СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МЕЛИОРАТИВНЫХ И ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН Российский патент 2006 года по МПК G01M19/00 G01M15/00 

Изобретение относится к стендовому оборудованию, предназначенному для испытаний рабочих органов почвообрабатывающих и землеройных машин и изучения процессов, происходящих при их взаимодействии с почвой и грунтом.

Известна установка для испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин на износ, содержащая камеру с почвой, механизм ее уплотнения и рабочий орган с приводом, в которой, с целью приближения условий испытания к эксплуатационным условиям путем повышения равномерности уплотнения почвы по всему объему камеры, механизм уплотнения выполнен в виде подпружиненных уплотнительных дисков, установленных в нижней части камеры на упругих элементах (SU, авторское свидетельство №673884. М. кл². G 01 М 19/00, А 01 В 15/00. Установка для испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин на износ / В.Я.Кондратьев, О.М.Кошанов (СССР). - Заявка №2150928/30-15; Заявлено 01.07.1975; Опубл.15.07.1979, Бюл. №26).

Описанная установка не позволяет получать достоверные результаты испытаний, т.к. испытуемый рабочий орган перемещается по одной и той же траектории, а среда меняется в сторону искажения реальной картины за счет ее изменения.

Известен стенд для ускоренных испытаний рабочих органов сельскохозяйственных машин, содержащей раму, рабочую камеру в виде цилиндра, держатель рабочих органов, установленный на приводной оси концентрично рабочей камере и расположенный внутри нее, в котором, с целью повышения достоверности результатов испытаний и расширения области применения стенда, держатель выполнен в виде цилиндра, который установлен с зазором относительно внутренней цилиндрической поверхности рабочей камеры, при этом рабочая камера свободно установлена на раме и снабжена приводом ее вращения, а зажимы для рабочих органов расположены на боковой поверхности держателя (SU, авторское свидетельство №1138685. А. М. кл⁴. G 01 М 19/00, 15/00. Стенд для ускоренных испытаний рабочих органов сельскохозяйственых машин / В.В.Горбатов, В.Б.Воличенко, С.Е.Афанасьева (СССР). - Заявка №3541983/30-15; Заявлено 21.01.1983; Опубл.07.02.1985, Бюл.№5).

К недостаткам описанного стенда относятся ограниченные функциональные возможности.

Известен стенд для ускоренных испытаний ботворежущих аппаратов свеклокомбайнов, содержащий круговой почвенный канал с абразивной смесью и механизм перемещения испытуемого аппарата вдоль канала, в котором, с целью моделирования эксплуатационных условий работы ножа аппарата, механизм перемещения связан с аппаратом через тележку с ребристым катком, обеспечивающим вертикальные колебания ножа, а впереди тележки к механизму перемещения последовательно присоединены валкообразователь и рыхлитель абразивной смеси (SU, авторское свидетельство №238839. М. кл. G 01 М 19/00. Стенд для ускоренных испытаний ботворежущих аппаратов свеклокомбайнов / В.Я.Анилович, А.Р.Яременко, И.П.Сычев и др. (СССР). - Заявка №1212705/30-15; Заявлено 22.01.1968; Опубл.10.03.1969, Бюл.№10).

Описываемый стенд применительно к решаемой нами проблеме не позволяет размещать почвенные монолиты для имитации условий испытаний, наиболее приближенным к реальным условиям эксплуатации.

Известно устройство для определения сопротивления и степени износа почвообрабатывающих рабочих органов, содержащее почвенный канал с кронштейном для рабочих органов и приводов, в котором, с целью повышения точности и снижения энергозатрат, оно снабжено устройством для выравнивания и уплотнения почвы, размещенным за кронштейном рабочих органов, при этом почвенный канал выполнен кольцевым и смонтирован на вертикальном валу, который кинематически связан с приводом (SU, авторское свидетельство №1405716. А1. М. кл⁴. А 01 В 17/00. Устройство для определения сопротивления и степени износа почвообрабатывающих рабочих органов / Г.И.Степко, Т.Г.Малюгин (СССР). - Заявка №4194641/30-15; Заявлено 19.12.1986; Опубл.30.06.1988, Бюл.№24).

