ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ШИРОКОЗАХВАТНОЕ ОРУДИЕ
SOIL-CULTIVATING WIDE-CUT IMPLEMENT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к широкозахватным секционным почвообрабатывающим машинам, приводимым в рабочее и транспортное положения.
4
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту в части технического средства для воплощения предложенного способа противоэрозионной обработки почвы является почвообрабатывающее орудие, содержащее сницу, центральную, две средние и две крайние рамы с секциями рабочих органов, шарнирно соединенные между собой при помощи проушин и пальцев и управляемые гидроцилиндрами через жестко закрепленные на рамах кронштейны, и опорные колеса, в котором, с целью повышения эксплуатационной надежности при переводе орудия из транспортного положения в рабочее и обратно, проушины средних рам в шарнирах соединения с крайними рамами и кронштейны крайних рам имеют дугообразные пазы, изогнутые в противоположные стороны с радиусом, равным длине плеча кронштейна, при этом проушины средних рам снабжены криволинейными направляющими, охватывающими концы дугообразных пазов, а пальцы имеют эллипсообразные головки, жестко закрепленные в проушинах крайних рам и контактирующие с криволинейными направляющими проушин (SU, авторское свидетельство №1475503 А1, М. кл.А01В 73/00. Почвообрабатывающее орудие, 30.04.1989).
Несмотря на возможность перевода крайних и средних рам с фронтального положения в транспортное и подъема крайних, средних и центральной рам в транспортное положение подкатыванием опорных колес под раму, оно имеет большие габариты в транспортном положении, а орудие имеет ограниченные функциональные возможности.
7
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится противоэрозионное широкозахватное орудие, включающее снабженную прицепной серьгой и кронштейнами для укладки средних и крайних рам в транспортное положение в передней части и опорных колес в задней части сницу, центральную, две средние и две крайние рамы с секциями рабочих органов, шарнирно соединенные между собой и центральной рамой со сницей и управляемые гидроцилиндрами через жестко закрепленные на рамах и снице кронштейны, и опорные колеса на средних рамах (US, патент №6415873 В1, МПК А01В 73/06. Противоэрозионное широкозахватное орудие. - Заявка №091691929; Заявлено 19.10.2000; Опубл. 09.07.2002).
К недостаткам описанного широкозахватного секционного орудия, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относятся большие динамические нагрузки на левые и правые кронштейны и средние рамы при повороте в гидроприводом 28 в шарнирах 42-42 из-за несоответствия положения опорных колес 34 на снице 12 и опорных колес 54 на кронштейнах средних секций 38 (см. фиг.4, 5, 8 и 9). При подкатывании колес 54 средними рамами секций 38 центральная секция 14 приподнимает и скручивает сницу 12 колесами 54. Это затрудняет как работу гидроприводов 50, так и приводит к поломкам горизонтальных шарниров 52 и 48. Орудие имеет ограниченные функциональные возможности. Оно не имеет возможности работы с пассивными рабочими органами, в т.ч. и с зубовыми боронами.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - расширение функциональных возможностей широкозахватного почвообрабатывающего орудия.
Технический результат - уменьшение габаритов орудия по ширине и высоте и радиуса поворота при транспортировке по полевым и шоссейным дорогам, повышение эксплуатационной надежности и расширение выполняемых технологических операций по обработке почвы (покровное боронование, предпосевная культивация, до- и послепосевное прикатывание, культивация паров, механическое подавление сорной растительности дискаторами, выравнивание рельефа почвы, плоскорезная обработка почвы, щелевание многолетних посевов и глубокое мелиоративное, объемное рыхление переуплотненных орошаемых земель).
