КУЛЬТИВАТОР
CULTIVATOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а более конкретно к мотокультиваторам и мотоблокам с приводом рабочих органов от двигателя внутреннего сгорания, предназначенным для обработки почвы на приусадебных участках или фермерских хозяйствах.
Актуальной проблемой при эксплуатации культиваторов, оснащенных двигателем внутреннего сгорания, является борьба с вибрацией рулевых рукояток культиватора, передаваемой от двигателя внутреннего сгорания и негативно воздействующей на оператора, управляющего таким культиватором. Другой существенной проблемой таких культиваторов является отрицательное воздействие на их трансмиссию и приводной двигатель ударных нагрузок, передаваемых со стороны почвообрабатывающих ротационных рабочих органов культиватора при обработке неровных и неоднородных участков почвы. Такие ударные нагрузки нарушают работу и снижают долговечность трансмиссии и приводного двигателя культиватора. Вместе с тем, указанные ударные нагрузки передаются через трансмиссию культиватора и на его рулевые рукоятки, что усиливает негативное воздействие на оператора от вибрации рулевых рукояток культиватора. В результате указанного негативного воздействия снижается производительность процесса обработки почвы и ухудшается здоровье оператора культиватора.
Известен культиватор, в котором для снижения уровня вибрации на рулевых рукоятках культиватора между двигателем внутреннего сгорания, установленным на корпусе, и рулевыми рукоятками, прикрепленными к этому корпусу через фланец, установлен шумопоглощающий экран, закрепленный на пружинном виброгасящем кронштейне, нижняя часть которого закреплена между указанным фланцем и корпусом, а между указанным фланцем и корпусом установлена прокладка из демпфирующего материала (патент RU 2249321, МПК A01B 33/00, опубл. 10.04.2005 г.).
Известный культиватор не обеспечивает необходимую защиту оператора от вибрации рулевых рукояток культиватора, создаваемой двигателем внутреннего сгорания, что обусловлено слабыми демпфирующими свойствами виброгасящего кронштейна и прокладки, установленной между фланцем и корпусом. Вместе с тем, данный культиватор не имеет средств защиты от ударных нагрузок, действующих со стороны ротационных рабочих органов культиватора при обработке неровных и неоднородных участков почвы.
Известен культиватор, в котором для гашения ударных нагрузок, передаваемых на трансмиссию и рулевые рукоятки культиватора со стороны его ротационных рабочих органов при обработке неровных и неоднородных участков почвы, выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с входным валом редуктора почвообрабатывающего рабочего органа культиватора через упругую виброзащитную муфту (заявка на изобретение JPH 10271901 (A), МПК A01B 33/02, 33/08, опубл. 13.10.1998 г.).
Данный культиватор не обеспечивает необходимую защиту оператора от вибрации рулевых рукояток культиватора, создаваемой приводным двигателем внутреннего сгорания.
Известны также культиваторы, оснащенные различными демпфирующими устройствами, предназначенными для защиты рулевых рукояток культиватора от вибрации, создаваемой приводным двигателем внутреннего сгорания (патенты: US 6540031 (B1), МПК A01B 33/00, опубл. 01.04.2003 г.; CN 202085452 (U), МПК A01B 33/08, опубл. 28.12.2011 г.; CN 202050662 (U), МПК A01B 76/00, опубл. 30.11.2011 г.; FR 2673588 (B1), МПК B62D 1/02, 51/06, опубл. 28.05.1993 г.).
Общим недостатком таких культиваторов является неприемлемо высокий для работы оператора уровень вибрации на рулевых рукоятках культиватора, создаваемой приводным двигателем внутреннего сгорания, что обусловлено удаленностью расположения указанных демпфирующих устройств от приводного двигателя, а также их низкими демпфирующими свойствами. Другим недостатком указанных культиваторов является отсутствие возможности гашения ударных нагрузок, передаваемых на трансмиссию, приводной двигатель и рулевые рукоятки культиватора со стороны его ротационных рабочих органов при обработке неровных и неоднородных участков почвы. Вследствие этого, работа оператора затрудняется, что приводит к снижению темпов обработки почвы культиватором. Наряду с этим, повышенная вибрация рулевых рукояток культиватора негативно отражается на здоровье оператора, что снижает его трудоспособность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому культиватору является принятый за прототип культиватор, содержащий раму с закрепленным на ней почвообрабатывающим рабочим органом, снабженным редуктором с входным валом, рулевые рукоятки культиватора, закрепленные относительно указанной рамы, и силовой блок, установленный на указанной раме и включающий приводной двигатель внутреннего сгорания и редуктор, закрепленный на указанном двигателе со стороны выходного вала последнего с возможностью привода от этого вала и снабженный выходным валом, кинематически связанным с входным валом редуктора указанного рабочего органа (патент GB 2105815 (B), МПК A01B 33/08, 61/00; F16D 7/06, 7/10; F16H 1/36, 35/10, опубл. 30.03.1983 г.).
Принятый за прототип культиватор не обеспечивает необходимую для нормальной работы оператора защиту рулевых рукояток культиватора от вибрационных нагрузок средней и высокой частоты, действующих на указанные рукоятки со стороны приводного двигателя внутреннего сгорания, что объясняется отсутствием в культиваторе технических средств, необходимых для такой защиты. Кроме того, данный культиватор не обеспечивает также защиту его рулевых рукояток, трансмиссии и приводного двигателя от низкочастотных ударных нагрузок, передаваемых на трансмиссию, приводной двигатель и рулевые рукоятки культиватора со стороны его ротационных рабочих органов при обработке неровных и неоднородных участков почвы, что обусловлено отсутствием в культиваторе технических средств, необходимых для такой защиты.
В результате воздействия на рулевые рукоятки культиватора вибрационных нагрузок со стороны приводного двигателя и низкочастотных импульсных нагрузок со стороны рабочих органов культиватора затрудняется работа оператора, вследствие чего снижаются темпы обработки почвы культиватором. Кроме того, воздействие указанных динамических нагрузок на рулевые рукояти культиватора ухудшает здоровье оператора и снижает его трудоспособность. Вместе с тем, воздействие на трансмиссию и приводной двигатель культиватора указанных низкочастотных ударных нагрузок нарушает их работу и снижает их долговечность. Другим недостатком культиватора по прототипу является высокий уровень шума как со стороны приводного двигателя и трансмиссии, так и со стороны почвообрабатывающих рабочих органов, что обусловлено отсутствием в культиваторе средств демпфирования вызывающих шумовую нагрузку вибрационных нагрузок, создаваемых указанным двигателем, и ударных нагрузок, создаваемых указанными рабочими органами.
Кроме того, в культиваторе по прототипу отсутствует возможность регулировки глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом культиватора, вследствие чего ограничиваются функциональные возможности культиватора. Вместе с тем, при регулировке высоты расположения рулевых рукояток культиватора относительно обрабатываемой земли изменяется угол наклона рулевых рукояток культиватора, что в отдельных случаях может оказаться неудобным для работы оператора и вследствие этого может ухудшить эргономические показатели культиватора.
Задачей изобретения является создание культиватора, конструкция которого обеспечивает защиту рулевых рукояток от вибрационных нагрузок, создаваемых двигателем внутреннего сгорания, приводящим в действие рабочие органы культиватора, а также защиту рулевых рукояток, трансмиссии и указанного двигателя культиватора от ударных нагрузок, создаваемых рабочими органами культиватора при обработке неровных и неоднородных участков почвы.
Решение указанной задачи достигается тем, что предлагаемый культиватор, содержащий почвообрабатывающий рабочий орган, снабженный редуктором с входным валом, рулевые рукоятки культиватора, закрепленные относительно указанного редуктора, и силовой блок, установленный предпочтительно на указанном редукторе и включающий двигатель внутреннего сгорания и редуктор, закрепленный на указанном двигателе со стороны выходного вала последнего с возможностью привода от этого вала и снабженный выходным валом, кинематически связанным с входным валом редуктора указанного рабочего органа, в отличие от прототипа, снабжен демпфером колебаний силового блока, формируемых в результате импульсного протекания рабочего процесса в указанном двигателе и импульсного изменения нагрузки на упомянутый рабочий орган и направленных тангенциально относительно оси вращения выходного вала двигателя силового блока, при этом указанный демпфер колебаний выполнен в виде, по меньшей мере, одного упругого элемента, через который силовой блок взаимодействует с редуктором упомянутого рабочего органа с возможностью возвратно-поворотного колебательного движения силового блока относительно редуктора упомянутого рабочего органа в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала двигателя силового блока, причем каждый из упругих элементов, образующих указанный демпфер колебаний, выполнен и установлен относительно силового блока и редуктора упомянутого рабочего органа с возможностью его упругой деформации в направлении действия указанных колебаний силового блока, передающихся от последнего к данному упругому элементу.
