ОРУДИЕ ДЛЯ УБОРКИ ГРУБЫХ КОРМОВ Российский патент 1998 года по МПК A01D90/00 A01D87/08 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к машинам для уборки копен сена и соломы из копен, валков и расстила.

Известна толкающая волокуша (авт.св. СССР N 1297756, кл. A 01 D 90/00, 1987), содержащая заднюю стенку в виде пространственной фермы, имеющей верхний пояс и два нижних, кронштейны для навески, опорные колеса и полозы, подбирающие зубья, при этом боковые стенки выполнены шарнирными с возможностью изменения ширины захвата, складывания и фиксации, а полозья установлены таким образом, что их опорная плоскость выше опорной плоскости колес, причем отношение расстояния между опорными колесами к расстоянию между колесом и ближайшим полозом, расположенным на одной стороне с колесом, находится в пределах 1 : (0,6 - 0,8), а подбирающие зубья установлены на нижнем брусе задней стенки в вертикальной плоскости, проходящей через ось опорных колес, а их концы расположены выше опорных плоскостей полозьев, при этом расстояние между концами подбирающих зубьев и поверхностью почвы изменяется прокладками, установленными между осью опорных колес и рамой орудия.

Недостатками аналога являются следующие.

Толкающая волокуша не обеспечивает необходимую производительность и качество уборки, так как рабочий объем сталкиваемой массой заполняется не полностью, зоны верхнего бруса задней стенки и между задней стенкой и боковыми крыльями остаются неполностью заполненными, а сталкиваемый материал под действием силы тяжести, опускаясь вниз и соприкасаясь непосредственно с почвой, удерживается силой трения и затаскивается под воздействием этой силы под передний нижний брус волокуши, вызывая тем самым ее подъем и увеличение сопротивления при перемещении, загрязнение и потери убираемого материала, а установленные в передней части опорных колес предохранительные кожуха также создают в процессе работы волокуши дополнительное сопротивление для перемещения подбираемой массы; кроме того, они также уменьшают рабочий объем камеры, полноту ее заполнения и снижают производительность.

Кроме того, передний нижний брус в месте установки рамки под кожух и оси опорных колес разрезной; это приводит к снижению жесткости конструкции. Поэтому в процессе работы орудия возникающие вертикальные и горизонтальные нагрузки приводят к деформации бруса и рамки опорных колес, дополнительным затратам на их восстановление и в целом снижению эффективности использования волокуши.

Наличие прокладок, устанавливаемых между осью опорных колес и рамой орудия для изменения расстояния между концами подбирающих зубьев и поверхностью поля, затрудняет выполнение операции и не обеспечивает бесступенчатый плавный диапазон регулировок при эксплуатации орудия в зависимости от условий работы.

Известна также толкающая волокуша (авт.св. СССР N 1625415, кл. A 01 D 90/00; 87/08, 1991), содержащая заднюю стенку в виде пространственной фермы, кронштейны для навески на энергетическое средство, опорные колеса, закрытые предохранительными кожухами, а также шарнирно установленные на ферме боковые стенки, в рабочем положении фиксируемые укосинами, полозы, установленные с превышением относительно опорных колес, и подбирающие элементы, размещенные в одной вертикальной плоскости с осями опорных колес и выше плоскости опоры этих колес, причем задняя стенка выполнена в виде направляющих, каждая из которых состоит из трех частей, верхней, средней и нижней, выполненной в виде подбирающих направляющих элементов, при этом верхняя часть установлена вертикально, средняя часть - наклонно к горизонтали под углом, большим угла трения подбираемого материала о поверхность направляющих, а нижняя часть также наклонно к горизонтали под углом, меньшим угла трения. Опорные колеса вынесены вперед относительно задней стенки. Орудие включает нижний задний брус, верхний и нижний передние брусья, соединенные между собой направляющими задней стенки, причем передний нижний брус разрезной.