Указанный технический результат достигается тем, что в известном почвообрабатывающем широкозахватном орудии, включающем снабженную прицепной серьгой и кронштейнами для укладки в транспортном положении средних и крайних рам в передней части и опорными колесами в задней части сницу, секции рабочих органов, центральную, две средние и две крайние рамы, шарнирно соединенные между собой, с центральной рамой, со сницей и управляемые гидроцилиндрами через жестко закрепленные на рамах и снице кронштейны, согласно изобретению каждая пара из крайней и средней рам с центральной рамой соединена шарнирно посредством параллельно установленных четырехзвенных шарнирных механизмов, первый кривошип упомянутого механизма образован кронштейном центральной рамы, верхними и нижними шатунами, соединенными с кронштейнами средней и крайней рам, при этом нижний шатун штоком и основанием гидроцилиндра дополнительно связан с кронштейном центральной рамы, каждая секция рабочих органов имеет вал с комплектом рабочих элементов, подшипниковые опоры на концах вала смонтированы с возможностью демонтажа на продольных плитах, взаимно сопряженных парой поперечных брусьев, при этом в середине каждого поперечного бруса секции вварена втулка, которая посредством оси смонтирована во втулке на поперечном брусе либо центральной рамы, либо средней рамы, либо крайней рамы, сопряжение соосных втулок на поперечных брусьях секции рабочих органов и любой рамы посредством осей образуют маятниковый подвес, угловые качания которого ограничены ограничителем поворота секции рабочих органов, каждая рама образована парой поперечных брусьев, концы которых сопряжены продольными плитами, имеющими в верхней части U-образные вырезы для сопряжения в рабочем положении с нижними шатунами четырехзвенных шарнирных механизмов; каждый ограничитель поворота секции рабочих органов относительно поперечного бруса либо левой и правой крайних рам, либо левой и правой средних рам, либо центральной рамы выполнен в виде пакета разновеликих листовых упругих элементов, установленного над поперечным брусом секции рабочих органов и свободными концами сопряжен с верхней гранью указанного бруса, при этом пакет разновеликих листовых упругих элементов средствами крепления закреплен в кронштейне, размещенного на верхней грани поперечного бруса рамы над осью и втулкой маятникового подвеса; каждый ограничитель поворота секции рабочих органов относительно поперечного бруса либо левой и правой крайних рам, либо левой и правой средних рам, либо центральной рамы выполнен в виде каната, концы которого в виде петель смонтированы в U-образных скобах поперечного бруса секции рабочих органов, а средняя часть каната через горизонтальную прорезь пропущена в резьбовое отверстие поддерживающей оси и зафиксирована в ней посредством стопора, при этом поддерживающая ось посредством кронштейнов размещена на верхней грани поперечного бруса над осью и втулкой маятникового подвеса.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено в рабочем положении почвообрабатывающее широкозахватное орудие, вид в плане.
На фиг.2 - то же, вид сбоку.
На фиг.3 - то же, вид сзади.
На фиг.4 показан процесс перевода левой крайней, левой средней, центральной, правой средней и правой крайней рамы при переводе из рабочего положения в промежуточное перед переводом крайних и средних рам в транспортное положение.
На фиг.5 представлено почвообрабатывающее широкозахватное орудие в транспортном положении, вид сбоку.
На фиг.6 - то же, вид в плане.
На фиг.7 изображена секция рабочих органов, вид сзади.
На фиг.8 показана левая крайняя рама в сборе с секцией рабочих органов, вид в плане.
На фиг.9 сечение А-А на фиг.8, продольный разрез маятникового подвеса секции рабочих органов на левой крайней раме.
На фиг.10 - вид Б на фиг.9, сопряжение ограничителя поворота секции рабочих органов относительно поперечных балок крайней левой рамы.
На фиг.11 - то же, вариант конструктивного исполнения ограничителя поворота секции рабочих органов относительно поперечных балок крайней левой рамы.
На фиг.12 - сечение Г-Г на фиг.11, диаметральный разрез стопора каната.
На фиг.13 - место Д на фиг.1, положение шатунов четырехзвенных шарнирных механизмов на центральной и левой средней рамах, вид в плане.
На фиг.14 - сечение Е-Е на фиг.13, фиксация нижних шатунов в кронштейнах продольных балок центральной рамы при выполнении технологического процесса.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Почвообрабатывающее широкозахватное орудие (см. фиг.1-6) включает сницу 1, секции 2 рабочих органов, центральную раму 3, две средние рамы 4 и 5 и две крайние рамы 6 и 7. Сница 1 снабжена прицепной серьгой 8 и кронштейнами 9 и 10 для укладки в транспортном положении средних рам 4, 5 и крайних рам 6, 7 в передней части сницы 1. В задней части сницы 1 размещены опорные колеса 11.
