Рабочий орган культиватора с генератором вибрации
CULTIVATOR WORKING ELEMENT WITH VIBRATION GENERATOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к конструкции крепления рабочего органа почвообрабатывающего орудия к раме.
Известен узел сельскохозяйственной машины, включающий в себя раму, стойку с хвостовиком и гайкой, сопрягаемые поверхности, выполненные в виде полусфер. На стойке закреплена опорная шайба. Между шайбой и рамой установлена пружина. На торцах пружины по одной оси выполнены фиксирующие зацепы, входящие соответственно в пазы опорной шайбы и рамы. Один торец пружины входит в неподвижное кольцо, а другой плотно насажен на кольцевой выступ опорной шайбы (Патент RU №2330398, опубликован 10.08.2008).
Недостатком конструкции данного узла является отсутствие возможности регулировки жесткости упругого элемента с целью настройки его на резонансный режим работы рабочего органа.
Известен рабочий орган почвообрабатывающего орудия, который содержит стойку с лапой, шарнирно закрепленную на раме с помощью переднего и заднего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной качающейся П-образной опорой, направляющем звеном, винтовым регулировочным механизмом и упором.
Направляющее звено выполнено телескопическим, задний кронштейн содержит вытянутый вперед элемент коробчатого типа, несущий переднюю часть стойки и закрепленный на оси подъема-поворота стойки, а упор жестко смонтирован на переднем кронштейне выше упомянутой оси и смещен назад от линии, соединяющей оси шарниров переднего кронштейна.
Исполнение направляющего звена телескопическим позволяет регулировать угол вхождения рабочего органа в почву и устраняет вибрацию звена в рабочем положении, что позволяет использовать сменные рабочие органы и стабилизирует ход рабочего органа на заданной глубине. Введение в конструкцию заднего кронштейна коробчатого элемента и установка упора на переднем кронштейне вблизи оси подъема-поворота позволяет выполнить стойку упругой и расширить функциональные возможности рабочего органа. Дополнительно использование установочных винтов позволяет снизить требования к точности изготовления рабочего органа и квалификации персонала при изготовлении и эксплуатации устройства (Патент RU №2153788, опубликован 10.08.2000).
Недостатком конструкции, является отсутствие регулировок, направленных на изменение частоты собственных колебаний рабочего органа с целью поддержания его действенных незатухающих колебаний, вызываемых процессом обработки почвы, сложность конструкции.
За прототип выбран рабочий орган почвообрабатывающего орудия с изменяемой частотой собственных колебаний, содержащий стойку, стрельчатую лапу, шарнирно закрепленную на раме с помощью нижнего и верхнего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной винтовым регулировочным механизмом, нижний кронштейн содержит вытянутый элемент, несущий переднюю часть стойки. В верхний конец цилиндрической пружины ввернут крепежный элемент с регулировочной тягой, который соединяет верхний торец цилиндрической пружины с верхним кронштейном, при этом крепежный элемент выполнен в виде ввертыша. (Патент RU №146230, опубликован 10.10.2014).
Недостатком является низкая точность и ограниченный диапазон регулирования жесткости пружины.
Развитие динамики взаимодействия отдельного рабочего органа сельскохозяйственной машины с почвой показало, что упругие элементы в креплении могут генерировать за счет неравномерности тягового усилия, постоянно действующие колебания рабочих органов, способствующие улучшению очистки рабочих органов от нависания растительных остатков и почвы, а также снижению тягового сопротивления культиватора на 15-25%. Но данный эффект наблюдается только на почвах, с высоким содержанием глиняных частиц. Кроме того изменяющиеся физико-механические характеристики почвы делают процесс колебаний рабочего органа крайне не устойчивым.
Задача - создание конструкции, обеспечивающей принудительную вибрацию рабочего органа с частотой способствующей снижению прочностных характеристик почвы.
Технический результат - снижение энергетических затрат при проведении почвообрабатывающих операций за счет использования динамических эффектов в процессе взаимодействия рабочего органа с почвой.
Указанный технический результат достигается рабочим органом культиватора с генератором вибраций частота вынужденных колебаний которого регулируется управляющим каналом.
Отличительные существенные признаки, влияющие на достижение заявленного технического результата:
- дополнительное установление генератора вибраций эксцентрикового типа с жестким креплением на стойке;
- установление управляющего канала и выполнение его в виде гидромотора, гибкого вала и соединительных муфт, при этом гибкий вал одним концом имеет соединение с генератором вибраций, а другим концом - с гидромотором.
Крепление на стойке эксцентрикового генератора вибраций позволяет точно регулировать частоту вынужденных колебаний рабочего органа в широком диапазоне.
Управляющий канал позволяет оператору без остановки машинотракторного агрегата в процессе сплошной обработки почвы менять частоту вынужденных колебаний эксцентрикового генератора вибраций.
Конструкция поясняется чертежом.
На фигуре 1 изображен общий вид рабочего органа почвообрабатывающего орудия с генератором вибраций, на фиг. 2 - управляющий канал.
Конструкция состоит из стойки 1, стрельчатой лапы 2, шарнирно 3 закрепленной на раме 4 с помощью нижнего 5 и верхнего 6 кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной 7, снабженной винтовым регулировочным механизмом 8. На стойке закреплен генератор вибраций 9 эксцентрикового типа с управляющим каналом, (фиг. 2), состоящим из гидромотора 10, гибкого вала 11 и соединительных муфт 12.
Работает конструкция следующим образом: во время сплошной обработки почвы подбирается для каждого почвенного фона своя частота собственных колебаний рабочего органа, задаваемая упругим элементом в виде цилиндрической пружины 7 с помощью винтового регулировочного механизма 8. Вынужденные колебания рабочего органа обеспечиваются эксцентриковым генератором вибраций 9, неподвижно закрепленным на стойке 1. При этом гидромотор 10 принимает крутящий момент гидросистемы трактора (на фигурах это не показано) и посредством гибкого вала 11 передает его на генератор вибраций эксцентрикового типа. Крепление двух концов гибкого вала осуществляется посредством соединительных муфт 12. Для удержания генератора вибраций эксцентрикового типа в вертикальной плоскости его корпус жестко закреплен на стойке. Частота вынужденных колебаний рабочего органа регулируется управляющим каналом в зависимости от типа почвы. Изменение жесткости упругого элемента и частоты колебаний эксцентрикового генератора вибраций позволяет изменять частоту вынужденных колебаний рабочего органа и настроить его на режим незатухающих колебаний в широких пределах под любой тип почвенного фона.