Недостатками такого аналога являются те же, указанные выше для предыдущего аналога (авт.св. СССР N 1297756): установленные в передней части опорных колес предохранительные кожуха создают в процессе работы орудия дополнительное сопротивление для перемещения подбираемой массы, снижают полезный объем рабочей камеры и затрудняют его равномерное заполнение. Кроме того, продолжает сохраняться в этом аналоге высокая металлоемкость, вынос опорных колес значительно вперед относительно задней стенки и разрезной передний нижний брус значительно увеличивают металлоемкость конструкции, а возникающие в процессе работы со стороны подбираемой массы на заднюю стенку нагрузки приводят к деформации этого бруса, устройства опорных колес и выводят орудие из рабочего состояния.

Наиболее близкой к предлагаемому решению является толкающая волокуша (патент РФ N 2023372, кл. A 01 D 90/00, 87/08, 1994). Она содержит заднюю стенку в виде пространственной фермы, кронштейны для навески на энергетическое средство, закрытые предохранительными кожухами опорные колеса; шарнирно установленные на ферме боковые стенки, фиксируемые в рабочем положении укосинами, полозы, установленные ниже в горизонтальной плоскости острых концов подбирающих элементов, которые в свою очередь установлены выше плоскости опоры этих колес, причем задняя стенка выполнена в виде направляющих, каждая из которых состоит из трех частей: верхней, средней и нижней, выполненной в виде подбирающих и направляющих элементов, при этом верхняя часть установлена вертикально, средняя часть - наклонно к горизонтали под углом, большим угла трения подбираемого материала о поверхность направляющих, а нижняя часть - под углом, меньшим угла трения, последовательно соединенная со средней и верхней частями задней стенки, выполненной в виде ломанно-угловатого профиля; орудие включает также нижний задний брус, верхний брус и нижний передний брус, соединенные между собой направляющими и силовыми элементами (распорками, укосинами, вертикальными брусьями) задней стенки, при этом опорные колеса установлены внутри пространственной фермы на опорах между цельными нижним передним и нижним задним брусьями, а их предохранительные кожухи выполнены в виде подбирающих и направляющих элементов нижней и средней частей задней стенки над опорными колесами, при этом положение опорных колес изменяется относительно почвы механизмом регулирования подбирающих элементов относительно поверхности поля в виде прокладок, установленных между осью опорных колес и рамой орудия.

Недостатками прототипа являются те же, указанные выше для толкающей волокуши (авт. св. СССР N 1625415), а именно: толкающая волокуша не обеспечивает необходимую производительность и качество уборки материала из-за того, что регулировка зазора между подбирающими элементами и поверхностью поля осуществляется несовершенным механизмом регулирования в виде прокладок, установленных между осью опорных колес и рамой орудия, что не обеспечивает точность проведения регулировки, увеличивает время и трудозатраты на проведение операции. Кроме того, ломанно-угловатое соединение между направляющими элементами верхней вертикальной части со средней, наклонно установленной к горизонтали под углом, большим угла трения подбираемого материала о поверхность направляющих, и от средней к нижней части, также наклонно установленной к горизонтали под углом, меньшим угла трения подбираемого материала о поверхность направляющих, возникает дополнительное сопротивление перемещению подбираемого материала, ухудшается равномерное и более полное заполнение рабочего объема камеры волокуши, особенно в зонах верхнего бруса задней стенки и между задней стенкой и боковыми крыльями. В результате снижается эффективность использования орудия: снижается производительность, увеличиваются потери и загрязненность почвой подбираемого материала.

