СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ МАНИПУЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК A01B59/04 B66C23/44 B60P1/54 

Изобретение относится к подъемно-транспортным агрегатам и может быть использовано для погрузочно-разгрузочных, монтажно-демонтажных, строительных, ремонтных, технологических, вспомогательных и подсобных работ в агропромышленном комплексе.

Известен манипулятор для проведения грузовых работ, содержащий четырехзвенный параллелограммный механизм, несущий секционную грузозахватную стрелу, включающую основную секцию с расположенными наклонно друг к другу силовыми цилиндрами перемещения стрелы в вертикальной плоскости и привод силовых цилиндров, при этом одно звено параллелограммного механизма выполнено в виде шарнирной опоры с двумя степенями свободы, взаимодействующей со стрелой, а силовые цилиндры снабжены приводными двигателями, кинематически связанными между собой, при этом основная секция стрелы снабжена поворотной обоймой и шаровой головкой, посредством которой она связана с наклонными друг к другу цилиндрами, в котором, с целью повышения эксплуатационной надежности, нижняя часть консольного штыря стрелы выполнена с упором, а манипулятор снабжен установленными на задних стойках параллелограммного механизма выноса стрелы с возможностью взаимодействия с упором запорными клапанами, подключенными к подводящим и отводящим магистралям распределителя, соединенным с полостями гидроцилиндров через гидрозамок; упор выполнен с параболической рабочей поверхностью (SU, авторское свидетельство, N 1090593, М. кл. ³ B 60 P 3/40. Манипулятор для проведения грузовых работ // В.Л.Строков, В. М.Герасун, В.И.Пындак и А.И.Удовкин. Заявлено 03.11.1982, опубликовано 07.05.1984).

Описанный манипулятор смонтирован на раме тракторного самоходного шасси и имеет ограниченную грузоподъемность.

Наиболее близким к заявляемому объекту является сельскохозяйственный манипулятор, содержащий плоское основание с выносными опорами, закрепленную на основании с возможностью поворота вокруг оси опорно-поворотную колонку, на которой шарнирно смонтированы коренная секция шарнирно сочлененной стрелы и гидроцилиндры ее привода, механизм поворота колонки, рукоять с грузозахватным крюком и соединенные с тягами гидронавески трактора посредством пальцев проушины, смонтированные на тыльной стороне основания (см. Навесной манипулятор "Волгоградский"// В.М.Герасун, В.И.Пындак, А.Ф.Рогачев. - Инф. листок Волгоградского ЦНТИ N 230-97. - Волгоград. - 1997. - 4 с.

К недостаткам описанного манипулятора относятся невозможность агрегатирования с тракторами класса тяги 1,4, 2,0, 5,0 и 6,0. Упомянутый манипулятор агрегатируется только с гусеничными тракторами класса тяги 3,0 ДТ-175С, ДТ-175М, ДТ-75Н, ДТ-75Д, ДТ-75МЛ АООТ "Волгоградский тракторный завод" и трактором Т-150 Харьковского тракторного завода. При современной цене дизельного топлива для двигателей базовых тракторов навесных манипуляторов выполнение приведенного выше перечня работ становится экономически невыгодно как для мелких крестьянских (фермерских) хозяйств, так и для крупных специализированных хозяйств. Это обусловлено несовершенством проушин и пальцев навесных манипуляторов, обеспечивающих агрегатирование с ограниченным набором сельскохозяйственных транспортно-энергетических средств.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей манипуляторов при агрегатировании с сельскохозяйственными тракторами различного класса тяги.

Технический результат - снижение прямых затрат при выполнении подъемно-транспортных работ в агропромышленном комплексе.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном сельскохозяйственном манипуляторе, содержащем плоское основание с выносными опорами и проушинами с пальцами для соединения с тягами гидронавески трактора, опорно-поворотную колонку с шарнирно сочлененной стрелой и грузо-захватным средством и попарно установленные гидроцилиндры перемещения стрелы, согласно изобретению размещенные в базовых точках плоского основания проушины выполнены E-образной формы с установленными в них с возможностью монтажа, фиксации и демонтажа взаимно сопрягаемыми полыми пальцами меньшего и большего диаметров; проушины образованы параллельно установленными щеками, закрепленными на вертикальной полке плоского основания, в которых соосно размещены втулки для установки полых пальцев меньшего и большего диаметров; каждая сопрягаемая пара пальцев снабжена фиксатором взаимного положения, выполненным в виде пары диаметрально ориентированных штифтов, размещенных во внутренней полости пальца большого диаметра, и U-образных байонетовых пазов, выполненных на внешней поверхности заходной части пальца малого диаметра.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен манипулятор в агрегате с гусеничным трактором класса тяги 3,0, вид слева.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1, силовые гидроцилиндры механизмов поворота колонки и подъема стрелы.

