Навесная система трактора Российский патент 2024 года по МПК A01B63/10 A01B63/32 

Изобретение относится к лесохозяйственному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к механизмам навески почвообрабатывающих орудий на трактор.

Известна навесная система трактора (А.с. № 360910 СССР; МПК A01B 63/10; опубл. 07.12.72), содержащая нижние тяги, подъемные рычаги, соединенные раскосами с нижними тягами, верхнюю тягу, приводные рычаги, вал и гидропривод.

Недостаток этой навесной системы трактора заключается в отсутствии конструктивной возможности обеспечения рекуперации энергии рабочей жидкости, затрачиваемой на выполнение рабочего процесса, и поворотов рамы почвообрабатывающих орудий в поперечно-вертикальной плоскости для улучшения копирования рельефа местности и качества обработки почвы в условиях нераскорчеванных вырубок и гарей.

Известна навесная система трактора (Пат. № 6443236 США; МПК A01B 59/06; опубл. 03.09.2002), содержащая две нижние и верхнюю тяги, гидроцилиндр и рычаги подъема, причем верхняя тяга имеет возможность крепления в одной из трех точек на вертикальном кронштейне, установленном на остове трактора.

Недостатками данной навесной системы трактора являются отсутствие рекуперации энергии рабочей жидкости, затрачиваемой на выполнение рабочего процесса, возможность заглубления дисковых рабочих органов орудий в почву только с помощью массивного балласта, а также отсутствие перекоса их рамы в поперечно-вертикальной плоскости для обеспечения копирования рабочими органами рельефа местности.

Известна навесная система трактора (Пат. № 2888997 США; МПК A01B 59/06; опубл. 02.06.59), содержащая нижние и верхнюю тяги, ферму, шарнирно соединенную со свободными концами нижних и верхней тяг, на которой с противоположной от нижних и верхней тяг стороны шарнирно закреплены нижние и подпружиненный относительно фермы верхний рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама навесного орудия, при этом проекции нижних и подпружиненного верхнего рычагов на продольно-вертикальную плоскость образуют сходящие линии.

Недостатком этой навесной системы трактора является невозможность установки путем регулирования положения нижних и подпружиненного верхнего рычагов таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая заглубляемость в почву дисковых рабочих органов без использования балласта. Кроме того, из-за отсутствия упоров рабочие органы орудий с такой навесной системой при работе могут выглубляться, а в транспортном положении орудий их рабочие органы фиксируются на недостаточной высоте, которая не обеспечивает безопасного движения машинно-тракторного агрегата по пересеченной местности на нераскорчеванных вырубках и гарях.

Известна навесная система трактора (Пат. № 2551169 РФ; МПК A01B 63/10, A01B 63/111, A01B 59/06, A01G 23/00; опубл. 20.05.2015), содержащая нижние тяги, продольные рычаги, соединенные раскосами с нижними тягами, верхнюю тягу, приводные рычаги и гидроцилиндр навесного устройства трактора, при этом к свободным концам нижних и верхней тяг шарнирно присоединена треугольная ферма, на которой с противоположной от нижних и верхней тяг стороны шарнирно закреплены нижние и верхний рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама навесного орудия. Принята за прототип.

Недостатком данной навесной системы трактора является невозможность рекуперации энергии рабочей жидкости, затрачиваемой на выполнение рабочего процесса и безвозвратно теряемой при работе машинно-тракторного агрегата. Кроме того, такая навесная система не позволяет дистанционно обеспечить устойчивый ход дисковых рабочих органов орудий на заданной глубине обработки почвы без использования значительного по массе балласта, а также она не обеспечивает надежную защиту навесных орудий от перегрузок при преодолении их рабочими органами препятствий на нераскорчеванных вырубках и гарях.

Целью изобретения является снижение расхода топлива машинно-тракторного агрегата за счет рекуперации энергии рабочей жидкости, повышение заглубляющей способности рабочих органов орудий и обеспечение стабильности их хода на заданной глубине обработки почвы.

