Дождевальная машина с торцевой подачей воды в движении двухзвенным шарнирным водозабором
SPRINKLER MACHINE WITH END FACE WATER SUPPLY IN MOTION BY A TWO-LINK ARTICULATED WATER INTAKE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к широкозахватным дождевальным машинам фронтального действия с автоматическим водозабором от гидранта закрытой оросительной сети в движении.
Известно устройство для подачи воды в движении в составе дождевальной машины патент США №3381893 7 мая 1968 г. [1]. Выполненное в виде двухзвенного шарнирного трубопровода с опорой звеньев на одну или две двухколесные опорные тележки.
Части двухзвенника представляют собой водопроводящий трубопровод, одно из звеньев имеет вид пространственной формы. Звенья соединены между собой с трубопроводом машины и гидрантами закрытой оросительной сети с помощью вертикальных цилиндрических шарниров.
Недостатком указанного устройства является недостаточное расстояние между гидрантами закрытой оросительной сети обусловленное недостаточной жесткостью звеньев водозабора. Кроме того, используемое в конструкции вертикальное цилиндрическое шарнирное соединение звеньев не позволяет использовать устройство на участках орошения с повышенными уклонами, в связи с появлением повышенных перекосов в местах сочленения звеньев и как следствие их заклинивание.
Известно устройство для подачи воды к дождевальной машине в движении SU 1079221 F (15.09.84) [2]. Конструкция выполнена в виде двухзвенного шарнирного трубопровода, который состоит из шарнирных водопроводящих звеньев являющихся верхним поясом напряженных шпренгельных ферм. Первое из звеньев одним концом опирается с помощью шарового шарнира на транспортное средство, а вторым жестко крепится к опорной двухколесной тележке. Второе звено связывает трубопровод дождевальной машины с первым звеном опорной тележкой и имеет в местах соединения шаровые шарниры. На опорной тележке неподвижно закреплена криволинейная направляющая кинематически связывающая посредством ролика на кронштейне, оба звена водозабора.
Недостатком данного устройства является то, что криволинейная направляющая с роликом контролирует положение второго шпрингельного напряженного звена, имеющего с двух сторон шарниры в направлении перпендикулярном только продольной оси фермы что не допускает ее переворот вдоль этой оси. При воздействии на указанное звено разнонаправленных сжимающих и растягивающих усилий, которые возникают при движении устройства, особо опасными являются сжимающие усилия, возникающие при определенных положениях двухзвенника. В процессе движения они действуют на верхний пояс трубопровода шпрингельной фермы и вкупе с нагрузкой уже присутствующей в данном элементе фермы исходя из специфики конструкции, могут привести к несоизмеримым напряжениям и разрушению вследствие недопустимых высоких сжимающих нагрузок в трубопроводе фермы.
Целью изобретения является повышение надежности конструкции путем придания подвижной жесткости месту сочлинения подвижного звена шарнирного ферменного трубопровода с шаровым шарнирным установленными на опорной двухколесной тележке.
Для достижения поставленной цели двухзвенный шарнирный ферменный трубопровод с шаровым шарнирным на опорной самоустанавливающейся двухколесной тележкой снабжен кольцевой V-образной направляющей. Направляющая неподвижно закреплена на опорной тележке горизонтально и концентрично относительно центра шарового шарнира. С направляющей контактируют сферические ролики, установленными на двуплечем кронштейне, являющийся частью конструкции подвижной фермы. Ролики имеют возможность вращения на осях расположенных в горизонтальной плоскости и обкатывания по внутренней поверхности V-образной кольцевой направляющей. При этом сферические ролики обладают способностью передавать в движении осевые усилия от нижнего пояса ферменного трубопровода подвижного звена вдоль продольно устойчивых подкосов жестко связанных с кронштейном роликов к кольцевой V-образной направляющей жестко закрепленной на раме опорной двухколесной тележки. Тем самым перераспределяются сжимающие нагрузки на трубопровод двухзвенника, что повышает конструктивную надежность. Кроме того с целью фиксации конечных положений двухзвенного шарнирного трубопровода на V-образной направляющей крепится с возможностью регулировки датчик угла положения звеньев, а на двуплечем кронштейне установлен элемент воздействия на данный датчик.
Дождевальная машина с торцевой подачей воды в движении двухзвенным шарнирным водозабором содержит многосекционный ферменный водопроводящий пояс 1, выполненный в виде пространственных напряженных ферм опирающийся на опорные самоходные электроприводные двухколесные тележки 2. Концевые участки трубопровода выполнены в виде консольных трубопроводов 3 на вантовой подвеске. Равномерно по всей длине на трубопроводе располагаются дождевальные насадки 4, служащие для распределения поливной воды по всей площади орошения. Для автоматического питания машины электроэнергией и поливной водой в составе машины имеется самоходная энергетическая установка 5 с генератором и устройством подключения к гидрантам закрытой оросительной сети 6.
