КОСИЛКА
MOWER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в качестве универсального средства для скашивания растительности на газонах и приготовления сена.
Известна двухбрусная навесная косилка по а.с. СССР №1438650.
Косилка содержит базовую машину с боковым механизмом навески и механизмом навески двухбрусной косилки, состоящей из рамы и подвижной балки, связанных между собой шарниром, на оси которого также установлены рычаги управления бруса режущего аппарата. Свободными концами рычаги связаны с гидроцилиндром управления положением бруса режущего аппарата. Привод режущего аппарата осуществлен от гидромотора. Перевод косилки в транспортное положение происходит с помощью гидроцилиндра поворачиванием вокруг шарнира режущего аппарата.
Недостатком указанной двухбрусной косилки является то, что наличие двух режущих аппаратов усложняет конструкцию навесной косилки. Способ боковой навески косилки примерно вдвое по сравнению с базовой машиной увеличивает поперечный габарит агрегата.
Наиболее близким к предлагаемому является механизм навески аппарата для подрезки кустарника (Гамалеев П.П. Косилка. Патент РФ №2069513, 15.02.1994 г.).
Косилка-газонокустообрезчик содержит базовую машину, преимущественно малогабаритный колесный трактор, механизм навески однобрусной косилки и механизм привода положения бруса косилки. Механизм навески состоит из стойки рамы и подвижной рукояти, связанных между собой шарниром, на оси которого установлен рычаг управления положением рукояти с приводом от гидроцилиндра. Механизм привода положения бруса режущего аппарата, в свою очередь, шарнирно связан со свободным концом рукояти. При этом механизм навески установлен фронтально с поперечным перемещением в вертикальной плоскости свободного конца рукояти относительно шарнира стойки рамы с возможностью занимать фиксированное положение бруса над уровнем опорной поверхности базовой машины, над уровнем среза кустарников, с углом формирования скосов обрезки кустарников и в любые промежуточные положения с помощью указанных механизмов привода положения бруса режущего аппарата и гидроцилиндра положения рукояти.
Механизм привода положения бруса косилки выполнен в виде червячного самотормозящего редуктора и открытой зубчатой цилиндрической передачи. При этом редуктор снабжен ручным управлением с помощью маховика. Ведущая шестерня передачи связана с выходным валом червячного редуктора, а ведомый вал-шестерня смонтирован на кронштейне привода режущего аппарата гидромотором, причем ось ведомого вала-шестерни передачи является осью шарнирного поворота бруса косилки относительно свободного конца рукоятки.
Прототип имеет сложную конструкцию, что приводит к снижению надежности работы.
Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, т.е. упрощение конструкции и повышение надежности работы косилки.
В отличие от прототипа упрощена конструкция механизма навески косилки, а также механизма преобразования вращательного движения ведущего вала в возвратно-поступательное движение режущего подвижного ножа.
Косилка содержит кинематически связанные мотоблок, рулевой узел, ведущий вал, навеску и преобразователь вращательного движения выходного вала в возвратно-поступательное движение подвижного ножа. При этом навеска содержит взаимодействующие друг с другом установочную стойку, первую и вторую наклонные планки, промежуточный вал, первый и второй карданные подвесы, вертикальную стойку, первую и вторую пару конических шестерен и третью ведомую коническую шестерню, установленную на выходном валу. Причем первая и вторая наклонные планки установлены параллельно и шарнирно связаны с установочной и вертикальной стойками и через первый и второй карданные подвесы связаны с промежуточным валом. Промежуточный вал через первую пару конических шестерен взаимодействует с ведущим валом, а через вторую пару конических шестерен - с третьей ведомой конической шестерней.
Преобразователь вращательного движения выходного вала в возвратно-поступательное движение режущего ножа содержит нижнюю горизонтальную планку, установленную параллельно неподвижному ножу, выходной вал. Между ними на выходном валу неподвижно установлена сегментная шестерня, которая взаимодействует по очереди с первой и второй зубчатыми рейками, которые неподвижно связаны друг с другом и подвижным режущим ножом. Причем зубья сегментной шестерни занимают менее половины делительной окружности.
Во втором варианте косилки на выходном валу дополнительно неподвижно установлены ступицы первой и второй обгонных муфт, обоймы которых неподвижно связаны с первой и второй шестернями, входящими в сцепление с первой и второй параллельными зубчатыми рейками соответственно. Причем первая и вторая рейки сдвинуты относительно друг друга в поперечном направлении и взаимодействуют с соответствующими шестернями с диаметрально противоположных сторон. Кроме того, обгонные муфты установлены так, чтобы ведущие звенья-обоймы по очереди взаимодействовали с сегментной шестерней. При этом сегментная шестерня установлена на выходном валу с возможностью свободного поворота по окружности на толщину зуба.