К недостаткам описанного устройства относятся большие трудозатраты для замены почвы в желобе почвенного канала. В желобе невозможно разместить почвенные монолиты без их разрушения.

Известен стенд для исследования рабочих органов, содержащий раму, неподвижную кольцевую опору, установленную на раме, контейнер для взаимодействующих с рабочим органом материалом, тензометрическую тележку, несущую рабочий орган, и привод, в котором, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования щебнеочистительных рабочих органов, он снабжен закрепленными на раме вертикальными направляющими, на которые установлена с возможностью перемещения указанным приводом тензометрическая тележка, а контейнер в плане выполнен кольцевым и установлен на подвижной от привода кольцевой опоре, связанной с неподвижной кольцевой опорой опорами качения; с целью обеспечения испытаний различных рабочих органов он снабжен съемной платформой для установки рабочего органа на раме тензометрической тележки (SU, авторское свидетельство №1626113. А1. М. кл⁵. G 01 М 19/00. Стенд для исследования рабочих органов / П.С.Иванов, Д.Е.Хронов (СССР). - Заявка №4670494/11; Заявлено 31.03.1990; Опубл.07.02.1991, Бюл.№5).

Описанный стенд решает узкую техническую задачу.

Известен стенд для испытания рабочих органов землеройных машин, включающий опорную раму, тензометрическую тележку с закрепленным на ней испытываемым рабочим органом и приводом с регулирующим устройством, в котором, с целью получения на стенде высоких скоростей резания, регулирующее устройство соединено с тензометрической тележкой посредством тяговой цепи и смонтировано на одном из ее звеньев захвата, выполненного с двумя плечиками, одно из которых оперто на тензометрическую тележку, а второе на шарнир соседнего звена тяговой цепи, опертого на шину, закрепленную на опорной раме (SU, авторское свидетельство №321709. М. кл. G 01 М 13/00. Стенд для испытания рабочих органов землеройных машин / А.В.Карнаухов, Л.К.Соколов, Ю.Г.Щавелев, П.И.Ремель (СССР). - Заявка №1383132/28-14; Заявлено 02.12.1969; Опубл.19.11.1971, Бюл.№35).

К недостаткам описанного стенда относятся большая трудоемкость замены как почвы, так и почвенных монолитов.

Известен стенд для исследования режимов резания грунта рабочим органом землеройной машины, включающей раму с направляющими, грунтовой контейнер и тензометрическую тележку с приводными роликами, в котором, с целью приближения эксперимента к натуральным условиям, повышения его качества без увеличения веса тензометрической тележки, на последней с возможностью вертикального перемещения смонтированы подпружиненные ролики, взаимодействующие с нижней плоскостью направляющих рельсов (SU, авторское свидетельство №397797. М. кл. G 01 М 15/00. Стенд для исследования режимов резания грунта рабочим органом землеройной машины / В.К.Руднев и В.Л.Гиверу (СССР). - Заявка №1716547/29-14; Заявлено 19.11.1971; Опубл.17.09.1973, Бюл.№37).

К недостаткам описанного стенда относятся искажение условий испытаний и потребность в больших средствах и трудозатратах на подготовку эксперимента.

Известен стенд для определения рабочих параметров работы дорожно-строительных машин, содержащий раму, грунтовый контейнер, тензометрическую тележку с рабочими органами, привод и устройство для подготовки грунта с планирующей заслонкой и катком, в котором, с целью получения слоистой грунтовой толщи требуемых размеров и прочности, грунтовый контейнер выполнен по периметру с верхней полкой и снабжен установленной на ней многосекционной опалубкой, выполненной из свободно расположенных друг на друге пластин, имеющих фиксаторы; внутренние стенки пластин выполнены с зигзагообразной поверхностью (SU, авторское свидетельство №509813. М. кл². G 01 М 19/00, Е 02 F 1/00, Е 01 С 23/07. Стенд для определения рабочих параметров и режимов работы дорожно-строительных машин / В.И.Баловнев, В.З.Иодик, В.Я.Дворковой и др. (СССР). - Заявка №1929259/29-33; Заявлено 13.06.1973; Опубл.05.04.1976, Бюл.№13).

