Сеялка полосного посева Российский патент 2024 года по МПК A01B49/06 A01C7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным агрегатам и сеялкам для прямого полосного посева семян в дернину, оснащенных сошниковыми группами с бороздовскрывателями в виде фрезерных секций с дисковыми фрезами.

Известна устанавливаемая отдельно на каждый бороздовскрыватель фрезерной секции предохранительная муфта фирмы Стауб (Франция) с радиальными коническими кулачками. Секция состоит из корпуса, в котором расположен ведущий вал, приводящий во вращение через коническую передачу ведомый вал со шлицевыми хвостовиками для соединения с крестовинами предохранительных устройств. Крутящий момент от ведомого вала передаётся ступицам ротора фрезы за счёт находящихся в направляющих конусах крестовин плунжеров, которые под воздействием пружин вводятся в соответствующие углубления ступиц. При встрече Г-образных ножей с препятствием плунжеры вытесняются из углублений ступицы и ротор фрезы останавливается, в то время как вал продолжает вращаться (Яцук Е.П. и др. Ротационные почвообрабатывающие машины. М.: Машиностроение, 1971. 256 с. С.236-237).

Недостатком устройства является то, что при входе Г-образного ножа в почву или при встрече с препятствием всю силу удара до момента срабатывания предохранительной муфты принимает на себя нож, что снижает его ресурс работы из-за воздействия периодически возникающих ударных нагрузок, а кроме того обуславливает высокую энергоемкость обработки почвы.

Наиболее близким по технической сущности является фрезерный бороздовскрыватель сеялки полосного посева, конструкция которой включает опорно-приводные колёса, бункер для семян с высевающими аппаратами, фрезерную секцию и катки. На концах выходных валов секции установлены рабочие органы в виде дисковой фрезы с Г-образными ножами, содержащей предохранительную муфту, состоящую из ведущей и ведомой полумуфт и промежуточной втулки. На торцовой поверхности ведущей полумуфты расположены лунки с шариками. Промежуточная втулка установлена на валу с возможностью вращения и имеет на торцовой поверхности лунки, соответствующие лункам ведущей полумуфты. Внешняя поверхность промежуточной втулки выполнена с продольными выступами. Ведомая полумуфта с продольными выступами на внутренней поверхности размещена на подшипниках на промежуточной втулке так, что каждый выступов ведомой полумуфты расположен в пазу промежуточной втулки и между ними установлены демпферные пружины, жёсткость которых при наибольшей установочной длине равна минимальному усилию резания почвы Г-образными ножами. При этом ведущая полумуфта и промежуточная втулка сжаты между собой посредством пружины с усилием проворачивания равным суммарной жёсткости демпферных пружин при максимальном сжатии под нагрузкой, соответствующей предельно допустимому усилию на Г-образный нож. (Пат. 2630499 РФ, A01C 7/00. Сеялка полосного посева / В.А. Сысуев, С.Л. Дёмшин, Д.А. Черемисинов, М.С. Доронин. - №2016108406; заявл. 09.03.2016; опубл. 11.09.2017, бюл. №26).

Недостатками данного демпферно-предохранительного устройства являются высокая неравномерность и величина нагрузки на привод фрезерных секций при фрезеровании полос в дернине, вызванные тем, что ударная нагрузка при входе Г-образных ножей в почву сменяется постепенным снижением до ноля, причем ее величина удваивается при параллельной работе борозовскрывателей сеялки в виде дисковых фрез. Этому также способствует то, что каждый рабочий орган оснащён демпферно-предохранительным механизмом и срабатывание его предохранительной муфты приводит к проворачиванию дисковых фрез относительно друг друга. Положения Г-образных ножей на дисковых фрезах могут совпасть, что удвоит усилие фрезерования почвы и соответственно повысит нагрузку на привод фрезерной секции, тем самым приведет к возможности его поломки, либо потребует изначального увеличения прочности. Неравномерный характер крутящего момента, передаваемого предохранительной муфтой отрицательно сказывается на точности её срабатывания, а объединение в едином демпферно-предохранительном механизме функций демпфирования и защиты от перегрузки обуславливает сложность его конструкции.

Технический результат изобретения заключается в снижении величины и повышении равномерности крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции сеялки полосного посева, повышении точности срабатывания его предохранительной муфты и упрощении конструкции демпферно-предохранительного механизма.

