Пролет фермы дождевальной машины (варианты)
SPRINKLER'S TRUSS SPAN (VARIANTS)

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в конструкциях круговых и фронтальных дождевальных машин, служащих для орошения сельскохозяйственных культур.
Известен пролет дождевальной машины «Reinke» модели Е-2060 (см. брошюра «Сравнение компонентов дождевальных машин REINKE и других, или - Почему мы - лучшие?» Marketing Horizons, Inc. - 2007 Reinke Customer Survey. - 38 с. Стр. 17. - аналог), выполненный длиной 64,93 м и содержащий шпренгельную ферму, размещенную одним концом на самоходной тележке, верхний пояс фермы образован водопроводящим трубопроводом, состоящим из стальных тонкостенных оцинкованных труб диаметром 152,4 мм (6 дюймов), соединенных посредством фланцев, на трубопроводе смонтированы секции раскосов, которые соединены между собой при помощи шпренгелей, образующих нижние пояса фермы, для соединения с соседними пролетами по концам фермы установлены шарнирные узлы типа крюк-кольцо, которые снабжены креплениями для крайних шпренгелей, последняя секция раскосов фермы при помощи ребер жесткости соединена со стойками самоходной тележки, которая снабжена электроприводом, приводящим в действие два червячных редуктора, на выходных валах которых установлены опорные пневмоколеса.
Недостатком аналога является возникновение колебаний шпренгельной фермы под воздействием ветровой нагрузки, вследствие чего конструктивные элементы фермы периодически воспринимают знакопеременные нагрузки, которые со временем вызывают усталость металла и приводят к образованию микротрещин, что в целом снижает долговечность и надежность конструкции пролета.
Помимо этого, водопроводящий трубопровод аналога имеет меньшее рабочее сечение и меньшую пропускную способность по сравнению с трубопроводом пролетов отечественной дождевальной машины «Каскад».
Известен пролет дождевальной машины «Каскад» модели 65Т (Патент РФ №2713794 С1, МПК A01G 25/09, опубл. 07.02.2020, бюл. №4 - прототип), выполненный длиной 65,25 м и содержащий размещенную одним концом на самоходной тележке шпренгельную ферму, представляющую собой сборную, предварительно напряженную конструкцию, верхний пояс которой образован водопроводящим трубопроводом, состоящим из стальных тонкостенных оцинкованных труб диаметром 159 мм, соединенных при помощи фланцев, на водопроводящем трубопроводе в определенном порядке смонтировано десять секций раскосов, каждая из которых образована четырьмя раскосами и соединяющей их концы поперечиной, в свою очередь секции раскосов, соединены между собой при помощи имеющих одинаковую длину шпренгелей, образующих два нижних пояса фермы, для соединения с соседними пролетами по концам фермы установлены шарнирные узлы, снабженные креплениями для крайних шпренгелей, последняя секция раскосов фермы при помощи двух ребер жесткости соединена со стойками самоходной тележки, оснащенной электроприводом и пневмоколесами.
В настоящий момент в СГАУ им. Вавилова на базе пролета модели 65Т разработан прототип сверхдлинного пролета, длина которого составляет свыше 71 м.
Недостатком прототипа является возникновение колебаний шпренгельной фермы при воздействии на нее ветровой нагрузки. При этом с увеличением длины пролета возросла и амплитуда колебаний, которая достигает наибольших величин при воздействии на ферму поперечного ветра. В свою очередь возросшая энергия колебаний приводит к увеличению знакопеременных нагрузок периодически воздействующих на конструктивные элементы фермы, что в результате снижает долговечность и надежность конструкции пролета. Между тем использование пролетов увеличенной длины в составе дождевальных машин сокращает число самоходных тележек, что позволяет снизить металлоемкость машины, энергозатраты на ее перемещение и площадь земли, отчуждаемой под колею.
Технической задачей изобретения является уменьшение амплитуды колебаний шпренгельной фермы при воздействии на нее ветровых нагрузок, что позволит увеличить надежность и долговечность конструкции пролета.