Центральная рама 3 соединена шарнирно со сницей 1 посредством жестко закрепленных кронштейнов 12 и 13 на снице 11 и центральной раме 3 и управляема гидроцилиндром 14. Шток 15 гидроцилиндра 14 посредством оси 16 соединен с кронштейном 17 центральной рамы 3. Основание гидроцилиндра 14 пальцем 18 установлено в кронштейне на центральной балке 19 сницы 1. На центральной балке 19 сницы 1 размещены кронштейны 9 и 10 для укладки рам 4, 5 и рам 6, 7.
Две крайние рамы 6, 7 и две средние рамы 4, 5 соединены шарнирно между собой и с центральной рамой 3 и управляемы гидроцилиндрами 20 и 21. Гидроцилиндры 20 и 21 основаниями шарнирно смонтированы на кронштейне 22 центральной рамы 3.
Каждая пара из крайней 6 (7) и средней 4 (5) рам с центральной рамой 3 соединена шарнирно посредством двух параллельно установленных четырехзвенных шарнирных механизмов 23 и 24. Механизм 23 смонтирован на кронштейне 17 центральной рамы 2, а механизм 24 - на кронштейне 22 упомянутой рамы 3.
Первый неподвижный кривошип упомянутого механизма 23 (24) образован кронштейном 17 (22) центральной рамы 3. Кронштейн 17 (22) соединен с кронштейнами 25 и 26 средней рамы 4 (5) и крайней рамы 6 (7) верхним 27 и нижним 28 шатунами. Нижний шатун 28 кронштейном 29 механизма 24 связан со штоком 30 и основанием гидроцилиндра 20 (21) с кронштейном 22 центральной рамы 3.
Каждая секция 2 рабочих органов (см. фиг.7, 8, 9, 10, 11, 13, 14) имеет вал 31 с комплектом рабочих элементов. В качестве рабочих элементов на валу 31 могут быть последовательно скомплектованы зубья ротационного рабочего органа (БИГ-3), диски кольчато-шпорового катка (3ККШ-6А), цилиндры водоналивного катка (3КВГ-1,4), режущие ножи ротационных рабочих органов, батареи дисковых ножей и др. На концах вала 31 смонтированы подшипниковые опоры 32. Подшипниковые опоры 32 средствами крепления 33 закреплены на продольных плитах 34. Для быстрого демонтажа вала 31 с рабочими элементами и подшипниковыми опорами 32 на плитах 34 выполнены U-образные прорези 35. Продольные плиты 34 сопряжены с парой поперечных брусьев 36. В середине каждого поперечного бруса 36 секции 2 вварена втулка 37. Плиты 34 с брусьями 36 и втулки 37 в них соединены сварными швами и образуют неразъемный узел. На боковых гранях брусьев 36 выполнены резьбовые отверстия 38.
Каждая рама 3 (4, 5, 6, 7) (см. фиг.8, 9, 10, 11, 13 и 14) образована парой поперечных брусьев 39 и парой продольных плит 40.
В середине каждого поперечного бруса 39 смонтирована втулка 41. На боковых гранях поперечных брусьев 39 выполнены резьбовые отверстия.
Секции 2 рабочих органов размещены своими поперечными брусьями 36 и продольными плитами 34 внутри рам 3, 4, 5, 6 и 7 и сопряжены с каждым из них посредством осей 42. Оси 42 на боковых гранях поперечных брусьев 39 зафиксированы планками 43 и средствами крепления от осевых перемещений.
Сопряжение соосных втулок 37 и 41 на поперечных брусьях 36 секции 2 рабочих органов и поперечных брусьев 39 рам 3, 4, 5, 6 и 7 посредством осей 42 образуют маятниковый подвес и этим обеспечивают отклонение рабочих элементов на валу 31 при копировании рельефа поля. Для выполнения технологических операций с заданным качеством каждая секция 2 рабочих органов снабжена ограничителем поворота поперечных брусьев 36 секции 2 относительно поперечных брусьев 39 рам 3-7. Угловые качения маятникового подвеса ограничены ограничителем поворота секции 2 рабочих органов (см. фиг.8-14).
