Мобильная вышка для навешивания поддержек стеблей хмеля
MOBILE TOWER FOR HOP STEMS SUPPORTS HANGING

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для навешивания поддержек хмеля на шпалерную проволоку.
Известно подъемное устройство для навешивания поддержек стеблей хмеля [1], которое содержит несущую раму, подъемную площадку для рабочих со складывающимися перилами, кассеты для поддержек и механизм подъема площадки. Данная вышка имеет существенные конструктивно-технологические недостатки, которые заключаются в следующем. Конструкция рабочей площадки не позволяет увеличить или уменьшить ширину рабочей зоны, что не позволяет обслуживать соседние шпалеры, во-первых, и, во-вторых, в зависимости от периода развития растений пространство, занимаемое ими увеличивается и, конструктивные элементы рабочей площадки могут вызвать механические повреждения части стеблей хмеля. Постоянство ширины колесной базы способствует снижению поперечной устойчивости устройства в рабочем положении и при ее совпадении с колесной базой буксира вызывает повышенное уплотнение почвы. Значительные технические и технологические сложности могут возникнуть и при изготовлении кассет дугообразной формы. Во-первых, эти сложности связаны с получением кассет соответствующего профиля, для чего могут потребоваться специальное оборудование и оснастка и, во-вторых рассогласованность радиусов кривизны кассет может вызвать перекос рабочей площадки во время подъема или отпускания, что небезопасно для рабочих, находящихся на ней. Многозвенный механизм фиксации рабочей площадки в рабочем положении снижает его надежность в процессе работы. Исполнительный элемент механизма фиксации, в виде фиксатора представленного на фиг. 1 не исключает возможность его самопроизвольного отключения и как следствие, неконтролируемого отпускания рабочей площадки с рабочими. Перевод устройства в транспортное положение предполагает наличие рабочего на рабочей площадке для снятия фиксатора, что делает эту операцию с точки зрения безопасности труда весьма опасной. Также в конструкции подъемного устройства не предусмотрено страховочное устройство на случай отказа механизма подъема площадки. Подъемная площадка при переводе в транспортное положение отпускается вниз под действием веса кассет, то есть, будет иметь место неуправляемый ее спуск с ударным торможением П-образного рычага об упор, расположенным под подъемной площадкой.
Также известна вышка для подвязывания поддержек стеблей хмеля [2], содержащая несущую раму в виде прямоугольного треугольника и направляющие, по которым осуществляется возвратно-поступательное перемещение тележки с рабочей площадкой. Конструкция вышки для подвязывания поддержек хмеля также имеет недостатки, которые заключаются в следующем. Поперечные размеры несущей рамы треугольной конструкции, обеспечивающие устойчивость вышки конструктивно ограничиваются шириной колесной базы и не могут обеспечивать должную устойчивость вышки в рабочем положении рабочей площадки с рабочими при движении агрегата. Составная рабочая высота вышки (высота катета треугольной несущей рамы и вертикальные размеры каркаса рабочей площадки) вследствие наличия подвижных опор, обеспечивающих перемещение рабочей площадки по направляющим, конструктивно допускает наличие опрокидывающего момента при перемещении вышки по неровной поверхности поля. Консольное крепление штока гидроцилиндра при выдвижении может вызвать опрокидывание рабочей площадки с рабочими в пространство между буксиром и платформой вышки вследствие возможного заклинивания одной из подвижных опор. Наличие только одного гидроцилиндра подъема рабочей площадки не гарантирует перемещение рабочей площадки без перекосов вследствие наличия неравномерно распределенной нагрузки в виде рабочих и конструктивно необходимых зазоров в подвижных опорах между каркасом рабочей площадки и направляющими. Крепление кассет для размещения рабочих пучков, длина которых должна быть всегда выше высоты подъема вышки, спереди рабочей площадки затрудняет перемещение и маневрирование вышки на поверхности поля, к тому же их количество при таком расположении ограничивается конструкцией самой вышки. Размещение лестницы для доставки рабочих на рабочую площадку между буксиром вышкой затрудняет подъем рабочих на площадку и их эвакуацию в случае необходимости, так как они попадают в пространство между буксиром платформой вышки.
Таким образом, известным устройствам характерен широкий спектр недостатков, как с точки зрения конструкции, технологичности их применения и производительности, так и с точки зрения безопасности.