Задача достигается тем, что в пролете фермы дождевальной машины, содержащем размещенную одним концом на самоходной тележке шпренгельную ферму, представляющую собой сборную, предварительно напряженную конструкцию, верхний пояс которой образован водопроводящим трубопроводом, состоящим из стальных тонкостенных оцинкованных труб, соединенных при помощи фланцев, на водопроводящем трубопроводе в определенном порядке смонтированы секций раскосов, каждая из которых образована четырьмя раскосами и соединяющей их концы поперечиной, секции раскосов, соединены между собой при помощи шпренгелей, образующих два нижних пояса фермы, для соединения с соседними пролетами по концам фермы установлены шарнирные узлы, снабженные креплениями для крайних шпренгелей, последняя секция раскосов фермы при помощи ребер жесткости соединена со стойками самоходной тележки, оснащенной электроприводом и пневмоколесами, кроме того шпренгельная ферма дополнительно оснащена двумя продольными тросами, проходящими внутри фермы по обеим ее сторонам, при этом концы каждого троса закреплены в точках соединения крайних шпренгелей фермы с водопроводящим трубопроводом, также каждый из тросов при помощи блоков связан с секциями раскосов, расположенных по центру фермы, причем блоки закреплены в точках соединения шпренгелей с раскосами данных секций.
В шпренгельной ферме, содержащей нечетное число секций раскосов, продольные тросы связаны, как минимум, с одной секцией раскосов, расположенной в центре фермы.
В шпренгельной ферме, имеющей четное число секций раскосов, продольные тросы связаны не менее чем с двумя секциями раскосов, симметрично расположенных по центру фермы.
Каждый из продольных тросов закреплен по концам фермы с возможностью его натяжения и фиксации.
В другом варианте каждый из блоков оснащен натяжным устройством.
В другом варианте между блоком и натяжным устройством установлен динамический гаситель колебаний в виде пружинного демпфера.
В другом варианте каждый из блоков оснащен динамическим гасителем колебаний в виде пружинного демпфера.
В другом варианте по концам продольных тросов установлены динамические гасители колебаний в виде пружинных демпферов.
Результатом предлагаемого технического решения явилось создание нескольких вариантов исполнения ферменных пролетов позволяющих при воздействии на них ветровой нагрузки уменьшить амплитуду колебаний и обеспечить их быстрое затухание.
Отличия предлагаемого изобретения от прототипа заключаются в том, что шпренгельная ферма дополнительно оснащена двумя продольными тросами, закрепленными по концам фермы и проходящими внутри ее по обеим ее сторонам. Причем оба троса через блоки связаны с нижними точками секций раскосов, расположенных по центру фермы, такое решение увеличит жесткость фермы в продольном направлении, что позволит уменьшить амплитуду колебаний при ветровой нагрузке. Концы продольных тросов закреплены в точках соединения крайних шпренгелей фермы с водопроводящим трубопроводом, благодаря чему точки крепления тросов располагаются максимально близко к опорам пролета. При этом блоки для тросов закреплены в точках соединения шпренгелей с секциями раскосов фермы. Для удобства установки и натяжения тросов при монтаже фермы блоки могут быть оснащены натяжными устройствами, с той же целью оба троса могут быть закреплены по концам фермы с возможностью их натяжения и фиксации. Кроме того, в предлагаемой конструкции пролета для поглощения и рассеивания энергии колебаний могут быть использованы динамические гасители колебаний в виде пружинных демпферов. В одном из вариантов пружинные демпферы могут быть установлены по концам продольных тросов, в другом варианте ими могут быть оснащены сами блоки, а в третьем варианте демпферы устанавливаются между блоками и натяжными устройствами.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен ферменный пролет дождевальной машины, имеющий нечетное число секций раскосов в ферме, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, вид сверху;
на фиг. 3 - изображен пролет фермы дождевальной машины, имеющий четное число секций раскосов в ферме, вид сбоку;
на фиг. 4 - то же, вид сверху;
на фиг. 5 - изображена секция раскосов, связанная через блоки с продольными тросами, вид сбоку;
на фиг. 6 - показано крепление продольного троса к трубопроводу фермы;
на фиг. 7 - изображена секция раскосов, связанная с продольными тросами при помощи блоков с натяжными устройствами, вид сбоку;
на фиг. 8 - изображена секция раскосов, связанная с продольными тросами при помощи блоков с пружинными демпферами и натяжными устройствами, вид сбоку;
на фиг. 9 - разрез А-А на фиг. 8;
на фиг. 10 - узел Б на фиг. 9;
на фиг. 11 - изображена секция раскосов, связанная с продольными тросами при помощи блоков с пружинными демпферами, вид сбоку;
на фиг. 12 - показано крепление продольного троса к трубопроводу фермы, выполненное через пружинный демпфер.
