Борона пружинная
SPRING HARROW

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам, предназначенным для рыхления почвы, удаления сорняков и выравнивания поверхности поля.
Известна широкозахватная пружинная борона (патент на изобретение РФ RU 2546176 С1, заявка от 09.01.2014, МПК А01В 23/04), содержащая прицепное устройство, соединенное с рамой, транспортные и рабочие колеса, на задней трубе рамы установлен средний поворотный брус с рабочими секциями, к которому через шарнирные соединения в виде карданных шарниров, расположенных на его концах, присоединены боковые поворотные брусья с рабочими секциями. Рабочие секции состоят из подвижных труб с кронштейнами, на которых смонтированы парные пружинные зубья, угол наклона которых к поверхности обрабатываемого поля регулируется перестановкой крепления регулировочной пластины.
Недостатком данного устройства является невозможность независимого регулирования угла атаки рядов пружин и усилия прижима.
Известна тяжелая широкозахватная зубовая борона с пружинными пальцами (патент на полезную модель РФ RU 187113U1, заявка от 26.07.2018, МПК А01В 19/00), содержащая прицепное устройство, соединенное с рамой, транспортные (рабочие) колеса. На задней части прицепного устройства жестко установлен укороченный средний брус, к среднему брусу через шарнирные соединения присоединены поворотные брусья, образуя П-образную раму. На обоих боковых брусьях имеются шарнирно закрепленные колеса. Гидроцилиндры, установленные в местах соединения бокового бруса и колеса, отвечают за функцию разворота и складывания бороны, благодаря направленному развороту боковых брусьев, борона всегда раскладывается в «нужном направлении» независимо от рельефа поля, а система гибких стяжек предотвращает складывание агрегата во время работы. На среднем и боковых брусьях бороны посредством шарнирного зацепления установлены рабочие пружинные секции, опускание и поднимание секций осуществляется с помощью гидроцилиндров, установленных на каждой секции, за жесткую фиксацию пружинных секций в необходимом положении отвечает специальный механизм фиксации, приводимый в действие при помощи тех же гидроцилиндров рабочих секций.
Недостатками данной бороны являются ненадежное шарнирное крепление транспортных (рабочих) колес, сложность конструкции разворота и складывания бороны и поднимания пружинных секций за счет гидроцилиндров, невозможность регулирования угла атаки пружин.
Известна борона зубовая (патент на полезную модель РФ RU 195217 U1, заявка от 22.05.2019, МПК А01В 19/00),включающая раму с прицепным устройством, опирающуюся задней частью на пневматические колеса, средний поворотный брус, связанный с рамой гидроцилиндром, боковые поворотные брусья с рабочими колесами и растяжками, секции зубовых борон со смонтированными на траверсах корпуса секции пружинными зубьями, при каждая секция борон с пружинными зубьями снабжена гидравлическим механизмом регулирования угла атаки зуба, выполненным в виде гидроцилиндра, смонтированного на одной из сторон корпуса секции, шток которого шарнирно связан при помощи рычагов каждой траверсы с приводной рейкой, при этом гидроцилиндр при помощи гибкого трубопровода связан с гидронасосом транспортного средства.
Недостатками данной бороны являются наличие сложной гидравлический системы для регулирования угла атаки зубьев, а также невозможность его независимого регулирования.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является почвообрабатывающая борона-сцепка (патент на полезную модель РФ RU192367 U1, заявка от 10.06.2019, МПК А01В 19/00),включающая раму с прицепным устройством, опирающуюся задней частью на пневматические колеса, центральный поворотный брус, связанный с рамой гидроцилиндрами, боковые поворотные брусья с рабочими и транспортными колесами и секциями зубовых борони растяжками, средний поворотный брус сцепки, связанный гидроцилиндром с рамой, шарнирно смонтирован на оси тыльной стороны рамы при помощи двух дополнительных рычагов-упоров, при этом шарнирное соединение оси тыльной стороны рамы с рычагами-упорами снабжено фрикционными разъемными втулками, не требующими смазки. Зубья бороны каждой секции сцепки выполнены пружинными, смонтированы на поворотных осях рамы и регулируемыми по углу наклона при помощи механизма поворота зубьев, выполненного в виде рычага, связанного с приводной рейкой каждой оси.