Это достигается тем, что навесная система трактора, содержащая нижние тяги, продольные рычаги, соединенные раскосами с нижними тягами, верхнюю тягу, приводные рычаги и гидроцилиндр навесного устройства трактора, при этом к свободным концам нижних и верхней тяг шарнирно присоединена треугольная ферма, на которой с противоположной от нижних и верхней тяг стороны шарнирно закреплены нижние и верхний рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама навесного орудия, согласно изобретению, дополнительно содержит гидроцилиндр навесного устройства орудия, управляемые пилотными электромагнитами трехпозиционный четырехлинейный и нормально закрытый двухпозиционный двухлинейный гидрораспределители, регулируемые предохранительный и редукционный клапаны, пневмогидравлический аккумулятор, обратные клапаны, трубопроводы, присоединительные напорный и сливной порты, гидробак, при этом шток гидроцилиндра навесного устройства орудия шарнирно соединен с нижней частью рамы навесного орудия, торец этого гидроцилиндра шарнирно соединен с верхней частью треугольной фермы, поршневая полость гидроцилиндра навесного устройства орудия с помощью трубопроводов соединена посредством регулируемого редукционного клапана как с пневмогидравлическим аккумулятором и нормально закрытым напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, так и посредством обратного клапана с присоединительным напорным портом, а штоковая полость гидроцилиндра навесного устройства орудия с помощью трубопроводов и обратного клапана соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, а с помощью другого обратного клапана – с гидробаком, причем пневмогидравлический аккумулятор с помощью трубопроводов и регулируемого предохранительного клапана соединен с гидробаком, поршневая полость гидроцилиндра навесного устройства трактора посредством трубопровода соединена с напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, а штоковая полость этого гидроцилиндра соединена с помощью трубопровода как со сливным входом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, так и посредством трубопроводов и нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя со сливным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя и присоединительным сливным портом, причем на треугольной ферме жестко установлены упоры, при помощи которых ограничены повороты нижних рычагов в вертикальной плоскости.

На фиг. 1 представлена схема навесной системы трактора.

Навесная система трактора 1 содержит нижние тяги 2, продольные рычаги 6, соединенные раскосами 7 с нижними тягами 2, верхнюю тягу 3, приводные рычаги 4, гидроцилиндр 5 навесного устройства трактора 1, гидроцилиндр 13 навесного устройства орудия, управляемые пилотными электромагнитами трехпозиционный четырехлинейный 14 и нормально закрытый двухпозиционный двухлинейный 15 гидрораспределители, регулируемые предохранительный 16 и редукционный 17 клапаны, пневмогидравлический аккумулятор 18, обратные клапаны 19-22, трубопроводы 23-32, гидробак 33, присоединительные напорный 34 (от гидронасоса трактора 1) и сливной 35 порты. К свободным концам нижних 2 и верхней 3 тяг шарнирно присоединена треугольная ферма 8, на которой жестко установлены упоры 36, а с противоположной от нижних 2 и верхней 3 тяг стороны шарнирно закреплены нижние 9 и верхний 10 рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама 11 навесного орудия, например, с дисковыми рабочими органами 12, при этом повороты нижних рычагов 9 в вертикальной плоскости ограничены с помощью жестко установленных на треугольной ферме 8 упоров 36. Шток гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия шарнирно соединен с нижней частью рамы 11 навесного орудия, а торец гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия шарнирно соединен с верхней частью треугольной фермы 8, при этом поршневая полость гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия с помощью трубопроводов 32 и 23 соединена посредством регулируемого редукционного клапана 17 как с пневмогидравлическим аккумулятором 18 и нормально закрытым напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14, так и посредством обратного клапана 19 с присоединительным напорным портом 34, а штоковая полость гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия с помощью трубопроводов 31, 30 и 32 и обратного клапана 21 соединена с пневмогидравлическим аккумулятором 18, а с помощью обратного клапана 20 – с гидробаком 33, причем пневмогидравлический аккумулятор 18 с помощью трубопроводов 32 и 29 и регулируемого предохранительного клапана 16 соединен с гидробаком 33. Поршневая полость гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 посредством трубопровода 28 соединена с напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14, а штоковая полость гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 соединена с помощью трубопровода 27 как со сливным входом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14, так и посредством трубопроводов 24-27 и нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя 15 со сливным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 и присоединительным сливным портом 35.

Навесная система трактора работает следующим образом.

