МОТОРИЗОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
MOTORIZED DEVICE FOR AGRICULTURE

Область техники
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в том числе к садоводству.
В частности, изобретение относится к моторизованным устройствам для обработки земли, например, к легким мотокультиваторам, моторным почвофрезам или другим подобным устройствам, в частности, к устройствам, управляемым идущим за этим устройством оператором и снабженным инструментами обработки почвы и/или колесами, двигателем и редуктором, соединенными приводным ремнем.
Уровень техники
Мотокультиваторы или машины подобных типов могут содержать инструмент, приводимый в движение двигателем.
В целом, привод обеспечивается посредством ремня, установленного с провисанием на двух шкивах, один из которых (называемый ведущим) связан с ведущим валом, а другой (называемый приемным или ведомым) связан с редуктором и инструментом, и ролика или средств кулачкового типа для натяжения этого ремня, при этом перемещение указанных средств управляется тросиком в оболочке, приводимым в действие рычагом управления сцеплением, который крепится посредством рукоятки к рулю машины.
Приведение в действие рычага управления сцеплением возле рукоятки позволяет включать инструмент посредством натяжения ремня под действием ролика. Освобождение рычага управления сцеплением вызывает выключение или расцепление сцепления. Это обеспечивает получение безопасного для пользователя механизма.
Такое сцепление имеет много недостатков.
Во-первых, изготовители мотокультиваторов обычно используют клиновидные ремни для обеспечения включения зацепления между ведущим шкивом и ведомым шкивом посредством натяжения. Основным недостатком клиновидных ремней является то, что для обеспечения приемлемого срока их службы изготовители рекомендуют использовать эти ремни при постоянном натяжении.
Срок службы ремня механизма натяжения такого типа в существующих мотокультиваторах составляет приблизительно 40-60 часов (т.е. 1200-1800 действий сцепления).
Таким образом, требуются регулярные регулировки и настройки. При изготовлении устройства двигатель и редуктор крепятся к раме, и межцентровое расстояние между двумя указанными компонентами требует регулировки для их точного позиционирования и обеспечения оптимального натяжения ремня. Для этого необходимо наличие монтажных зазоров для установки двигателя и редуктора на раму (вышеуказанные зазоры могут быть обеспечены посредством использования продолговатых отверстий для крепления двигателя и редуктора к раме) и для использования шаблона, который после свободной установки двигателя на раму используется для определения межцентрового расстояния между двигателем и редуктором.
После позиционирования редуктора оператор выполняет окончательную затяжку крепежа для крепления двигателя и редуктора к раме. Далее шкивы и ремень закрывают крышкой или защитным кожухом, которые крепятся к раме с возможностью снятия.
Во-вторых, воздействие на рычаг управления сцеплением требует значительного усилия, которое должно поддерживаться во время работы. Однако указанное усилие может быть ограничено посредством изменения передаточного отношения, обеспечивающего увеличение хода рычага управления сцеплением. Это приводит к появлению другого недостатка, заключающегося в ограничении управления мотокультиватором людьми с небольшими руками, например, женщинами.
Кроме того, отсутствует возможность поддержания усилия, необходимого для плотного удерживания рычага управления сцеплением возле рукоятки, особенно при очень неровной почве. Это означает, что натяжение ремня не будет постоянным, что ведет к проскальзыванию ремня и, следовательно, к его быстрому износу и разрыву.
Кроме того, поскольку управление тросиком осуществляется напрямую, и сложно регулировать прикладывание усилия заданной величины, механизм сцепления включается мгновенно, что приводит к резкому запуску устройства.
Кроме того, форма пускового рычага, на котором установлен ролик для натяжения ремня является довольно сложной и требует выполнения нескольких гибочных операций, что увеличивает время изготовления и расходы на изготовление такой детали.
Приведение в действие пускового рычага посредством управления от руля требует относительно большой длины тросика сцепления и осуществляется через несколько промежуточных деталей, периодически вызывающих неисправности во время приведения в действие пускового рычага.