К недостатку прототипа необходимо также отнести низкую транспортабельность и надежность волокуши при ее перевозках на дальние расстояния по полевым дорогам, через мосты, железнодорожные переезды из-за значительных, иногда, габаритов по ширине. Это приводит к снижению надежности конструкции волокуши, деформациям, поломкам и нарушению техники безопасности. Отсутствие необходимого специального оборудования также приводит к снижению производительности и качества работы при эксплуатации орудия в производстве.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности при улучшении качества работы орудия за счет того, что при бесступенчатой регулировке подбирающих элементов относительно поверхности поля повышается точность и сокращается время настройки агрегата к работе, а при введении дугообразного соединения подбирающих и направляющих элементов уменьшается сопротивление, улучшается наполнение рабочей камеры материалом при улучшении надежности орудия в целом и безопасности его при эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что орудие для уборки грубых кормов содержит: заднюю стенку в виде пространственной фермы, кронштейны для навески на энергетическое средство, закрытые предохранительными кожухами опорные колеса; шарнирно установленные на ферме боковые стенки, фиксируемые в рабочем положении укосинами, полозы, установленные в горизонтальной плоскости ниже острых концов подбирающих элементов, которые, в свою очередь, установлены выше плоскости опоры опорных колес, причем задняя стенка выполнена в виде направляющих элементов, каждый из которых состоит из трех последовательно соединенных частей: верхней, средней и нижней, выполненных в виде подбирающих и направляющих элементов, при этом верхняя часть задней стенки установлена вертикально, средняя часть - наклонно к горизонтали под углом, большим угла трения подбираемого материала о поверхность направляющих, а нижняя часть - под углом, меньшим угла трения; орудие включает также нижний зданий брус, верхний брус и нижний передний брус, соединенные между собой направляющими элементами и силовыми элементами задней стенки в виде распорок, укосин, вертикальных брусьев, при этом опорные колеса установлены внутри пространственной фермы на рамках. Рамка с опорными колесами снабжена механизмом копирования поверхности поля в виде бесступенчатого винтового механизма регулирования положения опоры колес относительно поверхности поля. Последовательное соединение частей задней стенки выполнено в виде плавного соединения по дугам окружности последовательно между вертикальной частью, наклонной направляющей частью и подбирающими элементами нижней части задней стенки.

Орудие может быть оборудовано дополнительно тележкой для транспортировки.

В известной научно-технической и патентной литературе не известна совокупность признаков, аналогичная предлагаемой.

Введение в конструкцию орудия для уборки грубых кормов вместо прокладок, устанавливаемых между подшипниками опорных колес и рамой орудия для регулировки положения их относительно поверхности поля, аналогичного по функции устройства позволяет бесступенчато за счет винтового механизма регулирования плавно изменять расстояние между концами подбирающих элементов и поверхностью поля, снижать этим потери и загрязненность почвой убираемого материала и сокращать время оператора на подготовку агрегата к работе. Кроме того, за счет плавного соединения по дугам окружности последовательно между вертикальной частью и наклонной направляющей частью, а также между наклонными направляющими и подбирающими элементами задней стенки снижается сопротивление перемещения материала, улучшается заполнение рабочей камеры (объема орудия), устойчивость работы орудия в вертикальной плоскости и в целом улучшается качество его работы и увеличивается производительность рабочего процесса агрегата.

Дополнительное оборудование орудия тележкой, использование ее для дальнего транспорта орудия внутри хозяйства и за его пределы улучшает надежность конструкции орудия и безопасность при эксплуатации.

В связи с этим предлагаемая конструкция орудия, включающая замену регулировки положения опорных колес относительно поверхности поля вместо прокладок, устанавливаемых между осями колес и рамой орудия, устройством, состоящим из рамки, на которой установлено опорное колесо, регулируемое относительно рамы орудия винтовым механизмом, позволяющим бесступенчато и плавно изменять положение колеса с незначительными затратами времени и обеспечивать наиболее точную установку расстояния между концами подбирающих элементов и поверхностью поля, обеспечивая тем лучшее качество подбора материала, а в сочетании с новыми подбирающими и направляющими элементами за счет плавного соединения по дугам окружности между вертикальной и наклонной направляющими, а также между наклонными направляющими и подбирающими элементами задней стенки, снижается сопротивление перемещения материала, улучшается заполнение рабочей камеры и устойчивость работы орудия, улучшается качество работы и увеличивается производительность уборочного агрегата в целом, а дополнительное оборудование орудия тележкой для перевозки его на дальние расстояния улучшает надежность конструкции и безопасность при эксплуатации, и поэтому предлагаемое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено предложенное орудие для уборки грубых кормов, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - механизм копирования поверхности поля, вид сбоку; на фиг.4 - то же, вид сверху; на фиг.5. - разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 - схема соединения вертикальной направляющей с наклонной задней стенки и параметры для определения радиуса соединительной дуги R₁; на фиг. 7 - схема соединения наклонной направляющей задней стенки с подбирающим элементом и параметры для определения радиуса соединительной дуги R₂; на фиг. 8 - орудие в транспортном положении, вид сбоку; на фиг.9 - то же, вид сверху.