При движении машинно-тракторного агрегата на объект работы навесное орудие находится в поднятом положении, соответствующем положению «Нейтральное» золотника трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 и исходному положению «Закрыто» золотника нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя 15, а рама 11 навесного орудия находится под действием его веса и усилия F на штоке гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия в крайнем нижнем положении относительно треугольной фермы 8, ограниченном с помощью жестко установленных на треугольной ферме 8 упоров 36. Так как движение трактора 1 происходит по неровностям поверхности лесных объектов (вырубки, гари), то оно сопровождается значительными по величине динамическими нагрузками на элементы конструкции навесной системы и трактор 1 в целом вследствие вертикальных колебаний навесного орудия, но, благодаря трубопроводам 30-32, регулируемому редукционному клапану 17 и обратным клапанам 20-22, поршневая и штоковая полости гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия попеременно сообщаются с гидробаком 33 и пневмогидравлическим аккумулятором 18, упругая характеристика которого обеспечивает эффективное демпфирование колеблющейся массы навесного орудия при его перемещениях как вверх, так и вниз, вследствие чего динамические нагрузки существенно снижаются. Одновременно с этим происходит рекуперация энергии за счет преобразования в потенциальную энергию рабочей жидкости той части кинетической энергии, которая связана с перемещающимся вниз относительно точки подвеса О навесного орудия. Этому соответствует перемещение вниз штока гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия и вытесняемой в виде порций рабочей жидкости из его штоковой полости, дополнительно сжатой в сравнении с давлением рабочей жидкости в поршневой полости на величину, равную разности площадей поршня и штока гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия. При этом при перемещениях штока гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия вверх его штоковая полость заполняется рабочей жидкостью из гидробака 33 посредством трубопроводов 30 и 31 и обратного клапана 20. Рекуперируемая таким образом энергия сжатой рабочей жидкости поступает посредством трубопровода 31 и обратного клапана 21 в пневмогидравлический аккумулятор 18 и заряжает его. При полностью заряженном пневмогидравлическом аккумуляторе 18 излишки рабочей жидкости сбрасываются через регулируемый предохранительный клапан 16 и трубопровод 29 в гидробак 33. Накапливаемая таким образом в пневмогидравлическом аккумуляторе 18 рекуперативная энергия полезно используется для работы навесного устройства трактора 1 без использования гидронасоса его гидросистемы.

После прибытия на объект работы тракторист с помощью трехпозиционного четырехлинейного 14 и нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного 15 гидрораспределителей и гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 опускает навесное орудие из транспортного положения на опорную поверхность путем переключения золотника трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 из положения «Нейтральное» в положение «Плавающее». При этом рабочая жидкость из поршневой полости гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 посредством трубопроводов 28 и 32 поступает в пневмогидравлический аккумулятор 18. Благодаря этому потенциальная энергия поднятого ранее в транспортное положение навесного орудия рекуперируется в энергию сжатия рабочей жидкости в пневмогидравлическом аккумуляторе 18. После этого для обеспечения сообщения поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 с гидробаком 33 гидросистемы трактора 1 золотник нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя 15 переводится из положения «Закрыто» в положение «Открыто». Далее, в зависимости от принимаемой скорости движения машинно-тракторного агрегата v_а, твердости и состояния обрабатываемой почвы, тракторист непосредственно из кабины трактора 1 устанавливает необходимую величину давления рабочей жидкости в поршневой полости и, соответственно, усилия на штоке гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия с помощью пневмогидравлического аккумулятора 18, регулируемого редукционного клапана 17 и трубопровода 32. При этом в случае отсутствия или недостаточного по величине давления рабочей жидкости в пневмогидравлическом аккумуляторе 18 возможна его полная зарядка или дозарядка через присоединительный напорный порт 34 от кратковременно включаемого гидронасоса гидросистемы трактора 1 с помощью обратного клапана 19 и трубопроводов 23 и 32. После этого тракторист переводит золотник трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 из положения «Плавающее» в положение «Принудительное опускание», а золотник нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя 15 – из положения «Открыто» в положение «Закрыто», чем обеспечивается заглубление рабочих органов 12 в почву на заданную глубину обработки а. Затем трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 14 переводится в положение «Нейтральное», в результате чего приводные 4 и продольные 6 рычаги и нижние 2 и верхняя 3 тяги, а также треугольная ферма 8 оказываются в зафиксированном положении относительно корпуса трактора 1. Таким образом, навесная система трактора 1 с навесным орудием оказывается подготовленной к работе.

