СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2003 года по МПК A01B49/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, предназначено для подготовки грунта за один проход под посев и может быть использовано в агрегатах для пахоты с одновременным боронованием почвы самоходными энергонасыщенными транспортными средствами.

Известен сельскохозяйственный агрегат, содержащий навешенное на самоходное транспортное средство почвообрабатывающее орудие с хребтовой балкой, на которой закреплены плужные корпусы и, агрегатируемую с ним борону. В этом агрегате борона (или блок борон) размещена за плугом (см. книгу: Кольберг А. А. и др. Комплекс сельскохозяйственных машин для агрегатирования с колесными тракторами Т-125 и К-700. Обзор. - М.: 1965. - С. 18 -19).

Однако, при использовании для пахоты и боронования энергонасыщенного транспортного средства, такого как колесный трактор К-701 с многокорпусным плугом, обрабатывающим за один проход полосу грунта шириной 4 м и более, в котором корпусы установлены на расположенном под углом к направлению движения брусе, агрегатируемый с ним блок борон вызывает большой момент на брус, что способствует неустойчивости движения агрегата и вызывает повышенный износ узлов, а также приводит к снижению качества обработки грунта, так как выравнивание борозд совпадает с осью движения агрегата. Кроме того, по крайней мере двухрядная навеска борон за плугом увеличивает общую длину агрегата, что резко снижает его маневренность.

Эти недостатки известного технического решения устранены в сельскохозяйственном агрегате, содержащем навешенное на самоходное энергонасыщенное транспортное средство почвообрабатывающее орудие с хребтовой балкой, на которой установлены плужные корпусы и агрегатируемая с ним гибкая вращающаяся борона. На хребтовой балке почвообрабатывающего орудия закреплены поворотные в поперечно-вертикальных плоскостях передний и задний брусья, на которых установлены с возможностью поворота вокруг и перемещения вдоль вертикальной оси стойки с закрепленными на их нижней части вращающимися осями. На передней стойке закреплен конусный рыхлящий зуб, направленный по ходу движения агрегата, и расположенный перпендикулярно ему дисковый нож. На задней стойке также закреплен дисковый нож. Цепной шлейф бороны с рыхлящими зубьями на его звеньях закреплен концами на обеих стойках. Каждый поперечный брус выполнен двухзвенным, при этом неподвижные звенья брусьев закреплены на плуге и посредством осей соединены с подвижными поворотными звеньями. Каждый поперечный брус снабжен гидроцилиндром, обеспечивающими поворот в вертикальной плоскости подвижных их звеньев и соответственно подъем и перевод цепного шлейфа в транспортное положение (см. патент России 2046579, по классу А 01 В 49/02, опубликованный 27.10.95 в Бюл. 30).

Недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является низкая надежность его конструкции и малая эффективность работы узла, обеспечивающего перевод цепного шлейфа из рабочего положения в транспортное, и наоборот. Низкая надежность работы конструкции известного агрегата обусловлена тем, что двухзвенные поперечные брусья соединены между собой посредством оси, которая воспринимает основную нагрузку, возникающую в результате сопротивления бороны в процессе обработки грунта. Поскольку в оси концентрируются напряжения, она должна быть выполнена массивной, что увеличивает в целом вес агрегата и увеличивает момент. Так как на практике упомянутая ось имеет небольшой диаметр, то при случайных увеличениях нагрузки (попадание глыб или камней) возрастает вероятность изгиба либо оси поворотного звена бруса, либо искривление самого звена, что в итоге приведет к невозможности перевода цепного шлейфа в транспортное положение. Малая эффективность работы узла обусловлена тем, что два гидроцилиндра и гидросистема используются только лишь для перевода цепной бороны в различное положение: транспортное или рабочее. Эта операция осуществляется только в начале и в конце рабочего дня или в короткие промежутки времени. Все остальное время гидросистема не используется, однако, находясь постоянно на агрегате, увеличивает его вес, а значит, и изгибающий момент.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является сельскохозяйственный агрегат, содержащий навешенный на самоходное энергонасыщенное транспортное средство многокорпусной плуг с хребтовой балкой, на которой установлены плужные корпусы и расположенные в горизонтальной плоскости с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль своих продольных осей передний и задний брусья, на бороздных концах которых установлены с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль осей стойки с прикрепленными к ним соединительными узлами концов свободно вращающегося цепного модуля с рыхлящими зубьями на звеньях цепи (см. патент Украины 17384, по классу А 01 В 49/02, опубликованный 29.08.97 в Бюл. 5).

