КУЛЬТИВАТОР ШИРОКОЗАХВАТНЫЙ СЕКЦИОННЫЙ
WIDE-COVERAGE SECTIONED CULTIVATOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам.
Известен культиватор-плоскорез, состоящий из секционной рамы, опорных колес и рабочих органов с шириной захвата большей ширины рамы, при этом боковые секции с рабочими органами установлены под углом с перекрытием центральной секции /1/.
Известен агрегат с полунавесным сельскохозяйственным орудием, включающий трактор, автосцепку и полунавесное многосекционное орудие с рабочими органами, состоящее из центральной секции с механизмом навески орудия и шарнирно присоединенных к центральной секции боковых секций с самоустанавливающимися колесами /2/.
Недостатком известных устройств является некачественная обработка почвы - крошение и рыхление, неустойчивость прямолинейного движения и низкий уровень транспортабельности при переездах.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа культиватор широкозахватный секционный /3/, содержащий установленную на опорные колеса раму навесной центральной секции, шарнирно присоединенные к ней опирающиеся на колеса рамы боковых секций с закрепленными на них рабочими органами, причем к центральной секции шарнирно прикреплен двуплечий рычаг, при этом рама центральной секции выполнена с захватами для фиксации боковых секций. Боковые секции размещены под углом к направлению движения, и закрепленные на них рабочие органы образуют с рабочими органами центральной секции симметричный клин.
При движении со скоростью свыше 3 км/ч боковые секции культиватора не копируют поверхность обрабатываемого поля, а совершают скачкообразные, рывками галопирующие вертикальные колебания вокруг оси шарнира секции, частично сгруживая при этом почву, и оставляют после прохода полосы вывороченной почвы.
При транспортировке боковые секции рам культиватора заводят назад за центральную секцию с соответствующей фиксацией и перекатыванием их на самоустанавливающихся опорных колесах. При этом длина агрегата увеличивается, снижается его маневренность, увеличивается ширина поворотной полосы, повышается вероятность заноса, вплоть до опрокидывания при поворотах.
Недостатком известного устройства является некачественная обработка почвы, неустойчивое прямолинейное движение и низкий уровень транспортабельности при переездах.
Технической задачей изобретения является улучшение качества обработки почвы, повышение устойчивости прямолинейного движения и транспортабельности культиватора.
Поставленная техническая задача достигается тем, что у культиватора широкозахватного секционного, содержащего установленную на опорные колеса раму навесной центральной секции, шарнирно присоединенные к ней опирающиеся на колеса рамы боковых секций с закрепленными на них рабочими органами, причем к центральной секции шарнирно прикреплен двуплечий рычаг, при этом рама центральной секции выполнена с захватами для фиксации боковых секций, согласно изобретению секционные рамы снабжены направляюще-режущими ножами, центральная рама снабжена двумя, расположенными симметрично автосцепками, выносным гидроцилиндром и упругим элементом, установленным в зоне шарнирного соединения с боковыми секциями, при этом упругий элемент выполнен с возможностью изменения его длины, а боковые секции размещены перпендикулярно к направлению движения.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новым является наличие направляюще-режущих ножей на секционных рамах, наличие на центральной раме двух симметрично расположенных автосцепок, выносного цилиндра и упругих элементов, установленных в зоне шарнирного соединения с боковыми секциями, выполнение упругого элемента с возможностью изменения его длины и размещение боковых секций перпендикулярно к направлению движения.
Наличие направляюще-режущих ножей на боковых секционных рамах обеспечивает прямолинейность хода.
Наличие упругого элемента - улучшение качества обработки почвы.
Наличие двуплечего рычага с гидроцилиндром обеспечивает перевод орудия из транспортного положения в рабочее и наоборот.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».
Предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень», так как является неочевидным для специалиста и позволяет повысить качество обработки почвы, устойчивость прямолинейного хода и транспортабельность.
Заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость», так как может использоваться в сельскохозяйственном машиностроении при изготовлении почвообрабатывающих машин и орудий для обработки тяжелых и легких по механическому составу почв, а также в составе комбинированных машинотракторных агрегатов, совмещающих предпосевную обработку почвы с посевом сельскохозяйственных культур.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен культиватор широкозахватный секционный, вид сверху; на фиг.2 - то же, кинематическая схема механизма привода подъема и опускания боковых секций, вид сзади; на фиг.3 - упругий элемент, вид сверху и вид сбоку; на фиг.4 - аксонометрическая проекция: А - быстросъемный палец, Б - узел «тяга - раскос - боковая секция».