Технический результат достигается тем, что на сеялке полосного посева, содержащей последовательно расположенные на раме опорно-приводные колеса, фрезерные секции, имеющие механизмы регулировки глубины обработки и закрытые кожухами, на концах выходных валов которых установлены демпферные устройства, состоящие из внутренней втулки с продольными выступами на внешней поверхности, на которой с возможностью вращения друг относительно друга установлена внешняя втулка, на внешней стороне которой установлены рабочие органы в виде дисков с ножами, а на внутренней поверхности которой имеются продольные выступы, причём они установлены таким образом, что между каждым из выступов внутренней и внешней втулок со стороны, противоположной направлению вращения, установлены демпферные пружины, суммарная жёсткость которых, при наибольшей установочной длине, равна минимальному усилию резания почвы ножами, соответствующему наименьшей удовлетворяющей агротехническим требованиям на посев трав в дернину глубине обработки почвы, бункер для семян с высевающими аппаратами и их приводом, семяпроводы, семянаправители и прикатывающие катки согласно предлагаемому изобретению на выходном валу каждой фрезерной секции смонтирована предохранительная муфта, состоящая из ведущей полумуфты, выполненной на торцевой поверхности свободно установленной на выходном валу ведомой шестерни фрезерной секции, на которой по окружности имеются пазы с расположенными в них подпружиненными шариками, и ведомой полумуфты в виде торцовой поверхности буртика выходного вала с лунками, соответствующими по расположению пазам ведущей полумуфты, причем ведущая и ведомые полумуфты соединены между собой посредством шариков, подпружиненных с усилием проворачивания равным суммарной жёсткости пружин одного из демпферных устройств при максимальном сжатии под нагрузкой, соответствующей предельно допустимому усилию на нож рабочего органа, при этом количество ножей, кинематический и технологический режимы работы фрезы и рабочий ход пружин демпферного устройства удовлетворяют условию постоянного нахождения в режиме обработки почвы, с усилием резания превышающим 2/3 от его среднего значения, не более одного ножа из числа установленных поочередно на каждом из рабочих органов фрезерной секции

где L_фр - длина циклоиды, описываемой лезвием ножа за 1 оборот выходного вала фрезерного секции, м;

n - общее количество ножей на рабочих органах фрезерной секции, шт.;

l _ножа - длина пути отрезания почвенной стружки лезвием ножа, в режиме обработки почвы с усилием резания превышающим две трети от его среднего значения, м;

Δ _пруж - длина сектора циклоиды, на которую отклоняется лезвие ножа при входе в почву за счёт сжатия пружин демпферного устройства, м.

При работе сеялки полосного посева рабочие органы фрезерных секций, в виде установленных на внешней втулке демпферного устройства дисков с ножами, измельчают полосы почвы в монолите дернины. В качестве ножей рабочего органа могут быть использованы Г-образные или пластинчатые ножи, либо полевые мотыги («гусиные лапки»). При этом из бункера для семян посредством высевающих аппаратов по семяпроводам и семянаправителям в слой обработанной почвы на заданную глубину подаются семена трав. Далее почва в полосах уплотняется прикатывающими катками.

При фрезеровании полосы почвы в момент входа ножа в дернину, когда нагрузка на него резко возрастает от ноля до максимума, пружины, установленные между выступами внутренней и внешних втулок демпферного устройства, со стороны противоположной направлению вращения рабочего органа, сглаживают ударные нагрузки на ножи, что позволяет увеличить срок их службы и снижает энергоёмкость фрезерования почвы за счёт уменьшения максимальной окружной силы, действующей на нож, в 2,0-2,5 раза (Яцук Е. П., Панов И.М. и др. Ротационные почвообрабатывающие машины. М.: Машиностроение, 1971. 256 с. С. 175).

При встрече ножа рабочего органа фрезерной секции с препятствием по твёрдости и прочности, значительно превосходящим соответствующие параметры почвы, пружины демпферного устройства сжимаются до выбора зазоров между витками, что является началом выхода шариков из соответствующих лунок ведомой полумуфты предохранительного муфты. Далее ведущая и ведомая полумуфты начинаются проворачиваться друг относительно друга и привод секции начинает работать вхолостую, тем самым предотвращая поломку ножей. По окончании контакта с препятствием под действием усилия сжатия пружин шарики войдут в соответствующие лунки на торцовой поверхности ведомой полумуфты и фрезерование почвы возобновится.

