САМОХОДНАЯ ШАГАЮЩАЯ ТЕЛЕЖКА МНОГООПОРНОЙ МНОГОСЕКЦИОННОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
SELF-PROPELLED GRADIENT TROLLEY OF MULTISUPPORTING MULTISECTIONAL IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в многоопорных самоходных дождевальных и поливных машинах, работающих как позиционно, так и в непрерывном движении.
Известны самоходные тележки для дождевальных и поливных машин, выполненные в виде рамы с установленным на ней силовым приводом и движителей в виде колес (Самоходная тележка многоопорной дождевальной машины. Патент РФ 1835231, кл. A01G 25/09, 1993).
Такие опоры обладают низкой проходимостью вследствие того, что из-за высокого удельного давления на грунт колесная опора оставляет глубокую колею, при этом возникает бульдозерный эффект, что приводит к повышенным энергозатратам и высокой заминаемости растений.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является самоходная тележка многоопорной дождевальной машины (Патент РФ 2108708, кл. A01G 25/09, B62D 57/02, 1998).
Самоходная тележка многоопорной дождевальной машины содержит несущую балку, силовой электропривод, шагающие опоры, попарно установленные на концах несущей балки, и L-образные стойки для крепления трубопровода, причем шагающие опоры выполнены в виде шарнирных четырехзвенников и снабжены башмаками в виде удлиненных полых трапецеидальных коробов, а кривошипы шарнирных четырехзвенников каждой пары шагающих опор закреплены со смещением на 180° друг относительно друга на выходных валах редукторов. Указанная самоходная тележка предназначена для многоопорных многосекционных дождевальных машин работающих на полях круговой или прямоугольной формы и решает техническую задачу, связанную со снижением заминаемости растений и повышением грунтовой проходимости на переувлажненных грунтах.
Недостатками данной самоходной тележки являются невозможность адаптации дождевальной машины к форме поля, что снижает коэффициент полезного использования земли, а также жесткая силовая связь привода и опорных стоп, исключающая поворот стопы относительно корпуса в опорной плоскости, в результате чего, из-за буксования и срыва грунта при повороте лыжеобразных стоп, имеет место повышенный момент сопротивления повороту, что снижает энергоэффективность движения в дождевальных машинах кругового действия.
Данная самоходная тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины имеет невысокий технический уровень, так как она не решает задачу адаптации дождевальной машины к форме поля, из-за отсутствия системы управления движением самоходной тележки с возможностью управления конфигурацией многоопорной дождевальной машины на полях нерегулярной формы, что снижает коэффициент полезного использования земли. Кроме того, в дождевальных машинах кругового действия при повороте лыжеобразных стоп имеет место повышенный момент сопротивления повороту, а также буксование и срыв экологически ранимого почвогрунта.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой системы управления движением самоходной шагающей тележки с новой кинематической схемой силового привода, позволяющей многоопорной многосекционной дождевальной машине, за счет изломов в шарнирах секций, адаптироваться к форме поля, причем без увеличения затрат мощности на поворот и разрушения экологически ранимого почвенного покрова, что приведет к существенному повышению коэффициента полезного использования земли на полях нерегулярной формы и расширению эксплутационных возможностей многоопорных многосекционных дождевальных машин с шагающими тележками.
Техническим результатом заявленной конструкции самоходной шагающей тележки многоопорной многосекционной дождевальной машины является создание новой системы управления движением шагающей тележки, на базе регулируемого привода курсового движения и дополнительного привода поворота шагающей тележки по отношению к секции напорного трубопровода, с новой кинематической схемой силового привода с приводом ведомых шагающих опор от ведущих шагающих опор посредством общих опорных лыжеобразных стоп с введением в силовую связь привода и опорных стоп промежуточных упругих связей, обеспечивающей адаптацию многоопорной многосекционной дождевальной машины к форме поля, за счет изломов в шарнирах секций, тем самым существенно повышается коэффициент полезного использования земли на полях нерегулярной формы и расширяются эксплуатационные возможности многоопорных многосекционных дождевальных машин с шагающими тележками.