Каждый ограничитель порота секции 2 рабочих органов, как вариант конструктивного исполнения, относительно поперечного бруса 39 либо центральной рамы 3, либо левой и правой средних рам 4 и 5, либо левой и правой крайних рам 6 и 7 выполнен в виде пакета 44 разновеликих листовых и упругих элементов (см. фиг.9, 10, 13 и 14). Пакет 44 упругих элементов установлен над поперечным брусом 36 секции 2 рабочих органов и свободными концами упругих элементов сопряжен с верхней гранью указанного бруса 36. Пакет 44 разновеликих листовых и упругих элементов средствами крепления 45 закреплен в кронштейне 46. Кронштейн 46 размещен на верхней грани поперечного бруса 39 рамы 3 (4-7) над осью 42 и втулкой 41 маятникового подвеса.
Каждый ограничитель поворота секции 2 рабочих органов относительно поперечного бруса 36 (см. фиг.11 и 12), как вариант конструктивного исполнения, для ограничения угловых качений маятникового подвеса относительно поперечного бруса 39 либо левой и правой крайних рам 6 и 7, либо левой и правой средних рам 4 и 5, либо центральной рамы 3 выполнен в виде каната 47. Концы каната 47 в виде петель смонтированы в U-образных скобах 48 поперечного бруса 36 секции 2 рабочих органов. Средняя часть каната 47 (см. фиг.12) пропущена через горизонтальную прорезь 49 на свободном конце поддерживающей оси 50. В поддерживающей оси 50 выполнено резьбовое отверстие 51 с конусным углублением 52. Поддерживающая ось 50 посредством кронштейнов 53 размещена на верхней грани поперечного бруса 39 рам 3-7 над осью 42 и втулками 41 и 37 маятникового подвеса. Средняя часть каната 47 зафиксирована в конусном углублении 52 поддерживающей оси 50 посредством резьбового стопора 54. Резьбовой стопор 54 на одном конце имеет полусферу 55, а на другом конце - квадратный хвостовик 56 под размер зева рожкового ключа.
В каждой раме 3, 4, 5, 6 и 7 (см. последовательно фиг.1, 8, 13 и 14) по крайней мере одна продольная плита 40 сопряжена с нижними шатунами 28 четырехзвенных шарнирных механизмов 23 и 24 для передачи части тягового усилия агрегатируемого трактора. Указанные плиты 40 в верхних частях имеют U-образные вырезы 57 для сопряжения в рабочем положении с нижними шатунами 28 четырехзвенных шарнирных механизмов 23 и 24.
Шатуны 27 и 28 с передним и задним поперечными брусьями 39 рам 3-7 сопряжены осями 58 и кронштейнами 59.
Почвообрабатывающее широкозахватное орудие функционирует следующим образом.
В секциях 2 могут быть установлены рабочие органы для прикатывания верхнего слоя почвы с созданием ровной поверхности, с ложбинами, с рифленой и другими формами микронеровностей, разрушения дернины, уничтожения сорной растительности, пожнивных остатков, рыхления верхнего слоя и выравнивания макро- и микрорельефа.
При завершении любой из указанных технологических операций механизатор средней ручкой золотника гидросистемы агрегатируемого трактора приводит в положение «Подъем». Шток 15 гидроцилиндра 14 втягивается в полость его основания. Центральная рама 3 посредством оси 16 и кронштейна 17 с горизонтального положения за счет шарниров в парах кронштейнов 12 и 13 поворачивается вокруг их общей оси симметрии в вертикальное положение (см. фиг.2 и 4). Вместе с центральной рамой 3 одновременно поворачиваются средние рамы 4, 5 и крайние рамы 6 и 7. Секции 2 рабочих органов поднимаются над поверхностью обрабатываемого поля на высоту, позволяющую орудию перемещаться по самому сложному рельефу.
Далее механизатор задействует в положение «Подъем» правую и левую ручки гидрозолотника гидросистемы агрегатируемого трактора. При выдвижении штока 30 гидроцилиндра 20 кронштейн 29 воздействует на нижний шатун 28 четырехзвенного шарнирного механизма 23.
Нижний шатун 28 под воздействием усилия на штоке 30 гидроцилиндра 20 поворачивается на оси кронштейна 22 центральной рамы 3. Угловое смещение нижнего шатуна 28 посредством кронштейнов 25 и 26 приводит к повороту верхнего шатуна 27 шарнирного механизма 24 вокруг горизонтальной оси на верхней части кронштейна 22 центральной рамы 3. За счет кронштейнов 25 и 26 синхронно поворачиваются нижний и верхний шатуны 28 и 27 механизма 23, размещенного на кронштейне 17 центральной рамы 3. Угловые перемещения пар шатунов 28 и 27 приводят к подъему кронштейнов 25 и 26, а вместе с ними плоскопараллельный подъем средней рамы 4 и крайней рамы 6 для случая горизонтального положения центральной рамы 3 (см. фиг.3) над поверхностью поля.