При работе машинно-тракторного агрегата на лесных объектах момент относительно точки подвеса О навесного орудия от реакции почвы R, приведенной к оси дисковых рабочих органов 12, уравновешивается моментом относительно этой же точки О от суммарного воздействия масс треугольной фермы 8, нижних 9 и верхнего 10 рычагов, рамы 11 и рабочих органов 12 навесного орудия, а также усилия F на штоке гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия, создаваемого с необходимым давлением рабочей жидкости из пневмогидравлического аккумулятора 18 посредством регулируемого редукционного клапана 17 и трубопровода 32. Это исключает необходимость использования традиционного балласта в виде дополнительного груза с целью обеспечения надежного удержания дисковых рабочих органов 12 на заданной глубине обработки почвы а. В процессе работы машинно-тракторного агрегата заявляемая навесная система позволяет трактористу из кабины трактора 1 дистанционно, в режиме реального времени с помощью гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1 и трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 изменять в широких пределах величину заглубления а рабочих органов 12. К тому же, с помощью гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия и регулируемого редукционного клапана 17, тракторист, в зависимости от твердости, плотности и насыщенности почвы растительными остатками имеет также возможность корректировать величину хода дисковых рабочих органов 12 на заданной глубине обработки почвы а. Кроме того, при движении дисковых рабочих органов 12 в неоднородной почве на лесных объектах навесная система трактора 1 с помощью гидроцилиндра 13 навесного устройства орудия обеспечивает рекуперацию энергии. Это осуществляется аналогично уже рассмотренному случаю рекуперации энергии при вертикальных перемещениях рамы 11 и рабочих органов 12 навесного орудия в его транспортном положении при движении машинно-тракторного агрегата на место проведения работ.

После окончания работы на одном участке навесное орудие переводится в транспортное положение за счет накопленной в пневмогидравлическом аккумуляторе 18 энергии сжатой рабочей жидкости. Для этого золотник трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 сначала переводится из положения «Нейтральное» в положение «Подъем», благодаря чему рабочая жидкость из пневмогидравлического аккумулятора 18 посредством трубопроводов 32 и 28 поступает в поршневую полость гидроцилиндра 5 навесного устройства трактора 1, а посредством трубопроводов 27 и 24 и присоединительного сливного порта 35 – в гидробак 33 гидросистемы трактора 1. По окончании подъема навесного орудия в транспортное положение золотник трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя 14 переводится из положения «Подъем» в положение «Нейтральное». Одновременно с этим золотник нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя 15 переводится из положения «Открыто» в исходное положение «Закрыто». После этого машинно-тракторный агрегат перемещается на следующий участок, где рассмотренный цикл работы заявляемой навесной системы трактора 1 повторяется аналогичным образом.

Такое исполнение навесной системы трактора позволяет снизить расход топлива машинно-тракторного агрегата за счет рекуперации энергии и отказа от бесполезно перевозимого балласта, традиционно используемого для обеспечения необходимой заглубляемости дисковых рабочих органов, уменьшить динамические нагрузки на навесное орудие, навесное устройство и трактор в целом и, таким образом, повысить их надежность, в том числе, за счет существенного увеличения долговечности гидронасоса и гидросистемы агрегатируемого трактора, а также благодаря автономной работе его навесной системы, повысить производительность и качество обработки почвы на лесных объектах за счет дистанционного управления навесным орудием с рабочего места тракториста без остановки машинно-тракторного агрегата, улучшить условия труда тракториста вследствие снижения влияния на него вредных воздействий при работе в трудных условиях на лесных объектах, а также повышения удобства управления навесным орудием.

