Механизм стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате
MECHANISM FOR STABILIZING THE MOVEMENT OF A TRAILED ASYMMETRIC VEHICLE ON A MACHINE-TRACTOR UNIT

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к устройствам для стабилизации прямолинейного движения асимметричных прицепных машин.
Известно уравновешивающее устройство для уборочного агрегата по АС СССР №1773332, опубл. 1992 г., которое содержит энергосредство, раму асимметричной прицепной уборочной машины, транспортную тележку со сницей, гидромеханизм с элементами гидроавтоматики, направляющей, ползуном, пружинным датчиком и шаровым шарниром.
Данное устройство является достаточно сложным и требует дополнительных эксплуатационных затрат при использовании и обслуживании. Кроме того, при комплектовании машинно-тракторного агрегата требуется двухточечная сцепка.
Наиболее близким к предлагаемому механизму стабилизации движения прицепной асимметричной машины по технической сущности и достигаемому результату является съемный пружинный компенсатор для асимметричной прицепной жатки ЖВП-9,1 описанный в журнале  «Достижения науки и техники в АПК», №6 -2007 стр. 31-35, содержащий две компенсирующие пружины, установленные со стороны, смещенной от продольной оси трактора рабочей части жатки соосно тяговому рычагу, концы которых соединены со свободными концами одинаковых поворотных рычагов, расположенных перпендикулярно к тяговому рычагу в горизонтальной плоскости и соединенных с тяговым рычагом посредством шарнирных соединений с возможностью поворота в этой плоскости относительно тягового рычага, при этом передние концы пружин по ходу агрегата соединены с трактором через тягу посредством шарнира, смещенного в сторону рабочей части жатки относительно продольной оси трактора по горизонтали на расстояние равное длине рычагов, а задние концы пружин связаны с осью колес жатки посредством шарнира, смещенного относительно продольной оси тягового рычага в сторону рабочей части жатки.
Использование пружинного компенсатора позволяет снизить угол отклонения прицепной асимметричной машины от прямолинейной траектории трактора за счет создания силового стабилизирующего момента, противодействующего силовым воздействиям, вызываемым рабочими органами машины и ходовым колесом, смещенными относительно продольной оси тягового рычага. При этом недостаток пружинного компенсатора заключается в том, что при повороте машинно-тракторного агрегата в сторону, противоположную его рабочей части, компенсатором создается момент сопротивления относительно точки сцепки тягового рычага с трактором, увеличивающийся по мере уменьшения радиуса поворота и препятствующий повороту рабочей машины относительно трактора, что в свою очередь ухудшает условия поворота. Кроме того, установка компенсатора требует двухточечной сцепки с трактором, что усложняет конструкцию.
Поэтому технической проблемой предлагаемого изобретения является разработка механизма стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате, не требующего двухточечного присоединения к тягачу и позволяющего уменьшать боковые горизонтальные отклонения прицепной машины, вызванные силовыми горизонтальными нагрузками от воздействия обрабатываемого материала на асимметрично расположенные рабочие органы, а также от асимметрично удаленного ходового колеса машины при прямолинейном движении, и не препятствующего совершению поворотов машинно-тракторного агрегата при маневрировании.
Техническая проблема решается за счет того, что шарнирное крепление передней части тягового рычага с тягачом выполнено в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из двух соединенных неподвижно между собой взаимно перпендикулярных осей, одна из которых соединена посредством поворотной вилки-фланца, содержащей верхнюю и нижнюю проушины, с задней частью тягача, и расположена под наклоном к горизонтали в вертикальной плоскости, проходящей через ось поворота вилки-фланца и пересекающей ассиметричную часть рабочей машины, при этом верхний конец оси  крестовины смещен в сторону тягача, а вторая ось крестовины соединена с тяговым рычагом посредством вилки, жестко закрепленной на переднем конце тягового рычага.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображен предложенный механизм стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате.
