СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МАШИНА ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ШИРИНОЙ КОЛЕИ
AGRICULTURAL FERTILISING MACHINE WITH VARIABLE TRACK GAGE

Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственным машинам для внесения удобрений, таким как самоходный полевой опрыскиватель, у которых колея, задаваемая разделением противоположной пары колес, характеризуется изменяемой шириной.
Сельскохозяйственные машины для внесения удобрений, такие как полевые опрыскиватели, содержат бак большого объема, установленный на шасси. Такие машины могут прицепляться за трактором или выполняться как самоходная единица, содержащая встроенные кабину и двигатель. Машина дополнительно содержит выступающую стрелу, которая обеспечивает поперечную линию равномерно расположенных распылительных форсунок, соединенных посредством трубопроводов с баком. Во время работы машина для внесения удобрений движется по полям сельскохозяйственных культур, таких как зерновые культуры и кукуруза, для внесения жидкого удобрения или химической обработки, например внесение гербицидов, фунгицидов и пестицидов, сельскохозяйственной культуры управляемым способом
На протяжении периода роста сельскохозяйственных культур подобная машина обычно используется несколько раз. Например, за один заход может быть внесено жидкое удобрение, а в последующем заходе может быть выполнена обработка пестицидами. Для малых и средних ферм, в частности, обычно нанимают подрядчика для выполнения таких полевых работ. Это приводит к тому, что несколько различных подрядчиков используют в разное время для данной сельскохозяйственной культуры различные машины для внесения удобрений.
Обычно машина для внесения удобрений перемещается в пределах поля вдоль «трамвайных рельс», при этом колеса машины проходят один и тот же след множество раз для многократного внесения веществ в течение сезона роста. Это сводит к минимуму площадь поля, которая не может быть использована для выращивания прибыльной сельскохозяйственной культуры, и является хорошо разработанным способом ведения сельского хозяйства.
В случае, когда одна машина для внесения удобрений с фиксированной шириной колеи необходима для выполнения внесения веществ на поле, имеющее «трамвайные рельсы» с отличающейся шириной колеи, тогда второй набор «трамвайных рельс», хоть и частично совпадающий с первым набором, будет выполнен, что нанесет дополнительные повреждения сельскохозяйственной культуре и таким образом уменьшит продуктивность.
Машины для внесения удобрений, имеющие изменяемую ширину колеи, таким образом, обеспечат большую гибкость в выборе машины и в конечном итоге выборе подрядчика.
Целью настоящего изобретения является создание сельскохозяйственной машины для внесения удобрений, имеющей усовершенствованный механизм для изменения ширины колеи простым и эффективным образом.
Согласно изобретению предлагается сельскохозяйственная машина для внесения удобрений, содержащая пару колес, каждое из которых содержит соответствующую опорную конструкцию колеса, установленную на шасси посредством проходящего в поперечном направлении опорного вала, который подвижно закреплен для осевого перемещения в опорном блоке для обеспечения изменения поперечного разделения колес. Благодаря установке каждого колеса на шасси посредством вала, который выполнен подвижным в опорном блоке, ширина колеи может легко регулироваться с минимальным трением скольжения.
В ходе регулировки ширины колеи трение скольжения возникнет только между втулкой опорного блока и поперечным опорным валом. При использовании современных технологий изготовления опор это трение скольжения будет в значительной степени уменьшено по сравнению с существующими механизмами для изменения ширины колеи машины для внесения удобрений. Кроме того, простота компонентов, необходимых для выполнения изобретения, обеспечивает снижение стоимости изготовления и технического обслуживания.
В первом предпочтительном варианте осуществления, каждый соответствующий опорный блок закреплен относительно соответствующей опорной конструкции колеса, и опорные валы закреплены относительно шасси. Для уменьшения количества используемых частей и, следовательно, стоимости, опорные блоки могут быть установлены на соответствующих концах одиночного вала, установленного в центре шасси.
