КУЛЬТИВАТОР

Область техники
Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может применяться в сельскохозяйственном производстве.
Уровень техники
Из уровня техники известен культиватор по патенту на полезную модель RU 93201 [1], содержащий рабочие органы в виде S-образных пружинных стоек со сменными рыхлящими лапами, отличающийся тем, что цельносварная рама выполнена с пирамидальным усилением и включает в себя фронтальную и заднюю балки, к которым посредством продольных балок крепятся поперечные несущие балки для установки рабочих органов, и кронштейны рамы, на которых посредством стоек шарнирно закреплены опорно-транспортные колеса с механизмами регулировки глубины обработки почвы и перевода культиватора в транспортное положение, а прицепное устройство культиватора шарнирно крепится к понизителям кронштейнов рамы. Культиватор содержит боковые секции, на которых посредством стоек шарнирно закреплены опорные колеса с механизмами регулировки глубины обработки почвы и подъема - опускания боковых секций. Культиватор содержит выравнивающие боронки, которые разъемно крепятся к раме и боковым секциям. Боронки посредством рычажного механизма регулируются по высоте относительно рамы и боковых секций. Зубья боронок посредством рычажного механизма регулируются по углу наклона. Культиватор содержит выравнивающие катки, которые разъемно крепятся к раме и боковым секциям. Выравнивающие катки регулируются по высоте относительно рамы и боковых секций.
Из описания аналога [1] следует, что для контроля глубины обработки используются опорно-транспортные колеса на центральной секции и опорные колеса на боковых секциях. Согласно полезной модели контроль хода рамы культиватора производится посредством винтового механизма (стяжки) между прицепом и рамой культиватора. Колеса расположены между рабочих органов.
Из уровня техники по патенту на полезную модель RU 45066 известен культиватор широкозахватный [2], агрегатируемый с трактором, содержащий среднюю балку, боковые балки, шарнирно установленные на средней балке, рамы среднюю и боковые, закрепленные на балках и оснащенные гидроцилиндрами для подъема и опускания боковых рам, опорно-ходовые колеса, рыхлители, закрепленные на рамах, подвески с прикатывающими катками, гидравлическую систему, сцепку с опорной стойкой, отличающийся тем, что опорно-ходовые колеса расположены соосно на рамах между первым и вторым рядами рыхлителей.
Аналогам [1] и [2]  присущи недостатки, связанные с размещением опорных колес между рабочих органов и жестком позиционировании рамы относительно прицепа культиватора. При работе агрегата колеса копируют рельеф почвы, в т.ч. местные понижения и повышения микрорельефа, связанные с неровной пахотой. Рабочие органы повторяют вертикальные перемещения рамы, что приводит к снижению качества обработки почвы. Кроме того, при обработке почвы влажные слои почвы перемещаются на поверхность почвы, опорные колеса залипают, что также снижает качество обработки почвы.
Из уровня техники известен  культиватор блочно-модульный "Ярославич" (http://pkyar.ru/production/catalog/tillage/kompleksy_blochno- modulnyx_kultivatorov_kbm/kultivator_kbm-8ps/)[3].
Известный культиватор [3] содержит раму, прицеп, шарнирно соединенный с рамой, боковые секции, шарнирно соединенные с рамой, рабочие органы, закрепленные на несущих балках рамы и/или  боковых секций, колеса, установленные перед рабочими органами, катки и выравнивающие боронки, установленные позади рабочих органов, при этом катки и выравнивающие боронки посредством рычагов подвижно закреплены на раме, а боковые секции в транспортном положении фиксируются на прицепе. Транспортные колеса культиватора закреплены на прицепе, опорные колеса закреплены на раме и боковых секциях. Опорные колеса  установлены с возможностью регулировки глубины обработки почвы. Контроль хода рамы производится катками.
Известный культиватор [3] имеет следующие недостатки: при работе культиватора  транспортные колеса, установленные на прицепе, создают дополнительную нагрузку на центральную раму, что приводит к неконтролируемому заглублению центральной рамы. Это приводит к снижению качества обработки почвы, кроме того, дополнительные колеса приводят к удорожанию изделия в целом.
