Устройство для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для соединения трактора с почвообрабатывающими орудиями, и может найти применение при машинной обработке почвы глубокорыхлителями, полунавесными оборотными плугами и другими видами сельскохозяйственной техники.
Широко известны устройства для соединения трактора с почвообрабатывающими орудиями, выполненные в виде навесных устройств трактора (авт. св. SU № 677698, № 808020, № 1207409, патент RU № 2241322).
Типичное навесное устройство для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием содержит верхнюю и нижние продольные тяги, раскосы, подъемный механизм с силовым гидроцилиндром, кронштейн, закрепленный на раме орудия и соединенный с верхней тягой, и ось, проходящую через проушины нижних тяг, соединенную с рамой орудия, при этом передняя часть рамы орудия снабжена наклонно расположенной обращенной вниз стойкой, имеющей разнесенные по вертикали отверстия под ось, проходящую через проушины нижних тяг, а центральная тяга и вертикальные раскосы имеют пазы под пальцы сопряженных элементов (авт. св. SU № 337085, опубл. 05.05.1972).
Недостатками известного и подобных устройств являются сравнительно низкая надежность работы навесной сцепки трактора из-за наличия большого количества в ней рычагов, шарниров и составных элементов, а также сложность регулирования направления силы тяги при движении почвообрабатывающего орудия по неровностям поверхности поля.
Известно управляемое сельскохозяйственное приспособление с уравновешенным поворотным усилием для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием, содержащее прицепной узел, несущую раму, первый и второй колесные узлы и, по меньшей мере, один привод. Прицепной узел выполнен с возможностью соединения приспособления с тягачом. Несущая рама соединена с прицепным узлом. Каждый колесный узел соединен с возможностью поворота с несущей рамой соответствующим шарнирным соединением. Привод выполнен с возможностью поворота колесных узлов вокруг шарнирных соединений в первом направлении, прилагая первый вращающий момент, и поворота колесных узлов вокруг шарнирных соединений во втором направлении, противоположном первому направлению, применяя второй вращающий момент. Первый и второй колесные узлы соединены с несущей рамой с возможностью поворота соответственно первым и вторым шарнирными соединениями. Приспособление содержит также первый и второй гидравлические цилиндры между первым и вторым колесными узлами и несущей рамой и выполнены с возможностью поворота первого и второго колесных узлов вокруг первого и второго шарнирных соединений (патент RU № 2541392, опубл. 10.02.2015).
Для решения задачи снижения тягового сопротивления благодаря копированию рельефа поверхности поля в поперечном направлении и обеспечению равномерной глубины обработки почвы известное устройство содержит сравнительно сложные по конструкции и кинематике прицепной узел, несущую раму, первый и второй колесные узлы, снабженные шарнирными соединениями для двух направлений перемещения.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием, включающее колесную тележку продольной конструкции с опорными колесами, средства для сцепки и регулирования положения почвообрабатывающего орудия по высоте (патент RU № 2532453, опубл. 10.11.2014 - прототип).
Особенностью известного устройства является то, что передний конец продольной конструкции колесной тележки содержит сцепную головку, выполненную с возможностью соединения со сцепкой трактора, а задний конец продольной конструкции выполнен с возможностью соединения с полунавесным плугом, причем плуг содержит шарнир типа кардана с горизонтальной и вертикальной шарнирными осями, тележка содержит соединительную конструкцию, соединенную передним концом с продольной конструкцией, а задний конец соединительной конструкции выполнен с возможностью соединения с одной из осей кардана и с возможностью перемещения по высоте при помощи средства управления.
Известная колесная тележка предназначена для соединения полунавесного оборотного плуга с трактором, который не содержит трехточечной системы сцепки, позволяющей приподнимать и опускать полунавесной плуг относительно земли. При этом для обеспечения в известном устройстве перемещения плуга параллельно земле необходимо, чтобы имеющиеся тяги поворачивались вместе вокруг своей соответствующей опорной точки, что предполагает соответствующее одновременное действие обоих силовых цилиндров в направлении удлинения и в направлении сокращения.
