МНОГОСЕКЦИОННАЯ РАМА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОРУДИЯ Российский патент 1999 года по МПК A01B73/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к многосекционным, преимущественно почвообрабатывающим орудиям.

Известна многосекционная шарнирная рама, секции которой дополнительно соединены звеньями, присоединенными к корпусу гидроцилиндра, а его шток установлен на оси шарнира, связывающего секции рамы (пат. США 4243105, кл. 172-311, 1981) - аналог. Недостатком такой рамы является то, что она, например, при обработке плотной почвы не может обеспечить равномерное с центральной заглубление склонных к выглублению рабочих органов боковых секций. Рассматриваемый механизм может лишь ограничивать заглубление боковых секций и осуществлять их подъем, складывание.

Наиболее близким по технической сущности к нашему изобретению является многосекционная рама почвообрабатывающего орудия - прототип. (SU 1356977, кл. A 01 B 59/04, 1987).

Рама орудия выполнена в виде шарнирно сопряженных центральной и параллелограммных боковых секций, поворотных в горизонтальной плоскости. Секции рамы дополнительно соединены двухзвенником, к общему шарниру которого присоединен шток гидроцилиндра.

В этом орудии задача предотвращения выглубления боковых секций решена за счет того, что они могут перемещаться только в горизонтальной плоскости. При этом боковые секции лишены возможности копировать поверхность поля и могут складываться с целью уменьшения транспортного габарита. Для широкозахватного (более 5 м) многосекционного орудия такое решение неприемлемо из-за плохого копирования поверхности поля и ограниченности до 4 м допустимого транспортного габарита.

Размещение гидроцилиндра между секциями рамы недопустимо, если одна из секций для уменьшения транспортного габарита, поднимаясь вверх, поворачивается на угол более 90^o. Недостатком рассматриваемого механизма складывания является то, что рычаги (упоры) соседних секций в рабочем положении расположены на прямой, проходящей через оси шарниров этих рычагов. Этим предопределено малое плечо от точки контакта рычагов до оси общего шарнира звеньев двухзвенника. При работе агрегата в механизме складывания возникают огромные усилия и отмечается интенсивный износ шарнирных соединений.

Задача изобретения заключается в устранении недостатков известных многосекционных рам, боковые секции которых склонны к самопроизвольному выглублению при горизонтальных осях шарниров, соединяющих секции рамы, либо боковые секции лишены возможности копировать неровности рельефа и рационально складываться - при вертикальных осях шарниров.

Ожидаемый технический результат изобретения - обеспечение устойчивой работы, предотвращение выглубления боковых секций многосекционного сельхозорудия, воспринимающего направленную вверх реакцию плотной почвы и сохраняющего способность копировать всеми секциями неровности рельефа.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в многосекционной раме, содержащей шарнирно сопряженные центральную и боковые секции, каждая из которых дополнительно связана с центральной секцией посредством двухзвенника, к одному из звеньев которого присоединен гидроцилиндр и хотя бы одно из звеньев снабжено упором, ограничивающим поворот звеньев при заданном положении боковой секции рамы, при рабочем положении секций рамы с горизонтальным расположением осей ее шарниров вершина тупого угла γ, образованного звеньями двухзвенника, направлена вниз, при этом минимальному значению угла γ соответствует расположение центральной и боковой секции рамы в одной плоскости или в параллельных плоскостях, а максимальному значению этого узла γ_max = π радиан соответствует наибольшее отклонение вниз боковой секции рамы. Кроме того, расстояние между осями шарниров звена, сопряженного с боковой секцией рамы, больше чем у звена, сопряженного с ее центральной секцией, и упор двухзвенника выполнен регулируемым по длине.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показало: новым является то, что вершина тупого угла γ, образованного звеньями двухзвенника при рабочем положении секций рамы с горизонтальным расположением осей ее шарниров, направлена вниз, минимальному значению угла γ соответствует расположение центральной и боковой секций рамы в одном плоскости или в параллельных плоскостях, а максимальному значению угла γ_max = π радиан соответствует наибольшее отклонение вниз боковой секции рамы. Кроме того, расстояние между осями шарниров звена, сопряженного с боковой секцией рамы, больше, чем у звена, сопряженного с ее центральной секцией, и упор одного из звеньев выполнен регулируемым по высоте.