Указанный технический результат достигается тем, что самоходная шагающая тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины, включающая раму с несущей балкой, закрепленной к напорному трубопроводу с помощью стойки L-образной формы, расположенной со смещением относительно продольной оси несущей балки, по концам которой попарно установлены шагающие опоры, содержащие опорные стопы и шарнирные четырехзвенники, связанные с силовым приводом курсового движения, содержит систему управления движением, позволяющую дождевальной машине адаптироваться к форме поля, включающую в себя регулируемый электропривод курсового движения шагающей тележки и дополнительный привод поворота шагающей тележки по отношению к секции напорного трубопровода с датчиком угла поворота, причем электропривод курсового движения выполнен, например, в виде мотор-редуктора с регулируемой скоростью вращения, на выходном валу которого закреплены в противофазе кривошипы одной пары шагающих опор, являющихся ведущими, при этом привод второй пары шагающих опор, расположенных с противоположного конца несущей балки, являющихся ведомыми, осуществляется через ведущие шагающие опоры посредством общих опорных лыжеобразных стоп, служащих для снижения давления на грунт, шарнирно прикрепленных к опорным звеньям шарнирных четырехзвенников каждого борта с помощью упругих шарниров, например, резинометаллических, а дополнительный привод поворота выполнен в виде линейного электропривода, шарнирно закрепленного с помощью рычагов на несущей балке и L-образной стойке, выполненной поворотной по отношению к несущей балке, на которой также установлен датчик угла поворота шагающей тележки.
Создание принципиально новой системы управления движением самоходной шагающей тележки многоопорной многосекционной дождевальной машины, на базе регулируемого привода курсового движения и дополнительного привода поворота шагающей тележки по отношению к напорному трубопроводу, позволяет управлять конфигурацией дождевальной машины с изломами в шарнирах секций, тем самым повышается коэффициент полезного использования земли на полях нерегулярной формы и расширяются эксплуатационные возможности многоопорных многосекционных дождевальных машин с шагающими тележками.
При этом новая кинематическая схема силового привода, с приводом ведомых шагающих опор от ведущих шагающих опор посредством общих опорных лыжеобразных стоп и с введением в силовую связь привода и опорных стоп дополнительных промежуточных упругих связей, в виде упругих шарниров опорных стоп, исключает увеличение затрат мощности на поворот и разрушение экологически ранимого почвенного покрова при адаптации многосекционной дождевальной машины к форме поля.
На фиг.1 представлен общий вид самоходной шагающей тележки многоопорной многосекционной дождевальной машины; на фиг.2 - ее вид слева; на фиг.3 - конфигурация секций дождевальной машины на поле произвольной формы.
Самоходная шагающая тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины (фиг.1, 2) включает раму 1 с несущей балкой 2, закрепленной к напорному трубопроводу 3 с помощью L-образных стоек 4.
По концам несущей балки 2 попарно установлены ведущие шагающие опоры 5 и ведомые шагающие опоры 6. Шагающие опоры 5 и 6 содержат общие опорные стопы 7, и шарнирные четырехзвенники 8, связанные с силовым приводом 9 курсового движения.
На раме 1 также расположена система управления движением 10, позволяющая дождевальной машине адаптироваться к форме поля, включающая в себя регулируемый электропривод курсового движения 11 и дополнительный привод поворота 12 шагающей тележки по отношению к секции напорного трубопровода 3 с датчиком угла поворота 13.
Регулируемый электропривод курсового движения 11, может быть выполнен, например, в виде мотор-редуктора 14 с электродвигателем 15 с регулируемой скоростью вращения и редуктором 16, на выходном валу 17 которого закреплены в противофазе кривошипы 18 ведущих шагающих опор 5. При этом привод ведомых шагающих опор 6, расположенных с противоположного конца несущей балки 2, осуществляется через ведущие шагающие опоры 5 посредством общих опорных стоп 7, выполненных лыжеобразной формы, служащих для снижения давления на грунт.
Новая система взаимодействия силового привода 9 и опорных стоп 7, с приводом ведомых шагающих опор 6 от ведущих шагающих опор 5 посредством общих лыжеобразных стоп 7, упрощает конструкцию силового привода 9 и исключает дублирование его элементов.
Стопы 7 шарнирно прикреплены к опорным звеньям 19, выполненным в виде двуплечих шатунов, шарнирных четырехзвенников 8 каждого борта с помощью упругих шарниров 20, например, резинометаллических, служащих для облегчения поворота.
Введение в силовую цепь системы взаимодействия силового привода 9 и опорных стоп 7 промежуточных упругих связей, в виде упругих шарниров 20, исключает буксование и срыв грунта лыжеобразными опорными стопами 7 при повороте - вместо поворота стопы 7 на грунте имеет место деформация упругих шарниров 20, которые возвращаются в исходное состояние при переносе стопы 7. Это также облегчает поворот шагающей тележки и повышает энергоэффективность ее движения.
Дополнительный привод поворота 12 выполнен в виде линейного электропривода 21, шарнирно закрепленного с помощью рычагов 22 и 23 на раме 1 и L-образной стойке 4, которая выполнена поворотной по отношению к несущей балке 2, и на которой также установлен датчик угла поворота 13 шагающей тележки по отношению к закрепленной на ней секции напорного трубопровода 3. Стойки 4 расположены со смещением относительно продольной оси несущей балки 2. Это однозначно задает направление опрокидывающего момента самоходной шагающей тележки и позволяет обеспечить ее устойчивость посредством тонких растяжек 24, заведомо работающих только на растяжение.