По совокупности признаков культиватор  блочно-модульный "Ярославич” принят в качестве прототипа.
Полезная модель "Культиватор" имеет отличие от прототипа [3]:
- отсутствуют транспортные колеса  на прицепе;
- транспортные колеса закреплены на раме и служат для регулировки глубины обработки почвы и для транспортировки заявляемого культиватора.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение качества обработки почвы и снижение стоимости изделия.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью,  является расширение арсенала культиваторов для обработки почвы.
Раскрытие сущности полезной модели.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в культиваторе, содержащем раму, прицеп, шарнирно соединенный с рамой, боковые секции, шарнирно соединенные с рамой, рабочие органы, закрепленные на несущих балках  боковых секций, колеса, установленные перед рабочими органами, катки и выравнивающие боронки, установленные позади рабочих органов, при этом катки посредством рычагов подвижно закреплены на боковых секциях, а боковые секции в транспортном положении фиксируются на прицепе, согласно полезной модели транспортные колеса культиватора закреплены на раме, при этом колеса на раме и боковых секциях  установлены с возможностью регулировки глубины обработки почвы, а равномерность заглубления рабочих органов контролируется катками.
При этом рабочие органы равномерно размещены на несущих балках рамы и/или боковых секций в три или четыре ряда.
При этом рабочие органы могут быть выполнены в виде S-образной пружинной стойки с универсальной лапой.
При этом S-образные пружинные стойки рабочих органов закреплены на несущих балках рамы посредством кронштейнов.
При этом рабочие органы могут быть выполнены в виде С-образной стойки с универсальной лапой.
При этом С-образные стойки рабочих органов закреплены на несущих балках рамы посредством эластичных цилиндрических элементов.
При этом выравнивающие боронки разъемно крепятся к балкам катков.
При этом боронки посредством рычажного механизма регулируются по высоте относительно катков.
При этом зубья боронок регулируются по углу наклона.
Перечень чертежей
Фиг. 1. Культиватор,  общий вид.
Фиг. 2. Вид А на фиг. 1- шарнирное соединение элементов 1 рамы и 2 прицепа;
Фиг. 3. Вид Б на фиг. 1- шарнирное соединение элементов  боковых секций 3 с рамой 1.
Фиг. 4. Культиватор, вид сбоку.
Фиг. 5. Вид В на фиг. 4-схема соединения  штока гидроцилиндра 22  со щекой 19 рамы 1.
Фиг. 6. Культиватор, транспортное положение.
Фиг. 7. Культиватор с рамой.
Фиг. 8. Схема регулировки глубины обработки почвы.
Фиг. 9. Схема регулировки катков.
Фиг. 10. Схема расположения рабочих органов в три ряда.
Фиг. 11. Схема расположения рабочих органов в четыре ряда.
Фиг. 12. Вид рабочего органа на S-образной пружинной стойке.
Фиг. 13. Вид рабочего органа на С-образной стойке.
Фиг. 14. Схема крепления выравнивающих боронок.
Фиг. 15. Схема регулировки выравнивающих боронок.
Фиг. 16.  Схема регулировки зубьев боронок.
Фиг. 17. Схема перевода культиватора в рабочее положение.
Фиг. 18. Схема культиватора при развороте.
Перечень позиций на чертежах:
1. Рама.
2. Прицеп.
3. Боковые секции.
4. Рабочий орган.
5. Колесо транспортное.
6. Колесо опорное.
7. Каток.
8. Выравнивающая боронка.
9. Рычаг катка.
10. Несущая балка рамы.
11. S-образная пружинная стойка.
12. Универсальная лапа.
13. Кронштейн стойки.
14. С-образная стойка.
15. Эластичный цилиндрический элемент.
16. Рычажный механизм.
17. Зуб боронки 8.
18. Кронштейн боронки.
19. Щека с овальным отверстием 23.
20. Прицепная скоба трактора.
21. Гидроцилиндр боковой секции 3.
22. Гидроцилиндр подъема-опускания рамы 1.
23. Овальное отверстие
Осуществление полезной модели.