Целью изобретения является повышение производительности труда при навешивании поддержек хмеля на шпалерную проволоку, повышение качества навешивания поддержек хмеля на шпалерную проволоку, а также улучшение условий труда, повышение безопасности процесса навешивания поддержек хмеля на шпалерную проволоку с помощью предложенной вышки, а также в процессе ее перемещения до плантации хмеля и обратно.
На фиг. 1. (вид сбоку) приведен общий вид мобильного комплекса в транспортном положении, когда рабочая площадка опущена и приняты следующие обозначения: 1 - тягач, 2 - прицепное устройство, 3 - рама, 4 - механизм подъема, 5 - трос двухсторонней связи, 6 - площадка рабочая.
На фиг. 2. (вид сбоку) приведен общий вид мобильного комплекса в рабочем положении, когда рабочая площадка поднята и приняты следующие обозначения: 7 - упор страховочный, 8 - гидроцилиндр, 9 - элемент подъемного механизма. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 3. (вид сверху) показано прицепное устройство 2 и приняты следующие обозначения: 12 - кольца для подачи шпагата для подвески шпалер, ϕ - угол поворота дышла от нейтрального положения, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 4 (вид сверху) показаны возможные положения вышки относительно тягача 1 в процессе перемещения вдоль рядов шпалер и приняты следующие обозначения:  - расстояние между шпалерами, 10 - столбы, 11 - корни хмеля, Y-Y - продольная ось вышки, Х-Х - продольная ось тягача, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 5 показано положение тягача 1 и рабочей площадки 6 при перемещении в прямом и обратном (пунктирные линии) направлениях по хмельнику, обозначения те же, что и на фиг. 4.
Сущность изобретения заключается в следующем. Вышка собрана на раме 3 (фиг. 1 и 2) имеющую прямоугольную форму и закрепленную на одноосной тележке.
Одним из важных отличительных признаков конструкции предложенной вышки, в отличие от известных конструкций, является то, что механизм подъема рабочей площадки выполнен в виде нюренбергских ножниц. Такая конструкция механизма подъема рабочей площадки повышает устойчивость вышки в целом, как при выполнении непосредственно процесса навешивания поддержек хмеля на шпалерную проволоку, так и в процессе ее транспортирования на плантацию хмеля и на место ее хранения. Этим самым повышается безопасность эксплуатации вышки. Кроме того, Такая конструкция подъемного механизма позволяет уменьшить габариты по высоте, при постановке на хранение, что требует уменьшение габаритов помещения, куда устанавливается вышка на хранение, а также уменьшает безопасность процесса транспортировки на плантацию хмеля и к месту хранения за счет уменьшения центра тяжести конструкции в целом. Также предусмотрена возможность регулирования скорости подъема и опускания рабочей площадки, что также повышает удобство, комфортность и безопасность конструкции при ее эксплуатации.
Ось тележки имеет телескопическую конструкцию на двух колесах. Телескопическая конструкция оси позволяет изменить ширину колесной базы, что дает возможность приспосабливать ширину колесной базы тележки под расстояние междурядий шпалер хмельника или под ширину колесной базы тягача. При транспортировании вышки к месту навешивания поддержек стеблей хмеля (к плантации хмеля) и обратно, расширение колесной базы тележки вышки позволяет повысить поперечную устойчивость вышки, особенно в пересеченной местности. Тем самым повышается безопасность при перемещении.
В конструкции известных вышек для навешивания поддержек лозы хмеля на шпалерную проволоку прицепное устройство вышки не позволяет сместить продольную ось симметрии Y-Y вышки относительно продольной оси симметрии Х-Х тягача 1 (фиг. 4). То есть, у известных конструкций оси симметрии тягача и вышки в процессе навешивания поддержек совпадают, и колеса у тягача вышки идут след в след, утрамбовывая почву, что нежелательно. Это большой недостаток известных конструкций. Данный недостаток в предложенной конструкции вышки устраняется выполнением прицепного устройства 2 маятникового типа (фиг. 3). Такая конструкция прицепного устройства позволяет сместить ось симметрии Y-Y вышки в процессе работы относительно продольной оси симметрии Х-Х тягача 1 влево или вправо. При такой конструкции след от колеи колес тягача и вышки не совпадают, и не происходит утрамбовывания почвы. Такая конструкция позволяет при необходимости навешивать поддержки лозы хмеля справа или слева от тягача и позволяет за один проход вышки навешивать поддержки одновременно на четыре проволоки.
