Модульное орудие для обработки почвы
MODULAR TOOL FOR TILLAGE

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к устройствам для обработки почвы в условиях лесных вырубок.
Известен сельскохозяйственный модульный почвообрабатывающий агрегат, способный выполнять все технологические операции обработки почвы в севообороте как в отвальной, так и безотвальной системах земледелия. Это достигается благодаря набору рабочих органов и блочно-модульной конструкции, позволяющих путем несложной перестановки блоков рабочих органов местами или замены их сменными блоками составлять технологические схемы агрегата, наиболее полно отвечающие технологическим процессам обработки различных агрофонов (Новые технологические возможности повышения качества обработки почвы. Режим доступа: https://belagromech.by/wp-content/uploads/old/img/articles/2012.01.26_3j_:im_lep_sam/Nov_tex_vozm_ap_lepe sh.pdf.).
Однако такой агрегат, обладающий высокой степенью универсальности, не имеет независимых предохранительных механизмов, обеспечивающих рабочим органам свободный переезд через препятствия в условиях лесных почв, а специфика использования на открытых сельскохозяйственных площадях определяет большую ширину захвата и потребность в мощных тяговых средствах (300-350 л.с), что неприемлемо для лесного хозяйства.
Известен универсальный лесной плуг, применяемый для работы в условиях нераскорчеванных вырубок, позволяющий производить полосную обработку почвы методами нарезки двухотвальных борозд, одновременной нарезки двух пластов и создания микроповышений в виде гряд, включающий раму со сцепным устройством и винтовыми механизмами перемещения рабочих органов, рабочие органы в виде плужных корпусов, предохранительные механизмы (Пат. РФ №2583609; МПК А01В 13/00, А01В 3/00; опубл.К недостаткам данного плуга следует отнести то, что возможна установка только одного типа рабочих органов, что позволяет использовать его только на основной подготовке почвы. Кроме того, в данной конструкции отсутствует возможность регулировки углов установки рабочих органов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке конструкции многофункционального орудия для обработки почвы, основанного на блочно-модульной концепции и способного эффективно эксплуатироваться в условиях лесных вырубок. При этом орудие может использоваться как для основной обработки почвы, так и проведения агротехнических уходов в агрегате с тракторами тягового класса 14 кН, тракторами тягового класса 30 кН и тракторами с передненавесным устройством за счет унификации основных элементов.
Для этого в модульном орудии для обработки почвы, включающем раму со сцепным устройством и винтовыми механизмами перемещения рабочих органов, секции рабочих органов, предохранительные механизмы, согласно изобретению, орудие в зависимости от потребностей может использоваться в одномодульном, двухмодульном и передненавесном вариантах за счет того, что рама орудия может состоять из первичного, первичного и вторичного или сцепного и вторичного модулей с унифицированными элементами, причем первичный и вторичный, а также сцепной и вторичный модули соединяются между собой при помощи соединительных элементов с установочными фланцами и кронштейнами, а также магнитных замковых механизмов, оборудованных направителями и постоянными магнитами с размыкающими эксцентриковыми рычагами, обеспечивающими перестроение рам орудия, кроме того, конструкция секций рабочих органов позволяет устанавливать рабочие органы, соответствующие виду обработки, и за счет наличия регулировочных механизмов изменять вертикальные и горизонтальные углы их установки.
На фиг. 1 представлена конструкция задненавесной модульной рамы модульного орудия для обработки почвы; на фиг. 2 - конструкция передне-навесной модульной рамы орудия; на фиг. 3 - конструкция механизма регулировки углов установки рабочих органов; на фиг. 4 - конструкция магнитного замкового механизма; на фиг. 5 - фазы работы магнитного замкового механизма; на фиг. 6 - рабочие органы модульного орудия с унифицированными креплениями (a - лемешный одноотвальный; б - дисковый плужный; в - лемешный плоскорежущий; г - глубокорыхлягций; д - дисковый рыхлящий; е - ножевой дискретный; ж - батарея дисковая цельнокрайная; з - батарея дисковая вырезная; и - рыхлящий ротационный; к - кусторезный; л - дисковый нож; м - дисковый нож опорный; н - опорное колесо; о - защитный экран); на фиг. 7 - примеры компоновки машинно-тракторного агрегата модульного орудия.
Модульное орудие для обработки почвы включает раму со сцепным устройством 1 и винтовыми механизмами перемещения секций рабочих органов 21, секции 3 рабочих органов.
Рама модульного орудия для обработки почвы может состоять из первичного (при однобрусной задненавесной компоновке орудия), первичного и вторичного (при двубрусной задненавесной компоновке) или сцепного и вторичного модулей (при однобрусной передненавесной компоновке).
Конструкция задненавесной модульной рамы орудия (фиг. 1) состоит из первичного и вторичного модулей и соединительных элементов 5.
Первичный модуль рамы состоит из сцепного устройства 1, основной рамы 2, секций рабочих органов 3 и предохранительных механизмов 4.
Сцепное устройство 1 включает нижние кронштейны 8 сцепки, верхний кронштейн 9 сцепки и раскосы 10.
Основная рама 2 включает нижний поперечный брус 11, верхний поперечный брус 12, нижние продольные брусья 13, верхние продольные брусья 14, вертикальные брусья 15, опорный брус 16, цилиндрические направляющие 17, кронштейны цилиндрических направляющих 18, стыковочные фланцы 19, каретки 20, винтовые механизмы перемещения секций рабочих органов 21 и кронштейн крепления центрального раскоса 22.
Конструкция вторичного модуля рамы идентична конструкции первичного, за исключением отсутствия сцепного устройства 1.