К недостаткам описанного стенда, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относятся низкая достоверность результатов исследований, большие затраты труда и времени на подготовку почвы и грунта к эксперименту, ограниченные функциональные возможности.

Сущность заявленного изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - приблизить условия испытаний к эксплуатационным условиям путем закладки почвенных и грунтовых монолитов на пути перемещения испытуемого рабочего органа.

Технический результат - повышение достоверности результатов исследований, снижение затрат труда и времени на подготовку почвы и грунта в секциях, расширение функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном стенде для испытания рабочих органов мелиоративных и землеройных машин, содержащем раму, грунтовый контейнер, направляющие, тензометрическую тележку с испытуемым рабочим органом, привод тензометрической тележки и устройство для подготовки грунта и почвы с планирующей заслонкой и катками, согласно изобретению грунтовый контейнер выполнен секционным, секции на рабочем участке стенда снабжены возможностью размещения почвенных и грунтовых монолитов и выполнены шарнирно установленными на раме в виде поворотных днищ с вертикальными стенками, соединенными гидроприводами с рамой, на верхнем срезе каждой вертикальной стенки размещен с возможностью фиксируемых положений клапан, а крайние секции на участках разгона и торможения заполнены однородной почвенно-грунтовой массой; каждая секция снабжена средством блокировки положения на раме.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен стенд для испытания рабочих органов мелиоративных и землеройных машин, вид в плане.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез секции грунтового контейнера на участке разгона тензометрической тележки.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез секции грунтового контейнера с почвенным монолитом до прохода испытуемого рабочего органа.

На фиг.4 - сечение В-В на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез секции грунтового контейнера с почвенным монолитом после его деформации испытуемым рабочим органом.

На фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, положения днищ, вертикальных стенок и клапанов после их перевода в состояние для удаления деформированных и разрушенных почвенных монолитов испытуемым рабочим органом.

На фиг.6 - то же, после разрушения частей почвенных монолитов и почвенно-грунтовой смеси для замены их новыми образцами для проведения новой серии опытов.

На фиг.7 - то же, положение днищ, вертикальных стенок и клапанов после закладки новой порции почвенно-грунтовой смеси и укладки монолита для перевода в рабочее положение.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Стенд для испытания рабочих органов сельскохозяйственных, мелиоративных и землеройных машин содержит раму 1 (в силу известности показана условно), грунтовый контейнер 2, направляющие 3 и 4, тензометрическую тележку 5 с испытуемым рабочим органам 6, привод 7 тензометрической тележки 5 и устройство для подготовки грунта и почвы с планирующей заслонкой и катками. В силу известности заслонка и каток на чертежах не показаны. Последние выполнены съемными и на раму тензометрической тележки 5 устанавливаются при поверхностной подготовке рельефа почвы.

Грунтовый контейнер 2 и направляющие 3 и 4 размещены на раме 1. Тензометрическая тележка 5 на направляющих 3 и 4 размещена посредством опорных катков 8.

Тензометрическая тележка 5 снабжена приводом 7 поступательного перемещения и включает электродвигатель 9, многоступенчатый редуктор 10, конический редуктор 11, открытую цепную передачу 12, установленные в подшипниковых опорах барабаны 13 и 14 для размотки и намотки ветвей 15, 16, 17 и 18 канатов. Ветви 15, 16, 17 и 18 выполнены из целого куска каната. Концы ветвей 15, 16 и 17 и 18 закреплены на концевых участках стенда и снабжены натяжными устройствами. Канат имеет возможность перепасовки для увеличения срока службы.

