СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ТРУБОПРОВОДА МНОГООПОРНОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
MULTI-SUPPORT SPRINKLING MACHINE STRAIGHTNESS CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к искусственному орошению полей, и может использоваться в конструкции самоходной многоопорной дождевальной машины кругового или фронтального перемещения в качестве системы поддержания прямолинейности трубопровода.
Самоходная дождевальная машина в общем случае состоит из водопроводящего трубопровода с разбрызгивателями, установленного на самоходных опорных тележках, снабженных электроприводом колес. Фронтальная дождевальная машина предназначена для перемещения по обрабатываемому полю вдоль оросительного канала, забирая из него воду насосом. Круговая дождевальная машина, имеет возможность перемещаться вокруг неподвижного напорного трубопровода, закрепленного посредством поворотного колена на центральной неподвижной опоре, передавая воду далее в водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями. Трубопровод, выполненный предпочтительно из тонкостенных стальных труб, состоит из секций, собранных в пролеты, каждый пролет расположен между самоходными опорными тележками и соединен с короткими трубами, закрепленными на этих тележках. Предпочтение использования тонкостенных стальных труб, как правило, оцинкованных, объясняется устойчивостью сохранения в необходимых допусках их формы при работе под нагрузкой, когда трубопровод полностью заполнен водой, а также при изменении температурного режима окружающей среды. Однако при изгибе пролетов, секции которых составлены из тонкостенных стальных труб, возможен излом этих труб и выход машины из строя. Для предотвращения изгиба трубопровода многоопорной дождевальной машины в ней используется система поддержания прямолинейности трубопровода.
Из полезной модели ФРГ №DE 202012000644 U1 (публ. 19.04.2012 г.) известна многоопорная дождевальная машина кругового действия, перемещающаяся вокруг центральной неподвижной опоры на поворотном колене, содержащая водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями и ходовые опорные тележки, оборудованные колесами с электроприводом и расположенные между пролетами трубопровода. Водопроводящий трубопровод выполнен секционным, стыки секций между пролетами сформированы в виде шарового шарнира. Для поддержания прямолинейности трубопровода стыки секций трубопровода между пролетами оборудованы устройством управления электроприводом в виде закрепленных на краях состыкованных секций однонаправленных кронштейнов. На первом кронштейне расположен переключатель скорости вращения электропривода, а второй кронштейн содержит концевую часть, взаимодействующую с нажимным штоком переключателя скорости.
При отклонении секции или всего пролета трубопровода от линейного положения относительно других секций конечная часть второго кронштейна воздействует на нажимной шток переключателя скорости, скорость вращения электропривода изменяется, опорная тележка ускоряется или замедляется до выравнивания секций и пролетов трубопровода.
Описанное устройство поддержания прямолинейности трубопровода может быть использовано в дождевальной машине с минимальным осевым или радиальным перемещением шарнирно связанных между собой концов секций трубопровода, в противном случае возможны сбои в управлении электроприводом опорных тележек. Для дождевальных машин с гибкой связью секций между пролетами трубопровода такое устройство неприменимо, поскольку положение кронштейнов друг относительно друга не может быть однозначно определено, соответственно от переключателя скорости будет поступать некорректный сигнал.
В заявке США на изобретение №US 2012/0305682 (публ. 06.12.2012 г.) описана многоопорная дождевальная машина кругового действия, перемещающаяся вокруг центральной неподвижной опоры на поворотном колене и содержащая секционный водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями и ходовые опорные тележки, оборудованные колесами с электроприводом. Система поддержания прямолинейности трубопровода содержит блок управления выравниванием пролетов, регулирующий скорость электропривода колес тележки, и систему из нескольких рычагов, последовательно передающих отклонение секции трубопровода на блок управления выравниванием пролетов. Крайний рычаг своим концом закреплен на манжете, дистанционно охватывающей стык секций трубопровода и закрепленной на секции следующего пролета посредством хомута и боковых кронштейнов.
При отклонении секции или пролета трубопровода от своего линейного положения манжета одной стороной перемещается к трубопроводу, приводя в движение систему рычагов, воздействующих на блок управления выравниванием пролетов. Скорость вращения электропривода колес тележки изменяется, опорная тележка ускоряется или замедляется до выравнивания секций и пролетов трубопровода.
Описанное устройство поддержания прямолинейности трубопровода имеет сложную конструкцию со многими звеньями, ее надежность недостаточна.
Известна система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, описанная в патенте Австрии №378314 (публ. 25.07.1985 г.).