При обработке полос дернины рабочими органами в виде дисковых фрез усилие отрезания почвенной стружки носит циклический характер, причем его величина характеризуется максимальным значением в момент входа ножа фрезы в почву и дальнейшим постепенным уменьшением до нуля в момент окончания процесса резания. Применение общей предохранительной муфты для двух рабочих органов фрезерной секции, оборудованных демпферными устройствами, при соблюдении условия постоянного нахождения в режиме обработки почвы не более одного ножа из числа установленных поочередно на каждом из рабочих органов фрезерной секции, позволяет сгладить ударные нагрузки на механизм предохранительной муфты, так как ножи двух рабочих органов включаются в рабочий процесс фрезерования поочередно, друг за другом, поддерживая тем самым примерно одинаковую величину нагрузки на привод фрезерной секции во время каждого оборота выходного вала. Тем самым обеспечивая функционирование предохранительной муфты в наиболее благоприятных условиях, когда колебания величины передаваемого ею крутящего момента минимальны.

Соблюдение предложенного положения по соотношению параметров рабочего органа и режима работы фрезерной секции также позволяет кратно снизить величину крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции, так как ножи разных рабочих органов фрезерной секции осуществляют процесс фрезерования поочередно и последовательно, то нагрузка на привод примерно равна среднему значению крутящего момента, потребляемого одним из рабочих органов на фрезерование почвы.

Ограничение режима обработки почвы по величине усилия фрезерования дает возможность несколько расширить допустимый диапазон колебаний кинематического режима работы фрезерной секции, что необходимо для успешного функционирования предложенной конструкции демпферно-предохранительного механизма в полевых условиях, когда происходит некоторое варьирование, в определенной зоне допуска, значений поступательной скорости сеялки и частоты вращения рабочих органов фрезерной секции вследствие непостоянства рабочих условий.

Согласно опытным данным (Bernacki H., Haman J., Kanafoiski Cz. Agricultural Machines, Theory and Construction. Vol.1. Washington, D. C., 1972. 883 p. С. 403. Рис. 8.22) вход в почву ножа дисковой фрезы, в том числе при наличии демпферных устройств, характеризуется резким возрастанием усилия резания от ноля до максимального значения, причем усилие резания не более 2/3 от среднего присутствует в начале процесса и составляет 5-10° угла поворота диска рабочего органа. В дальнейшем режим обработки почвы с усилием резания, не превышающим 2/3 от его среднего значения, наблюдается при выходе ножа рабочего органа из почвы, характеризуется плавным снижением усилия резания до ноля и соответствует углу поворота диска рабочего органа на 15-25°. Соблюдение предложенного условия по ограничению усилия резания при входе и выходе из почвы ножей рабочих органов позволяет исключить режим работы фрезерной секции, при котором происходит падение нагрузки на привод более, чем на 1/3 от соответствующей среднему усилию резания.

Применение общей предохранительной муфты для двух рабочих органов фрезерной секции сеялки позволяет обеспечить постоянство поочередного взаиморасположения ножей рабочих органов в случае её срабатывании при перегрузке, гарантируя тем самым, что их включение в процесс фрезерования почвы происходит строго поочередно и равномерно, так как не происходит проворачивания выходного вала относительно рабочих органов. Использование в технологической схеме демпферно-предохранительного механизма одной предохранительной муфты, работающей совместно с двумя рабочими органами фрезерной секции, существенно упрощает его конструкцию.

Таким образом, оснащение сеялки полосного посева демпферно-предохранительным механизмом предложенной конструкции позволяет предотвратить разрушение ножей рабочих органов при встрече с препятствиями в почве и одновременно сглаживает ударные нагрузки на них при входе в почву, что значительно увеличивает срок службы ножей, уменьшает мощность передаваемую приводом фрезерной секции, упрощает конструкцию демпферно-предохранительного механизма и повышает его надежность, улучшает точность срабатывания её предохранительной муфты.

Совокупность вышеуказанных существенных признаков обеспечивает снижение величины и повышение равномерности крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции сеялки полосного посева, повышение точности срабатывания его предохранительной муфты и упрощение конструкции демпферно-предохранительного механизма.

На чертежах представлены иллюстрации, поясняющие сущность изобретения: фиг. 1 - конструктивно-технологическая схема сеялки полосного посева (вид сбоку); фиг. 2 и 3 - схема демпферно-предохранительного механизма фрезерной секции сеялки полосного посева.