Предпочтительно колеса соответствующей пары распределены между поперечно проходящими валами.
Во втором предпочтительном варианте осуществления опорные блоки закреплены относительно шасси, и каждый соответствующий опорный вал прикреплен к соответствующей опорной конструкции колеса.
Для помощи в изменении поперечного разделения колеса, машина для внесения удобрений может дополнительно содержать соответствующий гидравлический привод, установленный между каждой опорной конструкцией колеса и шасси для приложения усилия между ними, в результате чего будет изменяться поперечное разделение колес под воздействием приложенного гидравлического сигнала. Дополнительная помощь может быть выполнена посредством расположения управляемой пары колес «в колее» или «вне колеи», таким образом, регулируя ширину колеи посредством простого перемещения транспортного средства вперед или назад.
В случае, когда опорные блоки закреплены относительно шасси, каждый гидравлический привод может содержать цилиндр, имеющий две камеры, разделенные головкой поршня, которая соединена с опорным валом.
Преимущественно, сам опорный вал представляет собой шток поршня гидравлического цилиндра, который служит для регулировки ширины колеи, что, таким образом, снижает количество частей и экономит средства. Предпочтительно, каждый опорный блок объединен с соответствующим цилиндром, что, таким образом, обеспечивает единый модуль, который служит для регулировки ширины колеи и несения нагрузки соответствующего колеса.
Для дополнительного уменьшения задействованного количества частей, соответствующие цилиндры, связанные с парой колес, могут быть выполнены и взаимно выровнены в пределах единого модуля, установленного на шасси. Таким образом, модуль содержит в себе два гидравлических цилиндра и две головки поршня, которые действуют вдоль одной оси для регулировки ширины колеи.
Преимущественно, изобретение может быть применено к машине для внесения удобрений, имеющей относительно узкое продольное шасси, расположенное по центру. Это позволяет противоположным опорным блокам располагаться ближе к центральной оси транспортного средства, обеспечивая, таким образом, минимальную ширину колеи, и в тоже время увеличивает доступный угол поворота, снижая, таким образом, диаметр поворота, в случае установки на самоходной машине.
Еще предпочтительней, чтобы каждая опорная конструкция колеса устанавливалась на шасси посредством пары проходящих в поперечном направлении опорных валов, которые подвижно установлены в соответствующем опорном блоке. Выполнение пары опорных валов для каждого колеса не только распределит нагрузку от колеса между двумя точками, но также обеспечит более жесткую конструкцию. Каждая пара блоков опорных валов может быть горизонтально или вертикально разнесена.
Предпочтительно каждый опорный вал содержит ограничитель хода на каждом конце для того, чтобы опорные блоки не соскальзывали с вала.
Предпочтительно, каждый опорный вал выполнен из стали, и опорный блок содержит стальной корпус с облицованной бронзой втулкой, которая взаимодействует с соответствующим опорным валом. Преимущественно, это сочетание материалов обеспечивает минимальный коэффициент трения, улучшая, таким образом, механизм для регулировки ширины колеи. Альтернативно, опорные блоки могут быть выполнены из пластика.