Решению поставленной задачи способствуют следующие дополнительные существенные признаки изобретения, характеризующие предпочтительные варианты предлагаемого культиватора, относящиеся к частным случаям его выполнения.
В культиваторе выходной вал двигателя силового блока и выходной вал редуктора силового блока направлены вниз, а входной вал редуктора рабочего органа опирается на корпус своего редуктора через установленный в корпусе редуктора рабочего органа предпочтительно радиально-упорный подшипник, внутренняя обойма которого посажена на нижний конец входного вала редуктора рабочего органа. При этом выходной вал редуктора силового блока посредством муфты соединен соосно с входным валом редуктора рабочего органа. Силовой блок опирается на корпус редуктора рабочего органа последовательно через выходной вал редуктора силового блока, указанную муфту и входной вал редуктора рабочего органа с обеспечением их свободного вращения, а указанный подшипник установлен с исключением возможности его осевого перемещения и возможностью удержания им осевой нагрузки от веса силового блока.
В нижней части корпуса редуктора силового блока установлен подшипник с посадкой его внутренней обоймы на выходной вал редуктора силового блока, а входной вал редуктора рабочего органа размещен предпочтительно в трубчатом корпусе, нижний конец которого закреплен на корпусе редуктора рабочего органа. При этом указанный трубчатый корпус расположен соосно входному валу редуктора рабочего органа, в верхней части указанного трубчатого корпуса установлен подшипник с посадкой его внутренней обоймы на входной вал редуктора рабочего органа, а упомянутые подшипники установлены с исключением возможности их осевого перемещения.
Культиватор снабжен U-образным в поперечном сечении кронштейном с обращенными вверх боковыми стенками, при этом верхний конец указанного трубчатого корпуса закреплен на нижней стороне нижней стенки указанного кронштейна с обеспечением перпендикулярного расположения оси входного вала редуктора рабочего органа относительно нижней стенки указанного кронштейна и свободного прохода этого вала через сквозное отверстие, выполненное в нижней стенке указанного кронштейна.
Кроме того, на нижнем торце редуктора силового блока закреплен П-образный в поперечном сечении кронштейн с верхней и боковыми стенками, таким образом, что боковые стенки П-образного кронштейна обращены вниз и расположены параллельно оси выходного вала редуктора силового блока, а верхняя стенка П-образного кронштейна закреплена на нижнем торце редуктора силового блока перпендикулярно оси выходного вала редуктора силового блока и в ней выполнено сквозное отверстие, через которое свободно проходит выходной вал редуктора силового блока. При этом часть U-образного кронштейна, на которой закреплен верхний конец указанного трубчатого корпуса, расположена внутри указанного П-образного кронштейна с образованием между каждой боковой стенкой U-образного кронштейна и близлежащей к ней боковой стенкой П-образного кронштейна свободного пространства, предназначенного для размещения упомянутых упругих элементов.
Каждый из упругих элементов, образующих упомянутый демпфер колебаний, выполнен из эластомерного материала, например, резины в виде упругого тела предпочтительно цилиндрической формы, ось которого расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала двигателя силового блока, и направлена тангенциально относительно указанной оси вращения.
Между каждой боковой стенкой U-образного кронштейна и близлежащей к ней боковой стенкой П-образного кронштейна установлено два упомянутых упругих элемента, выполненных с плоскими торцами и установленных относительно П-образного и U-образного кронштейнов с возможностью их упругого сжатия и с расположением их осей при неработающем двигателе силового блока перпендикулярно по отношению к боковым стенкам П-образного и U-образного кронштейнов с образованием в упомянутом демпфере колебаний двух пар указанных упругих элементов, равноудаленных от верхней стенки П-образного кронштейна. При этом упругие элементы каждой из таких пар расположены соосно друг другу при неработающем двигателе силового блока, а оси указанных пар упругих элементов расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения выходного вала редуктора силового блока и у каждого из упомянутых упругих элементов один конец прижат к боковой стенке U-образного кронштейна, а второй - к боковой стенке П-образного кронштейна с креплением каждого из упомянутых упругих элементов относительно боковой стенки П-образного кронштейна и/или относительно боковой стенки U-образного кронштейна. В каждом из упругих элементов выполнено осевое отверстие, в которое вмонтирована гайка с радиальным натягом относительно упругого элемента, обеспечиваемым за счет выполнения указанного осевого отверстия упругого элемента с меньшим диаметром в сравнении с диаметром указанной гайки. Один конец каждого упругого элемента закреплен на боковой стенке П-образного кронштейна с помощью резьбового крепежного элемента, выполненного, например, в виде болта, резьбовая часть которого проходит через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке П-образного кронштейна соосно с упругим элементом, и вкручена в указанную гайку до упора головки упомянутого болта в наружную поверхность боковой стенки П-образного кронштейна. При этом каждый из упругих элементов установлен с обеспечением при неработающем двигателе силового блока регулируемого предварительного осевого сжатия, для чего между торцом упругого элемента и примыкающей к нему боковой стенкой П-образного кронштейна установлена, по меньшей мере, одна регулировочная шайба, через осевое отверстие которой проходит резьбовая часть упомянутого резьбового элемента.
Возможен также вариант выполнения культиватора, по которому между каждой боковой полкой швеллера и близлежащей к ней боковой стенкой П-образного кронштейна установлен один упомянутый упругий элемент, выполненный с плоским торцом и установленный относительно П-образного и U-образного кронштейнов с возможностью его упругого растяжения и с расположением его оси при неработающем двигателе силового блока перпендикулярно по отношению к боковым стенкам П-образного и U-образного кронштейнов. При этом у каждого упругого элемента один конец закреплен относительно боковой стенки П-образного кронштейна, а второй - относительно боковой стенки U-образного кронштейна, причем упругие элементы расположены на равном расстоянии от верхней стенки П-образного кронштейна, а их оси расположены по разные стороны относительно плоскости, проходящей через ось вращения выходного вала редуктора силового блока перпендикулярно боковым стенкам U-образного кронштейна, и на равном расстоянии от этой плоскости. Каждый упругий элемент снабжен установленными на его концах и соосно с ним резьбовыми крепежными элементами, каждый из которых содержит жестко и соосно скрепленные друг с другом или выполненные соосно, как одно целое, осевой наконечник с наружной резьбой и плоский диск, жестко закрепленный своей противоположной по отношению к осевому наконечнику стороной на упругом элементе, например, посредством вулканизации. Указанные крепежные элементы закреплены на упругом элементе с возможностью их удержания на последнем при приложении к осевым наконечникам крепежных элементов заданного осевого усилия, направленного на растяжение упругого элемента и превышающего по величине осевое усилие растяжения, действующее на упругий элемент при работе двигателя силового блока. Осевые наконечники крепежных элементов каждого упругого элемента размещены в сквозных отверстиях, выполненных в боковой стенке П-образного кронштейна и боковой стенке U-образного кронштейна соосно с упругим элементом, и выходят из указанных отверстий наружу своими концами, на которые накручены гайки до упора каждой из них в боковую стенку П-образного кронштейна. При этом каждый из упругих элементов установлен с обеспечением при неработающем двигателе силового блока регулируемого предварительного осевого сжатия, для чего по торцам упругого элемента соосно с ним установлены регулировочные шайбы, через осевые отверстия которых проходят осевые наконечники упомянутых крепежных элементов.
Вместе с тем, возможно выполнение каждого из указанных упругих элементов культиватора, образующих упомянутый демпфер колебаний, в виде пружины сжатия или растяжения, ось которой расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала двигателя силового блока, и направлена тангенциально относительно указанной оси вращения.