Недостатками данного устройства является низкое качество обработки почвы при разных почвенных условиях и целях боронования ввиду отсутствие возможности независимого регулирования угла атаки рядов пружин и усилия прижима.
Задачей заявляемого устройства является повышение качества обработки почвы и как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур, за счет улучшения качества обработки почвы в разных почвенных условиях и для различной глубины обработки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что борона пружинная, включающая раму с прицепным устройством, опирающуюся задней частью на пневматические колеса, связанный с рамой двумя гидроцилиндрами центральный поворотный брус, который шарнирно соединен с боковыми поворотными брусьями с рабочими колесами, центральный и боковые поворотные брусья содержат секции зубовых борон, зубья которых выполнены пружинными и регулируемыми по углу атаки при помощи механизма поворота зубьев, рама бороны пружинной выполнена с возможностью удержания в развернутом прямолинейном положении при помощи двух механизмов растяжки, каждый из которых одним концом соединен с боковым поворотным брусом, а другим - с рамой бороны пружинной, в отличие от прототипа, центральный поворотный брус шарнирно соединен с боковыми поворотными брусьями при помощи фиксаторов с разъемными втулками, на боковых поворотных брусьях установлены попарно и равно удаленно друг от друга короткие кронштейны, а на центральном брусе установлены два длинных кронштейна, на кронштейны с помощью рамок подвешены секции зубовых борон, секция зубовой бороны представляет собой сборную конструкцию, состоящую из сварной рамы, в проушины которой шарнирно установлены рамки, соединенные между собой распоркой, образующие параллелограммный механизм, снизу сварной рамы установлены трубы, на которых закреплены пружинные зубья, трубы соединены между собой при помощи рычагов и планок, которые соединены со сварной рамой с помощью домкрата с возможностью изменения при помощи него угла атаки пружинных зубьев в рядах в зависимости от требуемой степени рыхления почвы, домкрат закреплен на пластине и крайнем рычаге, все рычаги соединены в цепь тремя планками, причем на крайних планках выполнено по три отверстия, в одном из которых установлены съемные пальцы для изменения угла атаки переднего и заднего ряда пружинных зубьев независимо от остальных рядов пружинных зубьев путем совмещения и фиксации необходимого отверстия крайних планок с отверстиями центральной планки посредством перестановки пальцев, на домкрате выполнена относительная шкала для возможности выставления одинакового угла атаки пружинных зубьев на всех секциях зубовых борон, причем каждая секция зубовых борон включает в себя механизм регулировки дополнительного усилия прижима, включающий в себя блок пружин и регулировочный болт, одним концом блок пружин соединен с секцией зубовой бороны, другим концом через регулировочный болт - с брусом бороны пружинной.
Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения позволяет изменять угол атаки пружин в рядах на необходимый угол в пределах от 0° до 36° вращением рукоятки домкрата, причем первый и последний ряды пружинных зубьев можно установить на отличный от других рядов угол смещением планок в одно из трех регулировочных отверстий; а также позволяет изменять дополнительное усилие прижима в пределах от 3,90 кН до 8,20 кН за счет изменения длины блока пружинных зубьев вращением регулировочного болта.
В результате достигаются следующие преимущества: настройка режима боронования в соответствии с целями боронования и почвенными условиями повысит качество обработки, создаст лучшие условия для роста и развития культурных растений и позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Изобретение поясняется фигурами:
фиг. 1 - устройство бороны;
фиг. 2 - секция бороны;
фиг. 3-регулировка угла атаки пружин;
фиг. 4-регулировка усилия прижима;
фиг. 5 - механизм перевода в транспортное положение;
фиг. 6 - вид механизма замка рабочего положения со стороны центрального бруса;
фиг. 7 - вид механизма замка рабочего положения со стороны растяжки.