Подъем и опускание рабочей площадки у вышек известных конструкций происходит под действием одного гидроцилиндра, что небезопасно. У предложенной конструкции вышки подъем, и опускание рабочей площадки происходит с помощью двух параллельно работающих гидроцилиндров 8 (фиг. 1), что повышает надежность и безопасность конструкции. Также гидросистема механизма подъема вышки оснащена регулятором скорости перемещения рабочей площадки в вертикальном направлении в процессе ее подъема и опускания, что также позволяет повысить производительность и безопасность применения предложенной вышки.
Рабочая площадка вышки имеет складывающиеся перила, выполненные из профиля круглого сечения и покрытые полимерным материалом. Возможность перил складываться уменьшает высоту вышки при ее транспортировке, что немаловажно, а также позволяет ее разместить в помещении для хранения, в неиспользуемый период. Необходимо отметить, что вышка используется очень короткий период времени года, остальное время она находится на стадии хранения. Выполнение перил из профиля круглого сечения повышает удобство работы рабочих, находящихся на рабочей площадке 6 и занимающихся обвязкой поддержек хмеля на проволоки. Так как в процессе работы рабочие для устойчивости в процессе работы всегда опираются передней частью на перила, поэтому, профиль круглого сечения, покрытый полимерным материалом, меньше тормозит кровообращению по телу рабочего, чем профили других сечений, например, угольников. Также, при перемещении вышки вдоль рядов хмельника, рабочему удобнее держаться рукой за профиль круглого сечения, покрытой полимерным материалом. Возможность регулирования перил по высоте позволяет учитывать рост рабочего, подогнать высоту периллы на удобную и безопасную высоту. Таким образом, выполнение перил рабочей площадки предложенной конструкции вышки, позволяет повысить безопасность, улучшить гигиенические условия и удобство работы. Оснащение рабочей площадки указателем вертикальности вышки в поперечной плоскости в виде сектора с градуированной шкалой и стрелкой, позволяет контролировать вертикальное положение вышки и повышает безопасность эксплуатации вышки.
Исполнение платформы, на которой стоят рабочие в процессе работы, из перфорированного листового металла (протяжной высечки), исключает возможность проскальзывания подошвы обуви рабочего, происходит самоочищение платформы от почвы и других посторонних материалов. Такая конструкция платформы напрямую влияет на безопасность и снижает уровень опасности.
Наличие двусторонней звуковой связи между рабочими, находящимися на рабочей площадке и водителем тягача повышает оперативность в работе и повышает безопасность эксплуатации вышки.
Для исключения аварийного опускания (падения) вышки вниз в процессе работы, рабочая площадка оснащена стопорными устройствами, что также повышает безопасность эксплуатации вышки.
Для доступа рабочих на рабочую площадку, центральная секция платформы рабочей площадки имеет люк, который снабжен телескопической лестницей.
Кассеты для размещения рабочих пучков поддержек хмеля выполнены в виде колец с крестообразными делителями, которые прикреплены к перилам задней части рабочей площадки, что повышает удобство доставания отдельных поддержек из пучка и позволяет повысить производительность процесса навешивания поддержек на проволоки.
Преимущества, которые появляются в данной конструкции вышки по сравнении с известными вышками следующие:
1) Выполнение несущей рамы с изменяющейся колесной базой позволяет повысить устойчивость комплекса в процессе его транспортирования, так как при данной конструкции центр тяжести располагается ниже, чем у известных аналогичных конструкций, а при подъеме и опускании рабочей площадки центр тяжести перемещается вертикально, что также позволяет повысить устойчивость конструкции. У известных конструкций в процессе подъема и опускания рабочей площадки цент тяжести перемещает под углом от вертикали, что снижает устойчивость конструкции, особенно, если хмельник расположен под углом к горизонту.