К недостаткам известного устройства следует отнести сравнительно сложную конструкцию составной колесной тележки с основными и дополнительными опорными колесами и средствами типа кардана для регулирования положения почвообрабатывающего орудия по высоте, а также трудности управления и регулирования направления силы тяги при перемещении полунавесного оборотного плуга параллельно земле при одновременном действии имеющихся силовых цилиндров в разных направлениях для поворота соответствующих тяг вместе вокруг своей соответствующей опорной точки.
Задачей полезной модели является устранение упомянутых недостатков и создание более простого по конструктивному выполнению, надежного и несложного в управлении устройства в виде колесной тележки для соединения трактора с различными видами почвообрабатывающих орудий.
Технический результат предложенной полезной модели состоит в упрощении конструкции и технологичности изготовления устройства для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием, повышении надежности, функциональных возможностей и снижении металлоемкости устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием, включающим колесную тележку продольной конструкции с опорными колесами, средства для сцепки и регулирования положения почвообрабатывающего орудия по высоте, согласно полезной модели колесная тележка продольной конструкции содержит прямоугольную в плане усиленную подъемную раму и основную раму в виде продольной штанги коробчатого сечения с поперечной балкой, которая опирается на осевой узел опорных колес и имеет шарнирное соединение с подъемной рамой, на продольной штанге установлен вертикальный кронштейн для шарнирного соединения с регулируемой по длине тягой талрепа, свободный конец которого и два сцепных кронштейна на подъемной раме выполнены с возможностью регулируемого шарнирного соединения с почвообрабатывающим орудием по трехточечной системе сцепки, причем элементы подъемной и основной рам усилены Y-образно расположенными ребрами жесткости, а силовые гидравлические цилиндры размещены вдоль боковых сторон подъемной рамы и шарнирно соединены с нею одним концом, а вторым концом - с выступающими кронштейнами над поперечной балкой основной рамы с возможностью поворота подъемной рамы на угол в диапазоне от -35° до +20° относительно горизонтальной плоскости.
Кроме того, силовые элементы и ребра жесткости основной и подъемной рам могут быть выполнены, преимущественно, из труб прямоугольного сечения, отношение длины указанных рам в продольном направлении может находиться в диапазоне 2,5-4,5, а удлиненная часть продольной штанги основной рамы может быть выполнена с возможностью регулирования расстояния от оси опорных колес до сцепной головки при смене вида почвообрабатывающего орудия.
Кроме того, силовые гидравлические цилиндры устройства могут быть снабжены регулируемыми дросселями и гидрозамками для безударного регулирования скорости поднятия и опускания почвообрабатывающего орудия.
Такое выполнение полезной модели обеспечивает достижение указанного технического результата - существенного упрощения конструкции и технологичности изготовления устройства вследствие кардинального снижения количества деталей и узлов, а также сварных и шарнирных соединений по сравнению с известными изделиями аналогичного назначения. Упрощение конструкции колесной тележки также связано со снижением металлоемкости и стоимости устройства. Опытно-промышленные испытания предложенного устройства на предприятиях ООО НПО «СУР» свидетельствуют о его высокой эффективности, работоспособности и надежности при использовании в качестве устройства для соединения трактора с почвообрабатывающими орудиями, такими как глубокорыхлители, плуги, полунавесные оборотные плуги и т.д.
Указанное отношение длины основной и подъемной рам в продольном направлении в диапазоне 2,5-4,5 и возможность поворота подъемной рамы на угол в диапазоне от - 35° до +20° относительно горизонтальной плоскости найдены в результате использования устройства для соединения тракторов 2, 3, 4 классов с различными видами почвообрабатывающих орудий. Характерное выполнение такого устройства в итоге повышает его функциональные возможности, позволяя эффективно регулировать в различных условиях и с различными почвообрабатывающими орудиями глубину обработки почвенного слоя, равномерность распределения нагрузки между осью тележки и сцепным устройством трактора, исключает случаи пробуксовывания его колес и облегчает условия транспортировки почвообрабатывающего орудия.
На схематическом чертеже (фиг. 1) представлен общий вид устройства в сцепке с трактором и почвообрабатывающим орудием, на фиг. 2, 3 показаны виды сбоку и сверху на предложенное устройство, на фиг. 4 представлена его фотография в сцепке с плугом ПСКу-10.