Рулевой узел косилки шарнирно связан с вертикальной стойкой навески и содержит колесо, шарнирно связанное с вилкой, смещенной в поперечном направлении относительно вращения установочной втулки с возможностью фиксированного вертикального смещения. При этом установочная втулка имеет возможность свободного поворота и взаимодействует с рулем.
Третий вариант косилки содержит дополнительно взаимодействующие друг с другом мост с двумя колесами, четвертую пару конических шестерен, вторую пару наклонных планок и фланец. При этом промежуточный вал выполнен в виде гибкого или карданного, а первая и вторая пара наклонных планок шарнирно связаны с фланцем, соединенным с установочной стойкой с возможностью свободного относительного поворота.
На фиг.1 представлен вид сбоку (В-В по фиг.2) на конструкцию косилки, где:
1 - ведущий вал;
2 - установочные стойки;
3, 4 - верхняя и нижняя левые наклонные планки;
5 - планка ограничительная;
6 - щиты;
7, 8 - ведущая и ведомая первые конические шестерни;
9 - промежуточный вал;
10, 11 - первый и второй карданные подвесы;
12, 13 - внутренние и внешние кольца;
14 - крепежные пластины;
15, 16 - ведущая и ведомая вторые конические шестерни;
17 - ось вращения;
18 - вертикальные стойки;
19 - верхняя горизонтальная планка;
20 - неподвижный нож;
21 - третья ведомая коническая шестерня;
22 - выходной вал;
23, 24 - верхняя и нижняя обгонные муфты;
25 - подвижный режущий нож;
26 - колесо;
27 - выдвижная вилка;
28, 29, 30 - первый, второй и третий фиксаторы.
На фиг.2 представлен вид А-А по фиг.1 на конструкцию косилки, где позиции 1-25 те же, что на фиг.1;
31 - оси вращения внутреннего кольца карданного подвеса;
32, 33 - первая и вторая зубчатые рейки;
34 - перемычки.
На фиг.3 представлен вид С-С по фиг.2 на конструкцию косилки, где позиции 9-31 те же, что на фиг.2;
35 - нижняя горизонтальная планка;
36, 37 - первая и вторая шестерни;
38 - сегментная шестерня;
39, 40 - первая и вторая зубчатые рейки;
41 - ролики.
На фиг.4 представлен вид Д-Д по фиг.3, где позиции 22-39 те же, что на фиг.2.
На фиг.5 представлена конструкция рулевого узла, где позиции 26, 27 те же, что на фиг.1;
37 - кронштейн второй;
38 - втулка установочная;
39 - хвостовик вилки 27;
40 - кольцо;
41 - болт;
42, 43 - ведомая и ведущая четвертые конические шестерни;
44 - гибкий вал;
45 - третьи кронштейны.
На фиг.6 представлен вид Е-Е по фиг.7 конструкции третьего варианта косилки, где позиции 15-40 те же, что на фиг.1;
41 - перемычка;
42, 43 - четвертая пара конических шестерен;
44 - второй вал;
45 - кронштейн;
46, 47 - правая пара наклонных планок;
48 - шарнирное соединение;
49 - подшипники;
50 - гайка;
51 - первый гибкий вал;
52 - фланец;
53 - стойка установочная;
54 - мост;
55 - вилка;
56 - колеса;
57 - стенка;
58 - отвал.
На фиг.7 представлен вид А по фиг.6 на конструкцию третьего варианта косилки, где позиции 15-58 те же, что на фиг.6.
Принцип действия косилки, конструкция которой представлена на фиг.1 - фиг.3, заключается в следующем.
На мотоблоке, который обеспечивает поступательное движение косилки, неподвижно устанавливаются два вертикальных щита 6 (см. Вид В-В на фиг.1).
Через щиты проходит ведущий вал 1. На щитках вертикально закреплены левая и правая установочные стойки 2. Стойки установлены с возможностью изменения углового положения относительно вертикали. Они должны поворачиваться вокруг вала 1. Угловое положение их закрепляется первым 28 и вторым 29 фиксаторами.
Установочные стойки 2 шарнирно связаны с левыми и правыми с верхними 3 и нижними 4 наклонными параллельными планками. Угловое положение указанных планок относительно стоек 2 фиксируется ограничительной планкой 5.
Нижние концы наклонных планок шарнирно соединены с вертикальными стойками 18. Расстояние между шарнирными соединениями двух концов наклонных планок 3 и 4, а также длина самих планок равны друг другу. Таким образом, они образуют два параллелограмма. Независимо от угла наклона планок 3 и 4 стойки 18 сохраняют свои вертикальные положения.