- Фиг.1 – схема механизма стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате – вид с боку;
- Фиг.2 – то же - вид сверху;
- Фиг.3 – положение кинематических элементов механизма стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате – вид сбоку;
- Фиг. 4 – то же – вид сверху
Механизм стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате содержит (фиг.1,2) тяговый рычаг 1, соединенный передней частью посредством шарнирного крепления 2 с тягачом 3, а задней частью соединенный неподвижно с рамой 4 прицепной машины, опирающейся через ходовые колеса 5,6 на опорную поверхность движения.  При этомшарнирное крепление 2 передней части тягового рычага 1 с тягачом 3 выполнено в виде крестообразного шарнира, снабженного крестовиной, образованной из двух соединенных неподвижно между собой взаимно перпендикулярных осей – оси 7 и оси 8 – далее шкворня (фиг. 3,4). Ось 7  расположена поперечно тяговому рычагу 1 в плоскости, проходящей через продольную ось тягового рычага 1, и соединена с этим рычагом посредством вилки 9, жестко закрепленной на передней части тягового рычага 1. Шкворень 8 соединен посредством поворотной вилки-фланца 10, содержащей верхнюю и нижнюю проушины 11 и 12, с задней частью тягача 3, и расположен под углом β к вертикали в вертикальной плоскости, проходящей через ось поворота вилки-фланца 10, образующей острый угол α с продольной осью тягача 3  и пересекающей асимметричную часть рамы прицепной машины 4, при этом верхний конец шкворня 8 смещен в сторону тягача 3 от асимметричной части прицепной машины.
Работает механизм стабилизации следующим образом.
При движении машинно-тракторного агрегата по прямолинейной траектории и воздействии асимметрично расположенных рабочих органов прицепной машины (например - справа от продольной оси трактора) на обрабатываемый объект (например - растения, почва), от рабочих органов, а также от асимметрично расположенного ходового колеса 6 машины образуется отклоняющий момент относительно шкворня 8 (фиг. 3,4), стремящийся повернуть машину по часовой стрелке. Поскольку шкворень 8 установлен под наклоном к вертикали и расположен в вертикальной плоскости, проходящей через ось поворота вилки-фланца 10 относительно трактора 3, на тяговый рычаг со стороны шкворня 8 воздействует скручивающий момент, снижающий вертикальную нагрузку на асимметрично расположенное ходовое колесо 6 и увеличивающий нагрузку на второе опорное колесо 5. В результате действия силы тяжести на асимметрично расположенную рабочую часть машины в горизонтальной плоскости относительно шкворня 8 возникает уравновешивающий момент, способствующий установке тягового рычага в плоскость расположения оси поворота вилки-фланца 10 и противодействующий отклоняющим силам со стороны асимметрично расположенных рабочих органов и ходового колеса 6. Величина уравновешивающего момента определяется величиной угла β наклона шкворня 8 относительно вертикали в вертикальной плоскости, проходящей через ось поворота вилки фланца 10 относительно трактора 3. Известно, что уравновешивающий (стабилизирующий) момент, действующий на прицепную машину, возникающий в результате наклона шкворня, увеличивается по мере увеличения угла отклонения прицепной машины от прямолинейной траектории тягача. После достижения максимального значения для фиксированного угла наклона шкворня β величина стабилизирующего момента снижается. При малых углах отклонения прицепной машины от прямолинейной траектории величина уравновешивающего момента незначительна, поэтому ось поворота вилки-фланца относительно трактора 3 установлена под углом α к продольной оси трактора, что позволяет создать необходимый уравновешивающий момент на стадии комплектования машинно-тракторного агрегата, противодействующий отклоняющему моменту от ассимметричной части рабочей машины и обеспечивающий прямолинейность движения рабочей машины по траектории трактора.
Технический результат заключается в том, что такое выполнение   предлагаемого механизма стабилизации движения прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате позволит повысить устойчивость прямолинейного движения прицепной машины и машинно-тракторного агрегата в целом, что в свою очередь позволит сократить путь рабочего хода агрегата за счет прямолинейности его движения. По сравнению с аналогами предлагаемый механизм стабилизации предусматривает одноточечное соединение прицепной асимметричной машины с трактором, что позволяет повысить гибкость агрегата в горизонтальной плоскости и улучшить его маневровые характеристики.
В качестве не очевидных преимуществ предлагаемого механизма по сравнению с прототипом следует отметить снижение сопротивления повороту прицепной машины относительно трактора при разворотах. Известно, что при использовании продольного наклона шкворня в стабилизирующих устройствах прицепных транспортных средств (двухосных и одноосных прицепов) при увеличении углов складывания прицепных звеньев снижается момент сопротивления повороту, что положительно влияет на условия поворота. Методика определения стабилизирующего момента представлена в статье: «Стабилизация движения колес передней поворотной тележки двухосного тракторного прицепа»,  Известия МААО, №39, Санкт-Петербург 2018г,  с 38-44. Представленная в статье методика может быть применена для определения уравновешивающего момента прицепной асимметричной машины на машинно-тракторном агрегате.