Предложенное орудие для уборки грубых кормов состоит из задней стенки 1, включающей верхнюю 2, среднюю (направляющую) 3 и нижнюю (подбирающую) 4 части, а также нижний передний брус 5, задний нижний разрезной или неразрезной по ширине орудия брус 6 и верхний брус 7. Нижний передний брус 5 и верхний брус 7 соединены между собой направляющими элементами 3, а задний нижний брус 6 и верхний брус 7 соединены между собой вертикальными брусьями 8 и вваренными в ферму укосинами 9, выполняющую роль силовых элементов для жесткости конструкции. Опорные колеса 10 орудия смещены в противоположную сторону движения агрегата от нижних концов подбирающей 4 части орудия, при этом оси 11 опорных колес 10 установлены на рамку 12, которая состоит из двух частей: нижней 13, жестко закрепленной к переднему 5 и заднему 6 брусьям, и верхней 14, шарнирно установленной на кронштейны 15, приваренные к переднему брусу 5.

Механизм копирования поверхности поля в виде бесступенчатого винтового механизма 16 (фиг. 5) состоит из винта 17 с рукояткой 18. Винт 17 через верхнюю с резьбой траверсу 19 шарнирно через болтовое соединение 20 закреплено к кронштейнам 21, которые жестко присоединены к верхней подвижной рамке 14. В нижнюю траверсу 22 винт 17 упирается и контрится гайками 23, 24. К кронштейнам 25 траверса 22 закреплена болтовыми соединениями 26 и приварена жестко к нижней неподвижной рамке 13. Верхняя траверса 19 контрится на винте 17 гайкой 27. При вращении винта 17 через рукоятку 18 верхняя траверса 19 перемещается по винту 17 вверх или вниз, поднимая или опуская подвижную траверсу 19, вместе с ней поднимается или опускается подвижная рамка 14 с опорным колесом 10 и тем самым изменяет положение подбирающих элементов 4 относительно поверхности поля. После установки необходимого расстояния винт 17 контрится гайкой 27.

Возможны иные варианты регулирования положения опоры колес (полозьев, башмаков и т. п.) относительно поверхности поля, а именно: гидравлические, реечные и иные механизмы равномерного, плавного регулирования.

Плавное соединение осуществляется по дугам окружности между вертикальными элементами 2 задней стенки 1 и направляющими наклонными элементами 3 задней стенки 1, а также наклонными направляющими 3 задней стенки 1 и подбирающими элементами 4. На фиг.6, 7 представлены схемы соединения частей задней стенки 1 и формулы для определения радиусов дуг соединения в зависимости от основных параметров задней стенки 1.

Радиус дуги соединения вертикальной 2 и наклонной 3 частей задней стенки 1 R₁ определяют из выражения

а радиус дуги соединен наклонной 3 части задней стенки 1 с подбирающими элементами 4 задней стенки 1 R₂ определяют из выражения

где H - высота орудия от нижнего конца подбирающего элемента 4 до верхней вертикальной части 2 задней стенки 1;
h - высота вертикальной части 2 задней стенки 1;
h₁ - высота подбирающего элемента задней стенки 1;
h₂ - высота расположения нижней части наклонной направляющей 3 задней стенки 1 от нижнего конца подбирающего элемента задней стенки 1;
α₁- угол наклона подбирающего элемента 4 задней стенки 1 к горизонту;
α₂- угол наклона направляющей 3 задней стенки 1 к горизонту.