Нижние концы наклонных планок 3 и 4 шарнирно соединены с вертикальной стойкой 18. Расстояние между шарнирными соединениями двух концов наклонных планок 3 и 4 и длина самих планок равны друг другу. Таким образом, они образуют параллелограмм. Независимо от угла наклона планок 3 и 4 стойка 18 сохраняет вертикальное положение. При изменении углового положения установочной стойки 2 такое же угловое положение принимает стойка 18.
На валу 1 неподвижно установлена первая ведущая коническая шестерня 7, которая входит в сцепление с соответствующей ведомой шестерней 8. Данная шестерня неподвижно установлена на верхнем конце промежуточного вала 9, через который вращение передается на входящие друг с другом в сцепление конические шестерни 15, 16 и 21. Промежуточная шестерня 16 вращается на горизонтальной оси 17. Третья ведомая шестерня 21 неподвижно установлена на выходном валу 22. На этом валу также неподвижно установлены ступицы верхней 23 и нижней 24 обгонных муфт. На обоймах указанных муфт неподвижно установлены первая 36 и вторая 37 шестерни соответственно. Указанные шестерни входят в сцепление с соответствующими зубчатыми рейками 32 и 33.
Промежуточный вал 9 проходит параллельно наклонным планом на одинаковом расстоянии от них. Для установки промежуточного вала используются первый 10 и второй 11 карданные подвесы, установленные на его верхних и нижних концах. Каждый карданный подвес состоит из внутреннего 12 и внешнего 13 колец. Внутренние кольца 12 установлены на валу с возможностью свободного вращения. Они связаны шарнирно с внешними кольцами 13 с помощью осей вращения 31. Внешние кольца карданных подвесов с помощью пластин 14 шарнирно связаны с наклонными планками 3 и 4. При этом ось промежуточного вала проходит через центры ведущей конической шестерни 8 и второй ведомой конической шестерни 16. Такое положение оси сохраняется независимо от углового положения наклонных планок.
Верхняя горизонтальная планка 19 и неподвижный нож 20 неподвижно связаны друг с другом с помощью двух вертикальных стоек 18.
На фиг.2 представлен вид А-А по фиг.1.
Оси вращения внутреннего кольца 31 шарнирно связывают внутреннее 12 и внешнее 13 кольца карданного подвеса. Ось вращения 17 второй ведомой конической шестерни 16 проходит через две параллельные вертикальные стойки 18. Вращение от второй ведомой шестерни 16 передается на третью ведомую коническую шестерню 21, неподвижно установленную на выходном валу 22.
На фиг.3 представлен вид С-С по фиг.2.
Зубчатые рейки неподвижно связаны друг с другом с помощью перемычки 34. На выходном валу неподвижно установлены ступицы обгонных муфт 23, 24 и сегментная шестерня. Зубья сегментной шестерни занимают менее половины делительной окружности. Сегментная шестерня имеет большую толщину и входит в сцепление с зубчатыми рейками по очереди. Первая и вторая зубчатые рейки сдвинуты относительно друг друга в поперечном направлении.
Выходной вал вращается по часовой стрелке. Когда первая обгонная муфта 23 находится вне сцепления первая шестерня 36 и сегментная шестерня 38 перемещают первую зубчатую рейку и связанную с ней вторую рейку 39 от наблюдателя (на фиг.4 вверх). Вторая зубчатая рейка выводит вторую обгонную муфту из сцепления. Это приводит к тому, что вторая шестерня вращается против часовой стрелки вхолостую. Когда первая зубчатая рейка выходит из сцепления с первой шестерней, в сцепление входит вторая обгонная муфта 24. Теперь ведущим становится вторая шестерня 37 и сегментная шестерня 38. Взаимодействие шестерни со второй зубчатой рейкой приводит к перемещению реек в обратном направлении. При этом первая шестерня крутится вхолостую против часовой стрелки. Поступательное движение второй рейки прекращается, когда рейка выходит из сцепления с сегментной шестерней. Таким образом, вращательное движение выходного вала преобразуется в возвратно-поступательное движение зубчатых реек, связанных друг с другом двумя концевыми перемычками 34. Вторая (нижняя) зубчатая рейка неподвижно связана с подвижным режущим ножом 25.
Клиновидные зубцы подвижного ножа совершают возвратно-поступательное движение относительно зубцов неподвижного ножа 20. Величина колебательного движения зубцов подвижного ножа относительно зубцов должна быть больше, чем расстояние между соседними зубцами. Для обеспечения необходимого зазора между режущими ножами 20 и 25 в пределах 0,2 до 0,5 мм и усиления сил трения между ножами установлены ролики 40.