На раме тензометрической тележки 5 смонтирован механизм 19 для подъема относительно днища контейнера 2 рабочего органа 6. Механизм 19 имеет силовой гидроцилиндр 20 с большим ходом, гидростанцию 21, гидрозолотник 22, монтажную плиту 23, размещенную в направляющих 24.

Грунтовой контейнер 2 выполнен секционным. Секции 25, 26, 27 и 28 на рабочем участке стенда снабжены возможностью размещения почвенных и грунтовых монолитов 29 (см. фиг.3 и 7).

Секции 25-28 выполнены шарнирно установленными на раме 1. Каждая секция 25 (26, 27, 28) представлена в виде пары поворотных на шарнирах 30 днищ 31 и 32 с вертикальными стенками 33 и 34. Вертикальные стенки 33 и 34 секции 25-28 соединены гидроприводами 35 и 36 с рамой 1. На верхнем срезе каждой вертикальной стенки 33 (34) размещен с возможностью фиксируемых положений клапан 37 (38). Крайние секции 39 на участках разгона и торможения заполнены однородной почвенно-грунтовой массой 40. Секции 25-28 по отношению к крайним секциям 39 и раме 1 снабжены средствами 41 блокировки положения.

Стенд для испытания рабочих органов сельскохозяйственных машин для поверхностной обработки почвы, мелиоративных машин для рыхления переуплотнения почв и нарезки щелей на глубину 0,4-0,8 м и землеройных машин для разработки грунтов работает следующим образом.

Перед началом опытов секции 25, 26, 27 и 28 грунтового контейнера 2 гидроприводами 35 и 36 приводят в положения, изображенные на фиг.6. Остатки почвенно-грунтовой смеси 40 удаляют с вертикальных стенок 33 и 34, размещенных в данный момент под углом к горизонту. Клапаны 37 и 38 на шарнирах висят на верхних кромках стенок 33 и 34 и не препятствуют сходу смеси 40. Далее на смесь 40 укладывают почвенный монолит 29 (см. фиг.7). Затем гидроприводами 35 и 36 днища 31 и 32 с положений, показанных на фиг.7, приводят в рабочее положение, показанное на фиг.3. Клапаны 37 и 38 исключают просыпание почвы за пределы стенда. После установки днищ 31 и 32 в рабочее положение клапаны 31 и 32 приводят в вертикальные положения, изображенные на фиг.3 и 4.

Далее секции 25, 26, 27 и 28 средствами блокировки 41 фиксируют в рабочем положении грунтового контейнера 2.

При установке рабочего органа 6, например стойки щелереза для поделки водопоглащающих щелей на посевах многолетних кормовых культур в требуемое положение относительно верхнего слоя почвенно-грунтовой массы 40 на раме тензометрической тележки 5, его фиксируют на монтажной плите 23.

Тензометрическую тележку 5 устанавливают в самой крайней секции 39 для ее разгона. При включении в сеть электродвигателя 9 его мощность для привода передается сначала на многоступенчатый редуктор 10, а далее - на конический редуктор 11. С выходного вала редуктора 11 крутящий момент посредством цепной передачи 12 передается на тросовые барабаны 13 и 14. Вращение барабанов 13 и 14 приводит к перемотке ветвей канатов 17, 18 и 15, 16. Это приводит к качению опорных катков 8 по направляющим 3 и 4 и поступательному перемещению тензометрической тележки 5.

Поступательное перемещение тензометрической тележки 5 приводит к перемещению испытуемого рабочего органа в последовательно установленных почвенных монолитах 29, размещенных в грунтовом контейнере 2.

Режущей кромкой стойки рабочего органа 6 и ее долотом пласт с монолитами 29 разрезается на две части (см. фиг 4).

При завершении опыта стойка рабочего органа 6 перемещается в крайнюю секцию 39 на участке торможения.