Система поддержания прямолинейности трубопровода содержит блок управления выравниванием пролетов, регулирующий скорость электропривода колес тележки, и удлиненный рычаг, передающий отклонение секции трубопровода на блок управления выравниванием пролетов. Блок управления установлен на кронштейне опорной тележки выше трубопровода, рычаг первым своим концом закреплен на основании шарнира, соединенного с секцией пролета, а вторым концом шарнирно соединен с тягой, воздействующей на блок управления. Рычаг выполнен плоским составным, его часть, содержащая первый конец, образована прямоугольной рамкой, а часть со вторым концом сформирована в виде планки. В средней части в зоне прямоугольной рамки рычаг расположен в ограничителе, образованном двумя параллельными стержнями и закрепленном на основании ответной части шарнира, соединенного с частью трубопровода, закрепленной на опорной тележке. Краевая часть второго конца рычага расположена на поддерживающей планке, закрепленной на кронштейне блока управления.
Недостатком описанной системы поддержания прямолинейности трубопровода является чрезмерная удлиненность рычага, приводящая к необходимости формирования дополнительных средств его удержания от провисания и раскачивания во время рабочего процесса, осуществляемого дождевальной машиной. Такими средствами являются и ограничитель в средней части рычага, и поддерживающая планка для краевой части второго конца рычага.
Наиболее близким решением, взятым за прототип, является система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, описанная в патенте США на изобретение №3807436 (публ. 30.04.1974 г.).
Многоопорная дождевальная машина кругового действия, перемещающаяся вокруг центральной неподвижной опоры на поворотном колене, содержит водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями и ходовые опорные тележки, оборудованные колесами с электроприводом и расположенные между пролетами трубопровода. Каждый пролет трубопровода своими крайними секциями состыкован посредством эластичной муфты с участками трубопровода, закрепленными на опорных тележках. Каждая опорная тележка снабжена системой поддержания прямолинейности трубопровода, которая контролирует отклонение от прямолинейности крайней секции смежного пролета трубопровода. Система поддержания прямолинейности трубопровода содержит блок управления электроприводом колес этой тележки и рычаг, расположенный сверху трубопровода практически параллельно ему и воздействующий своим первым концом на приводной шток блока управления, а вторым концом, снабженным простирающейся вертикально вниз вилкой, связанный с крайней секцией пролета трубопровода. При этом вилка выполнена двузубой с практически параллельными зубьями и охватывает секцию поперечно с минимальным зазором, позволяющим секции перемещаться вертикально между зубьями. Ось поворота рычага расположена над средней частью стыковочной эластичной муфты и сформирована посредством кронштейна, соединенного с участком трубопровода, закрепленного на опорной тележке, и простирающегося под углом вверх до уровня средней части муфты. Рычаг установлен на верхнем конце кронштейна с возможностью поворота на оси, проходящей через отверстия кронштейна и рычага.
При отклонении секции (и всего пролета в целом) от линейного положения с участком трубопровода, закрепленным на опорной тележке, секция воздействует на вилку, а через нее на второй конец рычага, поворачивая рычаг на оси относительно кронштейна. Первый конец рычага воздействует на приводной шток блока управления, который изменяет скорость электропривода колес опорной тележки в необходимую сторону до восстановления прямолинейности трубопровода на данном участке. В случае вертикального смещения секции трубопровода устройство синхронизации сохраняет работоспособность, поскольку секция свободно перемещается между зубьями вилки рычага.
Технической проблемой описанной конструкции является недостаточная эффективность использования рабочих секций трубопровода, несущих разбрызгиватели, соединенных с участками трубопровода, закрепленными на опорных тележках, которые, как правило, оборудованы только дополнительными агрегатами. В случае верхнего расположения выходных штуцеров для установки разбрызгивателей или отводных колен учитывается верхнее расположение мешающих разбрызгиванию элементов системы поддержания прямолинейности трубопровода и связанный с ним край секции остается без штуцера.
Указанная техническая проблема в системе поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, в которой водопроводящий трубопровод, состоящий из секций, собранных в пролеты, установлен на самоходных опорных тележках с электроприводом колес, при этом каждый пролет расположен между тележками и соединен с трубами, закрепленными на этих тележках, содержащей блок управления электроприводом колес тележки и рычаг, воздействующий своим первым концом на привод блока управления, а вторым концом связанный с секцией пролета трубопровода, решается тем, что ось рычага расположена сверху со смещением от трубопровода на кронштейне, установленном неподвижно относительно опорной тележки, а второе плечо рычага его вторым концом установлено с возможностью перемещения в отверстии проушины, установленной на боковой стороне секции пролета трубопровода.
Система поддержания прямолинейности связана предпочтительно с каждой опорной тележкой многоопорной дождевальной машины.
Пролет водопроводящего трубопровода установлен, как правило, на две линии стяжек посредством распределенных вдоль пролета раскосов и стоек.
Каждый пролет может быть механически соединен с закрепленной на опорной тележке трубой расположенным сверху шарниром, первая часть которого закреплена на крайней секции пролета, а вторая часть установлена на трубе, гидравлически соединенной с крайней секцией пролета гибкой вставкой.
