СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ТЯГОВО-ТРАНСПОРТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО
AGRICULTURAL TOWLINE-TRANSPORTING AND ENERGETIC MEANS

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к тягово-транспортным и энергетическим средствам (ТТЭС) сельскохозяйственного назначения, и может быть использовано для построения самоходных сельскохозяйственных машин.
Цель изобретения - улучшение приспосабливаемости тягово-транспортных средств, снижение затрат энергии, повышение производительности машин и качества выполняемых технологических операций.
Известна, например, самоходная корнеуборочная машина типа РКС-6 [1], где тягово-транспортное средство и сельскохозяйственное орудие соединяются вместе и образуют единую компактную и удобную в управлении самоходную сельскохозяйственную машину.
Недостатком этого аналога является его узкая специализация, непригодность для выполнения широкого спектра сельскохозяйственных операций.
Известны также тягово-транспортные средства [2, 3], содержащие шарнирно-сочлененную раму, состоящую из передней и задней полурам, горизонтальный и вертикальный шарниры, расположенные между указанными полурамами.
Способ поворота подобных самоходных машин имеет известные [2, 3] преимущества по сравнению со способом поворота полноприводных машин при помощи управляемых колес.
Недостатком этих аналогов является увеличение затрат энергии при их работе с сельскохозяйственными орудиями и снижение качества выполняемой технологической операции. Например, при обработке почв по схеме построения мобильных агрегатов: впереди тяжелый трактор и сзади массивное сельскохозяйственное почвообрабатывающее орудие (плуг) снижается качество обработки почв.
Прототипом изобретения является самоходная машина [4], содержащая шарнирно-сочлененную раму, состоящую из передней и задней полурам, горизонтальный и вертикальный шарниры, расположенные между указанными полурамами, при этом опорные колеса снабжены приводом и тормозами, а сверху несущей рамы смонтированы кабина управления и двигатель.
Недостатком прототипа является его малая приспособленность и высокое тяговое сопротивление при выполнении работ с сельскохозяйственными орудиями, т.к. при выполнении сельскохозяйственных работ тягово-транспортными средствами с четырехколесной тележкой транспортируется и обкатывается, по меньшей мере, одна пара лишних колес, что ведет к снижению производительности машины и увеличению расхода топлива. Колеса машин излишне уплотняют почву. При этом технологические повороты сельскохозяйственных машин изменениями курсовых углов управляемых передних колес или поворотами отдельных полурам, когда сельскохозяйственное орудие расположено сзади тягово-транспортных средств, снижают качество выполняемой технологической операции, формируя скрытые огрехи.
Изобретение позволяет получить новый технический эффект - улучшение приспосабливаемости сельскохозяйственных тягово-транспортных и энергетических средств (ТТЭС) к условиям работы, повышение качества выполняемых технологических операций и производительности машин при снижении общих затрат энергии.
Этот технический эффект достигается тем, что его несущая рама соединена с дополнительной полурамой через шарнир с равным расстоянием от оси шарнира по осям колес моста несущей рамы и опорных колес дополнительной полурамы, а несущая рама снабжена замковым шарниром сочленения с сельскохозяйственным орудием и гидроцилиндром.
На фиг.1-4 схематично изображено сельскохозяйственное тягово-транспортное энергетическое средство с дополнительной полурамой, расположенной в передней части несущей рамы: на фиг.1 - вид сбоку; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3, 4 - виды сложенной машины, связанной с сельскохозяйственным орудием: фиг.3 - вид сбоку; на фиг.4 - вид сверху.
На фиг.5-8 схематично изображено сельскохозяйственное тягово-транспортное энергетическое средство с дополнительной полурамой, расположенной сзади основной рамы: на фиг.5 - вид сбоку; на фиг.6 - вид сверху; на фиг.7, 8 - виды сложенной машины с двумя полурамами, связанной с сельскохозяйственным орудием: фиг.7 - вид сбоку и на фиг.8 - вид сверху.
На фиг.9 схематично показана одна сторона симметричной осевой системы ТТЭС с комбинированным мостом и передней складывающейся полурамой, вид сверху.
На фиг.10 показана схема соединения сельскохозяйственного тягово-транспортного и энергетического средства (ТТЭС) с почвообрабатывающим орудием, вид сверху.
На фиг.11, 12 приведены схемы использования тягово-транспортного и энергетического средства (ТТЭС) в составе грузового автомобиля сельскохозяйственного назначения: фиг.11 - вид сбоку, на фиг.12 - вид сверху, а на фиг.13 приведена схема соединения двух ТТЭС для получения одного четырехколесного тягача сельскохозяйственного назначения, вид сверху.