Основным недостатком этого сельскохозяйственного агрегата является высокая вероятность его поломки при использовании на кочковатом грунте, что обусловлено несовершенством его конструкции. Этот недостаток поясняется следующим. Передний брус, в сущности, представляет собой консольную балку, имеющую значительные длину и вес. Так, например, при использовании десятикорпусного плуга передний брус имеет длину более 1500 мм. При этом к свободному (консольному) концу бруса прикреплена вертикальная стойка, связанная с цепным модулем, который, в нашем примере, будет иметь длину более 8000 мм и вес до 450 кг. Следовательно, на брус действует значительный изгибающий момент, а если сельскохозяйственный агрегат используется для обработки кочковатого поля, то вертикальная стойка часто входит в контакт с грунтом (зануривается), что еще в большей степени вызывает сопротивление перемещению бруса и способствует увеличению изгибающего момента. Все эти факторы (вес модуля, вес консоли бруса, зануривание стойки) в совокупности, как показывает практика, приводят к изгибу консольной части бруса и стойки, что делает сельскохозяйственный агрегат непригодным для дальнейшей эксплуатации, поскольку в этом случае отсутствует натяжение рабочего цепного модуля, невозможно перевести агрегат в транспортное положение. Если же жесткость бруса увеличивать за счет усиления его сечения, то это приведет только лишь к увеличению веса консольной части, следовательно, и непропорциональному увеличению изгибающего момента. Кроме того, увеличение веса бруса нарушает требования техники безопасности, в части установленных допустимых норм весовых нагрузок для рабочих, которые его перемещают ручным способом при переводе в транспортное (рабочее) положение.

Вторым недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является несовершенство механизма натяжения рабочего цепного модуля. Этот недостаток поясняется следующим. Натяжение цепного рабочего модуля осуществляется за счет поворота стойки вокруг продольной оси переднего бруса, который поворачивается в фитинге с помощью натяжного винта или гидроцилиндра. При этом поворот стойки происходит по радиусу, что вызывает отрыв цепного модуля от поверхности обрабатываемой почвы, в результате чего на стыках образуются гребни, снижающие качество обработки грунта.

В основу изобретения поставлена задача повышения эксплуатационной надежности сельскохозяйственного агрегата с одновременным снижением трудоемкости его обслуживания при переводе в транспортное (рабочее) положение за счет уменьшения изгибающего момента на консольном участке переднего поперечного бруса и вертикальной стойки путем введения в конструкцию агрегата дополнительных унифицированных элементов жесткости между передним брусом и хребтовой балкой и увеличения их степени подвижности, а также универсального узла механического изменения габаритов агрегата при переводе в транспортное (рабочее) положение.

Решение поставленной задачи достигается тем, что сельскохозяйственный агрегат, содержащий навешенный на самоходное энергонасыщенное транспортное средство многокорпусной плуг с хребтовой балкой, на которой установлены плужные корпусы и расположенные в горизонтальной плоскости с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль своих продольных осей передний и задний брусья, на бороздных концах которых установлены с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль осей стойки с прикрепленными к ним соединительными узлами концов свободно вращающегося цепного модуля с рыхлящими зубьями на звеньях цепи, передний брус прикреплен к хребтовой балке с возможностью колебания в горизонтальной плоскости посредством поворотного шарнира с вертикальной осью вращения, установленного на переднем торце хребтовой балки, а также консольный участок переднего бруса снабжен подвижной втулкой, функционально связанной с распорным винтом ломающейся конструкции, который шарнирно закреплен свободным концом на хребтовой балке, кроме того, передняя вертикальная стойка для крепления цепного модуля выполнена в виде плоского упругого элемента.

Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в центре хребтовой балки установлена механическая лебедка с храповым механизмом, свободный конец троса которой, оснащенный крюком и огибающий ось поворотного шарнира хребтовой балки, может быть попеременно функционально связан с каждой из двух проушин, закрепленных на противоположных концах переднего бруса или с цепным модулем или с подвижным балластом, установленным на плуге, для изменения пространственной ориентации перечисленных элементов агрегата относительно хребтовой балки при переводе его в транспортное или рабочее положение.

Распорный винт обеспечивает повышение жесткости переднего бруса, уменьшает изгибающий момент и одновременно является механизмом натяжения цепного модуля. Благодаря тому, что распорный винт выполнен ломающейся конструкции, он не препятствует переводу агрегата (переднего бруса, в частности) в транспортное или рабочее положение.

Выполнение передней вертикальной стойки в виде плоского упругого элемента предупреждает ее поломку при зануривании в грунт.

Наличие на хребтовой балке механической лебедки с храповым механизмом обеспечивает перемещение всех складываемых элементов в рабочее или транспортное положение путем попеременного связывания тросом любого из этих элементов поочередно. Это обеспечивает требуемую безопасность выполнения соответствующих работ и обеспечивает соблюдение норм физической нагрузки работающих.

Сущность изобретения поясняется иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг. 1 - схема предложенного сельскохозяйственного агрегата в рабочем положении, вид сверху; фиг. 2 - узел крепления поворотного шарнира, вид сбоку; фиг. 3 - то же, вид сверху; фиг. 4 - консольный конец переднего бруса с передней вертикальной стойкой, вид сбоку; фиг. 5 - то же, вид с торца; фиг. 6 - то же, вид сверху; фиг. 7 - конструкция распорного винта, вид сбоку; этапы изменения пространственной ориентации элементов агрегата при переводе его из транспортного в рабочее положение: фиг. 8 - транспортное положение агрегата; фиг. 9 - рабочее положение агрегата, когда балласт прижат к хребтовой балке; фиг. 10 - подготовка агрегата к переводу в рабочее положение; фиг. 11 - рабочее положение, когда балласт является противовесом.

Предложенный сельскохозяйственный агрегат содержит навешенный на самоходное энергонасыщенное транспортное средство (не показано) многокорпусной плуг 1 с хребтовой балкой 2, на которой установлены плужные корпусы 3. На торцах хребтовой балки 2 расположены в горизонтальной плоскости с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль своих продольных осей задний 4 и передний 5 брусья, причем передний брус 5 прикреплен к хребтовой балке 2 с возможностью колебания в горизонтальной плоскости посредством поворотного шарнира 6 с вертикальной осью вращения 7. Консольный участок переднего бруса 5 снабжен подвижной втулкой 8, которая имеет возможность перемещаться вдоль бруса 5 и функционально связана с распорным винтом 9 ломающейся конструкции. Свободный конец распорного винта 9 закреплен на хребтовой балке 2 посредством шарнира 10.

В центре хребтовой балки 2 установлена механическая лебедка 11 с храповым механизмом. Свободный конец троса 12 оснащен крюком 13 и огибает вертикальную ось 7 поворотного шарнира 6. Передний брус 5 снабжен двумя проушинами 14, закрепленными на его противоположных концах. В зависимости от направления перемещения переднего бруса 5 относительно хребтовой балки 2 крюк 13 закрепляют на соответствующей проушине 14. Вращением рукоятки 15 лебедки 11 перемещают передний брус 5 в нужном направлении. На раме плуга 1 установлен подвижно балласт 16, который также оснащен аналогичной проушиной 17 для его зацепления крюком 13 и перемещения тросом относительно рамы плуга 1. Наличие шарнира 18 на раме плуга 1 обеспечивает возможность перемещения балласта 16 с помощью того же троса 12 в обратном направлении.