Упомянутый демпфер колебаний может быть выполнен также в виде сайлентблока, состоящего из соосно расположенных внутренней и наружной втулок предпочтительно цилиндрической формы и выполненной из эластомерного материала упругой вставки, размещенной между указанными втулками и прикрепленной к последним, например, посредством вулканизации. При этом внутренняя втулка сайлентблока закреплена на верхней стороне нижней стенки упомянутого U-образного кронштейна соосно с выходным валом редуктора силового блока с расположением упомянутой муфты внутри внутренней втулки сайлентблока с возможностью свободного вращения, а наружная втулка сайлентблока закреплена на нижнем торце редуктора силового блока.
Вместе с тем, упомянутый демпфер колебаний может быть выполнен в виде пружины кручения предпочтительно цилиндрической формы, установленной соосно с выходным валом редуктора силового блока с расположением упомянутой муфты внутри указанной пружины с возможностью свободного вращения, при этом нижний конец указанной пружины закреплен на верхней стороне нижней стенки упомянутого U-образного кронштейна, а верхний конец - на нижнем торце редуктора силового блока.
U-образный кронштейн может быть выполнен удлиненным, например, в виде швеллера, при этом культиватор может быть снабжен цилиндрической трубчатой стойкой с вертикальным или близким к вертикальному расположением, жестко закрепленной своей нижней частью в отверстии, выполненном в нижней стенке указанного U-образного кронштейна на противоположном по отношению к силовому блоку конце последнего. В нижней части указанной стойки соосно с ней установлен регулировочный стержень, выполненный в виде патрубка или прутка, к нижнему концу которого крепится Г-образный штыревой упор или опорное колесо с горизонтально направленной осью вращения, а регулировочный стержень установлен с возможностью его поворота и возвратно-поступательного перемещения относительно указанной стойки для обеспечения возможности регулировки глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом культиватора за счет изменения высоты расположения U-образного кронштейна относительно обрабатываемой культиватором почвы посредством указанного возвратно-поступательного перемещения регулировочного стержня. При этом упомянутая стойка снабжена фиксирующим элементом для фиксации положения регулировочного стержня относительно указанной стойки после регулировки указанной глубины, закрепленным на упомянутой стойке с возможностью его взаимодействия с регулировочным стержнем с обеспечением возможности указанной фиксации положения последнего. Указанный фиксирующий элемент может быть выполнен, например, в виде резьбового элемента, например, в виде болта, установленного перпендикулярно упомянутой стойке в резьбовом отверстии втулки, прикрепленной к указанной стойке, в которой выполнено соосное с резьбовым отверстием указанной втулки сквозное отверстие для свободного прохода через него резьбового конца указанного болта с обеспечением возможности упора торца резьбового конца болта в регулировочный стержень.
В культиваторе, снабженном упомянутой трубчатой стойкой, рулевые рукоятки крепятся относительно корпуса редуктора упомянутого рабочего органа посредством рулевой колонки, нижний конец которой крепится на указанной стойке посредством разъемного соединения с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения рулевой колонки вместе с рулевыми рукоятками культиватора относительно упомянутой стойки. Указанное разъемное соединение выполнено, например, в виде двух полумуфт, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда, в каждой из которых выполнено углубление цилиндрической формы, радиус которого близок или равен радиусу поперечного сечения упомянутой стойки. При этом указанные полумуфты с помощью крепежных элементов, выполненных, например, в виде болтов, крепятся на указанной стойке напротив друг друга и друг с другом с упором их углублений в упомянутую стойку. Кроме того, полумуфта, расположенная со стороны рулевых рукояток культиватора, жестко крепится к нижнему концу рулевой колонки с обеспечением заданного угла наклона последней.
Возможен также вариант выполнения культиватора, по которому трубчатый корпус выполнен цилиндрической формы, а рулевые рукоятки культиватора крепятся относительно редуктора рабочего органа предпочтительно посредством рулевой колонки, нижний конец которой крепится предпочтительно на упомянутом трубчатом корпусе и предпочтительно посредством разъемного соединения с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения рулевой колонки вместе с рулевыми рукоятками культиватора относительно упомянутого трубчатого корпуса с последующей фиксацией положения рулевой колонки относительно указанного трубчатого корпуса.
В таком культиваторе возможны следующие два варианта выполнения упомянутого демпфера колебаний:
- в виде нескольких упомянутых цилиндрических упругих элементов, работающих на сжатие или растяжение, при этом U-образный и П-образный кронштейны выполняются примерно равной длины, предпочтительно достаточной для размещения между боковыми стенками указанных кронштейнов упомянутых упругих элементов;
- в виде одного упругого элемента, работающего на скручивание.
В последнем варианте культиватора с одним упругим элементом упомянутый демпфер колебаний может быть выполнен, например,:
- в виде сайлентблока, состоящего из соосно расположенных внутренней и наружной втулок предпочтительно цилиндрической формы и выполненной из эластомерного материала упругой вставки, размещенной между указанными втулками и прикрепленной к последним, например, посредством вулканизации. Наружная втулка сайлентблока закреплена на нижнем торце редуктора силового блока, а внутренняя втулка сайлентблока выполнена предпочтительно за одно целое с верхней частью упомянутого трубчатого корпуса с обеспечением ее соосного расположения относительно выходного вала редуктора силового блока и с расположением упомянутой муфты внутри внутренней втулки сайлентблока с возможностью свободного вращения;
- или в виде пружины кручения предпочтительно цилиндрической формы, установленной соосно с выходным валом редуктора силового блока с расположением упомянутой муфты внутри указанной пружины с возможностью свободного вращения. При этом верхний конец указанной пружины закреплен на нижнем торце редуктора силового блока, а нижний конец указанной пружины закреплен относительно верхнего конца упомянутого трубчатого корпуса.
Кроме того, целесообразно, чтобы редуктор рабочего органа культиватора был выполнен с передаточным отношением, равным 1,0.
Вместе с тем, в любом из возможных вариантов культиватора выходной вал редуктора силового блока может быть соединен с входным валом редуктора рабочего органа посредством упругой муфты, выполненной из высокопрочного эластомерного материала.
Снабжение культиватора упомянутым демпфером тангенциальных колебаний силового блока, формируемых в результате импульсного протекания рабочего процесса в указанном двигателе и импульсного изменения нагрузки на почвообрабатывающий рабочий орган при обработке неровных и неоднородных участков почвы, позволяет в полной мере решить поставленную задачу изобретения. При этом указанный демпфер колебаний обеспечивает эффективную защиту рулевых рукояток от вибрационных нагрузок, создаваемых приводным двигателем внутреннего сгорания. Кроме того, наличие в конструкции культиватора упомянутого демпфера колебаний обеспечивает эффективную защиту рулевых рукояток, трансмиссии и приводного двигателя культиватора от негативного воздействия на них низкочастотных импульсных нагрузок, действующих со стороны почвообрабатывающего рабочего органа через трансмиссию культиватора при обработке неровных и неоднородных участков почвы.
Соединение выходного вала редуктора силового блока с входным валом редуктора почвообрабатывающего рабочего органа с помощью упругой муфты из высокопрочного эластомерного материала обеспечивает дополнительную защиту рулевых рукояток, трансмиссии и приводного двигателя культиватора от негативного воздействия низкочастотных импульсных нагрузок, действующих со стороны почвообрабатывающего рабочего органа.
Достигаемая таким образом защита рулевых рукояток культиватора от негативного воздействия на них динамических импульсных нагрузок со стороны приводного двигателя и почвообрабатывающего рабочего органа обеспечивает технический результат изобретения, заключающийся в улучшении условий труда оператора, за счет чего сохраняется здоровье оператора и повышается его работоспособность, благодаря чему повышается производительность обработки почвы культиватором.
Вместе с тем, достигаемая защита трансмиссии и приводного двигателя культиватора от указанных импульсных нагрузок со стороны почвообрабатывающего рабочего органа обеспечивает другой технический результат изобретения, заключающийся в повышении эффективности работы указанной трансмиссии и приводного двигателя культиватора, что также способствует повышению производительности обработки почвы культиватором. Кроме того, обеспечиваемая защита трансмиссии и приводного двигателя культиватора от указанных импульсных нагрузок со стороны почвообрабатывающего рабочего органа повышает долговечность трансмиссии и приводного двигателя культиватора.