Базовым элементом сельскохозяйственного тягово-транспортного и энергетического средства является несущая рама 1, установленная на комбинированный мост 2 с ведущими и управляемыми колесами 3. Двигатель и кабина 4 с органами управления машиной располагаются на несущей раме 1. При этом для получения четырехколесной машины с задними или передними управляемыми колесами, соответственно в передней (фиг.1, фиг.2) или в задней части (фиг.5, фиг.6) несущей рамы 1 на шарнирах 5 устанавливаются дополнительные полурамы 6. Лонжероны 7 дополнительных полурам 6 опираются на колеса 8.
Для связи с сельскохозяйственным орудием 9 на несущей раме 1 установлены замковый шарнир 10 и гидроцилиндр 11.
Для трансформации машины поворотом лонжеронов в горизонтальной плоскости каждый лонжерон 7 (фиг.9) дополнительной полурамы 6 снабжается шарнирным соединением 12 с вертикальной осью. При этом для фиксации подвижной части лонжерона 7 с его основанием 13 установлены фиксатор 14 для четырехколесного варианта машины и фиксатор 15 для сгруппированного положения колес 3 и 8 при ее трансформации.
Каждое колесо 8 со ступицей 16 установлено на подшипниках 17 на полой оси 18, которая в свою очередь связана с лонжероном 7.
Шестерня 19 механизма дифференциала 20 комбинированного моста 2 снабжена продольными шлицами 21 для связи с полуосью 22. При этом полуось 22 снабжена шлицами 23, 24 и подвижным шлицевым фланцем 25, а также концевым фланцем 26.
Дополнительные полурамы 6 взаимозаменяемы, и на ТТЭС могут быть одна или две (в общем случае и более двух) полурамы, обеспечивающие его работу в составе сельскохозяйственной машины с одной (фиг.6, когда все дополнительные полурамы сняты), с двумя (фиг.4) или тремя (и более) парами колес (фиг.8).
Для передачи энергии за габариты ТТЭС оно снабжается выносными гидравлическими двигателями вращения и линейных перемещений.
Во всех случаях трансформации ТТЭС, в процессе комплектования мобильной сельскохозяйственной машины полурамы «складываются» и «раскладываются» при помощи гидравлических серводвигателей.
Для работы ТТЭС в составе различных мобильных сельскохозяйственных машин его центр тяжести смещается (фиг.1, 2 и фиг.5, 6) перемещением вперед-назад оси комбинированного моста 2 относительно несущей рамы 1 или наоборот, перемещением двигателя с кабиной 4 относительно оси комбинированного моста 2.
Сельскохозяйственное тягово-транспортное и энергетическое средство (ТТЭС) работает следующим образом.
По схеме с передним расположением дополнительной полурамы 6 (фиг.1, фиг.2) ТТЭС используется для навешивания на него сельскохозяйственных орудий типа жатка, погрузчик, стогометатель и других орудий. По этой схеме формирования мобильной сельскохозяйственной машины ее управляемыми колесами являются задние колеса 3 (они же одновременно являются и ведущими). Дополнительная жесткость конструкции полурамы 6 обеспечивается элементами конструкции навешиваемого орудия. В необходимых случаях, при помощи механических передач или выносного гидродвигателя строится привод к передним колесам 8 полурамы 6.
Для подготовки сельскохозяйственной машины к вспашке, культивации почв, посева семян, внесения удобрений, или для транспортных и прочих работ сельскохозяйственное тягово-транспортное и энергетическое средство трансформируется по приведенной на фиг.3 и 4 схеме. При этом сельскохозяйственное орудие 9 и тягово-транспортное средство связываются в единую сельскохозяйственную самоходную машину (фиг.10) при помощи замкового шарнира 10 и гидроцилиндра 11, также замыкаются в общую сеть энергетические и информационные связи ТТЭС и сельскохозяйственного орудия 9.
Далее отключаются соответствующие фиксаторы, и в общем случае поднимаются и с поворотом на 180° относительно осей шарнира 5 складываются дополнительные полурамы 6 (фиг.1, фиг.4 и фиг.5, фиг.8). При этом, поскольку промежутки α от оси шарнира 5 по осям колес 3 несущей рамы 1 и колес 8 дополнительной полурамы 6 равны, то в сложенном состоянии ТТЭС оси колес 8 совпадают с осью колес 3 комбинированного моста 2.