Дополнительные преимущества изобретения будут более понятны из последующего описания конкретных вариантов осуществления со ссылками на приложенные графические материалы, где:
на фиг.1 изображен общий вид самоходного сельскохозяйственного опрыскивателя;
на фиг.2 изображен вид сбоку опрыскивателя, изображенного на фиг.1;
на фиг.3 изображен общий вид узла подвески колес для пары колес опрыскивателя, изображенного на фиг.1, установленного на шасси в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения и показанного с минимальной шириной колеи;
на фиг.4 изображен общий вид узла подвески колес, изображенного на фиг.3, с максимальной шириной колеи;
на фиг.5 изображен общий вид узла подвески колес, изображенного на фиг.3, с одним установленным колесом;
на фиг.6 изображен общий вид узла подвески колес для одного колеса опрыскивателя, изображенного на фиг.1, и в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
на фиг.7 изображен вид сзади узла подвески колес, изображенного на фиг.6; на фиг.8 изображен вид сверху узла подвески колес, изображенного на фиг.6;
на фиг.9 изображен вид сверху верхнего рычага, образующего часть узла подвески колес, изображенного на фиг.6;
на фиг.10 изображен общий вид шасси опрыскивателя, изображенного на фиг.1;
на фиг.11 изображен общий вид задней части днища опрыскивателя, изображенного на фиг.1;
на фиг.12 изображен вид снизу опрыскивателя, изображенного на фиг.1;
на фиг.13 изображен общий вид узла подвески колес для пары колес, установленного на шасси в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения и показанного с минимальной шириной колеи;
на фиг.14 изображен общий вид узла подвески колес, изображенного на фиг.13, с максимальной шириной колеи; и
на фиг.15 изображен вид в разрезе единого узла гидравлического привода и опорного блока в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.
Согласно фигурам 1, 2 и 12, самоходный опрыскиватель 10 для пахотных культур содержит пару передних колес 12 и пару задних колес 14, при этом каждое колесо отдельно установлено на шасси 100 посредством соответствующего средства подвески с изменяемой высотой. Опрыскиватель 10 дополнительно содержит бак 15, стрелу 16 в сборе, кабину 17 водителя. Бак 15 занимает большую часть объема опрыскивателя и служит для хранения наносимого на поле жидкого вещества. Жидкое вещество, например, может содержать удобрение или другие вещества для химической обработки, такие как гербициды, фунгициды, пестициды или ограничители роста.
Жидкое вещество доставляется управляемым способом к распылительным форсункам (не показаны), установленным на стреле 16 в сборе через систему подводящих трубопроводов (не показаны). В конфигурации для перемещения (изображена на фиг.1 и 2) стрела 16 в сборе сложена так, чтобы в целом находиться в пределах профиля корпуса транспортного средства, что обеспечивает безопасное движение на автомагистралях. В конфигурации для работы стрела 16 в сборе разложена так, чтобы выступать в поперечном направлении, и имеет ширину, например, 24 м. При движении по пахоте, жидкое вещество одновременно распыляется на сельскохозяйственную культуру на полосах шириной 24 м. Находящийся в кабине 17 водитель контролирует направление перемещения опрыскивателя, а также внесение жидкого вещества. Следует понимать, что на фиг.1 и 2 изображена только половина (правая половина) сложенной стрелы 16 в сборе.
Вес полностью заполненного бака 15 составляет значительную часть всего веса транспортного средства. Таким образом, центр масс опрыскивателя 10 расположен в пределах объема бака 15 и обозначен позицией М на фиг.2. Для максимальной устойчивости опрыскивателя 10 желательно минимизировать высоту центра масс М над землей. Для того чтобы избежать повреждения сельскохозяйственной культуры днищем опрыскивателя 10 необходимо, чтобы шасси 100 было поднято, по меньшей мере, во время работы на поле. Таким образом, используются средства подвески с изменяемой высотой для регулировки дорожного просвета днища опрыскивателя 10.
Согласно фиг.3-9, каждое колесо 12, 14 имеет соответствующее устройство 18 для крепления колеса, содержащее несущий элемент 19 и барабан 20 колеса, установленный с возможностью вращения на несущем элементе 19. Соответствующее колесо 12 (фиг.5) прикреплено болтами к соответствующему барабану 20 колеса, который приводиться во вращение гидростатическим двигателем 21, установленным на соответствующем несущем элементе 19.
Каждое устройство 18 для крепления колеса установлено на соответствующей опорной конструкции 22 колеса посредством верхнего рычага 23 и нижнего рычага 24, которые вместе образуют узел, называемый в дальнейшем «угловой модуль». Опорная конструкция 22 колеса каждого углового модуля представляет собой литой узел, который, в этом варианте осуществления, прикреплен к шасси 100 посредством изменяющего ширину колеи механизма, который обеспечивает изменение ширины колеи, то есть расстояния между колесами в соответствующей паре. Изменяющий ширину колеи механизм согласно изобретению будет более подробно описан далее. Опорная конструкция 22 колеса установлена так, чтобы поддерживать постоянную высоту относительно шасси 100.