На фиг. 3 - вид Б на фиг. 2, левая проушина плоского основания со смонтированными в ней полыми взаимно сопрягаемыми пальцами меньшего и большего диаметров.

На фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1, горизонтальное сечение левой проушины с установленными в ней пальцами, рабочее положение.

На фиг. 5 - вид Г на фиг. 3, положение ручек на левой части полого пальца большего диаметра.

На фиг. 6 - развертка байонетовых пазов на поверхности заходной части пальца навески.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Сельскохозяйственный манипулятор содержит плоское основание 1 с выносными выдвигаемыми опорами 2. На основании 1 закреплена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси опорно-поворотная колонка 3, на которой шарнирно смонтирована коренная секция 4 двухсекционной шарнирно сочлененной стрелы с рукоятью 5 и два параллельно расположенных гидроцилиндра 6 для подъема и опускания секции 4 и рукояти 5. Положение рукояти 5 относительно секции 4 фиксируется парой силовых гидроцилиндров 7. На конце стрелы смонтировано грузозахватное средство, например крюк 8. Поворот колонки 3 производится механизмом, например в виде пары силовых гидроцилиндров 9. На тыльной стороне основания 1 размещены проушины 9 и 10, соединенные с тягами 11 и 12 гидронавески трактора 13.

Размещенные в базовых точках плоского основания 1 проушины 9 и 10 выполнены E-образной формы с установленными в них с возможностью монтажа-демонтажа и фиксации взаимно сопрягаемыми полыми пальцами 14, 15 большего и меньшего диаметров.

Проушина 10 (см. фиг.3 и 4) содержит параллельно установленные щеки 16, 17 и 18, закрепленные ортогонально тавровыми сварными швами на вертикальной полке 19. Проушины 9 и 10 с вертикальными полками 19 закреплены на тыльной стороне плоского основания 1. В щеках 16 и 17 выполнены соосные отверстия, в которых установлены опорные втулки 20 и 21, внутренний диаметр которых соответствует внешнему диаметру пальца 14. В щеке 18 выполнено отверстие с меньшим диаметром для установки втулки 22 с внутренним диаметром под размер пальца 15.

Опорные втулки 20, 21 и 22 со стороны подачи пальцев 14 и 15 выполнены с фасками, обеспечивающими сборку сопряжений вал-втулка. Опорные втулки 20, 21 и 22 со щеками 16-18 соединены замкнутыми сварными швами, уложенными по кромке буртиков.

Пальцы 14 и 15 выполнены полыми двух типоразмеров, при этом их сечения выбраны из условия обеспечения прочности и жесткости при критических нагрузках.

Палец 14 большего диаметра на одном конце имеет заходную часть 23 в виде внешней и внутренней фасок длиной 8 мм. На противоположном конце пальца 14 в кольцевой канавке 24 размещена пара Ω-образных ручек 25. Дугообразные части ручек 25, удаленные от плоскости симметрии кольцевой канавки, отклонены на угол не менее 15^o. Это обеспечивает удобство обслуживания при монтаже манипулятора.

Внутренняя полая часть 26 каждого пальца 14 выполнена с резьбовой частью 27 на одном конце и парой диаметрально ориентированных цилиндрических штифтов 28 и 29 на другом конце. Внутренняя полость пальца 14 выполнена ступенчатой для расширения диапазона выполняемых сборочных и демонтажных работ.

Палец 15 меньшего диаметра на одном конце также имеет заходную часть 30 в виде фаски длиной 6 мм с углом наклона 30^o к его оси. На противоположном конце пальца 15 в кольцевых канавках 31 и 32 размещены упругий элемент 33 фиксатора 34 взаимного положения пальцев 14 и 15 и пара Ω-образных ручек 35. Дугообразные части ручек 35 отклонены на угол не менее 15^o от плоскости симметрии кольцевой канавки 32. В кольцевой канавке 31 внутренним упругим кольцом смонтирован упругий элемент 33, выполненный в виде пружины равного сопротивления. На фиг. 4 упругий элемент 33 изображен в сжатом рабочем положении. Внутренняя полость пальца 15 выполнена ступенчатой и со стороны заходной части 30 имеет резьбовой участок 36 (см. фиг. 3 - 5).