Кроме того, пользователь периодически (в среднем один раз за каждые десять часов использования) должен регулировать натяжной болт или цилиндр, встроенный в оболочку тросика механизма сцепления, для регулировки уровня натяжения, обеспечивающего передачу крутящего момента от двигателя без проскальзывания ремня.
И, наконец, изготовление известных устройств и их разборка в случае неисправности являются относительно сложными и требуют выполнения многочисленных операций, что увеличивает себестоимость.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на устранения по меньшей мере некоторых из указанных недостатков известных устройств за счет создания моторизованного устройства для сельского хозяйства, конструкция и управление сцеплением которого обеспечивают постоянное натяжение ремня сцепления, увеличивая срок его службы.
Кроме того, задачей изобретения является разработка приспособления для управления сцеплением, требующее приложения небольшого усилия, которое может поддерживаться в течение длительного времени.
Другой задачей изобретения является создание моторизованного устройства для сельского хозяйства, содержащего ограниченное число недорогих, технологичных и легко устанавливаемых механических элементов.
Эти и другие задачи, решаются в моторизованном устройстве для сельского хозяйства, содержащем раму, на которой установлены по меньшей мере один обрабатывающий инструмент, редуктор и двигатель, приводящий во вращение инструмент посредством редуктора и приводного ремня, установленного с провисанием на двух шкивах, один из которых связан с валом, приводимым в движение двигателем, а другой шкив связан с редуктором; а также размещенные вплотную к указанному ремню средства его натяжения для включения сцепления, выполненные с возможностью перемещения посредством рычага управления, расположенного на рукоятке руля устройства.
Согласно изобретению устройство содержит защитный кожух для ремня, имеющий первые средства неподвижного крепления к двигателю и вторые средства неподвижного крепления к редуктору, так что указанные первые и вторые средства неподвижного крепления задают межцентровое расстояние между двигателем и редуктором при их установке на раму.
Таким образом, защитный кожух или крышка не крепится как обычно к раме устройства, а неподвижно крепится на двигателе и редукторе с помощью указанных средств, выполненных на кожухе в заданных местах для неподвижного прикрепления этого кожуха, во-первых, к двигателю, а, во-вторых, к редуктору. Эти средства задают межцентровое расстояние между двигателем и редуктором, т.е. расстояние между валом двигателя, на котором установлен ведущий шкив, и входным валом редуктора, на котором установлен ведомый шкив, когда двигатель и редуктор установлены на раме.
Помимо функции защиты ремня, который установлен с провисанием на ведущем и ведомом шкивах, кожух выполняет функцию шаблона или исходного узла, обеспечивающего точное позиционирование двигателя редуктора и, следовательно, ремня.
Такая установка кожуха на двигателе и редукторе снижает требования по зазорам. В результате упрощается установка и повторные установки после ремонта, а также уменьшается количество операций по регулировке и настройке.
Устройство согласно изобретению позволяет обеспечить оптимальное натяжение ремня и устраняет или по меньшей мере значительно уменьшает проскальзывание ремня. Оно также значительно увеличивает срок службы механизма сцепления.
Предпочтительно каждое из указанных первых и вторых средств неподвижного крепления представляет собой по меньшей мере одно отверстие в защитном кожухе, предназначенное для приема болта для неподвижного прикрепления к указанным двигателю и редуктору, соответственно.
Предпочтительно средства натяжения ремня содержат пусковой рычаг, выполненный с возможностью поворота вокруг оси, неподвижно прикрепленной к двигателю. Установка указанного рычага на двигателе обеспечивает повышенную эффективность и уменьшает плечо рычага по сравнению со стандартным вариантом, когда он установлен на раме. При этом ось рычага проходит через кожух.
Предпочтительно пусковой рычаг связан с рычагом управления посредством тросика и пружины растяжения, поддерживающей натяжение этого тросика.
Указанная пружина растяжения может быть выполнена с возможностью взаимодействия с компенсирующей пружиной.
Предпочтительно защитный кожух содержит балку для восприятия силы реакции от тросика.
Указанная балка по существу параллельна оси тросика и может иметь расширенный участок в нижней части защитного кожуха.
Предпочтительно защитный кожух имеет средства позиционирования и удержания на месте фиксатора оболочки тросика.