При вертикальном положении центральной рамы 3 (см. последовательно фиг.4, 5 и 6) смещение шатунов 27 и 28 приводит к перемещению рам 4 и 6 вдоль сницы 1 в сторону прицепной серьги 8. При полностью выдвинутом штоке 30 рамы 4 и 6 с секциями 2 рабочих органов находятся над кронштейнами 9 и 10 для укладки их в транспортное положение. Работая аналогично описанному правой ручкой гидрозолотника гидросистемы агрегатируемого трактора и усилием на штоке 30 гидроцилиндра 21 приводят правые среднюю раму 5 и крайнюю раму 7 в положения, показанные на фиг.6. Для окончательной установки рам 4, 5 и рам 6, 7 механизатор среднюю ручку гидрозолотника агрегатируемого трактора приводит в положение «Плавающее». Рамы 4-7 под собственным весом укладываются на кронштейны 9 и 10 сницы 1. Далее рамы 4, 5 и 6, 7 фиксируют на кронштейнах 9 и 10. Левые и правые ручки гидрозолотников приводят в положение «Плавающее». Таким образом, перед дальней транспортировкой штоки 15 и 30 гидроцилиндров 14, 20 и 21 полностью освобождены от силовых нагрузок, а также рукава высоких давлений, соединяющие полости гидроцилиндров 14, 20 и 21 с гидросистемой 4 агрегатируемого трактора.
Благодаря механизмам 23 и 24 и шарнирного соединения центральной рамы 3 со сницей 1 секции 2 рабочих органов с их рамами 3-7 располагаются над сницей (см. фиг.5), обеспечивая этим орудию высокий клиренс, малые габаритные размеры по ширине и высоте, высокую маневренность при движении по полевым и шоссейным дорогам. Перевод рам 3-7 производится механизатором не выходя из кабины агрегатируемого трактора.
Из походного положения рамы 7, 6, 5, 4 и 3 в рабочие положения приводятся в обратном порядке. Для копирования рельефа местности при выполнении технологического процесса бесштоковые и штоковые полости гидроцилиндров 14, 20 и 21 гидравличнески соединены посредством перевода ручек гидрозолотников в положение «Плавающее».
При выполнении технологического процесса, например допосевного прикатывания рельефа поля под посевы сои, через прицепную серьгу 8 сница 1 перемещается на опорных колесах 11. Тяговое усилие агрегатируемого трактора посредством кронштейнов 12, осей и кронштейнов 13 передается на центральную раму 3. Часть от общего тягового усилия трактора посредством осей 42 на втулках 41 поперечных брусьев 39 центральной рамы 3 передается на втулки 37 поперечных брусьев 36 секции 2, а далее - через продольные плиты 34 - на подшипниковые узлы 32 и вал 31. Таким образом, вал 31 воздействует на каток в секции 2 и проводит уплотнение почвы. На верхний слой почвы при качении катка в секции 2 оказывает не только сила веса от массы катка, но сила веса от массы центральной рамы 2, передаваемой посредством пакета 44 упругих элементов. Маятниковые подвесы секций 2 в центральной раме 3 орудия обеспечивают удовлетворительное копирование рельефа при длине катков до 2,2 м.
Тяговое усилие трактора на левую и правую средние рамы 4 и 5 от центральной рамы 3 передается нижними шатунами 28 переднего и заднего механизмов 23 и 24 как через оси 58 в кронштейнах 59, так и U-образными вырезами 57 в плитах 40 центральной рамы 3 и левой средней рамы 4 (см. фиг.13 и 14).
Тяговое усилие трактора на левую и правую крайние рамы 6 и 7 от шатунов 27 и 28 передается посредством осей 58 в кронштейнах 59 и U-образные прорези 57 в плитах 40 (см. фиг.8).
Ограничители поворотов поддерживают секции 2 рабочих органов в требуемом положении внутри рам 3-7 при дальней транспортировке.