Все четыре колеса 12, 14 выполнены управляемыми. Однако необходимо понимать, что самоходное транспортное средство может быть выполнено только с управлением двумя колесами. Для выполнения рулевого управления, каждый несущий элемент 19 шарнирно установлен на вертикальном поворотном шкворне 27, который образует часть 18 устройства для крепления колеса, как изображено на фиг.6. К одной стороне каждого несущего элемента 19 приварен рулевой рычаг 28 в виде кронштейна. На дальнем конце от несущего элемента 19 к рулевому рычагу 28 шарнирно присоединен рулевой цилиндр 29. Другой конец рулевого цилиндра 29 зафиксирован относительно устройства 18 для крепления колеса. Посредством подачи жидкости под давлением, подаваемой на каждый рулевой цилиндр 29, будет регулироваться управление соответствующим колесом.
У каждого углового модуля, каждый верхний рычаг 23 (фиг.9) и нижний рычаг 24 имеют Н-образную конструкцию, имеющую пару поперечных выступов 23а, соединенных посредством проходящей в продольном (относительно нормальному направлению перемещения транспортного средства) направлении тяги 23b. Каждый рычаг 23, 24 шарнирно соединен с опорной конструкцией 22 колеса посредством соответствующей пары поворотных шарниров 30, что обеспечивает поворот рычагов вокруг продольных осей X1, Х2 (фиг.6). Каждый шарнир 30 содержит палец 30а, который удерживает соответствующий выступ рычага 23 а между соответствующей парой зажимов 30b, выполненных на соответствующей опорной конструкции колеса.
На противоположном (внешнем) конце каждого рычага 23, 24, соответствующая пара поворотных шарниров 31 соединяет каждый рычаг с устройством 18 для крепления колеса. В показанном варианте осуществления во внешних шарнирах 31 для каждого рычага 23, 24 используется общий палец 31а, чтобы удержать соответствующее устройство 18 для крепления колеса, хотя вместо этого могут быть использованы отдельные пальцы. Согласно изобретению, верхний рычаг 23, нижний рычаг 24, устройство 18 для крепления колеса и опорная конструкция 22 колеса, соединенные в соответствующих поворотных шарнирах 30, 31, обеспечивают конструкцию шарнирного четырехугольника, что обеспечивает движение рычагов 23, 24 и устройства 18 для крепления в плоскости, практически вертикальной и поперечной продольной оси машины 10. Благодаря повороту рычагов 23, 24 регулировка дорожного просвета шасси может выполняться в широком диапазоне.
Неравные длины верхних и нижних рычагов 23, 24 выбраны для минимизации колебаний поперечного разделения между основанием колеса и шасси, что будет более подробно описано далее.
Гидравлический цилиндр 40 выполнен для каждого узла подвески, чтобы регулировать высоту каждого колеса 12, 14 относительно шасси 100. Первый верхний конец 40а каждого гидравлического цилиндра 40 закреплен относительно соответствующей опорной конструкции 22 колеса посредством поворотного соединения, закрепленного пальцем 41. В этом случае, верхний конец 40а зафиксирован относительно соответствующей опорной конструкции 22 колеса посредством предназначенной точки крепления 101 на шасси 100. Второй нижний конец 40b каждого цилиндра 40 шарнирно соединен с соответствующим нижним рычагом 24 посредством шарнира 42. К каждому цилиндру 40 присоединены трубы 40 с гидроуправления, по которым осуществляется подача масла к камерам цилиндра для того, чтобы контролировать движение расположенного в нем поршня. Для каждого цилиндра 40 предусмотрена пара аккумуляторов 43 для обеспечения эффекта амортизации, который гасит вибрации, поступающие от колес, для улучшения условий работы водителя и снижения воздействия вибраций на стрелу 16 в сборе.