Борона пружинная (фиг. 1) состоит из рамы 1, на которой выполнено прицепное устройство 2, опирающейся задней частью на пневматические колеса 3. Центральный поворотный брус 4 связан с рамой 1 бороны пружинной двумя гидроцилиндрами 5. Боковые поворотные брусья 6 с рабочими 7 и транспортными 8 колесами, при помощи жестко закрепленных на нем фиксаторов с разъемными втулками9, шарнирно связаны с центральным брусом 4 и при помощи двух механизмов растяжки 10 удерживаются в развернутом прямолинейном положении при помощи двух механизмов растяжки, каждый из которых одним концом соединен с боковым поворотным брусом 6, а другим - с рамой бороны пружинной 1. На центральном брусе установлены два длинных кронштейна 11, на боковых брусьях установлены попарно короткие кронштейны 12, на которые с помощью рамок 13 и 14 подвешиваются секции 15. Расстояние между парами кронштейнов, закрепленных на центральном и боковых брусьях, соответствует ширине захвата одной секции бороны.
Секция бороны (фиг. 2) представляет собой сборную конструкцию, состоящую из сварной рамы 16, в проушины которой шарнирно установлены рамки 13 и 14 параллелограммного механизма, соединенные между собой распоркой 17. Параллелограммный механизм, образованный рамками 13 и 14 и распоркой 17,обеспечивает копирование поверхности поля секциями бороны по ширине захвата. Снизу сварной рамы 16 установлены трубы 18, на которых закреплены пружинные зубья 19. Трубы 18 соединены между собой с помощью рычагов 20(фиг. 3) и планок 21,которые соединены со сварной рамой 16 с помощью домкрата 22 с возможностью изменения при помощи него угла атаки пружинных зубьев в рядах в зависимости от требуемой степени рыхления почвы. Винтовой механизм выполнен в виде домкрата22,закрепленного на пластине 23 и крайнем рычаге 20.
Все рычаги расположены по пять штук с двух сторон на каждой секции и соединяют трубы 18 с тремя планками 21: центральной и двумя крайними, причем на крайних планках выполнено по три отверстия. Рычаги 20 закреплены следующим образом: первый и пятый рычаг и шарнирно закреплены на крайних планках, третий рычаг шарнирно закреплен на центральной планке, второй и четвертый рычаги соединяют центральную планку при помощи пальцев 24 через одно из отверстий путем совмещения и фиксации необходимого отверстия крайних планок с отверстиями центральной планки посредством перестановки пальцев для изменения угла атаки переднего и заднего ряда пружин 19 независимо от остальных рядов пружинных зубьев. Домкрат может приводиться в действие механически или гидравлически, на нем имеется относительная шкала, предназначенная для выставления одинакового угла пружин на всех секциях. Диапазон регулировки угла атаки пружинных зубьев α находится в пределах 0°-36°.
Каждая секция бороны имеет механизм регулировки дополнительного усилия прижима, который состоит из блока пружинных зубьев 25 (фиг. 4) и регулировочного болта 26. Одним концом блок пружинных зубьев соединен с секцией 15 бороны, другим - через регулировочный болт с брусом бороны. Диапазон регулировки усилия прижима находится в пределах от 3,90 до 8,20 кН.
Для фиксирования секций бороны в транспортном положении на раме 1 бороны пружинной и центральном поворотном брусе 4 приварены пластины с отверстиями 27 и 28 соответственно (фиг. 5), в которые при их совмещении устанавливается транспортный палец и фиксируется штифтом 29. В задней части рамы 1 в месте шарнирного крепления центрального поворотного бруса 4 установлен флажок 30 (фиг. 6), который соединен с помощью троса 31 с замком 32 (фиг. 7), который под действием пружины 34 зафиксирует скобу 33 растяжки 10 в рабочем положении.