Техническим результатом изобретения является также снижение уровня шума при работе культиватора, обеспечиваемое за счет того, что упомянутый демпфер колебаний силового блока обеспечивает демпфирование всей подвижной системы культиватора, включая почвообрабатывающий рабочий орган, трансмиссию и приводной двигатель.
Выполнение редуктора рабочего органа культиватора с передаточным отношением, равным 1,0, обеспечивает технический результат изобретения, заключающийся в обеспечении высокой унификации конструкции указанного редуктора, улучшении эксплуатационной характеристики культиватора за счет снижения площади оставляемой за культиватором необработанной земли, над которой проходит корпус редуктора рабочего органа, а также в снижении стоимости и облегчении транспортировки культиватора.
Другим техническим результатом изобретения является обеспечение в нем возможности регулировки глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом культиватора, благодаря чему расширяются функциональные возможности культиватора. Вместе с тем, техническим результатом изобретения является сохранение заданного оптимального для работы оператора угла наклона рулевых рукояток культиватора при регулировке высоты их расположения относительно обрабатываемой земли, что повышает эргономические показатели культиватора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - общий вид культиватора в аксонометрии;
на фиг. 2 - вид культиватора спереди;
на фиг. 3 - вид культиватора сбоку;
на фиг. 4 - фрагмент культиватора в аксонометрии, раскрывающий конструкцию демпфера колебаний силового блока и кинематическую связь выходного вала редуктора силового блока с входным валом редуктора рабочего органа культиватора;
на фиг. 5 - сечение Α-A на фиг. 3, показанное для исходного положения упомянутого демпфера колебаний;
на фиг. 6 - сечение Α-A на фиг. 3, соответствующее моменту рабочего такта в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) силового блока;
на фиг. 7 - сечение Α-A на фиг. 3, соответствующее моменту такта сжатия в ДВС силового блока;
на фиг. 8 - фрагмент в аксонометрии варианта культиватора без нижней рабочей части, снабженного упомянутым демпфером колебаний в виде упругих элементов, работающих на растяжение;
на фиг. 9 - вариант сечения Α-A на фиг. 3 для культиватора, показанного на фиг. 8;
на фиг. 10 - увеличенный вид I на фиг. 9;
на фиг. 11 - общий вид в аксонометрии варианта культиватора с упомянутым демпфером колебаний, выполненным в виде сайлентблока;
на фиг. 12 - увеличенный вид II на фиг. 11;
на фиг. 13 - вариант увеличенного вида II на фиг. 11;
на фиг. 14 - вид сбоку культиватора с креплением рулевых рукоятей относительно редуктора рабочего органа;
на фиг. 15 - общий вид в аксонометрии культиватора с креплением рулевых рукоятей относительно редуктора рабочего органа;
на фиг. 16 - вид сбоку показанного на фиг. 15 культиватора, представленный применительно к варианту культиватора, снабженного демпфером колебаний, выполненным в виде пружины кручения;
на фиг. 17 - увеличенный вид III на фиг. 15;
на фиг. 18 - вариант увеличенного вида III на фиг. 15.
В соответствии с изобретением, культиватор содержит почвообрабатывающий рабочий орган 1 (фиг. 1), снабженный редуктором 2 (фиг. 2) с входным валом 3 (фиг. 3) и выходным валом 4, рулевые рукоятки 5, закрепленные относительно редуктора 2, и установленный предпочтительно на редукторе 2 силовой блок 7, включающий двигатель внутреннего сгорания 8 с выходным валом 9 и редуктор 10, закрепленный на двигателе 8 со стороны выходного вала 9 последнего с возможностью привода от вала 9. При этом входной вал 11 редуктора 10 соединен через муфту сцепления 12 с выходным валом 9 двигателя 8, выходной вал 9 двигателя 8 и выходной вал 13 редуктора 10 направлены вниз, а выходной вал 13 редуктора 10 соосно соединен посредством муфты 14 с входным валом 3 редуктора 2 рабочего органа 1. В редукторе 2 входной вал 3 соединен с выходным валом 4 через конические шестерни 15 и 16 (фиг. 4), установленные в корпусе 6 редуктора 2.
Культиватор снабжен демпфером колебаний силового блока 7, формируемых в результате импульсного протекания рабочего процесса в двигателе 8 и импульсного изменения нагрузки на почвообрабатывающий рабочий орган 1, и направленных тангенциально относительно оси вращения выходного вала 9 двигателя 8. Указанный демпфер колебаний выполнен в виде упругих элементов 17, через которые силовой блок взаимодействует с корпусом 6 редуктора 2 с возможностью возвратно-поворотного колебательного движения силового блока 7 относительно редуктора 2 в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала 9 двигателя 8. При этом каждый из упругих элементов 17, образующих указанный демпфер колебаний, выполнен и установлен относительно силового блока 7 и корпуса 6 редуктора 2 с возможностью его упругой деформации в направлении действия указанных колебаний силового блока 7, передающихся от последнего к данному упругому элементу 17.
Для обеспечения возможности указанного выше возвратно-поворотного колебательного движения силового блока 7 относительно редуктора 2, без чего невозможно осуществить демпфирование тангенциальных колебаний силового блока 7, в предлагаемом культиваторе исключена жесткая связь силового блока 7 с редуктором 2. При этом было учтено, что вариант опоры силового блока 7 на редуктор 2 через упругие элементы 17 не является рациональным, поскольку создает чрезмерно высокую нагрузку на упругие элементы 17 от веса силового блока 7, исключающую возможность нормального функционирования упомянутого демпфера колебаний.
В связи с этим в предлагаемом культиваторе используется другой вариант опоры силового блока 7, согласно которому силовой блок 7 опирается на редуктор 2 через подвижную систему вращающихся деталей культиватора.
Для обеспечения указанных условий опоры силового блока 7 на редуктор 2 на нижней стороне корпуса 18 редуктора 10 силового блока 7 закреплен фланец 19 с осевым отверстием для свободного прохода выходного вала 13 редуктора 10. В указанном осевом отверстии фланца 19 установлен подшипник 20 с посадкой его внутренней обоймы на выходной вал 13 редуктора 10. При этом входной вал 3 редуктора 2 размещен предпочтительно в трубчатом корпусе 21, нижний конец которого выполнен с фланцем 22, соединенным с верхней частью корпуса 6 редуктора 2, причем трубчатый корпус 21 расположен соосно входному валу 3 редуктора 2, а фланец 22 выполнен с осевым отверстием для свободного прохода входного вала 3 редуктора 2.
Верхний конец трубчатого корпуса 21 выполнен с фланцем 23, имеющим осевое отверстие для свободного прохода входного вала 3 редуктора 2. Для придания радиальной жесткости вращающейся системе, включающей вал 13, муфту 14 и вал 3, в указанном осевом отверстии фланца 23 установлен подшипник 24 с посадкой его внутренней обоймы на входной вал 3 редуктора 2.
Нижний конец входного вала 3 редуктора 2 рабочего органа 1 опирается на корпус 6 редуктора 2 предпочтительно через радиально-упорный подшипник 25, внутренняя обойма которого посажена на нижний конец входного вала 3 редуктора 2, а наружная обойма установлена в осевом отверстии фланца 22. При этом подшипники 20, 24 и 25 установлены с исключением возможности их осевого перемещения, для чего используются известные технические приемы осевой фиксации подшипников относительно их корпусов и валов, например, опорные буртики, посадка внутренней обоймы подшипника на вал с обеспечением натяга, пружинные стопорные кольца, установленные в проточках и т.п. Вместе с тем, по меньшей мере, самый нижний подшипник 25 из числа подшипников 20, 24 и 25 выполнен и установлен с возможностью удержания им направленной вниз осевой нагрузки от веса силового блока 7. При этом подшипник 25 служит для исключения момента трения в месте опоры нижнего конца входного вала 3 редуктора 2.
При такой конструкции системы соединения силового блока 7 с редуктором 2 силовой блок 7 опирается на редуктор 2 через подвижную систему вращающихся деталей культиватора, включающую последовательно выходной вал 13 редуктора 10, муфту 14 и входной вал 3 редуктора 2. Далее осевая нагрузка от веса силового блока 7 передается с нижнего конца вала 3 через подшипник 25 и фланец 22 на корпус 6 редуктора 2. При этом опора силового блока 7 на редуктор 2 осуществляется с обеспечением свободного вращения деталей указанной подвижной системы и исключением момента трения в месте опоры входного вала 3 редуктора 2 на корпус 6 последнего.