Цепной модуль 19 с рыхлящими зубьями 20 закреплен на вертикальной передней 22 и задней 21 стойках, причем передняя стойка 22 выполнена в виде плоского упругого элемента.

Поворотный шарнир 6 выполнен в виде патрубка 23, имеющего поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению переднего бруса 5 и установленного между верхней 24 и нижней 25 щеками, прикрепленными посредством болтов 26 к переднему торцу хребтовой балки 2. Вертикальная ось 7 обеспечивает возможность колебания патрубка 23 в горизонтальной плоскости, следовательно, и колебание переднего бруса 5 в той же плоскости относительно хребтовой балки 2. Вертикальная ось 7 поворотного шарнира 6 в верхней части выполнена удлиненной для размещения на ней ролика 27 с канавкой для троса 12, что препятствует истиранию оси 7 при работе лебедки 11.

На консольном (бороздном) участке переднего бруса 5 установлена вертикальная стойка 22 для крепления через вращатель (не показан) цепного модуля 19. Регулирование высоты передней стойки 22 осуществляется посредством пальца 28, соединяющего ее с передним брусом 5. Передняя стойка 22 выполнена в виде плоского упругого элемента, подобно рессоре транспортного средства. При этом упругий плоский элемент может быть изготовлен сплошным или из набора полос рессорной стали.

На консольном (бороздном) участке переднего бруса 5 установлена подвижная втулка 8, имеющая поперечное сечение, соответствующее поперечному сечению переднего бруса 5, которая может перемещаться вдоль указанного бруса 5 и фиксироваться в заданном положении с помощью пальца 29. Подвижная втулка 8 снабжена цилиндрическими упорами 30, которые взаимодействуют с вилкой 31 (или хомутом, или кронштейном) распорного винта 9.

Распорный винт 9 состоит из двух частей, образованных двумя тягами 32 и 33 с правой и левой резьбой. На резьбовые концы тяг 32 и 33 навинчены гайки 34 и 35, которые жестко соединены (например, приварены) с щеками 36 и 37. Щеки 36 и 37 связаны между собой посредством осей 38, что позволяет их изгибать относительно друг друга. В щеках 36 и 37 имеются соосные отверстия 39, в которые может устанавливаться шпилька 40 для их фиксации в прямолинейном положении. Благодаря тому, что гайки 34 и 35 жестко связаны с щеками 36 и 37, то при вращении последних происходит одновременное навинчивание (или свинчивание) тяг 32 и 33, что в целом позволяет менять длину распорного винта 9. Благодаря тому, что взаимное расположение щек 36 и 37 может изменяться посредством осей 38 или фиксироваться шпилькой 40, распорный винт 9 имеет возможность либо изгибаться (ломающаяся конструкция) и не препятствовать перемещению переднего бруса 5, либо иметь жесткую прямолинейную форму и выполнять функции дополнительного жесткого элемента и одновременно натяжным устройством цепного модуля 19.

Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с принципом работы предложенного сельскохозяйственного агрегата.

В исходном состоянии (см. фиг. 8) передний брус 5, балласт 16 и цепной модуль 19 находятся в транспортном положении, причем цепной модуль 19 удерживается с помощью троса 12 около хребтовой балки 2. При этом храповый механизм механической лебедки 11 обеспечивает натяжение троса 12 и предотвращает его самопроизвольное разматывание с лебедки 11.