Таким образом, больше не требуется выполнять периодические регулировки и настройки тросика сцепления.
Предпочтительно в стенке защитного кожуха выполнено по меньшей мере одно охлаждающее отверстие.
Защитный кожух может содержать по меньшей мере одну визуальную контрольную отметку углового положения пускового рычага.
Предпочтительно устройство представляет собой мотокультиватор, или колесный кустоизмельчитель, или моторную почвофрезу, или миникультиватор, или косилку-измельчитель, или вычесыватель сухой травы, или культиватор-рыхлитель, или разрыхлитель газонов.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятными из дальнейшего описания варианта его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан мотокультиватор согласно изобретению, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, вид с другого бока;
на фиг. 3А - то же, вид в три четверти;
на фиг. 3В - фрагмент изображения на фиг. 3А в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 - рычаг управления сцеплением мотокультиватора в трех различных угловых положениях, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 5 - приспособление для натяжения ремня мотокультиватора согласно изобретению, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 6А и 6В частично показаны известный мотокультиватор и мотокультиватор согласно изобретению, соответственно;
на фиг. 7 показан фрагмент мотокультиватора согласно изобретению, иллюстрирующий позиционирование тросика сцепления, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 8 - внутренняя крышка, устанавливаемая на мотокультиватор согласно изобретению;
на фиг. 9 - внутренняя крышка, установленная на мотокультиваторе согласно изобретению, без ремня и ведомого шкива, вид в три четверти.
Осуществление изобретения
На фиг.1, 2 и 3А показан мотокультиватор согласно одному из вариантов осуществления изобретения, причем на фиг.2 и 3А он показан без двигателя.
Этот мотокультиватор 1 содержит горизонтальную моноблочную раму 10, несущую транспортировочное колесо 14 и два обрабатывающих инструмента 15, установленных с возможностью вращения ниже этого колеса на поперечном валу, приводимом в движение цепью, расположенной в кожухе 13. Обычно цепь приводится в действие валом шкива, также называемого ведомым шкивом 16, расположенным над задней частью рамы 10. Ведомый шкив 16 приводится в движение двигателем 17 внутреннего сгорания, расположенным в передней части рамы 10, при этом на валу двигателя 17 установлен ведущий шкив 19, связанный с ведомым шкивом 16 посредством ремня 18 сцепления.
Вал двигателя 17 и ведущий шкив 19 имеют одну и ту же ось А1.
На фиг. 2 и 3А показано, что кожух 13 содержит цепь, проходящую через проем в раме 10.
Обычно мотокультиватор 1 содержит руль 11, на конце которого расположены две рукоятки 12. Левая рукоятка 12 содержит рычаг акселератора или рычаг 122 управления дроссельной заслонкой.
Между двигателем 17 и инструментом 15 расположен редуктор 33, позволяющий изменять скорость вращения инструментов и/или переходить в режим реверса. Изменение скорости вращения может потребоваться, например, для адаптации скорости мотокультиватора 1 к типу подлежащего обработке грунта. Задняя передача позволяет пользователю легче маневрировать мотокультиватором без необходимости прикладывания чрезмерного усилия.
С входным валом редуктора 33 неподвижно связана ось ведомого шкива 16. Следует отметить, что ведомый шкив 16 и входной вал редуктора 33 имеют одну и ту же ось А2 (показана на фиг. 9). Редуктор 33 управляется рычагом 123 переключения передач. Каждое положение рычага 123 соответствует заданному передаточному отношению.
Поскольку ремень 18 между шкивами 16 и 19 установлен с провисанием, ведущий шкив 19 может приводиться в движение только при натяжении ремня 18 посредством ролика 401 (так называемого «натяжного ролика») опирающегося на ремень 18 для позиционирования этого ремня.
На фиг. 1, 6 В и 7 этот ролик 401 показан не контактирующим с ремнем 18, а на фиг. 5 - контактирующим.
Как показано на фиг. 2, 5, 6В и 7, ролик 401 установлен на конце рычага 40, который шарнирно установлен с возможностью поворота вокруг оси 402А и связан с концом тросика управления или тросика 30 сцепления, который соединен с рычагом 121 управления сцеплением.