Блок управления установлен предпочтительно сверху со смещением на закрепленной на опорной тележке трубе посредством соединенных с ней кронштейнов, причем рычаг и блок управления смещены от трубопровода в разные стороны.
Привод блока управления образован преимущественно подвижным элементом блока управления, шарнирно соединенным с первым концом тяги, второй конец которой шарнирно соединен с первым концом рычага.
Рычаг выполнен, как правило, в виде удлиненной пластины, плечи которого разделены втулкой для оси рычага, причем первое плечо, содержащее первый конец рычага, выполнено с продольным усилительным ребром, соединенным с втулкой, а второе плечо сформировано с прямой частью в продолжение первого плеча и отогнутой от нее угловой частью, формирующей своим конечным участком второй конец рычага.
Конечный участок второго плеча рычага может быть выполнен содержащим стержень круглого сечения, образующий второй конец рычага, установленный с возможностью смещения в круглом отверстии проушины, закрепленной на боковой стороне секции пролета трубопровода, связанной с трубой опорной тележки.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности рабочих секций трубопровода, несущих разбрызгиватели, соединенных с участками трубопровода, закрепленными на опорных тележках, за счет расположения элементов системы поддержания прямолинейности трубопровода вдоль боковой поверхности названных секций, что позволяет устанавливать штуцера для разбрызгивателей или отводных колен по всей длине секции.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна». Совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в сельском хозяйстве при искусственном орошении полей, поэтому оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемое изобретение представлено на следующих рисунках.
На фиг. 1 показана самоходная многоопорная дождевальная машина кругового перемещения.
На фиг. 2 изображен пролет самоходной многоопорной дождевальной машины, вид спереди.
На фиг. 3 приведен пролет самоходной многоопорной дождевальной машины, вид сверху.
На фиг. 4 представлена система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид спереди.
На фиг. 5 показана система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид сверху.
На фиг. 6 приведен вид А на фиг. 4, показывающий установку рычага на кронштейне.
На фиг. 7 изображена система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид сверху в аксонометрии, без соединительной гибкой вставки между трубами.
На фиг. 8 представлена система поддержания прямолинейности трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид снизу в аксонометрии, без соединительной гибкой вставки между трубами.
Самоходная дождевальная машина состоит из водопроводящего трубопровода 1 с разбрызгивателями 2, установленного на самоходных опорных тележках 3, снабженных электроприводом 4 колес 5. Фронтальная дождевальная машина предназначена для перемещения по обрабатываемому полю вдоль оросительного канала, забирая из него воду насосом. Круговая дождевальная машина, показанная на фиг. 1, имеет возможность перемещаться вокруг неподвижного напорного трубопровода 6, закрепленного на центральной неподвижной опоре 7, посредством поворотного колена 8, передавая воду далее в водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2. Трубопровод 1 состоит из секций 9, собранных в пролеты 10 (фиг. 2, 3), каждый пролет 10 расположен между самоходными опорными тележками 3 и соединен с трубами 11, закрепленными на этих тележках 3. Как правило, пролет 10 водопроводящего трубопровода 1 установлен на две линии стяжек 12 посредством распределенных вдоль пролета 10 стоек и раскосов 13. Каждый пролет 10 преимущественно механически соединен с закрепленной на опорной тележке 3 трубой 11 расположенным сверху шарниром 14, 15, первая часть 14 которого закреплена на крайней секции 9 пролета 10, а вторая часть 15 установлена на трубе 11, гидравлически соединенной с крайней секцией 9 пролета 10 гибкой вставкой 16.