Ферменный пролет дождевальной машины содержит шпренгельную ферму 1, размещенную одним концом на самоходной тележке 2 (фиг. 1-4). Шпренгельная ферма 1 представляет собой сборную, предварительно напряженную конструкцию, верхний пояс которой образован водопроводящим трубопроводом 3, состоящим из стальных тонкостенных оцинкованных труб 4, соединенных посредством фланцев. Водопроводящий трубопровод 3 оснащен дождевальными насадками 5. На водопроводящем трубопроводе 3 в определенной последовательности смонтированы секции раскосов 6, каждая из которых образована четырьмя раскосами 6 и соединяющей их концы поперечиной 7. Секции раскосов 6 соединены между собой при помощи шпренгелей 8, которыми образованы два нижних пояса фермы 1. Для соединения с соседними пролетами по концам фермы 1 установлены шарнирные узлы 9 и 10, снабженные креплениями для крайних шпренгелей 8. Последняя секция раскосов 6 фермы 1 при помощи ребер жесткости 11 соединена со стойками самоходной тележки 2, имеющей электропривод и опирающейся на пневмоколеса 12.
Шпренгельная ферма 1 оснащена двумя продольными тросами 13, проходящими внутри фермы 1 по обеим ее сторонам, при этом концы каждого троса 13 закреплены в точках соединения крайних шпренгелей 8 с водопроводящим трубопроводом 3. Благодаря чему, точки крепления тросов 13 располагаются по концам фермы 1 и максимально приближены к опорам пролета. Каждый из тросов 13 при помощи блоков 14 связан с секциями раскосов 6 (фиг. 5), расположенных по центру фермы 1, причем блоки 14 закреплены в точках соединения шпренгелей 8 с раскосами 6 данных секций.
В шпренгельной ферме 1, содержащей нечетное число секций раскосов 6, продольные тросы 13 связаны как минимум с одной секцией раскосов 6, расположенной в центре фермы 1 (фиг. 1, 2).
В шпренгельной ферме 1, имеющей четное число секций раскосов 6, продольные тросы 13 связаны не менее чем с двумя секциями раскосов 6, симметрично расположенных по центру фермы 1 (фиг. 3, 4).
Каждый из продольных тросов 13 закреплен по концам фермы 1 с возможностью его натяжения и фиксации (фиг. 6).
В другом варианте исполнения ферменного пролета дождевальной машины, с целью удобства установки и натяжения тросов 13, каждый из блоков 14 оснащен натяжным устройством 15 (фиг. 7).
В другом варианте исполнения ферменного пролета дождевальной машины между блоком 14 и натяжным устройством 15 установлен динамический гаситель колебаний в виде пружинного демпфера 16 (фиг. 8-10).
В другом варианте исполнения ферменного пролета дождевальной машины каждый из блоков 14 оснащен динамическим гасителем колебаний в виде пружинного демпфера 16 (фиг. 11).
В другом варианте исполнения ферменного пролета дождевальной машины по концам продольных тросов 13 установлены динамические гасители колебаний в виде пружинных демпферов 16 (фиг. 12).
Дождевальные машины устанавливаются и эксплуатируются под открытым небом, как правило, на участках со спокойным рельефом, не имеющих искусственных и естественных преград, в результате чего входящие в состав машины пролеты достаточно часто подвергаются ветровому воздействию различной интенсивности на протяжении всего срока службы.
В целях снижения негативного воздействия ветра на пролет, шпренгельная ферма 1 оснащена продольными тросами 13, связанными с ее центральными секциями раскосов 6, что позволяет увеличить жесткость фермы 1 в продольном направлении и снизить тем самым амплитуду колебаний, возникающих при ветровой нагрузке.
Также в предлагаемой конструкции пролета значительная часть энергии колебаний фермы 1 может быть поглощена и рассеяна с помощью динамических гасителей колебаний в виде пружинных демпферов 16.
Пружинные демпферы 16 уменьшают энергию колебаний и обеспечивают их быстрое затухание, снижая при этом уровень знакопеременных нагрузок, воздействующих на конструкционные элементы фермы 1.
Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность и долговечность конструкции пролета дождевальной машины, за счет уменьшения амплитуды колебаний шпренгельной фермы, возникающих под воздействием ветровых нагрузок. Также предлагаемое техническое решение делает возможным использование машин со сверхдлинными пролетами в районах с частыми и интенсивными ветровыми воздействиями. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет модифицировать уже имеющиеся пролеты дождевальных машин «Каскад», «Reinke», «Bauer», без внесения изменений в конструкционные элементы шпренгельной фермы.