Как показано на фиг. 4, рычаг 121 управления сцеплением расположен рядом с правой рукояткой 12 руля 11 для маневрирования устройством и может поворачиваться в несколько положений. Перевод рычага управления сцеплением из первого положения (нижнего положения, т.е. вертикального положения) во второе положение (поднятое в направлении рукоятки 12) создает растягивающее усилие, действующее на тросик 30 управления. Тросик 30 управления связан с возвратной пружиной или пружиной 32 растяжения (фиг. 3B), позволяя рычагу 121 управления сцеплением возвращаться в исходное положение.
Прижатие рычага 121 управления сцеплением к рукоятке 12 создает натяжение ремня 18, которое дает возможность привести в действие с инструменты 15. Ослабление рычага 121 управления сцеплением приводит к выключению сцепления. В частности, перемещение рычага 121 управления сцеплением ближе к рукоятке создает растягивающее усилие, прикладываемое к тросику 30 управления, вызывая поворот ролика 401 и натяжение ремня 18. Как показано на фиг. 5, ролик 401 вынуждает участок ремня 18 между двумя шкивами 16 и 19 прогибаться внутрь.
Для смещения ролика 401 требуется приложение лишь небольшого усилия к рычагу 121 управления сцеплением. Таким образом, обработка почвы может выполняться пользователем легко и без утомления, исключая ослабление ремня 18, которое может вызывать его провисание и преждевременный износ и разрыв. Натяжение ремня 18 выполняется постепенно, обеспечивая пуск оборудования без рывков.
Как показано на фиг. 6B, пусковой рычаг 40 является компактным и расположен как можно ближе к ведущему шкиву 19. Для этого он встроен непосредственно в переднюю поверхность двигателя 17 (и, следовательно, неподвижно закреплен на нем).
В известных устройствах, как показано на фиг. 6А, пусковой рычаг 40' установлен с возможностью поворота на кронштейне, специально добавленном к раме мотокультиватора, усложняя монтаж и увеличивая расходы на изготовление. Кроме того, этот пусковой рычаг 40' имеет в целом прямоугольную форму, которая делает его относительно сложным и громоздким.
Пусковой рычаг 40 меньше (короче) и проще по конструкции по сравнению с пусковым рычагом 40' и, следовательно, требует меньших расходов на изготовление. Угол срабатывания рычага 40 составляет 90° (как показано на фиг. 3B, оси тросика 30 управления и рычага 40 перпендикулярны друг к другу) с меньшим относительным смещением по сравнению с принципом, показанным на фиг. 6А, что оптимизирует эксплуатацию.
Расположение пускового рычага 40 на двигателе 17 вместо расположения его на кронштейне, установленном на раме, значительно уменьшает число складываемых допусков (до одного вместо четырех) и играет главную роль в эксплуатационной надежности устройства сцепления.
В известных устройствах межцентровое расстояние Е между ведущим валом и валом редуктора зависит от трех изменяемых размеров, а именно, расстояния между точками крепления двигателя и кожуха к раме, расстояния между точками крепления двигателя и опоры пускового рычага и расстояния между точками крепления опоры пускового рычага и кожуха. Таким образом, межцентровое расстояние Е суммирует допуски или колебания этих трех размеров, при этом четвертый размер соответствует расстоянию между рамой и осью крепления пускового рычага к его опоре.
Межцентровое расстояние Е мотокультиватора согласно изобретению определяется только одним постоянным размером.
Обычно редуктор 33 и двигатель 17 присоединяются или крепятся к раме 10 мотокультиватора 1. Остальные элементы удерживаются внутренней крышкой или первым защитным кожухом, который выполнен из пластика и дополнительно обеспечивает крепление отсоединяемого второго защитного кожуха (кожуха ремня). Для ясности на фигурах показана только внутренняя крышка.
Внутренняя крышка 20 согласно изобретению выполняет несколько функций, в частности:
- неподвижное крепление к двигателю 17;
- позиционирование и удерживание на месте редуктора 33;
- регулирование межцентровых расстояний, в частности, межцентрового расстояния Е (показано на фиг. 2) между валом двигателя 17, на котором установлен ведущий шкив 19, и входным валом редуктора 33, на котором установлен ведомый шкив 16, при этом межцентровое расстояние Е соответствует расстоянию между осью A1, и осью A2, равному 308 мм в этом примере (для обеспечения легкой сборки и разборки во время ремонта).