После установки агрегата в загоне перед началом движения тракторист навесной системой транспортного средства опускает плуг 1 с хребтовой балкой 2 до контакта плужных корпусов 3 с почвой. Затем тракторист, отключив храповый механизм, вращением рукоятки 15 разматывает трос 12, и цепной модуль 19 опускается на почву (см. фиг. 10). Далее тракторист отсоединяет крюк 13 от цепного модуля 19 и заводит трос 12 за ролик 27 поворотного шарнира 6. Крюк 13 присоединяется к проушине 14 (к левой проушине по фиг. 10). Затем вращением рукоятки 15 производится наматывание троса 12 на лебедку 11. При этом натянутый трос 12 перемещает передний брус 5 относительно хребтовой балки 2 вправо на расчетный угол атаки. При перемещении переднего бруса 5 происходит выпрямление распорного винта 9 и перемещение подвижной втулки 8 вдоль бруса 5 (см. фиг. 9). Затем в случае необходимости, когда передний брус 5 имеет значительный вылет, трос 12 заводят за шарнир 18 и присоединяют с помощью крюка 13 к проушине 17 балласта 16. Вращением рукоятки 15 лебедки 11 перемещают балласт 16 к краю рамы плуга 1, создавая противовес переднему брусу 5 и уравновешивая изгибающий момент (см. фиг. 11). Далее передний брус 5, балласт 16 и подвижную втулку 8 фиксируют с помощью пальцев. После этого перемещают вертикальные стойки 21 и 22 вертикально вниз, устанавливая необходимую глубину боронования. Выбранную высоту стоек 21 и 22 фиксируют пальцами 28. Затем вращением распорного винта 9 производят натяжение цепного модуля 19. При этом благодаря наличию поворотного шарнира 6 передний брус 5 поворачивается относительно хребтовой балки 2 и не препятствует натяжению цепного модуля 19.

После подготовки агрегата к работе начинают обработку почвы. При движении агрегата плужные корпуса 3 производят вспашку почвы, а цепной модуль 19 бороны, расположенный на вспаханной полосе под расчетным углом атаки к направлению движения, производит боронование почвы. При этом благодаря тому, что передняя вертикальная стойка 22 выполнена в виде плоского упругого элемента, в случаях попадания кочек или зануривания, отклоняется от вертикального положения, огибая препятствие, и быстро возвращается в исходное положение. Это исключает изгиб стойки 22 и не нарушает технологический процесс обработки почвы.

После окончания полевых работ сельскохозяйственный агрегат переводится в транспортное положение в обратной последовательности.

Существенное отличие заявляемого объекта от ранее известных заключается в том, что передний брус 5 установлен с возможностью качения в горизонтальной плоскости относительно хребтовой балки 2, передняя стойка 22 выполнена в виде упругого плоского элемента, между хребтовой балкой 2 и передним брусом 5 установлен распорный винт 9 ломающейся конструкции, на раме плуга 1 размещен подвижный балласт 16, и агрегат оснащен многофункциональной механической лебедкой 11 с храповым механизмом. Перечисленные отличия в совокупности позволяют уменьшить изгибающий момент, действующий на консольные элементы конструкции, исключить поломку агрегата при обработке кочковатых почв, снизить физическую нагрузку при переводе агрегата из одного положения в другое. Ни один из известных сельскохозяйственных агрегатов не может обладать отмеченными свойствами, так как имеет жесткие консольные детали, подверженные изгибу в случае наезда на препятствие, или имеет массивные эти же детали, но в этом случае возрастает изгибающий момент, а также оснащен независимыми однофункциональными устройствами для изменения рабочего положения элементов агрегата, а в случаях отсутствия таковых возникает необходимость применения значительных физических усилий, что недопустимо по условиям техники безопасности.

К техническим преимуществам предложенного сельскохозяйственного агрегата по сравнению с прототипом можно отнести следующее:
- снижение веса переднего бруса без нарушения его жесткости за счет наличия распорного винта между брусом и хребтовой балкой;
- возможность натяжения цепного модуля с помощью распорного винта за счет крепления переднего бруса к хребтовой балке посредством поворотного шарнира;
- универсальность распорного винта за счет использования его по двум назначениям одновременно: как механизма натяжения и как элемента жесткости;
- исключение возможности изгиба передней вертикальной стойки за счет того, что она выполнена в виде упругого плоского элемента;
- возможность уменьшения изгибающего момента за счет наличия на раме плуга подвижного балласта;
- упрощение перевода подвижных элементов агрегата из одного положения в другое за счет наличия всего одной механической лебедки, трос которой может сцепляться с любым из элементов.

Экономический эффект от внедрения изобретения по сравнению с использованием прототипа получают за счет повышения эксплуатационной надежности сельскохозяйственного агрегата, повышения качества обработки почвы и снижения затрат на ремонт, поскольку исключается выход из строя деталей и узлов под влиянием изгибающего момента.