Для трансформации ТТЭС поворотом левого и правого лонжеронов 7 в горизонтальной плоскости отключаются фиксаторы 14 (фиг.6) связи лонжеронов 7 с их основаниями 13. Лонжероны 7 поворачиваются относительно осей шарниров 12 и фиксируются при помощи фиксаторов 15.
Для передачи крутящего момента от шестерней 19 механизма дифференциала 20 к сгруппированным колесам 8 и 3 устанавливаются полуоси 22 необходимой длины. Полуоси 22 проходят через полые оси 18 колес 8 и 3 и своими шлицами 23 входят в зацепление со шлицами 21 шестерней 19.
При этом подвижные шлицевые фланцы 25 на шлицах 24 соединяются соответственно со ступицами левого и правого колеса 3 комбинированного моста 2, а концевые фланцы 26 левой и правой полуосей 22 соединяются со ступицами 16 соответственно левого и правого колес 8 дополнительной полурамы 6.
Повороты машины реализуются при помощи гидроцилиндра 11 поворотами несущей рамы 1 тягово-транспортного средства относительно оси шарнира 10 его связи с сельскохозяйственным орудием 9.
При установке полурамы 6 на шарниры 5, расположенные в задней части несущей рамы 1 (фиг.5, фиг.6), ТТЭС используется для формирования компоновочных схем мобильных сельскохозяйственных машин с задним расположением сельхозорудий. При этом варианте самоходных сельскохозяйственных машин к лонжеронам 7 дополнительной рамы 6 могут быть навешаны сцепки борон и дисковых орудий, сцепки поперечных граблей и других сельхозорудий.
Здесь управляемыми и ведущими колесами самоходной сельскохозяйственной машины являются колеса 3 комбинированного моста 2, расположенные впереди навешиваемого сельскохозяйственного орудия. Дополнительная жесткость конструкции дополнительной полурамы 6 также обеспечивается элементами конструкции навешиваемых орудий.
Повороты машины обеспечиваются двояко: изменениями курсового угла управляемых колес 3 и при помощи гидроцилиндра 11, поворотами несущей рамы 1 тягово-транспортного и энергетического средства относительно оси шарнира 10 и сельхозорудия 9.
Приведенные схемы построения мобильных сельскохозяйственных машин удобны для их использования при сравнительно легких режимах работы, когда по условиям выполнения технологических операций допускается сравнительно меньшее сцепление колес и перемещения машин реализуются по уплотненной поверхности почвы.
Когда необходимо увеличить сцепление колес с почвой и уменьшить давление на ее поверхности, например при основной ее обработке (вспашке), ТТЭС трансформируется по схеме, изображенной на фиг.7 и 8. В этом случае тягово-транспортное и энергетическое средство также соединяется (фиг.10) с сельскохозяйственным орудием 9 при помощи замкового шарнира 10 и гидроцилиндра 11. Здесь шестерни 19 дифференциального механизма 20 (фиг.9) через полуоси 22 связываются со ступицами колес 3 и двух колес 8 передней и задней полурам 6 с левой и правой стороны осевой системы.
При этом через выносные гидравлические двигатели ТТЭС крутящие моменты также передаются к колесам сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия 9 (фиг.10) или к задним колесам грузового автомобиля (фиг.11).
В варианте четырехколесного тягача сельскохозяйственного назначения (фиг.13) оба ТТЭС идентичные, но с различными по мощности двигателями внутреннего сгорания. Тягач в зависимости от почвенных и нагрузочных условий может использоваться при одном работающем двигателе внутреннего сгорания или при обоих работающих двигателях, когда управление всей мобильной машиной осуществляется из одной кабины 4, т.е. из одного и того же рабочего места оператора.
При этом повороты мобильной сельскохозяйственной машины обеспечиваются изменениями гидроцилиндром 11 курсового угла несущих рам 1 переднего или заднего тягово-транспортного энергетического средства относительно вертикальной оси шарнира 10.
Таким образом, четырехколесное сельскохозяйственное тягово-транспортное и энергетическое средство превращается в универсальный модульный блок, удобно приспосабливаемый к условиям ведения различных сельскохозяйственных технологических операций и удобный для создания самоходных земледельческих и транспортных машин.
Источники информации
1. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 527 с.
2. Трактор «Кировец». - Л.: Машиностроение», 1974. - 10 с.
3. Трактор Т-150К (устройство и эксплуатация). Под ред. Б.П.Кошубы и А.И.Коваля, М.: Колос, 1976. - 196 с.
4. Самоходная машина. Авт. св. SU №1081056, кл. В62D 21/08.