В ответ на надлежащий гидравлический сигнал, приложенный к цилиндрам 40, конструкция шарнирного четырехугольника, присоединенная к нему, перемещается, в результате чего происходит регулировка высоты шасси 100 над землей. Цилиндр 40 управляет движением шарнирного четырехугольника во всем диапазоне доступных высот, начиная от полностью поднятого положения до полностью опущенного.
Следует понимать, что каждое устройство для крепления колеса поднимается и опускается как единый узел. Таким образом, несущий элемент 19, шкворень 27 и рулевой цилиндр 29 перемещаются вверх и вниз синхронно.
Вернемся к конструкции угловых модулей, и в частности к вышеупомянутому механизму для изменения ширины колеи, каждая опорная конструкция 22 колеса содержит пару опорных блоков 50, выполненных в этом случае литыми. Каждый опорный блок 50 содержит проходящую в поперечном направлении облицованную бронзой втулку 52, которая принимает соответствующий проходящий в поперечном направлении вал 54, который закреплен набором кронштейнов 102, закрепленных болтами к днищу шасси 100 (фиг.11). Каждая опорная конструкция 22 колеса подвижно установлена на паре проходящих в поперечном направлении валов 54 так, чтобы можно было изменять колесную колею транспортного средства в случае необходимости. Как изображено на фиг.3-5, каждая пара колес 12, 14 использует пару опорных волов 54. Выполнение пары горизонтально разнесенных опорных валов 54 обеспечивает жесткую опору для колесных узлов.
Для управления шириной колеи, каждая пара колес 12, 14 содержит связанную с ней пару гидравлических приводов 56. Как изображено на фиг.4, например, каждый привод установлен между пальцами 57 крепления, установленных на поперечно противоположных опорных конструкциях 22 колес, при этом один размещен впереди самого переднего вала 54, и другой расположен позади самого заднего вала 54. Каждый привод 56 содержит поршень (не показан), подвижно установленный в цилиндре 56а. Шток поршня 56b соединен с поршнем. Два привода 56, связанные с данной парой колес, механически соединены с противоположным параллельным взаиморасположением, при этом шток поршня 56b одного привода соединен с находящейся слева опорной конструкцией 22 колеса, а шток поршня 56b другого привода соединен с находящейся справа опорной конструкцией 22 колеса.
Жидкость под давлением подается к приводам 56 так, чтобы управлять разделением опорных конструкций колес 22, и, таким образом, шириной колеи транспортного средства. Возможно, понадобиться привести транспортное средство в движение для того, чтобы произвести мягкую регулировку ширины колеи без воздействия на угловые модули излишней поперечной деформации.
Ширина колеи опрыскивателя может регулироваться непрерывно между минимальной ширины колеи, как изображено на фиг.3, до максимальной ширины колеи, как изображено на фиг.4. Преимущественно, это позволит использовать опрыскиватель по уже имеющимся «трамвайным рельсам» любой ширины в пределах доступного диапазона. Это является очень выгодным для подрядчиков, работающих на нескольких различных полях.
Механизм для изменения ширины колеи настоящего изобретения может быть успешно использован в сочетании с описанными средствами подвески с изменяемой высотой. Таким образом, опрыскиватель 10 может не только работать вдоль «трамвайных рельс» с различной ширины, но также может работать с различными дорожными просветами, которые будут задаваться в зависимости, например, от высоты сельскохозяйственной культуры и наклона поля. Однако, предусматривается, что механизм для изменения ширины колеи может быть установлен на машину, имеющую подвеску с постоянной высотой, без выхода за пределы настоящего изобретения.
