Узел крепления цепи цепной бороны

A01B 23/00
Узел крепления цепи цепной бороны
Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к деталям борон с вращающимися бесприводными рабочими органами. Заявленное техническое решение предназначено для соединения гибких вращающихся рабочих органов с рамой бороны.
Предшествующий уровень техники.
Среди узлов крепления шлейфа цепной бороны, известен, например, универсальный шарнир (патент на изобретение России № 2499377, МПК A01B21/00 (2006.01), A01B23/02 (2006.01), A01B31/00 (2006.01), 2013). Как и в заявляемом техническом решении универсальный шарнир представляет собой корпус, в котором с возможностью вращения размещена ось, конец которой выходит из корпуса. Корпус закреплен в вилке корпуса с возможностью поворота относительно горизонтальной прямой. Вилка крепления корпуса крепится к стойке рамы бороны.
Отличие от заявленного технического решения заключается в том, что в указанном аналоге снаружи корпуса на оси выполнена вилка крепления цепи с отверстиями на своих концах. Между концами этой вилки вставлено последнее звено цепи, зафиксированное в ней с помощью болта, закрепленного в упомянутых отверстиях на концах вилки.
Недостатком указанного аналога является выполнение вилки на оси цепи. Условия эксплуатации оси приводят к необходимости ее изготовления из способных к закаливанию сталей (например, стали 45, 40х). Выполнение вилки с осью заодно из упомянутых сталей является трудоемким и технологически сложным процессом ввиду относительной сложности формы вилки, в результате чего также увеличивается стоимость указанного шарнира-аналога. Приваривание вилки цепи к оси из указанных сталей также является трудоемким и технологически сложным процессом, но уже ввиду того, что сварку необходимо проводить при соблюдении особых условий.
Другим недостатком указанного аналога является произвольность в выборе способа установки оси в корпусе с возможностью вращения. Ввиду того, что ось при эксплуатации быстро вращается, ее установка, например, во втулке корпуса является нецелесообразной, так как приводит к быстрому ее истиранию, и, как следствие, к необходимости частого ремонта.
Среди узлов крепления цепного шлейфа гибкой бороны, известна также фрикционная муфта (патент на изобретение России № 2028031, МПК 6 A01B19/02, 1995). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог содержит корпус, в котором с возможностью вращения размещена ось, конец которой выходит из корпуса. На свободном конце оси выполнен хвостовик, в отверстии которого с помощью болта закреплено полузвено (в заявленном решении именуемое «монтажная скоба»). Полузвено соединено с крайним звеном цепного шлейфа. На звеньях шлейфа закреплены рыхлящие зубья.
В отличие от заявленного технического решения корпус выполнен в виде серьги с отверстием для установки ее на раме с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Серьга имеет тормозную поверхность, на которой выполнено отверстие с подшипниковой втулкой, в которой установлена ось. Между головкой оси и тормозной поверхностью размещена тормозная шайба. Хвостовик на свободном конце оси имеет квадратное сечение. На хвостовике установлена втулка, жестко соединенная с полузвеном. Рыхлящие зубья закреплены на звеньях шлейфа жестко во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Недостатком указанного аналога является установка оси в корпусе с помощью подшипниковой втулки. Ввиду того, что, в отличие от аналога, ось при эксплуатации быстро вращается, такая установка оси является нецелесообразной, так как приводит к быстрому истиранию втулки, и, как следствие, к необходимости частого ремонта.
Другим недостатком указанного аналога является выполнение квадратным хвостовика на свободном конце оси. Как упоминалось выше, условия эксплуатации оси приводят к необходимости изготовления этой оси из способных к закаливанию сталей (например, стали 45, 40х). По этой причине единственным технологически целесообразным способом получения хвостовика является токарно-фрезерная обработка заготовки оси. Поэтому квадрат сечения хвостовика всегда является вписанным в круг поперечного сечения оси, что снижает прочность хвостовика. Снижение прочности хвостовика усугубляется необходимостью выполнения в нем отверстия для крепления полузвена.
Еще одним недостатком указанного аналога является выполнение корпуса в виде серьги с отверстием для установки ее на раме с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Такая конструкция корпуса приводит к необходимости его расположения как можно ближе к земле при использовании бороны, т.к. она допускает наличие только горизонтального воздействия на корпус и ось со стороны цепи. Иначе, при высоком расположении корпуса относительно земли, по которой движется цепь, значительной будет вертикальная составляющая силы воздействия цепи на узел крепления (на ось, втулку и корпус) за счет провисания цепи под действием силы тяжести. Это приведет к преждевременному выходу узла крепления из строя за счет быстрого износа втулки. Последовательное расположение вдоль воображаемой прямой отверстия для крепления корпуса на раме и втулки с осью приводит к увеличению рычага воздействия упомянутой вертикальной составляющей силы, а, следовательно, к увеличению момента силы, действующей на раму в направлении ее изгибания. Это увеличивает вероятность поломки корпуса в области отверстия его крепления к раме. Значительное провисание цепного шлейфа на оси может также привести к повороту полузвена перпендикулярно этой оси, что при эксплуатации бороны приведет к возникновению биений, что значительно увеличит силы воздействия цепи на корпус, стремительно сокращая ресурс его использования.