Муфта 14 выполнена и установлена с исключением возможности осевого и радиального перемещения выходного вала 13 редуктора 10 относительно входного вала 3 редуктора 2, для чего муфта 14 жестко закреплена своей верхней частью на валу 13 посредством радиально установленного штифта 26, а своей нижней частью - на валу 3 посредством резьбового соединения с последним.
Культиватор может быть снабжен U-образным кронштейном 27 (фиг. 3 и фиг. 4) с нижней стенкой 28 и обращенными вверх боковыми стенками 29. При этом фланец 23 посредством разъемного соединения крепится своим верхним торцом на нижней стороне нижней стенки 28 кронштейна 27 с обеспечением перпендикулярного расположения оси входного вала 3 редуктора 2 рабочего органа относительно нижней стенки 28 кронштейна 27 и свободного прохода вала 3 через сквозное отверстие, выполненное в нижней стенке 28 кронштейна 27.
На нижнем торце редуктора 10 силового блока 7 закреплен П-образный в поперечном сечении кронштейн 30 с верхней 31 и боковыми 32 стенками, таким образом, что боковые стенки 32 кронштейна 30 обращены вниз и расположены параллельно оси выходного вала 13 редуктора 10, а верхняя стенка 31 кронштейна 30 закреплена на нижнем торце редуктора 10 перпендикулярно оси вала 13. В стенке 31 кронштейна 30 выполнено сквозное отверстие, через которое свободно проходит вал 13. При этом часть U-образного кронштейна 27, на которой закреплен фланец 23, прикрепленный к верхнему концу трубчатого корпуса 21, расположена внутри П-образного кронштейна 30 с образованием между каждой боковой стенкой 29 кронштейна 27 и близлежащей к ней боковой стенкой 32 кронштейна 30 свободного пространства, предназначенного для размещения упругих элементов 17, через которые боковые стенки 32 кронштейна 30 взаимодействуют с боковыми стенками 29 кронштейна 27.
В показанном на фиг. 1-7 варианте культиватора между каждой боковой стенкой 29 кронштейна 27 и близлежащей к ней боковой стенкой 32 кронштейна 30 установлено два упругих элемента 17, выполненных с плоскими торцами и установленных относительно кронштейна 27 и силового блока 7 с возможностью их упругого сжатия и с расположением их осей при неработающем двигателе 8 (фиг. 5) перпендикулярно по отношению к боковым стенкам 32 кронштейна 30 и боковым стенкам 29 кронштейна 27 с образованием в демпфере тангенциальных колебаний силового блока 7 двух пар упругих элементов 17, равноудаленных от верхней стенки 31 кронштейна 30. При этом упругие элементы 17 каждой из таких пар расположены соосно друг другу при неработающем двигателе 8, а оси указанных пар упругих элементов 17 расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения выходного вала 13 редуктора 10 и у каждого из упругих элементов 17 один конец прижат к боковой стенке 29 кронштейна 27, а второй - к боковой стенке 32 кронштейна 30 с креплением каждого из упругих элементов 17 относительно боковой стенки 32 кронштейна 30 и/или относительно боковой стенки 29 кронштейна 27.
В каждом из упругих элементов 17 выполнено осевое отверстие, в которое вмонтирована гайка 33 с радиальным натягом относительно упругого элемента 17, обеспечиваемым за счет выполнения указанного осевого отверстия упругого элемента 17 с меньшим диаметром в сравнении с диаметром гайки 33. При этом один конец каждого упругого элемента 17 может быть закреплен на боковой стенке 32 кронштейна 30 с помощью резьбового крепежного элемента, выполненного, например, в виде болта 34. Резьбовая часть болта 34 проходит через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке 32 кронштейна 30 соосно с упругим элементом 17, и вкручена в гайку 33 до упора головки болта 34 в наружную поверхность боковой стенки 32 кронштейна 30. При этом каждый из упругих элементов 17 установлен с обеспечением при неработающем двигателе 8 регулируемого предварительного осевого сжатия, для чего между торцом упругого элемента 17 и примыкающей к нему боковой стенкой 32 кронштейна 30 установлена, по меньшей мере, одна регулировочная шайба (не показана), через осевое отверстие которой проходит резьбовая часть болта 34.
В показанном на фиг. 8-10 варианте культиватора между каждой боковой стенкой 29 кронштейна 27 и близлежащей к ней боковой стенкой 32 кронштейна 30 установлен один упругий элемент 35, выполненный с плоским торцом и установленный относительно кронштейна 27 и силового блока 7 с возможностью его упругого растяжения и с расположением его оси при неработающем двигателе 8 перпендикулярно по отношению к боковым стенкам 32 кронштейна 30 и боковым стенкам 29 кронштейна 27 и креплением одного из концов указанного упругого элемента 35 относительно боковой стенки 32 кронштейна 30, а второго - относительно боковой стенки 29 кронштейна 27. При этом упругие элементы 35 расположены на равном расстоянии от верхней стенки 31 кронштейна 30, а их оси расположены по разные стороны относительно плоскости, проходящей через ось вращения выходного вала 13 редуктора 10 перпендикулярно боковым стенкам 29 кронштейна 27, и на равном расстоянии от этой плоскости. Каждый упругий элемент 35 снабжен установленными на его концах и соосно с ним резьбовыми крепежными элементами 36, каждый из которых содержит жестко и соосно скрепленные друг с другом или выполненные соосно, как одно целое, осевой наконечник 37 с наружной резьбой и плоский диск 38, жестко закрепленный своей противоположной по отношению к осевому наконечнику 37 стороной на упругом элементе 35, например, посредством вулканизации. При этом крепежные элементы 36 закреплены на упругом элементе 35 с возможностью их удержания на последнем при приложении к осевым наконечникам 37 крепежных элементов 36 заданного осевого усилия, направленного на растяжение упругого элемента 35 и превышающего по величине осевое усилие растяжения, действующее на упругий элемент 35 при работе двигателя 8. Осевые наконечники 37 крепежных элементов 36 каждого упругого элемента 35 размещены в сквозных отверстиях, выполненных в боковой стенке 32 кронштейна 30 и боковой стенке 29 кронштейна 27 соосно с упругим элементом 35, и выходят из указанных отверстий наружу своими концами, на которые накручены до упора гайки 39, снабженные торцевыми рифлениями, противодействующими откручиванию указанных гаек. При этом каждый из упругих элементов 35 установлен с обеспечением при неработающем двигателе 8 регулируемого предварительного осевого сжатия, для чего по торцам упругого элемента 35 соосно с ним установлены регулировочные шайбы 40, через осевые отверстия которых проходят осевые наконечники 37 крепежных элементов 36.
В показанных на фиг. 1-10 вариантах культиватора каждый из упругих элементов 17 или 35, образующих демпфер тангенциальных колебаний силового блока 7, выполнен из эластомерного материала, например, резины в виде упругого тела предпочтительно цилиндрической формы, ось которого расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала 9 двигателя 8, и направлена тангенциально относительно указанной оси вращения. Вместе с тем, в этих же вариантах культиватора каждый из упругих элементов, образующих указанный демпфер колебаний, может быть выполнен в виде пружины сжатия или растяжения (не показано), ось которой расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала 9 двигателя 8, и направлена тангенциально относительно указанной оси вращения.
Конструкция предлагаемого культиватора предусматривает также возможность выполнения упомянутого демпфера колебаний в виде, по меньшей мере, одного упругого элемента. Так, в показанном на фиг. 11 и фиг. 12 варианте культиватора демпфер тангенциальных колебаний силового блока 7 выполнен в виде сайлентблока 41, состоящего из соосно расположенных внутренней 42 и наружной 43 втулок предпочтительно цилиндрической формы и выполненной из эластомерного материала (например, резины) упругой вставки 44, размещенной между втулками 42 и 43 и прикрепленной к последним, например, посредством вулканизации. При этом внутренняя втулка 42 сайлентблока 41 закреплена на верхней стороне стенки 28 U-образного кронштейна 27 соосно с выходным валом 13 редуктора 10 с расположением муфты 14 внутри втулки 42 сайлентблока 41 с возможностью свободного вращения, а наружная втулка 43 сайлентблока 41 закреплена, например, болтами 45 на нижнем торце корпуса 18 редуктора 10.