В состав самоходной энергетической установки, а также каждой двухколесной самоходной тележки входит система автоматического управления движением, устройство контроля курсовой устойчивости энергетической установки 7 и машины в целом 8. Задатчиком курса движения машины служит курсовой подземный кабель 9 с источником сигнала 10.
Кроме того, на энергетической установке имеется шарнирный узел 11подсоединения к двухзвенному шарнирному ферменному трубопроводу по которому осуществляется подача воды от закрытой оросительной сети к дождевальной машине в движении. Двухзвенный шарнирный ферменный трубопровод состоит из шарнирных водопроводящих звеньев 12, 14 представляющих собой верхний пояс напряженных шпрингельных ферм. Первое жесткое звено 12 с помощью шарового соединения 11 опирается одним концом на энергетическую установку и благодаря этому соединению имеют возможность свободного вращения в горизонтальной плоскости и наклона в вертикальной. Второй конец жесткого звена 12 неподвижно соединяется с опорной двухконсольной самоустанавливающейся тележкой 13 водозаборного устройства. Второе подвижное звено 14 в свою очередь одним концом связано посредством шарового шарнира 15 с трубопроводом машины и имеет возможность свободного вращения, а вторым концом опирается на шаровой шарнир 16 неподвижно закрепленный на самоустанавливающейся опорной двухколесной тележке водозаборного устройства. Вокруг шарнира жестко по отношению к раме тележки горизонтально и концентрично относительно центра вращения шарнира 16 установлена кольцевая V-образная направляющая 17, которая посредством двуплечего кронштейна 18 неподвижно закрепленной на конце второго подвижного звена сферических роликов 19 вращающихся на горизонтальных осях и двух жестких подкосов 20 соединяющих кронштейн 18 и нижний пояс фермы передает в движении сжимающие усилия от нижнего пояса фермы к тележке. Таким образом, осуществляется регидная связь двух звеньев шарнирного трубопровода.
Для контроля конечных положений двухзвенного шарнирного трубопровода на V-образной кольцевой направляющей закреплен с возможностью регулировки датчик 21 конечных положений звеньев трубопровода, а на двуплечем кронштейне установлен элемент 22 воздействия на исполнительный элемент данного датчика.
Данная фронтальная дождевальная машина работает следующим образом. Остов машины располагается на поливном участке перпендикулярно относительно направляющего подземного кабеля 9 с источником сигнала 10. После запуска генераторной установки и задания необходимых режимов полива с помощью системы автоматического управления устройство 6 подключается к гидрантам ЗОС открывается гидрант и производится пуск машины. Движение контролируется устройством контроля курса 8 и системой автоматического управления движением двухколесных самоходных опор в линию при использовании задатчика курса в виде курсового подземного кабеля 9. Полив осуществляется в движении с помощью короткоструйных низконапорных насадок 4.
Машина в автоматическом режиме с поливом проходит участок поля пока не поступает сигал от датчика конечного положения 21, расположенного на V-образной кольцевой направляющей шарнирного трубопровода. После поступления сигнала система автоматически останавливает машину, отключает подачу воды, а также устройство подключения к гидрантам ЗОС 6. На следующем этапе осуществляется включение движения самоходной энергетической установки 5, которое использует курсовые датчики 7 и сигнал от подземного курсового кабеля движется до следующего гидранта ЗОС.
Дойдя до следующего гидранта, самоходная энергетическая установка с помощью устройства подключения 6 и системы автоматики определяет свое положение и подключается к гидранту ЗОС. Шарнирный двухзвенный трубопровод в этот момент находится в том же положении, в котором он находился в начале первого этапа движения.
Во время движения машины, опорная самоустанавливающаяся двухколесная тележка двухзвенного шарнирного трубопровода, двигаясь по криволинейной траектории, испытывает разнонаправленные усилия со стороны звеньев двухзвенного трубопровода. Со стороны первого жесткого звена они компенсируются распорками 23 жестко фиксирующими звено относительно тележки. Второе подвижное звено в процессе движения меняет свое положение в пространстве, отчего создаются дополнительные разнонаправленные усилия, воздействующие на трубопровод звена и места соединения звеньев. Благодаря установке кольцевой V-образной направляющей 17 и двуплечего кронштейна 18 со сферическими роликами 19 обкатывающимися по внутренней поверхности направляющей и регидно соединенными с помощью подкосов 20 с нижним поясом подвижного звена водозабора продольно направленные усилия передаются на раму тележки тем самым разгружая трубопровод фермы обеспечивая надежность места сочленения не исключая его подвижность в двух плоскостях вертикальной и горизонтальной относительно центра вращения шарового соединения, обеспечивая тем самым надежность работы. Установка на V-образной направляющей датчика положения шарнирного трубопровода позволяет контролировать конечные положения шарнирного трубопровода, что обеспечивает автоматический цикл работы машины.
На фиг. 1 изображена дождевальная машина с торцевой подачей воды в движении двухзвенным шарнирным водозабором, общий вид, на фиг. 2 - тоже вид сверху, на фиг. 3 - соединение звеньев, на фиг. 4 - V-образная направляющая с роликами, на фиг. 5 - схема работы водозабора.