Культиватор широкозахватный секционный навесной состоит из трех шарнирно соединенных секционных рам: центральной секции 1 и двух боковых секций 2, расположенных перпендикулярно к направлению движения. На центральной несущей секции 1 рамы размещены две симметрично установленные навесные автосцепки, например выполненные по типу «Аккорд»: передняя 3 - для работы по традиционной схеме и задняя 4 - в составе комбинированного агрегата, совмещающего обработку почвы с посевом-посадкой сельскохозяйственных растений.
i
Боковые секционные рамы культиватора оснащены регулируемыми по высоте опорными колесами 5 и рыхлительными лапами 6, перед которыми закреплены также регулируемые по высоте направляюще-режущие ножи 7, выполненные, в частности, в виде дисковых ножей. Рыхлительные лапы 6 установлены и на центральной секции 1. В зоне шарнирного соединения центральной секции 1 с боковой секцией 2 установлен упругий элемент 8, выполненный в виде полосы, например из рессорной стали 65Г. Упругий элемент 8 одним концом свободно опирается на подвижный валик 9, закрепленный на раме боковой секции 2, а другим - шарнирно присоединен к раме центральной секции 1. При этом в рабочем режиме культиватора шарнирный конец упругого элемента 8 жестко фиксируется с возможностью изменения его рабочей длины L - горизонтальной координаты точки места фиксации (1…111), в зависимости от условий эксплуатации.
Шарнирная часть упругого элемента 8 фиксируется, в частности, быстросъемным пальцем 10 с поворотно-стопорным рычажком 11 на конце.
i
i
В динамике движения сила упругости R упругого элемента 8 прямо пропорциональна вертикальной нагрузке (массе боковой секции 2) - вертикальной реакции Р (сил вертикальных возмущений от неровностей) поверхности поля и обратно пропорциональна рабочей длине L упругого элемента 8. Для стабилизации распределения вертикальной нагрузки Р в точке относительного шарнира боковой секции 2 меняют длину L упругого элемента 8, увеличивая ее для работы на легких почвах и уменьшая - для работы на тяжелых почвах, при этом сила упругости R на тяжелых почвах увеличивается.
На продольной оси рамы центральной секции 1 культиватора размещен приводной механизм для перевода боковых секций 2 из рабочего (горизонтального) положения в транспортное (вертикальное)и наоборот.
Механизм состоит из двуплечего рычага 12, рычага 13, жестко закрепленного на поворотном валу 14, и выносного гидроцилиндра 15 с маслопроводами 16, шарнирно закрепленного на раме центральной секции 1. Концы двуплечего рычага 12 посредством тяг-раскосов 17 шарнирно соединены с боковыми секциями 2, а рычаг 13 - со штоком гидроцилиндра 15, подсоединенного к гидрораспределителю трактора (не показан). При этом для плавного подъема и опускания боковых секций 2 и снятия динамических нагрузок при переводе их из одного положения в другое в полости штуцера гидроцилиндра 15 соединения с напорным маслопроводом установлена дроссельная шайба - замедлительный клапан, а нижние концы шарнирно соединенных тяг-раскосов 17 размещены в пазах щек 18, приваренных к раме боковой секции 2, свободно перемещаются, что обеспечивает необходимый угловой поворот φ боковых секций 2 в вертикальной плоскости относительно шарнира в технологическом процессе копирования рельефа обрабатываемого поля.
При транспортировании по дорогам боковые секции 2 культиватора переводятся в вертикальное положение и фиксируются посредством пальца 19 и кронштейна 20, жестко закрепленного на раме центральной несущей секции 1.
Культиватор работает следующим образом.
Перед выездом в поле культиватора одна из автосцепок - передняя 3 или задняя 4, в зависимости от технологии возделывания сельскохозяйственных культур, навешивается на трактор (не показан), оборудованный одной (задней) или двумя навесными системами, затем на ровной площадке, опустив навешенный на трактор культиватор и освободив боковые секции 2 от фиксирующего пальца 19, переводят их из транспортного (вертикального) положения в рабочее (горизонтальное) и устанавливают необходимую глубину обработки рабочих органов 6.