Таким образом, заявляемая многосекционная рама сельскохозяйственного орудия отвечает требованиям изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого изобретения не только с прототипом, но и другими известными техническими решениями в данной области свидетельствует о том, что оно соответствует критерию "изобретательский уровень", так как впервые решена задача предотвращения (под воздействием силы снизу) подъема вверх боковых секций рамы с горизонтальной осью шарниров при сохранении у них способности во время работы перемещаться в поперечно-вертикальной плоскости и копировать, например, колесом неровности рельефа. При этом гидроцилиндр не нагружен и используется только для перевода боковых секций вверх в транспортное положение с наклоном секций к оси орудия.

Изобретение подтверждается чертежами, где на фиг. 1 показана рама, вид сзади (слева в рабочем, справа в транспортном положении боковой секции), на фиг. 2 - механизм складывания секций рамы, на фиг. 3 - кинематическая схема механизма складывания (сплошной и штрихпунктирной линией показаны механизм и боковая секция в крайних рабочих положениях, штриховой - в транспортном положении).

Многосекционная рама сельскохозяйственного орудия включает шарнирно сопряженные центральную 1 и боковые секции 2 и 12, дополнительно связанные механизмом складывания в виде двухзвенника, содержащего тягу 3 с упором 4 и его регулировочным болтом 5 и двуплечий рычаг 6, к которому присоединен шток 8 гидроцилиндра 8, закрепленного на стойке 9 центральной секции рамы. На ней может быть установлен дополнительный упор 7 с регулировочным болтом. Его назначение - обеспечение возможности размещения секций рамы в одной плоскости при износе шарнирных соединений.

Центральная секция 1 рамы содержат навесное (или прицепное) устройство 10 и стойки 11 для опоры и фиксации боковых секций 2 и 12 при их транспортном положении. На секциях рамы также имеются кронштейны и стойки 13 для установки орудия на площадке, в поле при техобслуживании или хранении.

Звено AB двухзвенника ABC механизма складывания длиннее, чем его звено BC, сопряженное с центральной 1 секцией. Это необходимо для наклона боковых секций 2 и 12 к оси орудия при их транспортном (поднятом) положении. Рама 7 и двухзвенник ABC имеют горизонтальные шарниры. Вершина тупого угла γ, образованного звеньями AB и BC двухзвенника, при рабочем положении секции рамы направлена вниз. Максимальное значение угол γ_max = π радиан принимает при наиболее отклоненном вниз положении боковой секции (штрихпунктирная линия на фиг. 3). При размещении боковой и центральной секции рамы в одной или параллельных плоскостях тупой угол γ имеет минимальное значение (γ_min).

Боковые секции 2 и 12 могут быть шарнирно сопряжены с дополнительными секциями пятисекционной рамы. При этом для предотвращения выглубления крайних секций при сохранении ими способности копировать рельеф дополнительные и боковые секции должны быть связаны аналогичными двухзвенниками ABC с регулируемым упором и гидроцилиндром, присоединенным к двуплечему рычагу.

Суммарная длина звеньев двухзвенника (AB + BC) должна быть больше расстояния между шарнирами A и C при размещении секций рамы в одной или параллельных плоскостях.

Работа осуществляется следующим образом.

