НАВЕСНОЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРА
HITCH LINKAGE OF TRACTOR

Изобретение относится к области тракторного машиностроения, в частности к навесным устройствам, обеспечивающим агрегатирование тракторов с тяжелыми навесными или полунавесными сельскохозяйственными машинами с разнообразными почвообрабатывающими орудиями, преимущественно плугами, и может быть эффективно использовано на колесных и гусеничных тракторах тяговых классов 0,6-8, оборудованных гидравлическими системами управления навесных машин, в том числе для выравнивания нагрузки по различным осям тракторов.
Известно, что выравниванием нагрузки от работающего навесного оборудования по осям трактора обеспечивается улучшение тягово-сцепных характеристик сельскохозяйственных машинотракторных агрегатов (МТА), улучшающих устойчивость прямолинейного движения и управляемость МТА, а также обеспечивается более равномерное распределение нагрузки на опорную поверхность, что способствует снижению уплотняющего воздействия движителей трактора на почву.
Выравнивание нагрузки по осям трактора в большинстве известных в настоящее время из уровня техники решениях достигается:
- навешиванием балластных грузов на каких-либо узлах трактора, к примеру на полураме (RU 2469523, 2012 г.), либо установкой на передней оси трактора догружателя с балластом (RU 2340504, 2008 г.) - это приводит к завышению веса трактора;
- выполнением отдельных частей трактора подвижными, например выполнением передней оси трактора подвижной относительно остова (RU 2162625, 2001 г.), что приводит к конструктивному усложнению и удорожанию трактора;
- за счет изменения кинематической связи узлов и элементов навесного устройства, когда в зависимости от положения навесного орудия нагрузка передается на передние колеса трактора (US 9131637, 2015 г., фиг. 1) или на задние колеса благодаря креплению навески в задней части трактора в точке, расположенной выше задней оси (там же, фиг. 7); либо нагрузки в передней и задней каретках трактора в известных пределах выравниваются (RU 2236978, 2004 г.).
Так, навесное устройство для МТА, известное из описания к патенту US 9131637 (фиг. 1) содержит механизм передачи нагрузки, выполненный в виде шарнирного четырехзвенника, имеющего закрепленные одними концами на тракторе две нижние и одну верхнюю тягу, которые другими концами связаны с амортизаторами в виде двух листовых рессор, связанных гибкими тягами с крюком трактора и с поворотным рычагом, установленным на дышле. К нижнему концу поворотного рычага подсоединена тяга, проходящая внутри стальной, проходящей под днищем трактора трубы, прикрепленной к несущему амортизатор кронштейну, установленному в передней части трактора. В рабочей фазе МТА силы, возникающие при движении как вперед, так и назад, демпфируются амортизатором и передаются с помощью тяги на переднюю часть трактора, тем самым нагружая ее, что перераспределяет нагрузку по осям трактора.
К недостаткам этого аналога следует отнести высокую металлоемкость и снижение агротехнического просвета.
В устройстве по патенту RU 2236978 в рабочей фазе МТА в каретках трактора возникают переменные нагрузки, что отражается в изменении деформации пружин: при уменьшении нагрузки на одну из кареток происходит растяжение пружины, при этом нагрузка на другую каретку соответственно возрастает и происходит сжатие пружины. Гибкие тяги, встроенные в каретки трактора, позволяют отслеживать меняющуюся в них нагрузку и передавать сигналы на смеситель, с помощью которого осуществляется изменение положения рабочего орудия посредством штатного силового цилиндра навесной системы.
Основной недостаток этого аналога: насыщенность конструкции элементами и связями из-за наличия механической, электрической и гидравлической систем, что усложняет конструкцию, настройку работы и ремонтопригодность. К тому же работоспособность гибких тяг, соединяющих каретки и смеситель, снижается при работе МТА на влажных и сырых почвах, когда ими забиваются детали гусеничного движителя, в том числе каретки и сам гусеничный обвод.
Наиболее близким аналогом (прототипом) изобретения является навесное устройство трактора для агрегатирования с имеющим присоединительную раму сельскохозяйственным орудием, преимущественно плугом (RU 2485742, C1, 2013 г.), содержащее передающий нагрузку от орудия на трактор механизм в виде четырехзвенника Чебышева, верхние и нижние тяги которого шарнирно закреплены одними концами на тракторе, а другими на присоединительной раме орудия. Переставляемые шарниры на концах тяг связаны со штоками штатных гидроцилиндров. Устройство содержит также средства управления положением орудия и регулировки глубины обработки почвы.
Штатные гидроцилиндры в прототипе управляются распределителем, который получает команды от счетно-решающего устройства на основе данных от датчиков нагрузки колес трактора. Если нагрузка на колеса (или катки) трактора различна, то счетно-решающим устройством подается сигнал на распределитель давления в полостях гидроцилиндров, под действием перемещений штоков которых изменяется кинематическая связь звеньев четырехзвенника. В результате мгновенный центр вращения (МЦВ) четырехзвенника смещается от нейтрального положения в новое, требуемое в зависимости от типа трактора (колесный или гусеничный) положение. Это смещение изменяет плечо действия результирующей силы, приложенной к рабочему органу сельскохозяйственного орудия, что изменяет действие моментов на МТА во время его работы. Для колесных тракторов смещение МЦВ увеличивает догрузку задних ведущих колес, а для гусеничных тракторов смещение МЦВ увеличивает догрузку передних опорных колес, тем самым равномернее распределяя вес трактора по опорной поверхности гусениц.