Заявляемый культиватор (фиг.1) содержит раму 1, приводимую в действие гидроцилиндрами 22; прицеп 2, шарнирно соединенный с рамой 1 (фиг.2);  боковые секции 3, шарнирно соединенные с рамой 1 (фиг.3)  и приводимые в действие гидроцилиндрами 21; рабочие органы 4, закрепленные на несущих балках 10 рамы 1 и  боковых секций 3;  колеса  транспортные 5, опорные 6, установленные на раме 1 и боковых секциях 3 перед рабочими органами 4;  катки 7  и выравнивающие боронки 8, установленные позади рабочих органов 4. При этом  катки 7 посредством рычагов 9 подвижно (фиг.9 , ход В) закреплены на раме 1 и боковых секциях 3.
Боковые секции 3 в транспортном положении (фиг.6) подняты и зафиксированы на прицепе 2. Транспортные колеса 5 культиватора (фиг.1, 4, 6, 7) закреплены на раме 1. Транспортные колеса 5 на раме 1 и опорные колеса 6 на боковых секциях 3 установлены с возможностью регулировки глубины обработки почвы рабочими органами (фиг.8), где:
min - минимальная глубина обработки почвы (относительно уровня почвы),
max - максимальная глубина обработки почвы (относительно уровня почвы).
Равномерность заглубления рабочих органов 4 (фиг.4, условие А = Б) контролируется катками, где
А  - глубина обработки почвы рабочими органами первого ряда,
Б  - глубина обработки почвы рабочими органами последнего ряда,
Рабочие органы 4 равномерно, с шагом L размещены на несущих балках 10 рамы 1 и боковых секций 3 в три (фиг.10) ряда. Рабочие органы 4 могут равномерно, с шагом L размещаться на несущих балках 10 рамы 1 и боковых секций 3 в четыре (фиг.11) ряда. Рабочие органы 4 могут быть выполнены в виде S-образной пружинной стойки 11 с универсальной лапой 12 (фиг.12). S-образные пружинные стойки 11 рабочих органов закреплены (фиг.12) на несущих балках 10 рамы и  боковых секций 3 посредством кронштейнов 13. Рабочие органы могут быть выполнены (фиг.13) в виде С-образной стойки 14 с универсальной лапой 12. С-образные стойки 14 рабочих органов (фиг.13) закреплены на несущих балках 10 посредством эластичных цилиндрических элементов 15. Выравнивающие боронки 8  разъемно (фиг.14), посредством кронштейна 18 крепятся к балкам катков 7. Выравнивающие боронки 8 (фиг.15) посредством рычажного механизма 16 регулируются по высоте относительно катков 7 (расстояние Г). Зубья 17 боронок 8 (фиг.16)  регулируются по углу наклона ά, β, γ.
Повышение качества обработки почвы  достигается за счет того, что глубина обработки почвы регулируется транспортными колесами 5 (фиг.4), установленными на раме 1 и опорными колесами 6, установленными на боковых секциях 3 перед рабочими органами 4; равномерность заглубления рабочих органов контролируется (фиг.4, условие А=Б) катками 7, установленными позади рабочих органов 4, а рама 1 шарнирно соединена с прицепом 2. Рабочие органы 4 в виде S-образной пружинной стойки 12 с универсальной лапой 14 или в виде С-образной стойки 13 с универсальной лапой 14 равномерно размещены на несущих балках 10 рамы 1 и боковых секций 3 в три (фиг.10)  или четыре (фиг.11) ряда. S-образные пружинные стойки 12 с универсальной лапой 14 закреплены (фиг.12) на несущих балках 10 посредством кронштейнов стоек 13. С-образные стойки 14 (фиг.13) закреплены на несущих балках 10 посредством цилиндрических эластичных элементов 15. Выравнивающие боронки 8, разъемно (фиг.13), посредством кронштейнов боронок 18 крепятся к балкам катков 7, при этом посредством рычажного механизма 16 регулируются по высоте (фиг. 15, расстояние Г) относительно катков 7, а зубья 17 боронок 8 регулируются  по углу наклона ά, β, γ (фиг.16).