Сеялка полосного посева содержит раму 1, на которой установлены опорно-приводные колеса 2, бункер для семян 3 с высевающими аппаратами 4 и их приводом, семяпроводы 5, фрезерную секцию 6 и прикатывающие катки 7. Фрезерная секция 6 имеет механизм 8 регулировки глубины обработки и закрыта кожухом 9, в задней части которого установлены семянаправители 10. На концах выходного вала фрезерной секции 6 установлены рабочие органы 11 в виде дисков 12 с ножами 13. Каждый рабочий орган 11 фрезерной секции 6 содержит демпферное устройство, состоящее из внутренней 14 и внешней втулки 15, которые имеют возможность вращения относительно друг друга и между выступами которых установлены пружины сжатия 16. На внешней втулке 15 демпферного устройства размещены диски 12 с ножами 13. Суммарная жёсткость пружин сжатия 16, при наибольшей установочной длине, равна минимальному усилию резания почвы ножами 13.

Выходной вал 17 фрезерной секции 6 оборудован предохранительной муфтой. Ее ведущая полумуфта выполнена в виде торцевой поверхности ведомой шестерни 18 фрезерной секции 6, свободно установленной на выходном валу 17, в которой выполнены пазы под подпружиненные шарики 19. Ведомая полумуфта совмещена с торцевой поверхности буртика выходного вала 17, на которой имеются лунки, соответствующие по расположению пазам ведущей полумуфты. Ведущая и ведомая полумуфты соединены между собой посредством подпружиненных шариков 19, размещенных в пазах ведомой шестерни 18, которые в рабочем состоянии предохранительной муфты находятся в лунках торцевой поверхности выходного вала 17. Усилие срабатывания предохранительной муфты, равное суммарной жёсткости пружин одного из демпферных устройств при максимальном сжатии под нагрузкой, соответствующей предельно допустимому усилию на нож 13 рабочего органа 11, регулируется поджимной гайкой 20 и подбором усилия сжатия пружин 21. При этом параметры рабочего органа 11 и режим работы фрезерной секции 6 должны удовлетворять условию постоянного нахождения в режиме обработки почвы, с усилием резания превышающим 2/3 от его среднего значения, не более одного ножа 13 из числа поочередно установленных на каждом из рабочих органов 11, что позволяет обеспечить снижение величины и повышение равномерности крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции сеялки полосного посева, повысить точность срабатывания его предохранительной муфты и упрощение конструкции демпферно-предохранительного механизма.

Сеялка полосного посева работает следующим образом. При движении сеялки ножи 13, установленные на дисках 12 рабочего органа 11 фрезерной секции 6, фрезеруют полосу почвы в дернине. В обработанную почву из бункера 3 высевающими аппаратами 4 по семяпроводам 5 и семянаправителям 10 подаются семена. Далее почва в обработанной полосе уплотняется катками 7. При этом ведущая полумуфта предохранительной муфты, свободно установленная на выходном валу 17, имеет постоянное зацепление с шестернями привода фрезерной секции 6 и приводится во вращение через механизм трансмиссии сеялки от вала отбора мощности трактора. Крутящий момент посредством шариков 19, подпружиненных с усилием, соответствующим предельно допустимой нагрузке на нож 13 рабочего органа 11 и расположенных в соответствующих лунках ведомой полумуфты, передается на выходной вал 17 фрезерной секции 6 и далее через демпферные механизмы приводит в движение рабочие органы 11 в виде дисков 12 с ножами 13.

При фрезеровании пружины 16 демпферного механизма, установленные между выступами внутренней 14 и внешней втулки 15 сглаживают ударные нагрузки на ножи 13 при входе в почву. Ножи 13 рабочих органов 11, расположенных на концах выходного вала 17, включаются в рабочий процесс фрезерования поочередно, поддерживая тем самым величину крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции 6, примерно равной среднему значению крутящего момента, потребляемого одним из её рабочих органов 11. Суммарный эффект от действия демпферных механизмов и заявленного порядка выполнения технологического процесса фрезерования также существенно повышает равномерность крутящего момента, передаваемого предохранительной муфтой и приводом фрезерной секции 6.

При встрече ножа 13 рабочего органа 11 с препятствием по твёрдости и прочности, значительно превосходящим соответствующие параметры почвы, пружины 16 демпферного механизма сжимаются до выбора зазоров между витками. Этот момент является началом выхода шариков 19 из соответствующих лунок ведомой полумуфты и дальнейшего срабатывания предохранительного устройства, когда ведущая и ведомая полумуфты начинает проворачиваться относительно друг друга, что исключает поломку ножей 13. После окончания контакта с препятствием под действием усилия сжатия пружин 21 шарики 19 входят в соответствующие лунки на торцовой поверхности ведомой полумуфты и процесс фрезерования почвы возобновится.