Боковые стенки 28 шарнирно крепятся на стойке 29 и в рабочем положении фиксируются съемными укосинами 30. Для навешивания орудия на энергетическое средство служат кронштейны 31, 32, расположенные на верхнем брусе 7 и нижнем 6, или быстросоединяющее сцепное устройство 33. Для транспортных перевозок боковые стенки 28 складываются, и орудие может устанавливаться на транспортную тележку 34, состоящую из колесного хода 35, включающего два колеса 36, ось 37 и растяжки 38. На колесный ход 35 устанавливается, например, правая часть орудия и закрепляется с помощью растяжек 38, стремянок и хомутов (на фиг.8, 9 не показаны) на передний 5 и задний 6 брусья. К другой части орудия (на фиг.8, 9 левой по ходу транспортного движения) установлено быстросоединяющее сцепное устройство (БСУ) 39 или крюковое устройство 40 для присоединения к энергетическому устройству для транспортировки на дальнее расстояние. В подготовленном положении для транспортировки (без энергетического средства) левая часть орудия устанавливается на подставку 41.

Предлагаемое орудие для уборки грубых кормов работает следующим образом.

Кронштейнами 31, 32 или при помощи быстросоединяющего сцепного устройства 33 орудие навешивается на энергетическое средство и устанавливается на опорные колеса 10, боковые стенки 28 раздвигаются в рабочее положение и фиксируются укосинами 30.

Вращением рукояткой 18 бесступенчатого винтового механизма 16 верхняя рамка 14 вместе с опорным колесом 10 плавно поднимается или опускается, при этом поднимается или опускается орудие вместе с подбирающими элементами 4 и плавно изменяется расстояние между подбирающими элементами 4 и поверхностью поля. В результате устанавливается необходимое расстояние между концами подбирающих элементов 4 орудия и поверхностью поля. Агрегат, включающий энергетическое средство и предлагаемое орудие, двигаясь вдоль ряда копен, валков и расстила, собирает растительную массу на край поля или к месту складирования, переработки или хранения. При этом за счет винтового механизма 16 в процессе работы орудия производится дополнительная в полевых условиях бесступенчатая плавная регулировка расстояния между концами подбирающих элементов 4 и поверхностью поля, чем достигается качество подбора растительного материала: уменьшаются потери и загрязненность массы, а удобная операция таковой регулировки при помощи винтового механизма 16 сокращает оперативное время ее осуществления, улучшает технику безопасности при обслуживании орудия и, в конечном итоге, увеличивает и производительность уборочного агрегата в целом. Кроме того, за счет плавного соединения по дугам окружности между вертикальными 2 и наклонными 3 направляющими элементами задней стенки 1, а также наклонными направляющими 3 задней стенки 1, подбирающими элементами 4 задней стенки 1 при работе орудия обеспечивается снижение сопротивления перемещению материала, более полное заполнение рабочего объема камеры и устойчивость работы орудия, улучшаются качественные показатели и увеличивается производительность уборочного агрегата в целом.

При необходимости перевозки орудия на дальнее расстояние оно может устанавливаться на транспортную тележку 34, оборудованную колесным ходом 35, и закрепляться при помощи растяжек 38, стремянок и хомутов. Транспортировка производится энергетическим средством, для чего орудие навешивается с использованием быстросоединяющего сцепного 39 или крюкового 40 устройства, тем самым улучшают надежность конструкции и условия техники безопасности при эксплуатации орудия в производстве.

Таким образом, применение орудия с новой конструкцией 16 регулировки положения опорных колес 10 относительно поверхности поля вместо прокладок, устанавливаемых между осями 11 опорных колес 10 и рамой орудия, винтовым механизмом 16, позволяющим бесступенчато и плавно регулировать расстояние между нижними концами подбирающих элементов 4 и поверхностью поля, в сочетании с новой конструкцией задней стенки 1, состоящей из плавно соединенных по дугам окружности вертикальных 2 направляющих с наклонными 3, а также наклонными направляющими 3 задней стенки 1 с подбирающими элементами 4 задней стенки 1, - улучшает характер воздействия орудия на убираемый растительный материал: снижаются потери и загрязненность массы, повышается производительность, устойчивость работы, а предложенный механизм транспортировки орудия на дальнее расстояние при помощи транспортной тележки 34 улучшает надежность конструкции и условия техники безопасности при эксплуатации орудия.