Перевод (подъем-опускание) боковых секций 2 культиватора из одного положения в другое относительно центральной секции 1 осуществляется из кабины выносным гидроцилиндром 15, подсоединенным к гидрораспределителю трактора. При выдвижении штока гидроцилиндра 15 рычаг 13 и двуплечий рычаг 12 поворачиваются вместе с поворотным валом 14 и посредством тяг-раскосов 17, концы которых шарнирно соединены с концами двуплечего рычага 12 и рам боковых секций 2, поднимают их, переводя в транспортное положение относительно центральной секции 1 культиватора. При втягивании штока гидроцилиндра 15 боковые секции 2 опускаются и переводятся в рабочее (горизонтальное) положение, следуя за ходом штока под действием веса-массы секций 2 (в «плавающем» положении золотника гидрораспределителя трактора).
Необходимая глубина обработки почвы рабочими органами культиватора регулируется и устанавливается опорными колесами 5, а при необходимости - рабочими лапами 6, изменением высоты стойки относительно рам секций 1 и 2 культиватора. Кроме того, устанавливается глубина вертикального резания почвы направляющими ножами 7 относительно рыхлительных лап 6, равная не менее половины значения величины глубины обработки почвы, особенно легких по механическому составу.
Закончив подготовительно-установочные работы, культиватор с зафиксированными в вертикальной плоскости боковыми секциями 2 выезжает в поле. В поле культиватор переводят в рабочее положение. В зависимости от почвенной среды шарнирный конец упругого элемента 8 жестко посредством быстросъемного пальца 10 фиксируют в одном из положений 1, 11, 111, соответствующем работе культиватора на тяжелых, средних и легких по механическому составу почвах.
При движении культиватора опорные колеса 5 копируют неровности поверхности поля, направляюще-режущие ножи 7 подрезают пласт почвы в вертикальной плоскости, а следом идущие рыхлительные лапы 6, перемещаясь на определенной глубине, рыхлят и крошат почву.
Поле после прохода культиватора по всей ширине захвата приобретает ровную, мелкокомковатую без огрехов и комков поверхность с равномерно устойчивым ходом рыхлительных лап 6 по глубине заделки семян сельскохозяйственных культур, обеспечивается прямолинейность хода.
При движении культиватора боковые секции 2, перемещаясь и копируя неровности поверхности поля, воспринимают вертикальные силы возмущений R и отклоняются на некоторый радиальный угол φ относительно шарнира.
Упругий элемент 8, находящийся в непосредственном контакте с боковой секцией 2, благодаря потенциальной упругоподатливой характеристики во взаимодействии с активной частью величины реакции Р массы боковой секции 2, пассивная часть величины которой сосредоточена на оси шарнира, плавно и мягко преодолевает вертикальные силы возмущения R неровностей поверхности поля, работая в эксплуатационно-техническом режиме «изгибание-выпрямление» на протяжении всего технологического времени.
Таким образом, в результате мягкого и плавного преодоления вертикальных сил возмущения, носящего негармонический характер колебаний, устраняется отрыв боковых секций от неровностей поля, снижается степень подпрыгивания и галопирования, что стабилизирует технологический процесс обработки, адаптируясь к почвенной среде - поперечная устойчивость и степень копирования поверхности обрабатываемого поля с минимальной амплитудой F и максимальным периодом колебания боковых секций.
Кроме того, упругий элемент выполняет и функцию демпфера, смягчая, поглощает ударно-вертикальные динамические нагрузки (импульсы сил) и снимает дополнительные инерционные нагрузки, что положительно сказывается на эксплуатационной надежности культиватора.
Направляюще-режущий нож 7, выполненный, например, в виде дискового ножа, при движении попадает под воздействие равнозначных разновекторных сил возмущения почвы, направленных перпендикулярно плоскости диска ножа 7, обеспечивая прямолинейность хода.
Расположение боковых секций 2 перпендикулярно направлению движения культиватора в навесном варианте положительно сказывается как на высокой маневренности, так и на транспортабельности, вследствие уменьшения значения горизонтальной координаты центра тяжести культиватора, а следовательно, и координаты центра масс вокруг мгновенной оси вращения агрегата.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает качество обработки почвы, устойчивость прямолинейного движения и транспортабельность, надежность и работоспособность.
Источники информации
1. АС СССР 1743395, МПК7 А01В 35/02, 1992.
2. АС СССР 1561847, МПК7 А01В 35/02, 1990.
3. АС СССР 1628870, МПК7 А01В 35/02, 1991 (Прототип).