2) Изготовление рабочей площадки перилами регулируемой высоты позволяет соблюдать эргономические требования к конструкции и ее безопасность. Так как, рабочие, которые привлекаются к работе на данном комплексе, могут имеет различный рост, от низкого до высокого. Необходимо иметь в виду, в процессе работы рабочий находится именно на краю рабочей площадки (а не в середине) у перил, и наклоняется в сторону шпалерной проволоки. Если рабочий имеет высокий рост, то его центр тяжести расположен выше, чем у рабочего низкого роста, и в процессе работы возникает опасность появления опрокидывающего момента, и он может выпасть из рабочей площадки. Если же рабочий имеет низкий рост, то ему будет неудобно работать через высокие для его роста перила, и он быстро устает и производительность у него будет низкой. Изготовление верхних краев перил из профиля круглой формы и покрытие их полимерным материалом также позволит повысить удобство и соблюдать эргономические и санитарно-гигиенические требования, так как в процессе работы рабочий упирается передней частью тела (животом) за верхний край перила. Если верхний край перила изготовлен из профиля с гранями, например из угольника, то грани перила вдавливаются в тело и нарушают кровообращение с вытекающими отсюда отрицательными последствиями для организма рабочего. При этом необходимо иметь в виду, что этот процесс происходит чаще в процессе движения комплекса по довольно неровному рельефу.
3) Выполнение пола рабочей площадки из протяжной высечки, позволяет содержать пол рабочей площадки чистым, так как в этом случае происходит самоочищение поверхности пола, то есть, грязь от подошв обуви рабочего проваливается сквозь отверстия вниз. Коэффициент сцепления подошвы обуви об поверхность пола в этом случае также увеличивается, что исключает проскальзывание ног рабочего и позволяет повысить его устойчивость и безопасность в процессе работы.
4) Вертикальное перемещение рабочей площадки в процессе ее подъема и опускания позволяет повысить устойчивость конструкции, тем самым уменьшить риск опрокидывания рабочей площадки и повысить безопасность рабочих.
5) Выполнение прицепного устройства 2, с помощью которого вышка цепляется к буксиру маятникового типа, позволяет ориентировать продольную ось Y-Y вышки относительно продольной оси Х-Х тягача 1, а также относительно шпалер данного ряда в горизонтальной плоскости. То есть, при данной конструкции прицепного устройства в сочетании с возможностью регулирования ширины колеи вышки позволяет снизить уплотнение почвы между рядами шпалер, то есть, регулировать так, чтобы колея буксира не совпадала с колеей вышки. Или же, наоборот, при наличии технологической колеи, когда ширина колеи буксира совпадает с шириной колеи вышки (есть и такой технологический прием), появляется возможность регулирования ширины колеи буксира и вышки так, чтобы они совпали.
6) Между рабочим, находящимся на рабочей площадке и подвязывающим поддержки хмеля на шпалерную проволоку и оператором, управляющим тягачом 1 установлена двухсторонняя звуковая связь 5 в виде гибкого троса. Перед началом движения оператор буксира предупреждает об этом рабочего, находящегося на рабочей площадке, а также перед остановкой. Или же рабочий, находящейся на рабочей площадке, сигнализирует о необходимости начала движения или остановки. Наличие такой связи позволяет избежать нежелательных последствий в экстренных случаях, например, при необходимости быстрой остановки и правильно согласовать взаимодействие оператора буксира и рабочего в процессе работы. Для этого применяется гибкий элемент в виде тонкого троса, соединенного с инжекторной системой двигателя тягача, который проходит через кабину тягача. Один конец троса соединен с клапаном инжекторной системы, а другой конец находится на рабочей площадке вышки.
7) Рабочая площадка 6 мобильного устройства оснащена указателем вертикальности в поперечной плоскости в виде сектора с градуированной шкалой и указателем в виде стрелки. Под поперечной плоскостью подразумевается плоскость, расположенная перпендикулярно к продольной оси Х-Х тягача и Y-Y вышки. Наличие указателя позволяет контролировать вертикальное положение вышки в рабочем положении, когда отклонение от вертикального положения рабочей площадки может достигнуть критического наклона, то есть вышка может опрокинуться. Это особенно важно, когда работа ведется на плантации хмеля, расположенного под некоторым уклоном к горизонту и на рабочей площадке находится один рабочий, причем на стороне уклона.
8) Рабочая площадка 6 оснащена страховочным упором 7 от его самопроизвольного опускания из верхнего положения в случае аварийной ситуации с механизмом подъема. Механизм подъема включает нагнетательные и сливные шланги, гидроцилиндры, гидрораспределитель и масляный насос. Страховочный упор 7 представляет телескопический шток, подпирающий рабочую площадку снизу и устанавливается после подъема рабочей площадки на необходимую высоту. Перед опусканием рабочей площадки вниз шток предварительно складывается. Наличие страховочного упора позволяет повысить безопасность конструкции вышки.