Самоходная шагающая тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины работает следующим образом.
В момент начала движения крутящий момент от электродвигателя 15 силового привода 9 через редуктор 16 подается на его выходной вал 17 (фиг.1, 2). Кривошипы 18, закрепленные на выходном валу 17, начинают вращаться и приводят в движение шарнирные четырехзвенники 8 ведущих шагающих опор 5, тем самым осуществляя их движение. Ведущие шагающие опоры 5, посредством лыжеобразных стоп 7, приводят в движение опорные звенья 19 шарнирных четырехзвенников 8 ведомых шагающих опор 6. Поскольку хотя бы одна из двух лыжеобразных стоп 7 находится в контакте с опорной поверхностью, то за счет взаимодействия ее с грунтом самоходная шагающая тележка начинает движение.
Новой система взаимодействия силового привода 9 и опорных стоп 7, с приводом ведомых шагающих опор 6 от ведущих шагающих опор 5 посредством общих лыжеобразных стоп 7, упрощает конструкцию силового привода 9 и исключает дублирования его элементов, чем достигается снижение стоимости самоходной шагающей тележки.
Ведущие кривошипы 18, закрепленные на выходном валу 17 в противофазе, чем обеспечивается противофазное движение шагающих опор правого и левого борта. Полный рабочий цикл осуществляется за один оборот работающих в противофазе ведущих кривошипов 18 и включает в себя два шага, на каждом из которых только одна из двух лыжеобразных стоп находится в контакте с грунтом, и две непродолжительных по времени фазы переступания с одной стопы на другую, в течение которых в контакте с грунтом находятся обе стопы.
Движение шагающей тележки в общем случае - криволинейное. Введение в силовую цепь системы взаимодействия силового привода 9 и опорных стоп 7 промежуточных упругих связей, в виде упругих шарниров 20, исключает буксование и срыв грунта лыжеобразными стопами 7 при повороте. Вместо поворота стопы 7 имеет место деформация упругих шарниров 20, которые снова принимают исходную форму в фазе переноса стопы 7. Тем самым исключается разрушение экологически ранимого почвогрунта, облегчается поворот самоходной шагающей тележки и повышает энергоэффективность ее движения.
Поворот шагающей тележки по отношению к напорному трубопроводу 3 осуществляется с помощью привода поворота 12. Линейный электропривод 21 привода поворота 12 с помощью рычагов 22 и 23 поворачивает стойку 4 относительно несущей балки 2, чем обеспечивается поворот шагающей тележки. Угол поворота шагающей тележки по отношению к закрепленной на ней секции напорного трубопровода 3 фиксируется датчиком угла поворота 13.
При соответствующем подборе параметров программных законов управления регулируемым электроприводом курсового движения 11 и привода поворота 12 можно управлять конфигурацией многоопорной многосекционной дождевальной машины, за счет изломов в шарнирах секций напорного трубопровода 3, и реализовать их движение в соответствии с формой орошаемого поля.
A
B
C
На фиг.3, например, показана конфигурация 3-х секционной дождевальной машины на поле произвольной формы, где точка О - центральная (закрепленная) точка дождевальной машины; ОА, АВ и ВС - секции напорного трубопровода 3; ν, ν и ν - вектора скоростей самоходных шагающих тележек дождевальной машины. Скорость самоходной шагающей тележки крайней секции направлена по касательной к границе поля. Тем самым повышается коэффициент полезного использования земли на полях нерегулярной формы.
Таким образом, система управления движением самоходной шагающей тележки, позволяет обеспечить адаптацию дождевальной машины к форме поля и обеспечивает повышение коэффициента полезного использования земли на полях нерегулярной формы.
Самоходная шагающая тележка многоопорной многосекционной дождевальной машины предназначена для применения в сельском хозяйстве и может быть использована в многоопорных многосекционных самоходных дождевальных машинах как кругового, так и фронтального типа, причем новая система управления движением шагающей тележки, на базе регулируемого привода курсового движения и дополнительного привода поворота шагающей тележки по отношению к секции напорного трубопровода, с новой кинематической схемой силового привода с приводом ведомых шагающих опор от ведущих шагающих опор посредством общих опорных лыжеобразных стоп с введением в силовую связь привода и опорных стоп промежуточных упругих связей, обеспечивает возможность адаптации многоопорной многосекционной дождевальной машины к форме поля, в результате существенно повышается коэффициент полезного использования земли на полях нерегулярной формы и расширяются эксплуатационные возможности многоопорных многосекционных дождевальных машин с шагающими тележками.