Фиксатор 34 взаимного положения пальцев 14 и 15 в проушине 10 образован парой диаметрально ориентированных штифтов 28 и 29 в заходной части 23 полого пальца 14 и парой U-образных байонетовых пазов 37 и 38, выполненных на внешней поверхности полого пальца 15 со стороны его заходной части 30.

Каждый паз 37(38) имеет заходную часть 39, рабочий участок 40 и блокирующий участок 41. Ширина рабочего 40 и блокирующего 41 участков больше диаметра штифтов 28 и 29. Заходная часть 39 байонетовых пазов 37 и 38 имеет расширенный участок, ширина которого в 1,5...1,7 раза больше диаметра штифта 28 (29) (фиг.6).

Манипулятор функционирует следующим образом.

Рассмотрим работу манипулятора на примере использования в завершающей стадии технологического процесса добычи и предварительной подготовки солодкового корня в качестве лекарственного и технического сырья при поставке на экспорт крупных партий лакрицы.

Лакрицу (солодковый корень) на экспорт отправляют в крупнотоннажных контейнерах грузоподъемностью 10, 20 и 30 т. Корни и корневища лакрицы после мойки и сушки прессуют в кипы массой 200 кг ± 10%. Кипы с габаритами 0,4 x 0,8 x 0,5 м обвязывают металлическими полосами сечением 20 x 0,7 мм. Масса тары - контейнеров - варьируется от 2 до 5 т. Контейнеры к местам первичной подработки корневой массы доставляют трейлерами. Доставленные контейнеры в рабочее положение устанавливают с помощью манипулятора, который навешивают на тяги 11 и 12 трактора, например К-701М класса тяги 5,0. Агрегатирование трактора К-701М с манипулятором производят в следующем порядке.

Трактор К-701М задним ходом подают к проушинам 9 и 10, расположенным на задней части плоского основания 1. Сферические шарниры 42 (фиг.3, 4) нижних продольных тяг 11 размещают между параллельными щеками 16 и 17 в левой и правой проушинах 10. Затем вводят в ступенчатое отверстие 26, например левого полого пальца 14 с большим внешним диаметром (60_-0,63 мм), со стороны его резьбовой части 27 палец 15 меньшего диаметра (35_-0,5 мм). Штифты 28 и 29 пальца 14 совмещают с заходными частями 30 U-образных байонетных пазов 37 и 38 на конце пальца 15. При осевом перемещении пальца 15 в полости пальца 14 витки упругого элемента 33 сжимаются до упора с ручками 25. В таком совмещенном положении пальцы 14 и 15 вводят во втулку 20 на внешней щеке 16, а затем направляют заходную часть 23 пальца 14 в отверстие сферического шарнира 42 левой нижней продольной тяги 11. Рельеф местности и несоответствие геометрических параметров тяг гидронавески трактора 13 не позволяют беспрепятственно направить заходную часть 23 пальца 14 в опорную втулку 21 щеки 17. Монтаж пальца 14 в отверстие втулки 21 осуществляют, например средством для монтажа, фиксации и демонтажа полых пальцев 14 и 15.

Агрегатирование манипулятора с трактором 13 меньшего класса тяги проводят в следующем порядке.

При подготовке манипулятора при погрузке прессованных кип из корней и корневищ солодки в качестве лекарственного сырья, трактор 13 подают задним ходом к проушинам 9 и 10 на задней части плоского основания 1. Шаровой шарнир 43, например левой нижней тяги 11 гидронавески трактора 13, размещают между параллельными щеками 17 и 18 левой проушины 10.

Экспериментальные исследования показывают, что установить соосно сферический шарнир 43 (42) и опорные втулки 21 и 22 (20 и 21) практически невозможно. Этому препятствует ряд объективных причин. Палец 14 в опорные втулки 20 и 21 проушины 10 устанавливают штатно усилием руки механизатора без дополнительных приспособлений. Затем палец 15 за ручки 35 направляют в заходную часть втулки 22 на щеке 18. Витки упругого элемента 33 первыми касаются внешней стенки щеки 18. При сжатии упругого элемента 33 заходная часть 30 полого пальца 11 поступает в отверстие шарового шарнира 43 левой нижней тяги 11 гидронавески трактора 13.

