МЕЛИОРАТИВНЫЙ КЛИН-ПЛАНИРОВЩИК С АВТОМАТИЧЕСКИ РЕГУЛИРУЕМЫМ ПО ШИРИНЕ ДВУХОТВАЛЬНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ

Полезная модель относится к техническим средствам механизации мелиоративных (культуртехнических) работ, а именно, к машинам для подготовки полей к поливу и, в частности, предназначается для капитальной планировки рисовых чеков.
Известен планировщик Д-719, использующийся для предпосевной и капитальной планировок чеков в зонах возделывания культуры риса. Он является прицепной машиной к тракторам Т-170, К-701 и состоит из рамы, бездонного ковша (заднего отвала и боковых стенок), рыхлителя, передней и задней ходовых тележек, гидравлической системы, тяги, опоры, фиксатора, рейки-указателя и винтовых стяжек (Машины и оборудование для строительства мелиоративных систем. Каталог-справочник. - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1975. - С.35-40.).
Планировщик Д-719 предназначен для срезки грунта с повышенных мест чека, накоплению и перемещению его в бездонном ковше в виде призмы волочения к местам понижений и засыпанию пониженных участков чека грунтом из этой призмы.
Недостатки в работе планировщика Д-719:
- первый этап капитальной планировки отличается большими объемами земляных работ, и планировщиком Д-719 невозможно эффективно производить выравнивание, т.к. дальность перемещения грунта составляет от 80 до 100-150 м, в то время как он способен перемещать грунт на расстояние не более 10-20 м за 1-2 прохода;
- при значительных неровностях (от +10 см и более) увеличиваются тяговые сопротивления, и происходит быстрое заполнение бездонного ковша, при этом призма волочения образуется на сравнительно небольшой длине гона, что приводит к неспособности планировщика продолжать работу и вынуждает к разгрузке грунта в ненужном месте чека.
Имеется также автоматизированный полуприцепной клин-планировщик ПК-1 к трактору К-701. Он включает в себя тягово-несущую раму, рабочий орган, выполненный в виде симметричного клиновидного отвала, с возможностью установки по его краям дополнительных уширителей. Несущая рама соединена шарнирно с задним мостом, на котором закреплены опорные пневмоколеса, транспортный упор и гидроцилиндры управления процессом копания. На раме установлены сцепное устройство с домкратом и стойка с лестницей для крепления приемника лазерной системы (Патент RU №2131664 С1 заявл. 20.05.1997; опубл. 20.06.1999. - Бюл. №17.).
Клин-планировщик предназначен для срезки под проектную отметку повышений неровностей чека, с образованием спланированной полосы на ширину захвата и сдвиганию разработанного грунта в насыпи по обоим краям относительно рабочего органа.
Недостатки клин-планировщика ПК-1:
- невозможность выравнивать поверхность чека с требуемым агротехническим допуском (Δ=±3 см - для культуры риса) из-за копирования рельефа чека (это происходит, главным образом, из-за недостаточной массы самой конструкции), точность при планировке такой машиной составляет ±4…5 см;
- при работе машины в углах чека происходит перекос спланированной поверхности, а при наиболее больших значениях неровностей к этому добавляется формирование самой машиной синусоидальных неровностей;
- при планировке в угловых участках чека машина движется по криволинейной траектории, что приводит к неравномерной загрузке отвалов. Окружная скорость отвала, расположенного на внешнем радиусе, больше, чем на внутреннем. Это приводит к накоплению большего объема грунта перед внутренним отвалом, что вызывает боковое смещение всего клин-планировщика в сторону большего радиуса и вызывает отрыв от поверхности чека его задних опорных колес.
Ближайшим аналогом полезной модели является автоматизированный полуприцепной клин-планировщик ПК-1, имеющий рабочий орган, в виде симметричного клиновидного отвала, с возможностью установки по краям дополнительных уширителей (Патент RU №2131664 С1 заявл. 20.05.1997; опубл. 20.06.1999. - Бюл. №17.).
Технической задачей полезной модели является создание высокопроизводительной машины для обработки значительно деформированных поверхностей рисовых чеков за один проход.
Сущность решения поставленной задачи заключается в том, двухотвальный рабочий орган конструктивно выполнен составным из передних неподвижных отвалов, соединенных между собой под углом 90°, и поворотных отвалов, шарнирно соединенных с неподвижными отвалами дополнительными проушинами, поворотные отвалы управляются гидроцилиндрами в автоматическом режиме и изменяют свое положение в зависимости от сопротивления копанию, система автоматического управления под действием предельной нагрузки способна складывать, и разворачивать поворотные отвалы при ее уменьшении.
Техническая сущность и принцип работы полезной модели поясняются чертежами, где:
Фиг.1 - Общий вид мелиоративного клин-планировщика. Фиг.2 - Вид сверху клин-планировщика.
Фиг.3 - Фрагмент симметричного двухотвального рабочего органа. Виды сверху и сзади.
Фиг.4 - Фрагмент рабочего органа при повороте. Виды сверху и сзади.
Фиг.5 - Фрагмент рабочего органа в повернутом положении. Виды сверху и сзади.
Фиг.6 - Гидравлическая схема автоматического управления двухотвальным рабочим органом.