- позиционирование и удерживание на месте фиксатора оболочки тросика 30 управления;
- конструкция, соответствующая принципам устойчивого развития и экологическим факторам (для изготовления крышки требуется ограниченное количество пластика) и оптимизирует механическую прочность крышки за счет наличия продольной балки 21 расширяющейся формы (фиг. 3B);
- упрощение конструкции мотокультиватора и повышение его надежности посредством уменьшения количества деталей, выполняющих одинаковые функции. Следует отметить, что мотокультиватор согласно изобретению имеет на четыре детали меньше, чем известный мотокультиватор, показанный на фиг. 3A, и устраняет необходимость в наличии кронштейна пускового рычага, обычно припаиваемого к раме, поворотной распорной втулки пускового рычага, выступов для крепления внутренней крышки к раме и опоре для фиксатора оболочки, которая обычно припаивается к раме.
Преимущественно, внутренняя крышка 20 крепится не к раме 10, как обычно, а к редуктору 33 задней частью и к двигателю 17 передней частью.
На внутренней крышке 20 в заданных положениях выполнены средства для неподвижного ее крепления к двигателю 17 с одной стороны и к редуктору 33 с другой стороны, определяющие межцентровое расстояние между двигателем 17 и редуктором 33, т.е. расстояние между осями A1 и A2. Каждое из этих средств неподвижного крепления содержит по меньшей мере одно отверстие, образованное во внутренней крышке, в котором могут быть установлены один или несколько винтов для ее неподвижного крепления на двигателе и редукторе.
В частности, на фиг. 8 отдельно показана внутренняя крышка 20 с двумя круглыми отверстиями 171 для позиционирования на двигателе 17 внутренней крышки 20 и ее удержания на месте. Эти отверстия 171 предназначены для размещения осей 402A, 402B, показанных на фиг. 5 и 9. Для позиционирования на редукторе 33 внутренней крышки 20 и удержания ее на месте, в крышке выполнены два круглых отверстия 331. Крепежные болты 331A и 331B, устанавливающиеся в эти отверстия 331 показаны на фиг. 3B и 9.
Кроме того, во внутренней крышке 20 выполнены круглое отверстие 172 для прохода вала двигателя 17, на котором установлен ведущий шкив 19, и проем 332, для прохода входного вала редуктора, на котором установлен ведомый шкив 16.
В дополнение к функции защиты ремня 18 внутренняя крышка 20 действует как шаблон или сборочный эталон, обеспечивая точное позиционирование двигателя 17 редуктора и ремня 18.
Это облегчает установку элементов, которые образуют мотокультиватор 1, и повышает эксплуатационную надежность такого устройства.
Внутренняя сторона внутренней крышки 20 подробно показана на фиг. 3B (вид без двигателя). Тросик 30 сцепления перемещается внутри продольной расширяющейся балки 21, образованной на внутренней крышке 20. Эта балка воспринимает усилия от тросика 30 сцепления и тем самым оптимизирует механическую прочность внутренней крышки 20.
Внутренняя крышка 20 имеет несколько вентиляционных отверстий 22 для охлаждения деталей, установленных на внутренней крышке 20. Наличие охлаждающих вентиляционных отверстий 22 также способствует снижению веса (повышая экологичность конструкции) внутренней крышки 20 и мотокультиватора 1.
Также следует отметить, что внедрение тросика 30 сцепления не требует никаких регулировок или компенсирующей пружины 31.
Ряд кинематических исследований и повторных испытаний привели к определению нового типа упрощенного и оптимизированного тросика сцепления, позволяющего в случае комбинирования с новой формой и ранее не использовавшейся установки пускового рычага 40 обеспечить по меньшей мере трехкратное увеличение срока службы клиновидного ремня 18, образующего механизм сцепления мотокультиватора 1.