В показанном на фиг. 13 варианте культиватора демпфер тангенциальных колебаний силового блока 7 выполнен также в виде одного упругого элемента, а именно - в виде пружины кручения 46 предпочтительно цилиндрической формы, установленной соосно с выходным валом 13 редуктора 10 с расположением муфты 14 внутри пружины 46 с возможностью свободного вращения. При этом нижний конец пружины 46 закреплен на верхней стороне стенки 28 U-образного кронштейна 27, а верхний конец - на нижнем торце корпуса 18 редуктора 10.
Для обеспечения возможности регулировки глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом 1 культиватор снабжен цилиндрической трубчатой стойкой 47 (фиг. 3) с вертикальным или близким к вертикальному расположением. При этом U-образный кронштейн 27 выполнен удлиненным, например, в виде швеллера, как показано на фиг. 1 и фиг. 3, а стойка 47 жестко закреплена своей нижней частью в отверстии, выполненном в нижней стенке 28 кронштейна 27 на противоположном по отношению к силовому блоку 7 конце последнего. В нижней части стойки 47 соосно с ней установлен регулировочный стержень 48, выполненный в виде патрубка или прутка, к нижнему концу которого крепится Г-образный штыревой упор 49 или опорное колесо 50 (фиг. 11) с горизонтально направленной осью вращения. При этом регулировочный стержень 48 установлен с возможностью его поворота и возвратно-поступательного перемещения относительно стойки 47 для обеспечения возможности регулировки глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом 1 за счет изменения высоты расположения U-образного кронштейна 27 (фиг. 1) относительно уровня обрабатываемой культиватором почвы посредством указанного возвратно-поступательного перемещения регулировочного стержня 48. Стойка 47 снабжена фиксирующим элементом 51 для фиксации положения регулировочного стержня 48 относительно стойки 47 по окончании регулировки указанной глубины. Фиксирующий элемент 51 закреплен на стойке 47 с возможностью его взаимодействия с регулировочным стержнем 48 с обеспечением возможности указанной фиксации положения последнего и выполнен, например, в виде резьбового элемента, например, в виде болта, установленного перпендикулярно стойке 47 в резьбовом отверстии втулки 52, прикрепленной к стойке 47, например, посредством сварки. В стойке 47 выполнено соосное с резьбовым отверстием втулки 52 сквозное отверстие для свободного прохода через него резьбового конца болта 51 с обеспечением возможности упора торца резьбового конца болта 51 в регулировочный стержень 48.
Для удобства и облегчения работы оператора культиватор выполнен с возможностью регулировки высоты расположения рулевых рукояток 5 относительно уровня обрабатываемой земли, для чего нижний конец рулевой колонки 53 (фиг. 3, 5), посредством которой рулевые рукоятки 5 крепятся относительно U-образного кронштейна 27, закреплен на стойке 47 посредством разъемного соединения 54 с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения рулевой колонки 53 вместе с рулевыми рукоятками 5 относительно стойки 47. При этом разъемное соединение 54 выполнено, например, в виде полумуфт 55 и 56, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда, в каждой из которых выполнено углубление в форме полуцилиндра, радиус которого близок или равен наружному радиусу поперечного сечения стойки 47. Полумуфты 55 и 56 с помощью крепежных элементов 57 крепятся на стойке 47 напротив друг друга и друг с другом с упором их углублений в стойку 47, причем полумуфта 56, расположенная со стороны рулевых рукояток 5 культиватора, жестко крепится к нижнему концу рулевой колонки 53, например, посредством сварки с обеспечением заданного угла наклона колонки 53. В каждой из полумуфт 55 и 56 выполнено два сквозных отверстия, расположенные по бокам указанных углублений на равном расстоянии от последних и направленные перпендикулярно к сторонам указанных полумуфт, на которых выполнены упомянутые углубления, а крепежные элементы 57 выполнены в виде резьбовых элементов, например, в виде болтов. При этом указанные отверстия в полумуфте 55 выполнены с возможностью свободного прохода через них резьбовой части болтов 57, а в полумуфте 56 - с резьбой для вворачивания резьбовой части болтов 57 до упора головок последних в полумуфту 55.
Культиватор может быть выполнен также с креплением его рулевых рукояток 5 предпочтительно посредством рулевой колонки 53 и предпочтительно на трубчатом корпусе 21 редуктора 2, как показано на фиг. 14. При этом U-образный 27 и П-образный 30 кронштейны выполнены примерно равной длины, предпочтительно достаточной для размещения между боковыми стенками 32 кронштейна 30 и боковыми стенками 29 кронштейна 27 упругих элементов 17 или 35, а трубчатый корпус 21 выполнен цилиндрической формы. Нижний конец рулевой колонки 53 крепится на трубчатом корпусе 21 предпочтительно посредством разъемного соединения 54 такой же конструкции, как разъемное соединение, показанное на фиг. 3. Соединение 54 выполнено с возможностью обеспечения поворота и возвратно-поступательного перемещения рулевой колонки 53 вместе с рулевыми рукоятками 5 культиватора относительно трубчатого корпуса 21 с последующей фиксацией положения рулевой колонки 53 относительно трубчатого корпуса 21. Благодаря этому обеспечивается возможность регулировки высоты расположения рулевых рукояток 5 относительно уровня обрабатываемой культиватором земли.
Вместо упругих элементов 17 и 35 в таком культиваторе могут быть использованы пружины сжатия или растяжения, ось каждой из которых расположена в плоскости, перпендикулярной оси вращения выходного вала 9 двигателя 8, и направлена тангенциально относительно указанной оси вращения. При этом упругие элементы 17 или 35, или указанные пружины размещаются и крепятся между боковыми стенками 32 П-образного кронштейна 30 и боковыми стенками 29 U-образного кронштейна 27 с возможностью их сжатия или растяжения под воздействием тангенциальных импульсных сил со стороны силового блока 7, формируемых в процессе упомянутого возвратно-поворотного колебательного движения силового блока 7 относительно редуктора 2 рабочего органа 1.
Культиватор с креплением его рулевых рукояток 5 предпочтительно посредством рулевой колонки 53 и предпочтительно на цилиндрическом трубчатом корпусе 21 редуктора 2 может быть оснащен упомянутым демпфером колебаний, выполненным в виде, по меньшей мере, одного упругого элемента, как показано на фиг. 15. Нижний конец рулевой колонки 53 крепится на трубчатом корпусе 21 предпочтительно посредством разъемного соединения 54 (фиг. 16).
В таком варианте культиватора упомянутый демпфер колебаний может быть выполнен, например, в виде сайлентблока 41 (фиг. 17) такой же конструкции, как сайлентблок 41, показанный на фиг. 12, с той разницей, что у показанного на фиг. 17 сайлентблока 41 внутренняя втулка 42 выполнена предпочтительно за одно целое с верхней частью трубчатого корпуса 21. Внутри втулки 42 установлен (не показано) подшипник 24 (фиг. 4), обеспечивающий радиальную жесткость вращающейся системе, включающей вал 13, муфту 14 и вал 3.
Вместе с тем, вместо сайлентблока 41 в этом же варианте культиватора в качестве демпфера тангенциальных колебаний силового блока 7 может быть использована пружина кручения 46 (фиг. 15 и фиг. 17) предпочтительно цилиндрической формы, установленная соосно с выходным валом 13 редуктора 10 с расположением муфты 14 внутри пружины 46 с возможностью свободного вращения. При этом верхний конец пружины 46 закреплен на нижнем торце редуктора 10 силового блока 7, а нижний конец пружины 46 заходит подвижно и соосно на втулку 58, нижний конец которой закреплен на верхнем конце трубчатого корпуса 21. Внутри втулки 58 установлен (не показано) подшипник 24 (фиг. 4), обеспечивающий радиальную жесткость вращающейся системе, включающей вал 13, муфту 14 и вал 3.