Борона пружинная работает следующим образом:
Борона пружинная переводится в транспортное положение следующим образом: При помощи гидроцилиндров 5поворачивают центральный брус 4 бороны пружинной в транспортное положение, до совмещения отверстий 27 и 28 (фиг. 5), в которые устанавливают транспортный палец и фиксируют его штифтом 29. При втягивании гидроцилиндров центральный брус 4 поворачивается и нажимает на флажок 30 (фиг. 6), который соединен с помощью троса 31 с замком 32 (фиг. 7). При нажатии на флажок 30 он проворачивается и тянет трос 31, который открывает замок 32 и освобождает скобу 33 растяжки 10, позволяя перевести борону в транспортное положение. При этом секции 15 бороны устанавливаются вертикально, а боковые брусья 6 опираются на транспортные колеса 8. Проезжают трактором в прямом направлении до тех пор, пока боковые брусья не встанут за центральным брусом 4 параллельно друг другу.
Перевод бороны в рабочее положение производится следующим образом: Подают трактор назад таким образом, чтобы боковые брусья 6 встали в одну линию. Один конец растяжки 10 должен встать в замок 32. Снимают транспортные пальцы, вынув штифты 29. Поворачивают гидроцилиндрами 5 центральный брус 4 бороны в рабочее положение, при этом он перестанет давить на флажок 30. Под действием пружины 34 замок 32 зафиксирует скобу 33 в рабочем положении, флажок 30 вернется в исходное положение.
Для увеличения степени рыхления устанавливают более агрессивный угол наклона пружин 19 (ближе к 0°) вращением рукоятки домкрата 22, закрепленном на пластине 23 и крайнем рычаге 20 в сторону увеличения его длины, при этом планки 21 смещаются назад в продольной вертикальной плоскости и рычаги 20 поворачивают трубы 18 с закрепленными на них пружинными зубьями 19 до приведения пружинных зубьев в вертикальное положение; и увеличивают усилие прижима секций 15 до максимума (около 8,20 кН) вращением регулировочного болта 26 по часовой стрелке и растягиванием блока пружинных зубьев25, соединяющего сварную раму 16 секции 15 с брусом бороны. При наличии большого количества растительных остатков на поле и цели боронования равномерно распределить их по поверхности поля, угол переднего ряда пружин 19 устанавливают менее агрессивным (ближе к 36°) перестановкой съемных пальцев 24 в дальнее по ходу движения отверстие передней планки 21 и уменьшают усилие прижима секций до минимума (около 3,90 кН) вращением регулировочного болта 26 против часовой стрелки. При регулировке дополнительного усилия прижима необходимо блоки пружин устанавливать в один размер для всех секций. Если одной из задач боронования является выравнивание поверхности поля, то задний ряд пружин устанавливают на менее агрессивный угол перестановкой съемных пальцев 24 в дальнее по ходу движения отверстие задней планки 21.
Перед началом работы борона пружинная, находясь в транспортном положении, с помощью рамы 1 с прицепным устройством 2 навешивается на трактор, при этом борона опирается на пневматические 3 и транспортные 8 колеса. Трактор с бороной располагают на краю поля, пружинную борону переводятся в рабочее положение совмещением разъемных втулок 9 и поворотом с помощью гидроцилиндров 5 центрального 4 и боковых брусьев 6. В процессе движения борона опирается на рабочие колеса 7, а пружины 19 пружинных секций 15, закрепленных на брусьях с помощью рамок 13 и 14 и кронштейнов 11 и 12, врезаются в почву и начинают, в связи с изменяющейся на них нагрузкой, вибрировать, в результате чего комочки земли разбиваются, скопления соломы распределяются по площади и перемешиваются с почвой. Две растяжки 10 удерживают боковые поворотные брусья 6 в развернутом прямолинейном положении. При попадании секций 15 бороны на пониженные или повышенные участки поля, параллелограммные механизмы секций, за счет шарнирного крепления рамок 13 и 14 поднимают или опускают секции, обеспечивая обработку почвы на заданной глубине.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого технического решения заключается в повышении качества обработки почвы, что позволяет улучшить условия для роста и развития культурных растений, и как следствие, повысить урожайности сельскохозяйственных культур, за счет улучшения качества обработки почвы в разных почвенных условиях и для различной глубины обработки посредством надежного механизма регулирования угла атаки пружин в рядах и изменения усилия прижима.