Затем механизатор со стороны резьбовой части 27 пальца 14 вводит резьбовой конец приспособления. При осевом перемещении пальца 15 относительно пальца 14, заходные части 39 байонетовых пазов 37 и 38 ориентируются на штифты 28 и 29. При достижении штифтами 28 и 29 в пазах 37 и 38 рабочих участков 40, механизатор ручками 25 поворачивает палец 15 до упора упомянутых штифтов 28 и 29 в рабочие участки 41. Далее механизатор ручками 25 перемещает палец 15 в обратном направлении, предварительно вывинтив шпильку 42 из резьбовой части 36 пальца 15.

На загрузку крупнотоннажного контейнера массой нетто 30 т (150 кип массой 200 кг) требуется две восьмичасовые рабочие смены. При завершении погрузки, контейнер герметизируют, снабжают сертификатом качества продукции и отправляют заказчику. Погрузку контейнеров в трейлеры производят автомобильными кранами большой грузоподъемности или используют одновременно два однотипных манипулятора в агрегате с тракторами класса 5,0 или 6,0.

Описанная конструкция пальцев 14 и 15 и проушин 9 и 10 E-образной формы позволяет ужесточить поля допусков линейных размеров в сопряжениях пальцев 14 и 15 и в опорных втулках 20-22. Этим исключаются ударные нагрузки на тяги 11 и 12 гидронавески трактора 13, а также обеспечивается высокая степень надежности выполнения погрузочно-разгрузочных работ.

Проушины E-образной формы с комплектом пальцев и средством для монтажа-демонтажа и фиксации взаимно сопрягаемых пальцев обеспечивают агрегатирование заявленного манипулятора с широким классом тяги колесных и гусеничных тракторов сельскохозяйственного назначения.

На тракторе К-701М установлен дизельный двигатель ЯМЗ-238 с номинальной мощностью 300 л.с. (221 кВт). Часовой расход топлива 60 кг/ч. За час работы дизельного двигателя прямые затраты составляют 194 руб. в ценах декабря 1998 г. В упомянутый выше контейнер производят погрузку кип из корней солодки массой 200 кг ± 10%, т.к. для их погрузки достаточно энергетики колесного трактора МТЗ-80 класса тяги 1,4 с установленной мощностью не более 80 л.с. (59 кВт).

Изобретение относится к подъемно-транспортной технике. Сельскохозяйственный манипулятор содержит плоское основание (1) с выносными опорами (2) и проушинами с пальцами для соединения с тягами гидронавески трактора (13), опорно-поворотную колонну (3) с шарнирно сочлененной стрелой и грузозахватным средством и попарно установленные гидроцилиндры перемещения стрелы. Размещенные в базовых точках плоского основания проушины выполнены Е-образной формы с установленными в них с возможностью монтажа, фиксации и демонтажа взаимно сопрягаемыми полыми пальцами меньшего и большего диаметров. Каждая сопрягаемая пара пальцев снабжена фиксатором взаимного положения, выполненным в виде пары диаметрально ориентированных штифтов, размещенных во внутренней полости пальца большего диаметра, и U-образных байонетных пазов, выполненных на внешней поверхности заходной части пальца меньшего диаметра. Изобретение обеспечивает снижение затрат при выполнении подъемно-транспортных операций. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сельскохозяйственный манипулятор, содержащий плоское основание с выносными опорами и проушинами с пальцами для соединения с тягами гидронавески трактора, опорно-поворотную колонну с шарниро-сочлененной стрелой и грузозахватным средством и попарно установленные гидроцилиндры перемещения стрелы, отличающийся тем, что размещенные в базовых точках плоского основания проушины выполнены E-образной формы с установленными в них с возможностью монтажа, фиксации и демонтажа взаимно сопрягаемыми полыми пальцами меньшего и большего диаметров. 2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что проушины образованы параллельно установленными щеками, закрепленными на вертикальной полке плоского основания, в которых соосно размещены втулки для установки полых пальцев меньшего и большего диаметров. 3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что каждая сопрягаемая пара пальцев снабжена фиксатором взаимного положения, выполненным в виде пары диаметрально ориентированных штифтов, размещенных во внутренней полости пальца большего диаметра, и U-образных байонетных пазов, выполненных на внешней поверхности заходной части пальца меньшего диаметра.