Редуктор 2 рабочего органа 1 выполнен с передаточным отношением, равным 1,0. При таком передаточном отношении конструкция редуктора 2 становится более унифицированной, поскольку может быть собрана из серийно выпускаемых узлов и деталей. Вместе с тем, выполнение редуктора 2 с указанным передаточным отношением позволяет существенно уменьшить радиальный размер редуктора 2 относительно его выходного вала 4, в результате чего корпус 6 редуктора 2 не препятствует заглублению в обрабатываемую почву фрезы 61. В результате снижается или исключается полностью площадь оставляемой за культиватором необработанной земли, над которой проходит корпус 6 редуктора 2 рабочего органа 1 при движении культиватора, что улучшает эксплуатационную характеристику культиватора. Кроме того, уменьшение радиального размера редуктора 2 относительно его выходного вала 4 позволяет снизить его металлоемкость и вес, что снижает стоимость культиватора и облегчает его транспортировку.
С целью снижения амплитуды ударных импульсов, распространяющихся от рабочего органа 1 к двигателю 8 через трансмиссию культиватора при обработке культиватором неровных и неоднородных участков почвы, в любом из представленных выше вариантов культиватора выходной вал 13 редуктора 10 может быть соединен с входным валом 3 редуктора 2 не жесткой муфтой 14 (фиг. 4), а упругой муфтой (не показана), выполненной из высокопрочного эластомерного материала.
Выходной вал 4 редуктора 2 имеет два рабочих конца 59 (фиг. 4), выходящих из корпуса 6 редуктора 2. На каждом из рабочих концов 59 вала 4 закреплен набор рабочих дисков 60 (фиг. 2), на каждом из которых установлен набор режущих органов, например, фрез 61. Культиватор снабжен известными средствами управления двигателем 8, а для защиты оператора и самого культиватора от пыли и фрагментов почвы, выбрасываемых вверх рабочими фрезами 61 при обработке почвы, на нижней стороне U-образного кронштейна 27 (фиг. 2 и фиг. 4) или на внутренней втулке 42 сайлентблока 41 (фиг. 15 и фиг. 17), или на втулке 58 (фиг. 16 и фиг. 18) закреплен основной защитный щиток 62, по бокам которого крепятся дополнительные защитные щитки 63.
Культиватор работает следующим образом.
При включенном приводном двигателе 8 (фиг. 1) крутящий момент, формируемый на его выходном валу 9 (фиг. 3), передается последовательно через муфту сцепления 12, редуктор 10, выходной вал 13 последнего и муфту 14 на входной вал 3 редуктора 2. Через конические шестерни 15 и 16 (фиг. 4) крутящий момент передается с вала 3 на выходной вал 4 редуктора 2. Вал 4 приводит во вращение рабочие диски 60 (фиг. 2) и закрепленные на них рабочие фрезы 61, с помощью которых обрабатывается почва в процессе перемещения культиватора. При этом на культиватор со стороны обрабатываемой почвы действует направленная вверх вертикальная сила реакции, которая большей частью компенсируется силой веса культиватора, и горизонтальная сила реакции, обеспечивающая поступательное движение культиватора вперед. Скорость поступательного движения культиватора регулируется оператором за счет изменения скорости вращения выходного вала 9 двигателя 8 и/или за счет изменения вертикального усилия, передаваемого оператором через рулевые рукоятки 5 на упор 49 (фиг. 1) или опорное колесо 50 (фиг. 11).
Работа культиватора сопровождается воздействием на его конструкцию импульсных нагрузок, действующих со стороны двигателя 8 силового блока 7 и со стороны рабочего органа 1.
При этом действующие со стороны двигателя 8 импульсные нагрузки обусловлены высокочастотными тангенциальными колебаниями двигателя 8 вместе с редуктором 10 (т.е., по существу, колебаниями силового блока 7), которые формируются в результате импульсного протекания рабочего процесса в двигателе 8. Как показано на фиг. 6, сгорание рабочей смеси во время рабочего такта в двигателе 8 создает импульс рабочего крутящего момента Мдв на коленчатом валу двигателя 8 и одновременно импульс реактивного крутящего момента Мр на корпусе двигателя 8, вызывающий тангенциальное колебание указанного корпуса вместе с редуктором 10. Колебания силового блока 7 направлены тангенциально относительно оси вращения выходного вала 9 двигателя 8. Частота указанных колебаний определяется скоростью вращения коленчатого вала двигателя 8.
Действующие со стороны рабочего органа 1 низкочастотные импульсные нагрузки формируются при обработке рабочими фрезами 61 рабочего органа 1 неровных и неоднородных по плотности участков почвы, а также участков, засоренных камнями, корнями деревьев и другими включениями. Частота этих нагрузок определяется характером обрабатываемой почвы (наличием на обрабатываемом участке неровностей, перемежающейся плотности почвы, включений в виде камней, корней и т.п.), скоростью вращения выходного вала 4 редуктора 2 и числом фрез 61, установленных на рабочем органе 1. Указанные низкочастотные импульсные нагрузки через трансмиссию культиватора передаются на выходной вал 9 приводного двигателя 8 и создают на коленчатом валу последнего импульсный реактивный момент, который через кривошипно-шатунный механизм двигателя 8 передается на корпус последнего, что вызывает дополнительные тангенциальные колебания корпуса двигателя 8 вместе с прикрепленным к нему редуктором 10.
В случае отсутствия в конструкции культиватора специальных средств защиты от указанных выше импульсных нагрузок, последние могут создавать вибрацию рулевых рукояток 5, затрудняющую работу оператора. Кроме того, указанные импульсные нагрузки могут нарушать работу трансмиссии и приводного двигателя 8 культиватора и снижать долговечность указанной трансмиссии и двигателя 8.
Конструкция предлагаемого культиватора предусматривает его защиту от указанных выше импульсных нагрузок с помощью демпфера тангенциальных колебаний силового блока 7, выполненного в виде упругих элементов 17 (фиг. 2, 4, 5-7), работающих на сжатие, или упругих элементов 35 (фиг. 8-10), работающих на растяжение, или упругих элементов 44 (фиг. 12 и фиг. 17) или 46 (фиг. 13 и фиг. 18), работающих на скручивание, или в виде пружин сжатия или растяжения (не показаны), или упругих элементов другого вида.
При этом любое отдельно взятое колебание силового блока 7, направленное тангенциально относительно оси вращения выходного вала 9 двигателя 8 и обусловленное импульсным протеканием рабочего процесса в двигателе 8 и/или импульсным изменением нагрузки на рабочий орган 1 со стороны обрабатываемой культиватором почвы, вызывает упругую деформацию указанных упругих элементов упомянутого демпфера колебаний, в процессе которой энергия указанного колебания силового блока 7 тратится на совершение работы по обеспечению указанной упругой деформации.
Таким образом, в процессе описанной упругой деформации упругих элементов упомянутого демпфера колебаний происходит диссипация энергии тангенциальных колебаний силового блока 7 вследствие потерь энергии указанных колебаний внутри материала упомянутых упругих элементов в процессе деформации этого материала. При этом указанная диссипация энергии тангенциальных колебаний силового блока 7 обеспечивается в показанном на фиг. 1-7 варианте культиватора за счет упругого сжатия цилиндрических упругих элементов 17 (как показано на фиг. 6), в показанном на фиг. 8-10 варианте культиватора - за счет упругого растяжения цилиндрических упругих элементов 35, в показанных на фиг. 12 и фиг. 17 вариантах культиватора - за счет упругого скручивания упругой вставки 44 сайлентблока 41 и в показанных на фиг. 13 и фиг. 18 вариантах культиватора - за счет упругого скручивания упругой пружины кручения 46, которое сопровождается внутренним трением материала пружины 46, вызывающим диссипацию энергии.