Модули соединяются между собой при помощи соединительных элементов 5, включающих основные продольные брусья 30, верхние продольные брусья 31, центральный раскос 32 и болтовые крепежные элементы 7.
Предохранительные механизмы 4 состоят из гидроцилиндров 27 и пневмогидроаккумулятора 28.
Конструкция передненавесной модульной рамы орудия (фиг. 2) состоит из сцепного и вторичного модулей и соединительных элементов 5.
Вторичный модуль аналогичен используемому в конструкции задненавесной модульной рамы.
Сцепной модуль рамы состоит из сцепного устройства 1 и рамы 6. Он представляет собой упрощенный вариант первичного модуля задненавесной рамы.
Сцепное устройство 1 идентично использованному в первичном модуле рамы.
Рама 6 сцепного модуля включает нижний поперечный брус 11, верхний поперечный брус 12, нижние укороченные продольные брусья 29, верхние продольные брусья 14, вертикальные брусья 15, стыковочные фланцы 19 и кронштейн крепления центрального раскоса 22.
Модули соединяются между собой при помощи соединительных элементов 5, идентичных используемым в конструкции задненавесной модульной рамы орудия.
Секция рабочего органа 3 состоит из продольной грядили 23, регулировочного сектора 24, установочного фланца 25 и шарнира 26.
Механизм регулировки углов установки рабочих органов (фиг. 3) у всех вариантов орудия состоит из регулировочного сектора 24, жестко соединенного с установочным фланцем 25, закрепленным с помощью шарнира 26 на нижней поверхности продольной грядили 23. Такая конструкция позволяет ступенчато изменять угол наклона рабочего органа в поперечно- вертикальной плоскости в интервале от -20 до +20° за счет переустановки одного болта. Для изменения угла атаки рабочих органов (в горизонтальной плоскости) в установочном фланце 25 прорезаны три радиальные прорези, обеспечивающие бесступенчатое регулирование в интервале от -30 до +30°.
Для удобства монтажа вторичного модуля используются магнитные замковые механизмы, установленные в нижних продольных брусьях 13 (фиг. 4). Каждый из них состоит из направителя 33 в форме усеченной пирамиды, жестко соединенного с нижним продольным брусом 13, постоянного магнита 34 в металлическом корпусе, направляющей 35 постоянного магнита 34, пружины сжатия 36 с натяжным винтом 37, эксцентрикового рычага 38 и контактной пластины 39.
Модульное орудие для обработки почвы работает следующим образом.
В зависимости от характеристик тягового средства и выполняемой технологической операции выбирается следующая схема компоновки орудия: однобрусная (только первичный модуль рамы) - для работы с тракторами 14 кН; двубрусная (первичный и вторичный модули рамы) - для работы с тракторами 30 кН; однобрусная передненавесная (сцепной и вторичный модули рамы) - для тракторов, оборудованных передним навесным устройством.
В случае использования вторичного модуля рамы для компоновки двубрусной схемы орудия сборка происходит следующим образом. Эксцентриковый рычаг 38 опускается в горизонтальное положение (фиг. 5, а). Вторичный модуль с установленными верхними продольными 31 и основными продольными 30 брусьями сближается с первичным модулем, при этом направители 33, попадая внутрь нижних продольных брусьев 13 первичного модуля, центрируют вторичный модуль. При дальнейшем сближении постоянные магниты 34 сцепляются с контактной пластиной 39, предварительно фиксируя вторичный модуль (фиг. 5, б). Далее производится стягивание и фиксация модулей с помощью болтовых крепежных элементов 7 (фиг. 5, в). Подпружиненное крепление постоянного магнита 34 позволяет осуществлять надежное сцепление вне зависимости от перекоса модулей.
При использовании вторичного модуля рамы для компоновки однобрусной передненавесной схемы орудия первичная установка верхних продольных 31 и основных продольных 30 брусьев производится в сцепной модуль рамы.
При необходимости демонтажа вторичного модуля снимаются болтовые крепежные элементы 7, а эксцентриковые рычаги 38 переводятся в вертикальное положение, разрывая контакт между постоянными магнитами 34 и контактными пластинами 39 (фиг. 5, г).
При дальнейшей сборке орудия устанавливаются наиболее подходящие рабочие органы (фиг. 6), осуществляется регулировка углов их установки, а также положения на цилиндрических направляющих 17, и производится установка орудия (орудий) на трактор. На фиг. 7 представлены примеры компоновки машинно-тракторных агрегатов: а - на базе трактора 14 кН (однорядный дисковый культиватор); 6 - на базе трактора 30 кН (комбинированное орудие для прокладки одноотвальных борозд с одновременной культивацией посадочного места); в - на базе трактора 30 кН, оснащенного передним навесным устройством (комбинированное орудие для уничтожения поросли нежелательной древесной растительности с одновременной прокладкой одноотвальных борозд и культивацией посадочного места).
Если в процессе выполнения операции рабочие органы орудия встречаются с препятствиями, происходит их отклонение назад и вверх за счет предохранительных механизмов 4, что обеспечивает непрерывную работу орудия.
Эффективность внедрения блочно-модульной концепции построения почвообрабатывающих орудий в лесном хозяйстве определяется производственными (снижением затрат и сокращением сроков на проектирование и испытание, снижением затрат на производство техники, снижением удельной металлоемкости, удельной энергоемкости, а также вредного воздействия на природную среду) и эксплуатационными факторами (уменьшением номенклатуры потребных орудий и тракторов, улучшением качества выполнения операций, использованием в рамках различных технологий, повышением сезонной занятости орудия, увеличением рабочих скоростей и производительности, снижением затрат хозяйств на регулярное обслуживание и хранение).