В соответствии с авторским замыслом устройство ( фиг. 1, 2) для соединения трактора 1 с почвообрабатывающим орудием 2 включает колесную тележку 3 продольной конструкции с опорными колесами 4 и средствами для трехточечной системы сцепки и регулирования положения почвообрабатывающего орудия 2 по высоте. Колесная тележка 3 продольной конструкции содержит прямоугольную в плане усиленную подъемную раму 5 и основную раму 6 в виде продольной штанги коробчатого сечения с поперечной балкой, которая опирается на осевой узел опорных колес 4 и имеет шарнирное соединение с подъемной рамой 5. На продольной штанге основной рамы 6 установлен вертикальный кронштейн 7 для шарнирного соединения с регулируемой по длине тягой талрепа 8. Свободный конец тяги талрепа 8 и два сцепных кронштейна на подъемной раме 5 выполнены с возможностью регулируемого шарнирного соединения с почвообрабатывающим орудием 2 по трехточечной системе сцепки. Элементы подъемной 5 и основной 6 рам усилены Y-образно расположенными ребрами жесткости. Силовые гидравлические цилиндры 9 размещены вдоль боковых сторон подъемной рамы 5 и шарнирно соединены с нею одним концом, а вторым концом - с выступающими кронштейнами 10 над поперечной балкой основной рамы 6 с возможностью поворота подъемной рамы 5 на угол, находящийся в диапазоне от - 35° до +20° относительно горизонтальной плоскости (на фиг. 1 угол составляет около +5°).
В соответствии с принятым техническим решением силовые элементы основной и подъемной рам 6, 5 выполнены, преимущественно, из труб прямоугольного сечения, а отношение длины рам 6 и 5 в продольном направлении составляет величину около 3, находящегося в указанном диапазоне 2,5-4,5. Удлиненная часть 11 продольной штанги основной рамы 6 выполнена с возможностью регулирования расстояния от оси опорных колес 4 до сцепной головки 12 при смене вида почвообрабатывающего орудия, например, за счет применения телескопического соединения или путем использования дополнительных накладных элементов с болтовым креплением. На фиг. 1, 2 поз. 13 обозначены гидравлические рукава высокого давления для соединения управляющей гидросистемы трактора 1 с гидроцилиндрами 9. При этом силовые гидравлические цилиндры 9 устройства снабжены регулируемыми дросселями и гидрозамками (не показаны) для безударного регулирования скорости поднятия и опускания почвообрабатывающего орудия 2.
На виде в плане (фиг. 3) более подробно указаны упомянутые выше узлы и элементы устройства. Основная рама 6 выполнена в виде продольной штанги коробчатого сечения с поперечной балкой 14, которая опирается на осевой узел 15 опорных колес 4 и имеет шарнирные соединения 16 с подъемной рамой 5. На продольной штанге основной рамы 6 установлен вертикальный кронштейн 7 для шарнирного соединения в узле 17 с регулируемой по длине тягой талрепа 8. Свободный конец тяги талрепа 8 и два сцепных кронштейна 18 на подъемной раме 5, как было указано, выполнены с возможностью регулируемого шарнирного соединения с почвообрабатывающим орудием 2 по трехточечной схеме. Элементы подъемной 5 и основной 6 рам усилены Y-образно расположенными ребрами жесткости 19, 20. Силовые гидравлические цилиндры 9 размещены вдоль боковых сторон подъемной рамы 5 и шарнирно по узлам 21 соединены с нею одним концом, а вторым концом - с выступающими кронштейнами 10 с узлами 16 над поперечной балкой 14 основной рамы 6.
Устройство для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием функционирует следующим образом.