К социальным преимуществам предложенного технического решения можно отнести повышение безопасности обслуживания агрегата и соблюдение допустимых норм физических нагрузок обслуживающего персонала.

Изобретение может быть использовано в сельскохозяйственном машиностроении, преимущественно для пахоты с одновременным боронованием почвы самоходными энергонасыщенными транспортными средствами. Сельскохозяйственный агрегат содержит навешенный на самоходное энергонасыщенное транспортное средство многокорпусной плуг с хребтовой балкой. На балке установлены плужные корпуса и расположенные в горизонтальной плоскости с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль своих продольных осей передний и задний брусья. На бороздных концах брусьев установлены с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль осей стойки с прикрепленными к ним соединительными узлами концов свободно вращающегося цепного модуля с рыхлящими зубьями на звеньях цепи. Передний брус прикреплен к хребтовой балке с возможностью колебания в горизонтальной плоскости посредством поворотного шарнира с вертикальной осью вращения, установленного на переднем торце хребтовой балки. Консольный участок переднего бруса снабжен подвижной втулкой, функционально связанной с распорным винтом ломающейся конструкции. Винт шарнирно закреплен свободным концом на хребтовой балке. Передняя вертикальная стойка для крепления цепного модуля выполнена в виде плоского упругого элемента. В центре хребтовой балки установлена механическая лебедка с храповым механизмом. Свободный конец троса лебедки оснащен крюком и огибает ось поворотного шарнира хребтовой балки. Крюк попеременно функционально связан с каждой из двух проушин, закрепленных на противоположных концах переднего бруса, или с цепным модулем, или с подвижным балластом, установленным на плуге для изменения пространственной ориентации перечисленных элементов агрегата относительно хребтовой балки при переводе его в транспортное или рабочее положение. Такое конструктивное выполнение позволит снизить вес переднего бруса без нарушения его жесткости, обеспечить возможность натяжения цепного модуля с помощью распорного винта, исключить возможность изгиба передней вертикальной стойки и упростить перевод подвижных элементов агрегата из одного положения в другое. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Сельскохозяйственный агрегат, содержащий навешенный на самоходное энергонасыщенное транспортное средство многокорпусный плуг с хребтовой балкой, на которой установлены плужные корпусы и расположенные в горизонтальной плоскости с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль своих продольных осей передний и задний брусья, на бороздных концах которых установлены с возможностью поворота вокруг и перестановки вдоль осей стойки с прикрепленными к ним соединительными узлами концов свободно вращающегося цепного модуля с рыхлящими зубьями на звеньях цепи, отличающийся тем, что передний брус прикреплен к хребтовой балке с возможностью колебания в горизонтальной плоскости посредством поворотного шарнира с вертикальной осью вращения, установленного на переднем торце хребтовой балки, а консольный участок переднего бруса снабжен подвижной втулкой, функционально связанной с распорным винтом, закрепленным свободным своим концом посредством шарнира на хребтовой балке, причем распорный винт выполнен в виде двух тяг с правой и левой резьбой на встречно направленных свободных их концах и связанных между собой посредством гаек, жестко соединенных с щеками, которые соединены между собой посредством оси и имеют дополнительные соосные отверстия для установки в них фиксирующей шпильки, при этом в центре хребтовой балки установлена механическая лебедка с храповым механизмом, а размещенный на раме плуга подвижный балласт - для уравновешивания изгибающего момента при значительном вылете переднего бруса, кроме того, передняя вертикальная стойка для крепления цепного модуля выполнена в виде плоского упругого элемента. 2. Сельскохозяйственный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что механическая лебедка имеет свободный конец, оснащенный крюком для попеременной функциональной связи с каждой из двух проушин, закрепленных на противоположных концах переднего бруса, или с цепным модулем, или с подвижным балластом для изменения пространственной ориентации перечисленных элементов сельскохозяйственного агрегата относительно хребтовой балки при переводе его в транспортное или рабочее положение.