Высота неподвижного режущего ножа относительно земли устанавливается с помощью выдвижной вилки 27. Колесо 26 обеспечивает необходимую высоту свободного перемещения режущих ножей относительно поверхности земли. Для этого необходимо освободить третий фиксатор 30 и отсоединить ограничительную планку 5 от щита 6. При работе в горах с подъемами и спусками необходимо освободить первый 28 и второй 29 фиксаторы и обеспечить свободный поворот установочной стойки 2 относительно щита. При этом предварительно должна быть установлена ограничительная планка 5 так, чтобы установочная стойка и плоскость неподвижного ножа были взаимно перпендикулярны. Свободное колебание установочной стойки приведет к тому, что неподвижный нож 20 устанавливается параллельно наклонной поверхности земли. Это приводит к уменьшению высоты скошенной травы и к повышению производительности.
При применении двухосного мотоблока и ровной горизонтальной поверхности земли при установке ограничительной планки 5 и всех трех фиксаторов 28, 29 и 30 необходимость в установке колеса 26 отпадает. Двухосный мотоблок (например, трактор) обеспечивает необходимую заданную высоту горизонтальных режущих ножей относительно земной поверхности.
Принцип действия рулевого узла, конструкция которого представлена на фиг.5, заключается в следующем. Колесо 26 шарнирно устанавливается в вилке 27, хвостовик 39 которого имеет прямоугольное сечение. Хвостовик вилки перемещается по оси установочной втулки 38, отверстие, в котором также имеется прямоугольный профиль. Вилка с колесом смещены в поперечном направлении относительно оси втулки 38. Вертикальное положение вилки фиксируется болтом 41, на установочной втулке неподвижно установлена четвертая ведомая коническая шестерня 42. Указанная шестерня с вилкой 27 имеет возможность поворота относительно вертикали.
Для поворота косилки в ту или другую стороны используются руль 46 и гибкий вал 44. На другом конце гибкого вала неподвижно установлена четвертая ведущая коническая шестерня 43, которая входит в сцепление с ведомой шестерней 42. Крепление гибкого вала устанавливается с помощью кронштейнов 45. Необходимая высота стрижки травы устанавливается с помощью выдвижной вилки 27, хвостовик, которого имеет сквозные отверстия. Установив необходимую высоту неподвижного ножа над земной поверхностью, положение вилки фиксируется болтом 41. Горизонтальный кронштейн 37, на котором шарнирно установлена вилка с колесом, неподвижно связан с вертикальной стойкой 18.
Принцип действия третьего варианта косилки, конструкция которой приведена на фиг.6 и фиг.7, отличается от второго варианта по следующим позициям.
В третьем варианте косилки предусмотрены дополнительные функции - управление по курсу (±β) и изменение угла крена (±γ).
Для изменения курса введены позиции 42-45; 54-56. Навес упирается на два колеса 56, шарнирно связанные с мостом 54. Мост в центральной его части шарнирно связан с кронштейном и установлен с возможностью свободного поворота по углу ±β относительно вертикальной оси ОУ. Мост 54 неподвижно связан с ведомой четвертой конической шестерней 43. Эта шестерня взаимодействует с четвертой ведущей конической на втором гибком валу 44. На другом конце этого вала установлен руль управления косилки по курсу (±β).
Для изменения угла крена (±γ) навеса, на котором установлен преобразователь вращательного движения промежуточного вала во возвратно-поступательное движение подвижного режущего ножа, предусмотрены позиции 49-53.
Стойка установочная 63, горизонтальные планки 19, 35 и неподвижный нож 20 связаны с фланцем 52 с возможностью свободного поворота по углу крена (±γ). В качестве промежуточного вала 51 в третьем варианте косилки используется гибкий вал. Гибкий или карданный вал позволяет управлять навесом по курсу, т.е. изменить направление движения режущих ножей по углу ±β и не препятствует изменению угла крена ±γ, а также угла тангажа ±α. На фиг.6 и фиг.7 представлена координатная система OXYZ с обозначениями угла курса ±β, угла крена ±γ и угла тангажа ±α. Ось ОУ совпадает с осью вращения четвертой ведомой конической шестерни 43. Ось OZ совпадает с осью вращения второй ведущей конической шестерни 15, координатная ось ОХ совмещена с линией, проходящей через центр гибкого вала перпендикулярно плоскости OYZ и плоскости, проходящей через центры шарнирных соединений фланца 52 с двумя парами наклонных параллельных планок 46, 47. В остальном принцип действия третьего варианта косилки полностью совпадает с принципом действия второго варианта. Изменение крена ±γ и тангажа ±α обеспечивает косилке возможность копировать неровности поля, покоса, что приводит к повышению производительности. Управление по курсу (±β) повышает маневренность и удобство в эксплуатации косилки.