Перед началом работы орудия из стоек 11 рамы извлекают пальцы, фиксирующие боковые секции в поднятом положении. Затем раму с помощью, например, навески трактора поднимают над опорной поверхностью (почвой). Боковые секции 2 и 12 с помощью гидроцилиндров поворачивают в максимально опущенное положение. При этом шарнир соединения штока 8 с рычагом 6 перемещается из точки Д' в точку Д, шарниры A' и B' - соответственно в A'' и B. Предложенное соотношение длин звеньев AB и BC (AB > BC) является необходимым условием того, чтобы в наклоненном положении секции 2 сила от выдвигающегося штока 8, действующая вдоль звена A'B', проходила над шарниром E и обеспечивала требуемый поворот секции 2 (раскладывание рамы). В ином случае, если бы направление A'B' проходило между шарнирами E и C, при выдвижении штока из точки Д' в Д, боковая секция 2 еще больше наклонялась бы к оси орудия (направо на фиг. 3). Угол между звеньями двухзвенника уменьшается от γ′ до максимального рабочего значения γ_max = π радиан. Возможность дальнейшего опускания боковой секции исключена из-за различия радиусов AE и AB и конструктивного ограничения поворота звеньев двухзвенника. Шток 8 гидроцилиндра максимальго выдвинут и принудительно удерживается в таком положении. Болт 5 упора 4 не касается рычага 6. Затем всю раму опускают до соприкосновения боковых секций 2 и 12 с почвой, а гидроцилиндры устанавливают в "плавающее" положение. Под воздействием сил (реакций) P обе боковые секции поворачиваются, принимая положение, близкое к параллельному с центральной секцией. Поворот вверх звена BC исключен из-за воздействия штока 8 и собственной силы тяжести этого звена. Звенья двухзвенника ABC поворачиваются так, что угол γ между ними уменьшается и занимает положение вершиной вниз. Болт 5 приближается к рычагу 6 и затем упирается в него при размещении рам боковых и центральной секции в одной плоскости или параллельных плоскостях. При работе гидроцилиндры остаются в "плавающем" положении, но секции 2 и 12 под воздействием сил P не могут подняться выше горизонтального положения. Этому помешают упор 4, регулируемый по высоте болтом 5. В то же время при попадании опорного элемента (не показан) боковой секции в понижение рельефа эта секция опустится, и угол γ может увеличиться до π радиан, не более.

При переводе рамы в транспортное положение ее необходимо приподнять над опорной поверхностью, при этом боковые секции 2 и 12 опустятся. Затем штоком 8 нужно повернуть звено BCД в положение B'CД'. Элементы двухзвенника и боковой секции займут положение, показанное на фиг. 3 штриховыми линиями или на фиг. 1 - справа.

Предложенная рама многосекционного орудия воплощена в опытных образцах почвообрабатывающих агрегатов АПК-6 и АПУ-6,5, разработанных ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ) совместно с агропромфирмой "Агромеханика".

Наблюдения за работой упомянутых агрегатов свидетельствуют, что их боковые секции при обработке плотной почвы не выглубляются и способны копировать неровности рельефа поля. При разъединении звеньев двухзвенника наружные части боковых секций выглубляются, и качество обработки плотной почвы резко ухудшается.

Рама содержит шарнирно сопряженные центральную и боковые секции (1,2,12), связанные с центральной двухзвенником с гидроцилиндром 8, присоединенным к одному из звеньев. По крайней мере одно из звеньев снабжено упором 4, ограничивающим поворот звеньев в заданном положении боковой секции (2,12) рамы. Вершина тупого угла γ, образованного звеньями двухзвенника, направлена вниз при рабочем положении секции (1,2,12) рамы с горизонтальным расположением осей ее шарниров. Минимальному значению угла γ соответствует расположение центральной и боковой секции (1,2,12) рамы в одной плоскости или в параллельных плоскостях. Максимальному значению γ = π радиан этого угла соответствует наибольшее отклонение вниз боковой секции (2,12) рамы. Применение рамы обеспечит устойчивую работу, предотвратит выглубление боковых секций многосекционного сельхозорудия и сохранит способность копировать всеми секциями неровности рельефа. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многосекционная рама сельскохозяйственного орудия, содержащая шарнирно сопряженные центральную и боковые секции, дополнительно связанные с центральной посредством двухзвенника с гидроцилиндром, присоединенным к одному из звеньев, и хотя бы одно из звеньев снабжено упором, ограничивающим поворот звеньев в заданном положении боковой секции рамы, отличающаяся тем, что вершина тупого угла γ, образованного звеньями двухзвенника, направлена вниз при рабочем положении секции рамы с горизонтальным расположением осей ее шарниров, при этом минимальному значению угла γ соответствует расположение центральной и боковой секции рамы в одной плоскости или в параллельных плоскостях, а максимальному значению γ = π радиан этого угла соответствует наибольшее отклонение вниз боковой секции рамы. 2. Многосекционная рама сельскохозяйственного орудия по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между осями шарниров звена, сопряженного с боковой секцией рамы, больше чем у звена, сопряженного с ее центральной секцией. 3. Многосекционная рама по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что упор одного из звеньев двухзвенника выполнен регулируемым по высоте.