Клин-планировщик (фиг.1-3) состоит из дышла 1 для агрегатирования с тягачом, передней опорной пневмоколесной тележки 2, тяговой рамы 3 коробчатого сечения, являющейся основной связывающей частью всей машины. Задняя часть рамы шарнирно связана с задней тележкой 6 на пневмоколесном ходу. Перевод из транспортного положения в рабочее происходит с помощью двух гидроцилиндров 5. Гидроцилиндр управления процессом копания 9 шарнирно связан с тяговой рамой и передней тележкой, тем самым, позволяя регулировать высотное положение рабочего органа. На раме расположены талрепы 11 для придания дополнительной жесткости неподвижным частям двухотвального рабочего оборудования. Двухотвальный рабочий орган в передней части соединен с тяговой рамой горизонтальным шарниром 10. Неподвижный 8 и поворотный 7 отвалы соединены между собой шарнирами 12. Неподвижные отвалы 8 имеют боковые накладки 13, расположенные по краям, и предназначенные для устранения возможности забивания грунтом образующегося пространства между отвалами при складывании.
На внутренних сторонах поворотных отвалов установлены кронштейны 14, к которым шарнирно присоединены штоки гидроцилиндров 15 и выдвижные секции телескопических распорок 16 (фиг.3). Телескопические распорки 16 служат ограничителем хода штока гидроцилиндра при складывании, а также, для придания жесткости поворотным отвалам 7. С противоположной стороны гидроцилиндры и неподвижные секции распорок соединены с вертикальной балкой 17, приваренной к нижней части тяговой рамы.
Точность планировки с необходимым допуском ±3 см, достигается с помощью применения лазерно-приемной системы автоматического управления 4, оборудованной на тяговой раме клин-планировщика.
Способ работы мелиоративного клин-планировщика заключается в следующем (фиг.3-5). При движении по чеку, клин-планировщик, с предварительно установленным на проектную отметку двухотвальным рабочим органом (фиг.1), срезает повышения грунта и отсыпает их в боковые насыпи, образующиеся относительно краев отвалов. В результате чего, после прохода машины, формируется спланированная под проектную величину полоса по всей ширине захвата. Однако следует отметить, что некоторые чеки, и особенно их углы, имеют большие значения высотных отметок неровностей. В углах чека производят разворот машины. На (фиг.2 и фиг.3) показано первоначальное (постоянное при малой нагрузке на отвалы) положение рабочего органа. При повороте машины начинает происходить увеличение нагрузки на одну часть двухотвального рабочего органа, движущегося по траектории с меньшим радиусом. Это приводит к повышению давления в полости гидроцилиндра. В момент превышения давления настройки переливного клапана происходит втягивание штока гидроцилиндра и начинается складывание поворотного отвала (фиг.4) (подробное пояснение работы гидросистемы при складывании приведено ниже), в результате чего уменьшается ширина захвата (фиг.5), что способствует снижению сопротивления при планировке и исключает перекос поверхности, занос рабочего оборудования и отрыв от поверхности грунта задней колесной тележки. Далее, по мере совершения поворота и снижения силы сопротивления на поворотную часть отвала, происходит его возвращение в первоначальное положение, восстанавливая всю ширину захвата (фиг.2-3).
При симметричной нагрузке на оба поворотных отвала, но превышающей усилие настройки перепускного клапана, происходит синхронная работа системы управления поворотными отвалами в указанной выше последовательности (складываются оба отвала).
При работе клин-планировщика особая роль отводится автоматической системе управления поворотных отвалов, от которых будет зависеть, главным образом, производительность всей работы и точность планировки на участках чека с большими неровностями (при повороте). На фиг.6 представлена гидравлическая схема управления поворотных отвалов при работе. Она состоит из следующих элементов: «H» - гидронасос (штатный, установленный на тракторе); «Ц1», «Ц2» - гидроцилиндры управления поворотными отвалами; «Р» - гидрораспределитель (штатный, установленный на тракторе); «КП» - перепускной клапан; «Ф» - фильтр; «Б» - гидробак с рабочей жидкостью.
Работа гидросистемы может происходить в следующих режимах.
При включении управляющего золотника гидрораспределителя «Р» в положение «I» (подача рабочей жидкости в штоковые полости гидравлических цилиндров «Ц1» и «Ц2») происходит складывание поворотных отвалов клин-планировщика в транспортное положение.
При включении золотника в положение «III» (подача жидкости в поршневые полости гидроцилиндров) производится разворачивание поворотных отвалов в рабочее положение. Параллельно напорной магистрали, соединяющей штоковые полости гидроцилиндров, установлен перепускной клапан «КП». Этот клапан отрегулирован на срабатывание при давлении, которое может возрастать в поршневой полости гидроцилиндров «Ц1» и «Ц2» от воздействия на поворотные отвалы максимального усилия реакции призмы срезаемого грунта. Максимальные усилия чаще всего возникают при разворотах машины. В случае превышения этого усилия возрастает давление в поршневой полости гидроцилиндра (или гидроцилиндров - если нагрузка симметричная и превышает максимальное давление настройки), клапан «КП» открывается и шток гидроцилиндра выдавливает рабочую жидкость из поршневой полости в гидробак «Б», предварительно пропустив ее через фильтр «Ф». Таким образом, поворотный отвал клин-планировщика повернется относительно соединяющего вертикального шарнира и усилие на штоке гидроцилиндра снизится. При снижении усилия давление рабочей жидкости упадет, клапан «КП» закроется, и поворотный отвал вернется в рабочее положение, увеличив захват рабочего органа на всю ширину.
Если в процессе планировки золотник гидрораспределителя «Р» находится в запертом положении «II», то для возврата поворотного отвала в развернутое рабочее положение необходимо переключить золотник в положение «III» (подача жидкости в поршневую полость).
Технический результат заключается в повышении качества работы машины, эффективности планировочных работ и уменьшении сроков их выполнения, а также снижении тягового сопротивления при работах на трудных участках чека и уменьшении габаритов клин-планировщика в транспортном положении.