Технико-экономические преимущества предложенного орудия для уборки грубых кормов в сравнении с прототипом следующие:
1. Повышается производительность и качество уборки за счет сокращения времени и повышения точности регулировки между концами подбирающих элементов и поверхностью поля за счет введения в конструкцию орудия нового механизма копирования поверхности поля в виде бесступенчатого винтового механизма. В результате его воздействия при работе орудия на уборке грубых кормов достигается необходимый качественный эффект, т.е. снижаются потери и уменьшается засорение материала почвой, а сокращение операционного времени на проведение регулировки между концами подбирающих элементов и поверхностью поля увеличивает производительность орудия, улучшаются условия труда и техника безопасности при работе оператора.

2. Увеличение производительности и улучшение качества уборки происходит также за счет предложенной новой конструкции задней стенки орудия, состоящей из плавно соединенных по дугам окружности подбирающих и направляющих элементов, что обеспечивает снижение сопротивления перемещению материала по задней стенке, более полное заполнение рабочего объема камеры и устойчивость работы орудия в целом.

3. Способствует увеличению производительности, улучшению качества работы, надежности работы орудия, улучшению условий выполнения техники безопасности предложенной транспортной тележки и приспособления для перевозки орудия на дальние расстояния. Ыю

Орудие содержит заднюю стенку, включающую верхнюю, среднюю и нижнюю части, плавно соединенные между собой по дугам окружности, что обеспечивает снижение сопротивления перемещению материала и устойчивость работы орудия в целом. Между концами подбирающих элементов и поверхностью поля введен механизм копирования поверхности поля в виде бесступенчатого винтового механизма, что обеспечивает снижение потерь и уменьшает засорение убираемых кормов почвой. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Орудие для уборки грубых кормов, содержащее заднюю стенку в виде пространственной фермы, механизм для навески на энергетическое средство, например, в виде кронштейнов или быстросоединяющего сцепного устройства, закрытые предохранительными кожухами опорные колеса, шарнирно установленные на ферме боковые стенки, фиксируемые в рабочем положении укосинами, полозы, установленные в горизонтальной плоскости ниже острых концов подбирающих элементов, которые, в свою очередь, установлены выше плоскости опоры этих колес, причем задняя стенка выполнена в виде направляющих, каждая из которых состоит из трех последовательно соединенных частей: верхней, средней и нижней, выполненной в виде подбирающих направляющих элементов, при этом верхняя часть установлена вертикально, средняя часть - наклонно к горизонтали под углом, большим угла трения, а нижняя часть - под углом, меньшим угла трения материала по подбирающим и направляющим элементам, орудие включает также нижний задний брус, верхний брус и нижний передний брус, соединенные между собой направляющими элементами и силовыми элементами в виде распорок, укосин, вертикальных брусьев задней стенки, механизм копирования поверхности поля, отличающееся тем, что последовательное соединение подбирающих и направляющих элементов трех частей задней стенки на их стыках выполнено по дугам окружности по радиусам, обеспечивающим снижение сопротивления перемещению материала и более полное заполнение объема камеры орудия, а механизм копирования поверхности поля выполнен в виде безступенчатого винтового механизма, установленного на рамке с опорными колесами внутри пространственной формы орудия, при этом оси опорных колес закреплены на верхней части рамки, которая шарнирно установлена на кронштейны, соединенные с передним брусом, а нижняя часть рамки жестко соединена с передним и задним брусьями опорных колес относительно винтового механизма, закрепленного шарнирно к нижней и верхней частям рамки. 2. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно оборудовано транспортной тележкой, состоящей из колесного хода, включающего два колеса, ось и растяжки, закрепляющихся снизу при помощи стремянок и хомутов на передний и задний брусья к одной стороне орудия, а с другой стороны орудия при помощи быстросоединяющего сцепного или крюкового устройств присоединено к энергетическому средству, а в подготовленном для транспортировки положении со стороны энергетического средства орудие установлено на подставку.