Недостаток прототипа заключается в том, что в нем перенос веса на задние ведущие колеса разгружает передние колеса, уменьшая управляемость и снижая тягово-сцепные свойства переднего ведущего моста. Поэтому с точки зрения повышения тягово-сцепных свойств и снижения уплотнения почвы данное устройство дает положительный эффект только на гусеничных тракторах и колесных тракторах с неполным приводом ведущих колес.
Задача, решаемая изобретением, направлена на создание навесного устройства, улучшающего тягово-сцепные свойства гусеничных тракторов и колесных тракторов с полным и неполным приводом колес при работе с сельскохозяйственными орудиями, а также способствующего снижению уплотняющего воздействия МТА на почву.
Технический результат - перераспределение вертикальной нагрузки между мостами или по опорной поверхности и, как следствие, улучшение тягово-сцепных свойств.
Технический результат достигается тем, что навесное устройство трактора для агрегатирования с имеющим присоединительную раму сельскохозяйственным орудием, преимущественно плугом, содержащее передающий нагрузку от орудия на трактор механизм в виде четырехзвенника Чебышева, верхние и нижние тяги которого шарнирно закреплены одними концами на тракторе, а другими на присоединительной раме орудия, подключенный к гидросистеме трактора силовой подъемный гидроцилиндр и средства управления положением орудия и регулировки глубины обработки почвы, согласно изобретению снабжено двумя установленными на тракторе побортно узлами стопорения нижних тяг четырехзвенника Чебышева при рабочем положении орудия, каждый из которых выполнен по типу храпового механизма и состоит из храпового колеса, закрепленного на оси шарнира соответствующей ему нижней тяги, и взаимодействующего с ним упора, закрепленного на картере заднего моста трактора с возможностью поворота относительно оси крепления с помощью приводного гидроцилиндра, и при этом полости приводных цилиндров связаны гидравлически с полостями силового подъемного гидроцилиндра таким образом, что при рабочем опущенном положении орудия обеспечивается постоянный силовой контакт упоров с храповыми колесами, а при подъеме или опускании орудия упоры выведены из контакта с храповыми колесами.
Дополнительное отличие устройства заключается в том, что в качестве средства управления положением орудия использован установленный на раме орудия механизм крепления рабочих органов орудия, настроенный так, чтобы режущие плоскости рабочих органов образовывали положительный угол атаки для обеспечения выглубления орудия во время его работы
Выполнением навесного устройства трактора с возможностью стопорения нижних тяг четырехзвенника при рабочем положении агрегатированного с ним орудия с предварительной настройкой, обеспечивающей его выглубление при работе, достигается то, что момент силы от орудия, возникающий при его работе, воспринимается храповым механизмом стопорения тяг и в силу того, что механизм жестко закреплен на тракторе, этот момент передается на остов трактора, что приводит к перераспределению нагрузки на его движители.
Использование предлагаемого навесного устройства обеспечивает жесткую связь между орудием и трактором, которая способствует надежной передаче момента выглубления орудия на трактор.
На представленном чертеже дан общий вид навесного устройства.
Навесное устройство трактора содержит механизм в виде четырехзвенника Чебышева, верхние 1 и нижние 2 тяги которого шарнирно закреплены одними концами на тракторе, а другими на присоединительной раме орудия, например плуга, подключенный к гидросистеме трактора основной силовой подъемный гидроцилиндр 3 и средства управления положением орудия и регулировки глубины его заглубления (не показаны). Навесное устройство снабжено двумя установленными на тракторе побортно узлами стопорения нижних тяг 2 четырехзвенника Чебышева при рабочем положении орудия, каждый из которых выполнен по типу храпового механизма и состоит из храпового колеса 4, закрепленного на оси 5 шарнира соответствующей ему нижней тяги 2, и взаимодействующего с ним упора 6, закрепленного на картере заднего моста трактора с возможностью поворота относительно оси крепления 7 с помощью приводного гидроцилиндра 8. Полости приводных цилиндров 8 связаны гидравлически с полостями основного подъемного гидроцилиндра 3 таким образом, что при рабочем опущенном положении орудия обеспечивается постоянный силовой контакт упоров 6 и храповых колес 4.
Навесное устройство трактора работает следующим образом. Перед началом работ по обработке почвы плуг настраивается таким образом, чтобы в рабочей фазе МТА на плуг воздействовала сила, стремящаяся выглубить плуг. Данная сила создает выглубляющий момент, который стремится поднять плуг, однако этому препятствуют храповые колеса 4, жестко связанные с нижними тягами 2 четырехзвенника Чебышева, которые упираются в поворотные упоры 6, установленные в задней части трактора и управляемые приводными гидроцилиндрами 8. При этом поворотные упоры 6 воспринимают момент выглубления и передают его на трактор, тем самым догружая переднюю часть трактора, так как момент, возникающий относительно точки касания задних колес с поверхностью, стремится повернуть МТА вперед, это ведет к выравниванию нагрузки по осям для колесных тракторов и по длине гусеницы для гусеничных тракторов. Когда необходимо поднять орудие, задействуются и основной подъемный гидроцилиндр 3 и приводные гидроцилиндры 8 управления поворотными упорами 6, поскольку они имеют гидравлическую связь. Все три цилиндра поднимают свои штоки, что ведет к повороту поворотных упоров 6 вокруг осей 7 и повороту орудия относительно осей 5 нижних тяг 2.
Таким образом, данное изобретение позволяет использовать силы и моменты, возникающие при работе МТА, для перераспределения нагрузки на движители:
- для колесных тракторов сохраняется управляемость передних управляемых колес и тягово-сцепные свойства переднего моста, если он является ведущим;
- для гусеничных тракторов нагрузка распределяется равномернее по длине опорной поверхности;
- для гусеничных и колесных тракторов изобретение позволяет снизить уплотняющее воздействие на почву.