При работе агрегата вертикальные перемещения прицепной скобы 20 (фиг.4, 5) трактора не передаются прицепом 2 и гидроцилиндром 22 подъема-опускания рамы на раму 1 за счет свободного перемещения штока гидроцилиндра 22 в овальном отверстии 23, которое выполнено в щеках рамы 1. Исключается неравномерность хода рабочих органов 4 от воздействия вертикальных перемещений прицепной скобы 20 на прицеп 2. Транспортные колеса 5 и опорные колеса 6,  расположенные перед рабочими органами 4, перемещаются по не обработанной рабочими органами 4 почве, исключается налипание почвы на колеса 5, 6. Рабочие органы 4 равномерно размещены на несущих балках 10 рамы 1 и боковых секций 3 в  три (фиг.10)  или четыре (фиг.11) ряда, что исключает местное забивание рабочих органов почвенно-растительной массой. Рабочие органы 4 в виде S-образных пружинных стоек 11 с универсальной лапой 12, закрепленных на несущих балках 10 посредством кронштейнов стоек 13 (фиг.12) или С-образных стоек 14 с универсальной лапой 12, закрепленных на несущих балках 10 посредством цилиндрических эластичных элементов 15 (фиг.13), могут вибрировать в процессе работы, что приводит к самоочищению рабочих органов. Равномерность заглубления рабочих органов контролируется катками 7 (фиг.4), при этом катки нивелируют микрорельеф почвы после прохода рабочих органов 4. Зубья 17 боронок 8 (фиг.4) мульчируют почву после прохода агрегата и вычесывают сорняки. Совокупность работы указанных элементов улучшает качество обработки почвы.
Работа.
Культиватор работает следующим образом. При переводе культиватора из транспортного положения (фиг.6) в рабочее положение (фиг.1) боковые секции 3, шарнирно установленные на раме 1 и расположенные на прицепе 2, с помощью гидроцилиндров 21 боковых секций 3 разворачиваются в одну линию (фиг.17). Переводом гидроцилиндра 22 подъема-опускания рамы 1 культиватора в положение "опускание" задняя часть рамы 1 с боковыми секциями 3 опускается на почву (фиг. 4). При движении агрегата (фиг.4) рабочие органы 4 заглубляются в почву, при этом глубина обработки передней части рабочих органов 4 регулируется транспортными колесами 5 рамы и опорными колесами 6 боковых секций, а равномерность заглубления рабочих органов контролируется катками 7 рамы 1 и боковых секций 3. Боронки 8, отрегулированные посредством рычажного механизма 16 по высоте, зубья 17 которых отрегулированы по углу наклона, мульчируют поверхность почвы и вычесывают сорняки. Перед разворотом в конце гона рабочие органы 4 поднимаются над почвой путем поднятия задней части культиватора (фиг.18) с помощью гидроцилиндра 22.
После завершения разворота и позиционирования агрегата в загонке задняя часть культиватора опускается с помощью гидроцилиндра 22 и агрегат продолжает работу. Перевод культиватора в транспортное положение (фиг.6) производится в порядке, обратном переводу в рабочее положение.
Промышленная применимость
Металлоконструкция культиватора изготавливается из стандартных материалов, применяемых в машиностроении. Стандартные изделия (метизы, пружины, скобы) приобретаются на специализированных заводах-изготовителях. Прочие изделия, в т.ч. гидроцилиндры, РВД, колеса, стойки рабочих органов, универсальные лапы, зубья боронок, цилиндрические эластичные элементы, приобретаются на специализированных заводах-изготовителях.
Источники информации
1. Патент на полезную модель 93201 “КУЛЬТИВАТОР” (прекратил действие, но может быть восстановлен); опубл. 11.01.2010.
2. Патент на полезную модель 45066 “КУЛЬТИВАТОР ШИРОКОЗАХВАТНЫЙ”. (прекратил действие); опубл. 10.12.2004.
http
://
pkyar
.
ru
/
production
/
catalog
/
tillage
/
kompleksy
_
blochno
-
modulnyx
3. КУЛЬТИВАТОР КБМ-8ПС.  Интернет ресурс:   _kultivatorov _kbm/kultivator_kbm-8ps