На фиг. 7 подробно показан тросик 30 сцепления, имеющий на конце компенсирующую пружину 31, неподвижно прикрепленную к пусковому рычагу 40, однако при этом пружина 31 компенсирует износ и разрыв ремня 18 и его возможное удлинение, а также провисание оболочки тросика 30 сцепления.
Возвратная пружина (или пружина растяжения) 32, которая одним концом неподвижно крепится к внутренней крышке 20, а другом концом - к пусковому рычагу 40, обеспечивает возврат рычага 121 управления сцеплением в выключенное положение, когда пользователь освобождает рычаг 121 (таким образом, пружина 32 является возвратным защитным механизмом сцепления).
Зацепление пружин 31 и 32 осуществляется с внутренней стороны внутренней крышки (фиг. 3B). Следует отметить, что эти пружины 31 и 32 образуют между собой угол более 90°.
В известном мотокультиваторе пользователь в среднем один раз за каждые десять часов должен регулировать регулировочный болт, входящий в состав оболочки, для восстановления уровня натяжения, необходимого и достаточного для передачи крутящего момента двигателя без проскальзывания ремня. Мотокультиватор 1 не требует использования регулировочного болта для регулирования тросика 30 сцепления.
Таким образом, мотокультиватор 1, обеспечивающий простую и надежную передачу оптимального крутящего момента в течение всего срока службы ремня 18, имеет следующие элементы:
- оптимизированный пусковой рычаг, встроенный в двигатель 17;
- многофункциональную внутреннюю крышку 20 (которая, в частности, определяет межцентровое расстояние между ведущим и ведомым шкивами);
- тросик 30 сцепления, не требующий регулировки;
- компенсационную пружину 31 (предварительно напряженную усилием в 40 H и жесткостью 9 H/мм);
- оптимизированный рычаг 121 управления сцеплением с ходом в 35 мм;
- стандартный ремень 44'' (с допуском +/-5 мм, который компенсируется рычагом 121 управления сцеплением и тросиком сцепления).
Эти элементы обеспечивают постоянное натяжение ремня сцепления (оптимизируя тем самым передачу крутящего момента), увеличивая срок службы ремня.
В то время как срок службы ремня сцепления известных мотокультиваторов составляет приблизительно 40-60 часов (примерно 1200-1800 срабатываний сцепления), срок службы ремня сцепления мотокультиватора согласно изобретению составляет 140-200 часов (примерно 4200-600 срабатываний сцепления).
Кроме того, указанные особенности мотокультиватора 1 дополнительно оптимизировать его габариты, обеспечивая компактность и позволяя получить новый «дизайн» механизированного устройства для обработки земли.
Все это делает работу оборудования более надежной, уменьшает его вес и упрощает операции сборки и разборки.
На фиг. 4 показаны угловое перемещение рычага 121 управления сцеплением и этот рычаг в различных угловых положениях.
Упрощенная и надежная сборка вышеуказанных элементов позволяет получить пусковой угловой элемент, который очень быстро прикладывает усилие, необходимое для создания достаточного натяжения ремня 18 для включения сцепления.
Зона Z3 является зоной предварительного натяжения ремня 18, а зона Z2 является зоной оптимального натяжения ремня 18.
Кроме того, зона Z1 является зоной возможного ослабления или освобождения рычага 121 управления сцеплением без влияния на натяжение ремня 18. Таким образом, даже если с течением времени пользователь непреднамеренно (из-за утомления) освобождает рычаг 121 управления сцеплением, это не ослабит натяжение ремня 18.
Таким образом, исключается несвоевременное проскальзывание ремня.
Как показано на фиг. 5, в крышку 20 встроена измерительная контрольная шкала 41 для надлежащего регулирования и настройки сцепления. Эта видимая шкала отсчета может использоваться специалистом службы послепродажного обслуживания для точного регулирования механизма сцепления перед повторным запуском в работу. Как показано на фиг. 5, градуированная измерительная шкала 41 позволяет убедиться, что нижняя часть ролика 401, определяющего положение ремня 18, расположена под углом 30°.
На фиг. 9 показана внутренняя крышка 20, установленная на мотокультиваторе согласно изобретению, вид в три четверти без ремня 18 и ведомого шкива 16.