В примере выполнения, показанном на фиг. 1, 4 почвообрабатывающим орудием 2 является полунавесной плуг ПСКу-10, разработанный в ООО НПО «СУР» и содержащий в данном случае десять плужных корпусов для обеспечения максимально большой ширины вспашки. Перед началом работы производят регулировку предложенного устройства. Для этого навешиваемое почвообрабатывающее орудие 2 устанавливают на горизонтальную площадку и производят регулировку длины верхней тяги талрепа 8 и регулируемых штоков гидроцилиндров 9 таким образом, чтобы два свободных конца подъемной рамы 5, оснащенные регулируемыми по ширине сцепными кронштейнами 18 совпали с нижними точками трехточечной системы сцепки почвообрабатывающего орудия 2 и необходимым положением рабочих органов в соответствии с заданными агротехническими требованиями.
При движении устройства 3 по поверхности обрабатываемого поля горизонтальная и вертикальная составляющие тягового усилия трактора 1 обеспечивают оптимальную загрузку двигателя трактора. Описанная конструкция основной и подъемной рам 6, 5 и система регулируемых гидроцилиндров 9 задают устойчивое положение почвообрабатывающего орудия 2 и его опорных колес в рабочем состоянии. При заданной глубине обработки почвенного слоя устройство 3 обеспечивает снижение динамических нагрузок на трактор 1 и регулирует направление силы тяги в зависимости от рельефа поля. Предложенное устройство 3 для соединения трактора 1 с почвообрабатывающим орудием 2 можно использовать как для транспортировки, так и для работы полунавесного плуга и других почвообрабатывающих орудий. Поднятие и опускание установленного почвообрабатывающего орудия 2 производится с помощью средства управления гидроцилиндрами 9. Для исключения самопроизвольного опускания навесного агрегата в процессе транспортировки и в работе на гидроцилиндрах 9 установлены гидрозамки. Во избежание резких ударов при поднятии и опускании навесного агрегата и для регулирования скорости поднятия и опускания рамы 5 в гидравлической системе трактора 1 установлены регулируемые дроссели, а рукава 13 высокого давления могут быть оснащены стандартными быстроразъемными штуцерами (не показаны).
Конструктивное выполнение указанным образом основной и подъемной рам 6, 5 и системы гидроцилиндров 9 с талрепом 8 обеспечивают в предложенном устройстве равномерное распределение нагрузок, возникающих в процессе работы между осью тележки устройства 3 и сцепным устройством трактора 1, и исключает его перевешивание навесным агрегатом 2 в процессе транспортировки.
Устройство для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием адаптировано к различным моделям навесных почвообрабатывающих орудий для использования тракторами отечественного и зарубежного производства, таких как «Кировец», «ДТ», «МТЗ», «Case», «John Deere», «Claas» и другими мощностью более 150 л.с, которые не оснащены задним трехточечным навесным устройством. Устройство имеет довольно компактные размеры и относительно небольшой вес, что снижает дополнительную мощность трактора и экономит расход топлива. Благодаря гидравлическому управлению устройством почвообрабатывающий агрегат легко преодолевает сложный почвенный рельеф и осуществляет качественную вспашку, позволяя быстро осуществлять перевод сельхозорудия из рабочего режима в транспортное положение.
В итоге предложенное выполнение полезной модели позволяет повысить эксплуатационно-экономические и технологические показатели работы устройства для соединения трактора с почвообрабатывающим орудием и обеспечить достижение технического результата - упрощение конструкции, снижение металлоемкости и повышение технологичности изготовления данного устройства по сравнению с известными сельскохозяйственными изделиями аналогичного назначения. Проведенные в последние годы в ООО НПО «СУР» производственные испытания многокорпусных плугов серии ПСК и ПСКу и предложенного устройства при агрегатировании с тракторами 2, 3, 4 классов, не имеющих трехточечной сцепки, с почвообрабатывающими орудиями различного назначения также подтверждают достижение упомянутого технического результата. Здесь следует отметить, что предложенное устройство разработано заявителем и изготовлено на производственной базе ООО НПО «СУР», при этом устройство получило техническое наименование «Тележка переходная гидравлическая ТПГ ВОЛГА - 6000».
В результате внедрения предложенного устройства дополнительно снижается стоимость обработки сельскохозяйственных площадей и повышается производительность труда при меньших эксплуатационных затратах. Выпуск подобных устройств для соединения тракторов с почвообрабатывающими орудиями может быть налажен в условиях рядовых предприятий по производству сельскохозяйственной техники.