно в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок. Трактор тягами (3), (4), (5) навесной системы соединен с кронштейнами (8), (9), (10) подвески рамы навесной машины (2). В каждом кронштейне (8), (9), (10) выполнен ряд параллельных отверстий для шпилек (11) быстроразъемного соединения. Каждая шпилька (11) выполнена в виде полого стержня с головкой на одном конце и силовой конической пружины равного сопротивления, виток наименьшего диаметра которой закреплен в имеющейся в стержне кольцевой канавке, расположенной со стороны его головки. На другом конце стержня со смещением от заходной части в кольцевой канавке размещен стопор, выполненный в виде упругого кольца, и блокиратор его положения. Блокиратор стопора соединен со штоком, на другом конце которого размещены ручка и возвратная цилиндрическая пружина, установленные в ступенчатой полости стержня, при этом блокиратор сопряжен со стопором и выполнен в виде шайбы, установленной в сквозных диаметральных пазах штока и стержня. Применение шпилек (11) обеспечивает повышение эксплуатационной надежности. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Сельскохозяйственный агрегат, содержащий трактор, который тягами навесной системы соединен с кронштейнами подвески рамы навесной машины, причем в каждом кронштейне выполнен ряд параллельных отверстий для шпилек быстроразъемного соединения, отличающийся тем, что каждая шпилька выполнена в виде полого стержня с головкой на одном конце и силовой конической пружины равного сопротивления, виток наименьшего диаметра которой закреплен в имеющийся на стержне кольцевой канавке, расположенной со стороны его головки, а на другом конце стержня со смещением от заходной части в кольцевой канавке размещен стопор, выполненный в виде упругого кольца, и блокиратор его положения, при этом блокиатор стопора соединен со штоком, на другом конце которого размещены ручка и возвратная цилиндрическая пружина, установленные в ступенчатой полости стержня, при этом блокиратор сопряжен со стопором и выполнен в виде шайбы, установленной в сквозных диаметральных пазах штока и стержня. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр упругого кольца в исходном состоянии выполнен равным диаметру кольцевой канавки на свободном конце стержня. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что упругое кольцо стопора снабжено срезами, плоскости которых выполнены наклонными под углом 40-45^o к касательной внешней поверхности кольца. 4. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что шайба блокиратора снабжена опорными площадками, сопрягаемыми с диаметральным пазом штока. 5. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что длина диаметрального паза на конце стержня выполнена большей, чем длина диаметрального паза на свободном конце штока. 6. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что в отверстиях кронштейнов подвески рамы навесной машины выполнены направляющие фаски.