Указанный аналог по патенту № 2028031 является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение срока полезного использования узла крепления цепи цепной бороны.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является значительное увеличение срока межремонтной эксплуатации.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что узел крепления цепи цепной бороны содержит корпус, в котором с возможностью вращения размещена ось. На свободном конце оси выполнено отверстие, в котором с помощью фиксатора закреплена монтажная скоба. Отличается тем, что упомянутая ось размещена в корпусе в подшипнике качения.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Ось желательно выполнять из закаливаемой стали. При этом на свободном конце оси целесообразно выполнять хвостовик, образованный сечением оси двумя параллельными плоскостями, параллельными также линии симметрии оси. Упомянутое отверстие следует при этом выполнять сквозным выходящим на плоские части поверхности хвостовика. Монтажную скобу предпочтительно размещать непосредственно на хвостовике в области плоских частей его поверхности.
Корпус может быть снабжен двумя соосными цилиндрическими отверстиями, перпендикулярными вышеупомянутой оси, или двумя соосными цилиндрическими короткими стержнями, перпендикулярными этой оси.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре показан вид сбоку узла крепления цепи, установленного на цепной бороне.
Осуществление технического решения.
Узел крепления цепи цепной бороны представляет собой корпус 1, в котором с возможностью вращения размещена ось 2. Ось размещена в установленном в корпусе 1 подшипнике качения. Ось может также быть размещена в корпусе в двух подшипниках качения. Ось выполнена из способной к закаливанию стали 45 или 40х. Одним концом ось 2 выходит из корпуса 1. С обратной стороны корпус снабжен съемной крышкой (не показана) для обеспечения возможности замены подшипника или подшипников оси 2. Крышка крепится к корпусу болтами, заклепками или стопорным кольцом. Для фиксации крышки на корпусе без дополнительных элементов крепления корпус и крышка могут быть снабжены соединительной резьбой или выступами, позволяющими крышке надежно удерживаться на корпусе.
На свободном конце, выходящем из корпуса 1, ось 2 снабжена хвостовиком 3, представляющим собой сечение (фрезерование) оси 2 двумя параллельными плоскостями, параллельными также и линии симметрии оси. В хвостовике 3 выполнено сквозное поперечное отверстие, выходящее на образованные в результате вышеописанного фрезерования плоские части поверхности.
Непосредственно на хвостовик 3 в области плоских частей его боковой поверхности без зазора или с минимальным технологическим зазором надета монтажная скоба 4 с отверстиями на концах. Монтажная скоба 4 представляет собой, например, такелажную скобу DIN 82101. Монтажная скоба 4 с помощью фиксатора 5 зафиксирована на хвостовике с возможностью поворота относительно хвостовика вокруг этого фиксатора 5. Фиксатор может быть выполнен, например, в виде болта 5 с гайкой. При этом фиксатор 5 проходит через отверстия в концах монтажной скобы 4 и сквозное отверстие хвостовика 3.
Монтажная скоба 4 предназначена для зацепления с крайним звеном цепи 6 бороны при использовании заявляемого узла крепления. Звенья цепи бороны снабжены съемными или несъемными рыхлящими зубьями (не показаны).
Корпус 1 с помощью двух соосных коротких горизонтальных цилиндрических стержней 7 закреплен в вилке 8 крепления корпуса. Таким образом обеспечена возможность поворота корпуса 1 относительно горизонтальной прямой. Стержни 7 при этом могут быть жестко закреплены в отверстиях вилки 8, например, сваркой, и входить в отверстия в корпусе 1. Эти отверстия предпочтительно выполнять несквозными. Также возможна конструкция с жестким креплением стержней 7 в отверстиях в корпусе 1 и их размещением в отверстиях вилки 8. В последнем случае стержни 7 могут быть выполнены заодно с корпусом 1.
Вилка 8 корпуса крепится к стойке 9 рамы бороны с возможностью вращения относительно вертикальной прямой.
Описание работы.
При использовании узел крепления размещают в вилке 8 крепления корпуса, а к монтажной скобе 4 зацепляют крайнее звено цепи 6. Крайнее звено с другой стороны цепи зацепляют с монтажной скобой другого узла крепления, установленного на той же бороне.
При протягивании цепи 6 с рыхлящими зубьями по обрабатываемому бороной полю цепь быстро вращается вместе с осью 2 в подшипнике, установленном в корпусе 1. Свободный поворот корпуса 1 в стержнях 7 и свободный поворот вилки 8 корпуса вокруг вертикальной прямой исключают изгибающую нагрузку на подшипник в корпусе 1 и ось 2. В сочетании с использованием подшипника качения это приводит к значительному повышению ресурса заявляемого узла крепления.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в сельскохозяйственном машиностроении.