Для извлечения рабочего органа 6 из однородной почвенно-грунтовой смеси 40 в крайней секции 39 включают в работу электродвигатель гидростанции 21. Управляя через гидрозолотник 22, силовым гидроцилиндром 20 вертикально перемещают стойку рабочего органа 6 посредством монтажной плиты 23 и двух пар направляющих 24, а носок долота рабочего органа 6 устанавливают с зазором 50...80 мм над поверхностью грунтового контейнера 2.

Тензометрическую тележку 5 ее приводом 7 возвращают в исходное положение, т.е. в крайнюю секцию 39. Гидроприводами 35 и 36 днища 31 и 32 с вертикальными стенками 33 и 40 приводят в положения, изображенные на фиг.5. При изменении положений днищ 31 и 32 клапаны 37 и 38 стенок 33 и 34 исключают самопроизвольные осыпания почвенно-грунтовой массы 40 на раму 1 стенда. Разрушенные почвенные монолиты 29 и его фрагменты убирают со стенок 33 и 34 секций 25, 26, 27 и 28.

При закладке новой серии опытов почвенные монолиты 29 укладывают повторно на почвенно-грунтовую массу 40 (см. фиг.7).

Для получения достоверных сведений результатов исследований в качестве монолитов 29 на посевах трав 2-4-летнего возраста вырезают блоки с размерами 400×600×2400 мм, удобными для погрузки и дальнейшей транспортировки. При плотности монолита 29, равной 1,32-1,42 т/м³, масса монолитов 29 составляет 760-820 кг. Погрузку последних производят краном-манипулятором, снабженным специальным захватом.

Для имитации грунта повышенной твердости используют цементный раствор и материал грунта. Сначала готовят смесь, а потом ее на вибростенде формируют с заданными размерами. Для погрузки образцов в тело монолита 29 закладывают монтажные крюки.

Стенд обеспечит получение достоверных результатов исследований, снизит затраты труда и времени на подготовку почвы и грунта в каждой секции. Положения почвеных монолитов после извлечения позволяют визуально изучить характер и детали деформации почвы и грунта.

Изобретение относится к стендовому оборудованию и может быть использовано для испытаний рабочих органов почвообрабатывающих и землеройных машин и изучения процессов, происходящих при их взаимодействии с почвой и грунтом. Устройство содержит раму, грунтовый контейнер, направляющие, тензометрическую тележку с испытуемым рабочим органом, привод тензометрической тележки и устройство для подготовки грунта и почвы с планирующей заслонкой и катками. Грунтовый контейнер выполнен секционным. Секции на рабочем участке стенда снабжены возможностью размещения почвенных и грунтовых монолитов. Секции выполнены шарнирно установленными на раме в виде поворотных днищ с вертикальными стенками. Вертикальные стенки соединены гидроприводами с рамой. На верхнем срезе каждой вертикальной стенки размещен с возможностью фиксируемых положений клапан. Крайние секции на участках разгона и торможения заполнены однородной почвенно-грунтовой массой. Секции снабжены индивидуальными средствами блокировки положений на раме. Технический результат заключается в повышении достоверности результатов испытаний, снижении затрат труда и времени и обеспечения возможности визуального наблюдения за процессом испытаний. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Стенд для испытания рабочих органов мелиоративных и землеройных машин, содержащий раму, грунтовый контейнер, направляющие, тензометрическую тележку с испытуемым рабочим органом, привод тензометрической тележки и устройство для подготовки грунта и почвы с планирующей заслонкой и катками, отличающийся тем, что грунтовый контейнер выполнен секционным, секции на рабочем участке стенда имеют возможность размещения почвенных и грунтовых монолитов и выполнены шарнирно установленными на раме в виде поворотных днищ с вертикальными стенками, соединенными гидроприводами с рамой, на верхнем срезе каждой вертикальной стенки размещен с возможностью фиксируемых положений клапан, а крайние секции на участках разгона и торможения заполнены однородной почвенно-грунтовой массой.2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что каждая секция снабжена средством блокировки положения на раме.