9) Возможность регулирования ширины колеи вышки позволяет адаптировать вышку под конкретную ширину междурядий хмельника [3, стр. 102], которые могут иметь ширину 2,5 м и 3,0 м, а также на ширину колеи буксира. Тут возможны следующие варианты. Необходимо настроить ширину колеи вышки на ширину колеи буксира, чтобы не было лишних следов и уплотнений почвы. Тогда колея буксира и колея вышки совпадают, то есть, образуется одна общая (технологическая) колея. Необходимо настроить ширину колеи вышки под ширину междурядья на 2,5 м или 3,0 м. Для поперечной устойчивости желательно, чтобы колея вышки была по возможности шире. Возможность регулирования ширины колеи вышки позволяет повысить поперечную устойчивость вышки и обеспечить безопасность выполнения работ, как и, при его транспортировании.
10) Наличие в гидравлической системе замедлителя опускания рабочей площадки позволяет плавно опустить рабочую площадку от верхнего (рабочего) положения вниз (в транспортное) положение, что также повышает безопасность и комфортность работы.
11) Доставка рабочих на рабочую площадку обеспечивается через люк в полу центральной секции рабочей площадки по складной лестнице в транспортном положении вышки. При необходимости, складная лестница обеспечивает смену рабочих или эвакуацию в экстренных случаях. Положение лестницы управляется рабочими, находящимися на рабочей площадке вышки.
Мобильная вышка используется следующим образом.
Вышку из места хранения с помощью тягача 1 (фиг. 1) перемещают (доставляют) на плантацию хмеля, где она будет использоваться для навешивания поддержек хмеля на шпалерные проволоки. При этом, рабочая площадка 6 опущена, а перила также сложены. Ширина колеи колес вышки установлена на максимальное значение. Такое состояние вышки уменьшает ее высоту в процессе транспортирования и повышает устойчивость. Прицепное устройство 2 находится в положении, указанном на фиг. 3, то есть, ось прицепного устройства совпадает с осью Y-Y вышки. После приезда на плантацию хмеля, ширину колеи вышки устанавливают на необходимую ширину. Прицепное устройство 2 устанавливают влево на угол ϕ и в процессе перемещения и работы вышка относительно тягача 1 занимает положение, указанное на фиг. 4 и 5. Из фиг. 4 и 5 видно, что тягач перемещается по одному ряду, а вышка - по соседнему ряду. Такое расположение позволяет за один проход охватить сразу три ряда. Приподнимают перила, регулируют высоту перилы, при которой удобно работать рабочим. Включают гидросистему тягача и приподнимают вверх рабочую платформу 6 (фиг. 2). Закрепляют в вертикальном положении страховочный упор 7, который предотвращает самопроизвольное опускание рабочей площадки вниз, например, при выходе из строя гидросистемы. По телескопической лестнице рабочие поднимаются на рабочую площадку, закрывают люк, проверяют с помощью троса 7 работу двусторонней сигнализации и начинают работу. На фиг. 5 показано (сплошными линиями) перемещение агрегата в прямом направлении, а пунктирными линиями в обратном направлении. По мере перемещения рабочие вытаскивают из колец поддержки лозы хмеля (например, шпагат) и подвязывают их около каждого корня хмеля на шпалерную проволоку. После окончания работы, рабочие открывают люк и по телескопической лестнице спускаются на землю.
Мобильную вышку можно использовать и в других отраслях, например, на стройке, при удалении снега с крыш домов, при весенней обрезке веток деревьев и др.
Технический эффект заключается в повышении производительности труда при навешивании поддержек стеблей хмеля на шпалерную проволоку, комфортности и безопасности процесса навешивания поддержек хмеля на шпалерную проволоку, а также в повышении безопасности перемещения комплекса в целом как при следовании на плантацию хмеля и при использовании непосредственно на плантации.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1230521 (A01D 46/02). Подъемное устройство для навешивания поддержек стеблей хмеля
2. Авторское свидетельство СССР №1752258 (A01D 46/02). Вышка для подвязывания поддержек стеблей хмеля.
3. Практикум по хмелеводству / Н.А. Александров, М.И. Крылова, В.И. Иванов и др.; Под ред. Н.А. Иванова. - М.: Агропромиздат, 1989. - 318 с: ил. - (Учебники и учебные пособия для кадров массовых профессий).