Использование сеялки полосного посева по сравнению с прототипом обеспечит снижение величины и повышение равномерности крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции сеялки полосного посева, повышение точности срабатывания его предохранительного муфты и упрощение конструкции демпферно-предохранительного механизма.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным агрегатам и сеялкам для прямого посева трав. Сеялка полосного посева содержит раму 1, на которой установлены колёса 2, бункер 3 с высевающими аппаратами 4 и их приводом, семяпроводы 5, фрезерную секцию 6 и прикатывающие катки 7. Фрезерная секция 6 имеет механизм 8 регулировки глубины обработки и закрыта кожухом 9 с семянаправителями 10. На выходном валу фрезерной секции установлены рабочие органы 11 в виде дисков 12 с ножами 13, имеющие демпферное устройство из внутренней и внешней втулки, установленные с возможностью вращения относительно друг друга и между выступами которых расположены пружины сжатия. Суммарная жёсткость пружин, при наибольшей установочной длине, равна минимальному усилию резания почвы ножами. Выходной вал оборудован предохранительной муфтой. Ее ведущая полумуфта выполнена на торцевой поверхности свободно установленной на выходном валу ведомой шестерни фрезерной секции и имеет пазы под подпружиненные шарики. Ведомая полумуфта совмещена с торцевой поверхностью буртика вала. Полумуфты соединены посредством шариков, которые в рабочем состоянии муфты находятся в лунках ведомой полумуфты. Усилие срабатывания предохранительной муфты, равное суммарной жёсткости пружин одного из демпферных устройств при сжатии под нагрузкой, соответствующей предельно допустимому усилию на нож 13, регулируется гайкой и пружинами. При этом параметры рабочего органа 11 и режим работы фрезерной секции 6 должны удовлетворять условию постоянного нахождения в режиме обработки почвы, с усилием резания, превышающим 2/3 от его среднего значения, не более одного ножа 13 из числа поочередно установленных на каждом из рабочих органов 11. Изобретение позволит обеспечить снижение величины и повышение равномерности крутящего момента, передаваемого приводом фрезерной секции сеялки полосного посева, повышение точности срабатывания его предохранительной муфты и упрощение конструкции демпферно-предохранительного механизма. 3 ил.

Сеялка полосного посева, содержащая последовательно расположенные на раме опорно-приводные колеса, фрезерные секции, имеющие механизмы регулировки глубины обработки и закрытые кожухами, на концах выходных валов которых установлены демпферные устройства, состоящие из внутренней втулки с продольными выступами на внешней поверхности, на которой с возможностью вращения друг относительно друга установлена внешняя втулка, на внешней стороне которой установлены рабочие органы в виде дисков с ножами, а на внутренней поверхности которой имеются продольные выступы, причём они установлены таким образом, что между каждым из выступов внутренней и внешней втулок со стороны, противоположной направлению вращения, установлены демпферные пружины, суммарная жёсткость которых, при наибольшей установочной длине, равна минимальному усилию резания почвы ножами, соответствующему наименьшей удовлетворяющей агротехническим требованиям на посев трав в дернину глубине обработки почвы, бункер для семян с высевающими аппаратами и их приводом, семяпроводы, семянаправители и прикатывающие катки, отличающаяся тем, что на выходном валу каждой фрезерной секции смонтирована предохранительная муфта, состоящая из ведущей полумуфты, выполненной на торцевой поверхности свободно установленной на выходном валу ведомой шестерни фрезерной секции, на которой по окружности имеются пазы, с расположенными в них подпружиненными шариками, и ведомой полумуфты в виде торцовой поверхности буртика выходного вала с лунками, соответствующими по расположению пазам ведущей полумуфты, причем ведущая и ведомые полумуфты соединены между собой посредством шариков, подпружиненных с усилием проворачивания, равным суммарной жёсткости пружин одного из демпферных устройств при максимальном сжатии пружин под нагрузкой, соответствующей предельно допустимому усилию на нож рабочего органа, при этом количество ножей, кинематический и технологический режимы работы фрезы и рабочий ход пружин демпферного устройства удовлетворяют условию постоянного нахождения в режиме обработки почвы с усилием резания, превышающим 2/3 от его среднего значения, не более одного ножа из числа установленных поочередно на каждом из рабочих органов фрезерной секции:

где L_фр - длина циклоиды, описываемой лезвием ножа за 1 оборот выходного вала фрезерной секции, м;

n - общее количество ножей на рабочих органах фрезерной секции, шт.;

- длина пути отрезания почвенной стружки лезвием ножа, в режиме обработки почвы с усилием резания, превышающим две трети от его среднего значения, м;

- длина сектора циклоиды, на которую отклоняется лезвие ножа при входе в почву за счёт сжатия пружин демпферного устройства, м.