Хотя описанный выше вариант осуществления содержит опорные валы 54, которые совместно используются противоположными колесами, предусматривается, что каждая опорная конструкция 22 колеса может быть установлена с соответствующими опорными валами 54. Подобным образом, каждый угловой модуль может иметь выделенный привод, присоединенный к шасси для эффективного изменения ширины колеи. Кроме того, предусматривается, что каждая опорная конструкция 22 колеса может иметь любое целесообразное количество опорных блоков, прикрепленных к ней, каждый из которых подвижно установлен на опорном валу без выхода за пределы настоящего изобретения.
Согласно фиг.13 и 14, во втором варианте осуществления, опорные блоки 80 закреплены относительно шасси 200, и каждый соответствующий опорный вал 49 закреплен к соответствующей опорной конструкции 22 колеса. Передняя пара колес, изображенная на фиг.13 и 14 без одного колеса для более простого объяснения, имеет ширину колеи, которая может изменяться посредством пары приводящих в действие модулей 82, прикрепленных болтами или сваркой к шасси 200.
Следует понимать, что механизм для изменения ширины колеи задней пары колес является очень похожим, если не полностью идентичным, механизму, описанному здесь и далее в отношении передней пары колес.
Каждый модуль 82 содержит пару аксиально выровненных гидравлических цилиндров 84L и 84R, каждый из которых служит одному соответствующему колесному узлу, как показано на фиг.15. Каждый цилиндр 84L, 84R содержит в себе соответствующую головку 86 поршня, которая выполнена с возможностью перемещения в цилиндре, и закреплена на одном конце соответствующего опорного вала 88, удаленном от конца, прикрепленного к опорной конструкции 22 колеса. На фиг.15 изображены оба поршня 86 в полностью втянутом положении, соответствующем минимальной ширине колеи (фиг.13).
Каждая головка 86 поршня разделяет две камеры с любой стороны модуля; первая камера 91 образована между поршнем 86 и концевой стенкой 92, и вторая камера образована между поршнем 86 и центральной разделительной стенкой 93, которая сама разделяет два цилиндра 84L, 84R. Посредством гидравлических линий и клапанов (не показаны), соединенных с отверстиями в каждой камере, приложенное гидравлическое давление вынуждает соответствующий поршень перемещаться в сторону от большего давления, и в результате чего перемещается присоединенный к нему опорный вал 88. Таким образом, ширина колеи может контролироваться посредством гидравлики.
В дополнение к уплотнению, конечная стенка каждого цилиндра, ближайшая к соответствующему колесу, содержит встроенный опорный блок 80, каждый содержащий облицованную пластиком втулку 80а, которая уменьшает коэффициент трения со стальным опорным валом 88, который скользит в ней. Кроме того, каждая головка 86 поршня содержит скользящую опору, выполненную вокруг ее периферии, чтобы нести часть нагрузки от колеса.
Хотя вариант осуществления, показанный на фиг.13-15 содержит цельный модуль с двумя цилиндрами 82, предусматривается, что физически отдельные цилиндры с опорными блоками могут быть использованы для каждого опорного вала 88, чтобы обеспечить изменяемую ширину колеи согласно изобретению. Альтернативно, опорные блоки могут быть физически отделены от гидравлических цилиндров.
В варианте осуществления, не показанном в графических материалах, опорные валы и гидравлические приводы могут быть физически разделенными объектами, при этом опорные блоки прикреплены к шасси или раме.
Таким образом, предложена сельскохозяйственная машина для внесения удобрений, содержащая пару колес, каждое из которых содержит соответствующую опорную конструкцию колеса. Каждая опорная конструкция колеса установлена на шасси посредством проходящего в поперечном направлении опорного вала, который подвижно закреплен в опорном блоке. Выполнение опорных блоков позволяет изменять поперечное разделение колес с минимальным трением скольжения.
При прочтении настоящего описания специалисту в данной области техники будут очевидны дополнительные изменения. Такие изменения могут включать другие признаки, которые известны в области сельскохозяйственных машин для внесения удобрений и их комплектующих деталей, и которые могут быть использованы вместо уже описанных здесь признаков или в дополнение к ним.