у
После завершения действия каждого отдельно взятого колебания силового блока 7 упругая система упомянутого демпфера колебаний под действием упругих сил со стороны упругих элементов последнего, создающих обратно действующий упругий крутящий момент М (см., например, фиг. 7, соответствующую такту сжатия в ДВС 8), возвращается в исходное положение. В конце этой упругой отдачи со стороны упругих элементов упомянутого демпфера происходит обратная деформация указанных упругих элементов: растяжение упругих элементов 17 (фиг. 7), работающих в период демпфирования колебания силового блока 7 на сжатие; сжатие упругих элементов 35 (фиг. 8-10), работающих в период демпфирования колебания силового блока 7 на растяжение; обратное скручивание упругой вставки 44 (фиг. 12 и фиг. 17) сайлентблока 41 и пружины кручения 46 (фиг. 13 и фиг. 18) в направлении, противоположном их скручиванию в период демпфирования колебания силового блока 7. Указанная обратная деформация упругих элементов демпфера колебаний сопровождается дополнительной диссипацией энергии в указанных упругих элементах, что усиливает демпфирование колебаний силового блока 7.
Благодаря диссипации энергии тангенциальных колебаний силового блока 7 внутри упомянутых упругих элементов эти колебания либо совсем не распространяются за пределы упругих элементов упомянутого демпфера как в сторону рулевых рукояток 5, так и в противоположном направлении - в сторону двигателя 8 и трансмиссии, связывающей двигатель 8 с рабочим органом 1, либо распространяются за указанные пределы с незначительной амплитудой, не способной создавать существенное импульсное воздействие на рулевые рукоятки 5, приводной двигатель 8 и трансмиссию культиватора.
В любом из показанных на фиг. 1-18 вариантов культиватора в процессе работы двигателя 8 силовой блок 7 опирается на корпус 6 редуктора 2 последовательно через выходной вал 13 (фиг. 4) редуктора 10, муфту 14, входной вал 3 редуктора 2, подшипник 25 и фланец 22. При этом опора силового блока 7 на корпус 6 редуктора 2 осуществляется с обеспечением свободного вращения вала 13, муфты 14 и вала 3 и исключением с помощью подшипника 25 момента трения в месте опоры входного вала 3 редуктора 2.
Таким образом, снабжение культиватора демпфером колебаний силового блока 7 с опорой последнего на корпус 6 редуктора 2 через подвижную систему вращающихся деталей трансмиссии культиватора обеспечивает эффективную защиту рулевых рукояток 5, трансмиссии и приводного двигателя 8 культиватора от динамических импульсных нагрузок, действующих при работе культиватора со стороны двигателя 8, приводящего в действие культиватор, и со стороны рабочего органа 1, взаимодействующего с обрабатываемой почвой.
Кроме того, конструкция культиватора предусматривает также возможность дополнительной защиты рулевых рукояток 5, трансмиссии и приводного двигателя 8 культиватора от низкочастотных импульсных нагрузок, действующих на трансмиссию культиватора со стороны рабочих фрез 61 рабочего органа 1 при обработке неровных и неоднородных участков почвы. Указанная дополнительная защита может быть обеспечена за счет противодействия этим нагрузкам со стороны упругих сил соединяющей валы 13 и 3 упругой муфты (не показана), которая может быть установлена в культиваторе вместо жесткой муфты 14. В этом случае указанные импульсные нагрузки могут в значительной степени гаситься в упомянутой упругой муфте, не доходя до двигателя 8.
Регулировка глубины обработки почвы почвообрабатывающим рабочим органом 1 культиватора выполняется путем изменения высоты расположения U-образного кронштейна 27 (фиг. 1) относительно обрабатываемой культиватором почвы посредством возвратно-поступательного перемещения регулировочного стержня 48 (фиг. 3) относительно стойки 47 с увеличением указанной глубины за счет подъема стержня 48 вверх относительно стойки 47 и ее снижением за счет выдвижения стержня 48 вниз из стойки 47. По окончании указанной регулировки положение регулировочного стержня 48 относительно стойки 47 фиксируется с помощью болта 51, который при закручивании в резьбовую втулку 52 упирается своим торцом в стержень 48, что обеспечивает указанную фиксацию.
Регулировка высоты расположения рулевых рукояток 5 относительно уровня обрабатываемой земли выполняется путем изменения высоты расположения разъемного соединения 54 относительно стойки 47 (фиг. 3), а в безрамном культиваторе относительно трубчатого корпуса 21 (фиг. 15). Для этого частично откручивают болты 57, перемещают разъемное соединение 54 вместе с рулевой колонкой 53 вдоль стойки 47 (или трубчатого корпуса 21) и при достижении в процессе этого перемещения удобной для работы оператора высоты расположения рулевых рукояток 5 закручивают до упора болты 57, фиксируя положение рулевой колонки 53 относительно стойки 47 (или трубчатого корпуса 21). Вместе с тем, путем поворота разъемного соединения 54 вместе с рулевой колонкой 53 вокруг стойки 47 (или трубчатого корпуса 21) рулевые рукоятки 5 смещают в сторону от линии движения культиватора в такое положение, при котором оператор при своем движении за культиватором не ступает на обработанную почву, что облегчает работу оператора и позволяет сохранять в ненарушенном состоянии обработанную почву. Вместе с тем, это позволяет оператору вести культиватор по сложным и стесненным участкам земли, по которым сам оператор не может передвигаться.
В целом, представленное описание и сопровождающие его графические иллюстрации, подтверждают, что предлагаемое изобретение обеспечивает практическую возможность создания культиватора с эффективной защитой рулевых рукояток 5 от вибрационных нагрузок, создаваемых приводным двигателем внутреннего сгорания 8, приводящим в действие почвообрабатывающий рабочий орган 1 культиватора, а также с эффективной защитой рулевых рукояток 5, трансмиссии и двигателя 8 от низкочастотных ударных нагрузок, действующих со стороны почвообрабатывающего рабочего органа 1 при обработке культиватором неровных и неоднородных участков почвы. Наличие в культиваторе демпфера тангенциальных колебаний силового блока 7 обеспечивает демпфирование всей подвижной системы культиватора, включая почвообрабатывающий рабочий орган 1, трансмиссию и приводной двигатель 8, за счет чего снижается уровень шума при работе культиватора.
Защита рулевых рукояток 5 культиватора от указанных вибрационных и низкочастотных импульсных нагрузок, а также указанное снижение уровня шума при работе культиватора позволяют улучшить условия труда оператора, что способствует как увеличению производительности обработки почвы культиватором, так и сохранению здоровья оператора. Вместе с тем, защита трансмиссии и приводного двигателя 8 культиватора от указанных низкочастотных импульсных нагрузок повышает эффективность работы указанной трансмиссии и двигателя 8, что также способствует увеличению производительности обработки почвы культиватором. Кроме того, указанная защита культиватора от низкочастотных импульсных нагрузок со стороны почвообрабатывающего рабочего органа 1 позволяет повысить долговечность трансмиссии и приводного двигателя 8 культиватора.
Следует также указать, что представленное описание, сопровождающие его графические иллюстрации и существенные признаки изобретения, изложенные в зависимых пунктах его формулы, не исчерпывают возможные альтернативные или эквивалентные частные варианты осуществления изобретения. Так, в некоторых частных случаях возможно использование изобретения в культиваторах с горизонтальным или близким к горизонтальному расположением выходного вала 9 двигателя 8. В этих частных случаях изменяется система опоры силового блока 7, но при этом сохраняется демпфер тангенциальных колебаний силового блока 7, обеспечивающий упомянутую защиту рулевых рукояток 5, трансмиссии и двигателя 8 культиватора от динамических импульсных нагрузок, действующих со стороны двигателя 8 и рабочего органа 1. Например, в одном из таких частных случаев тяжелый силовой блок 7 с горизонтально расположенным выходным валом 9 двигателя 8 может опираться на прикрепленный к корпусу редуктора 2 опорный кронштейн через подшипники, установленные в опорных стойках, закрепленных на указанном кронштейне со стороны торцов двигателя 8. При этом редуктор силового блока 7 имеет выходной вал 13, направленный вниз (т.е. повернутый на 90 градусов по отношению к выходному валу 9 двигателя 8) - в сторону входного вала 3 редуктора 2, а силовой блок 7 через упругие элементы упомянутого демпфера и упомянутый опорный кронштейн взаимодействует с редуктором 2. В других частных случаях выполнения конструкции культиватора по настоящему изобретению в качестве демпфера тангенциальных колебаний силового блока 7 могут быть использованы упругие элементы, отличающиеся по своему конструктивному исполнению от упругих элементов, представленных в описании и графических материалах изобретения, но известные из различных устройств, предназначенных для демпфирования колебаний различных машин и механизмов в разных областях техники.