Изобретение относится к лесохозяйственному и сельскохозяйственному машиностроению. Навесная система трактора (1) содержит нижние тяги (2), продольные рычаги (6), соединенные раскосами (7) с нижними тягами (2), верхнюю тягу (3), приводные рычаги (4), гидроцилиндр (5) навесного устройства трактора (1), гидроцилиндр (13) навесного устройства орудия, управляемые пилотными электромагнитами трехпозиционный четырехлинейный (14) и нормально закрытый двухпозиционный двухлинейный (15) гидрораспределители, регулируемые предохранительный (16) и редукционный (17) клапаны, пневмогидравлический аккумулятор (18), обратные клапаны (19-22), трубопроводы (23-32), гидробак (33), присоединительные напорный (34) и сливной порты (35). К свободным концам нижних (2) и верхней (3) тяг шарнирно присоединена треугольная ферма (8), на которой жестко установлены упоры (36), а с противоположной от нижних (2) и верхней (3) тяг стороны шарнирно закреплены нижние (9) и верхний (10) рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама (11) навесного орудия. При помощи упоров (36) ограничены повороты нижних (9) рычагов в вертикальной плоскости. Шток гидроцилиндра (13) навесного устройства орудия шарнирно соединен с нижней частью рамы (11) навесного орудия, а торец гидроцилиндра (13) шарнирно соединен с верхней частью треугольной фермы (8). Поршневая полость гидроцилиндра (13) навесного устройства орудия с помощью трубопроводов (32 и 33) соединена посредством регулируемого редукционного клапана (17) как с пневмогидравлическим аккумулятором (18) и нормально закрытым напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя (14), так и посредством обратного клапана (19) с присоединительным напорным портом (34). Штоковая полость гидроцилиндра (13) навесного устройства орудия с помощью трубопроводов (31, 30 и 32) и обратного клапана (21) соединена с пневмогидравлическим аккумулятором (18), а с помощью другого обратного клапана (20) – с гидробаком (33). Пневмогидравлический аккумулятор (18) с помощью трубопроводов (32 и 29) и регулируемого предохранительного клапана (16) соединен с гидробаком (33). Поршневая полость гидроцилиндра (5) навесного устройства трактора (1) посредством трубопровода (28) соединена с напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя (14), а штоковая полость гидроцилиндра (5) соединена с помощью трубопровода (27) как со сливным входом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя (14), так и посредством трубопроводов (24-27) и нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя (15) со сливным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя (14) и присоединительным сливным портом (35). Обеспечивается снижение расхода топлива машинно-тракторного агрегата за счет рекуперации энергии рабочей жидкости, повышение заглубляющей способности рабочих органов орудий и обеспечение стабильности их хода на заданной глубине обработки почвы. 1 ил.

Навесная система трактора, содержащая нижние тяги, продольные рычаги, соединенные раскосами с нижними тягами, верхнюю тягу, приводные рычаги и гидроцилиндр навесного устройства трактора, при этом к свободным концам нижних и верхней тяг шарнирно присоединена треугольная ферма, на которой с противоположной от нижних и верхней тяг стороны шарнирно закреплены нижние и верхний рычаги, к свободным концам которых присоединяется рама навесного орудия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит гидроцилиндр навесного устройства орудия, управляемые пилотными электромагнитами трехпозиционный четырехлинейный и нормально закрытый двухпозиционный двухлинейный гидрораспределители, регулируемые предохранительный и редукционный клапаны, пневмогидравлический аккумулятор, обратные клапаны, трубопроводы, присоединительные напорный и сливной порты, гидробак, при этом шток гидроцилиндра навесного устройства орудия шарнирно соединен с нижней частью рамы навесного орудия, торец этого гидроцилиндра шарнирно соединен с верхней частью треугольной фермы, поршневая полость гидроцилиндра навесного устройства орудия с помощью трубопроводов соединена посредством регулируемого редукционного клапана как с пневмогидравлическим аккумулятором и нормально закрытым напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, так и посредством обратного клапана с присоединительным напорным портом, а штоковая полость гидроцилиндра навесного устройства орудия с помощью трубопроводов и обратного клапана соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, а с помощью другого обратного клапана – с гидробаком, причем пневмогидравлический аккумулятор с помощью трубопроводов и регулируемого предохранительного клапана соединен с гидробаком, поршневая полость гидроцилиндра навесного устройства трактора посредством трубопровода соединена с напорным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, а штоковая полость этого гидроцилиндра соединена с помощью трубопровода как со сливным входом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя, так и посредством трубопроводов и нормально закрытого двухпозиционного двухлинейного гидрораспределителя со сливным выходом трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя и присоединительным сливным портом, причем на треугольной ферме жестко установлены упоры, при помощи которых ограничены повороты нижних рычагов в вертикальной плоскости.