Дождевальная машина снабжена также системой поддержания прямолинейности трубопровода 1, предпочтительно связанной с каждой опорной тележкой 3 многоопорной дождевальной машины и содержащей блок 17 управления электроприводом 4 колес 5 тележки 3 и рычаг 18, воздействующий своим первым концом 19 на привод блока 17 управления, а вторым концом 20 связанный с секцией 9 пролета 10 трубопровода 1. Ось 21 рычага 18 расположена сверху со смещением от трубопровода 1 на кронштейне 22, установленном неподвижно относительно опорной тележки 3, например, закрепленном на второй части 15 шарнира, расположенной на трубе 11. Второе плечо 23 рычага 18 его вторым концом 20 расположено с возможностью перемещения в отверстии проушины 24, установленной на боковой стороне секции 9 пролета 10 трубопровода 1. Блок 17 управления может быть установлен сверху трубопровода 1 со смещением на закрепленной на опорной тележке 3 трубе 11 посредством соединенных с ней кронштейнов 25, причем рычаг 18 и блок 17 управления смещены от трубопровода 1 в разные стороны. Привод блока 17 управления образован преимущественно подвижным элементом 26 блока 17 управления, шарнирно соединенным с первым концом тяги 27, второй конец которой шарнирно соединен с первым концом 19 рычага 18. Рычаг 18 выполнен, как правило, в виде удлиненной пластины, его первое плечо 28 и второе плечо 23 разделены втулкой 29 для оси 21 рычага 18, причем первое плечо 28, содержащее первый конец 19 рычага 18, выполнено с продольным усилительным ребром 30, соединенным с втулкой 29, а второе плечо 23 сформировано с прямой частью 31 в продолжение первого плеча 28 и отогнутой от нее угловой частью 32, формирующей своим конечным участком второй конец 20 рычага 18. Конечный участок второго плеча 23 рычага 18 может быть выполнен содержащим стержень 33 круглого сечения, образующий второй конец 20 рычага 18, установленный с возможностью смещения в круглом отверстии проушины 24, закрепленной на боковой стороне секции 9 пролета 10 трубопровода 1, связанной с трубой 11 опорной тележки 3. В другом случае конечный участок второго плеча 23 рычага 18 может быть образован в его продолжение с установкой с возможностью смещения в прямоугольном отверстии проушины 24.
В исходном состоянии водопроводящий трубопровод 1 многоопорной дождевальной машины прямолинеен, изгибы пролетов 10 отсутствуют. Рычаг 18 системы поддержания прямолинейности трубопровода 1 в плане сверху расположен практически параллельно трубопроводу 1, а точнее параллельно участкам трубопровода 1, около которых он расположен, а именно, крайней секции 9 пролета 10 трубопровода 1, связанной с трубой 11 опорной тележки 3, и самой трубе 11. Воздействие со стороны первого конца 19 рычага 18 на тягу 27, а через нее на подвижный элемент 26 блока 17 управления отсутствует, соответственно отсутствует сигнал от блока 17 управления на электропривод 4 колес 5 опорной тележки 3.
При движении дождевальной машины, например, кругового перемещения, самоходные опорные тележки 3 должны двигаться с одинаковой угловой скоростью, чтобы сохранить прямолинейность трубопровода 1, однако этого не происходит в силу ряда технических факторов, таких, как отклонение скорости вращения электропривода 4 от идеальной, или факторов влияния окружающей среды, например, структура почвы, способствующая проскальзыванию колес 5, неровный рельеф местности и тому подобное. В результате угловая скорость одной из опорных тележек 3 может снизиться или увеличиться, при этом пролеты 10 трубопровода 1, связанные с этой тележкой 3, изогнутся. В другом случае все тележки 3 могут перемещаться с одинаковой линейной скоростью в режиме «движение-остановка», при котором все пролеты 10 постоянно изгибаются и выпрямляются. Крайняя секция 9 изогнувшегося пролета 10 через свою проушину 24 воздействует на второй конец 20 рычага 18, перемещая его второе плечо 23 в сторону изгиба пролета 10, при этом удлинение расстояния от оси 21 рычага до проушины 24 компенсируется перемещением второго конца 20 рычага 18 в отверстии проушины 24. Поворот второго плеча 23 рычага 18 влечет за собой поворот первого плеча 28 вместе с первым концом 19 рычага 18, воздействующего на тягу 27, а через нее на подвижный элемент 26 блока 17 управления, который, в свою очередь, в зависимости от направления и величины перемещения подвижного элемента 26, выдает сигнал на увеличение или уменьшение скорости вращения (или на включение - выключение) электропривода 4 колес 5 самоходной опорной тележки 3. Тележка 3 ускоряется или замедляется (или останавливается - приводится в движение), устраняя изгиб связанных с ней пролетов 10 и выравнивая водопроводящий трубопровод 1 до состояния прямолинейности.
В случае вертикального подъема пролета 10 трубопровода 1, например, из-за неровного рельефа обрабатываемого поля, такой подъем компенсируется упругим изгибом второго плеча 23 рычага 18, второй конец 20 которого свободно перемещается в отверстии проушины 24 на крайней секции 9 пролета 10 трубопровода 1, связанной с трубой 11 опорной тележки 3, компенсируя геометрические отклонения взаимосвязанных конструктивных элементов дождевальной машины. При этом первое плечо 28 рычага 18 сохраняет свою форму за счет наличия продольного усилительного ребра 30.
Таким образом, в данной конструкции верхняя сторона крайней секции 9 пролета 10 трубопровода 1, связанной с трубой 11 опорной тележки 3, свободна от каких-либо конструктивных элементов, что позволяет устанавливать штуцеры 34 для разбрызгивателей 2 или отводных колен по всей длине секции 9 и использовать ее более эффективно.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники будут способны разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отступления от объема приложенной формулы изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные критерии перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих критериев не может быть использована для получения положительного эффекта.