КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ
COMPLEX TILLAGE MACHINE

Изобретение относится к сельскохозяйственному и лесному машиностроению, в частности к комбинированным агрегатам с орудиями фронтальной и задней навески.
5
Наиболее близким к изобретению является известный почвообрабатывающий агрегат, включающий трактор, на фронтальном и заднем механизмах навески которого смонтированы орудия. Фронтальное и заднее орудия связаны демпфирующими стяжками [А.с. 1743400 СССР, МКИ А01В 59/04. Почвообрабатывающий агрегат [Текст] / И.Е.Донцов (СССР). - №4750104/15; Заявл. 17.10.89; Опубл. 30.06.92 // Открытия. Изобретения. - 1992. - №24].
С признаками заявленного изобретения в известном устройстве совпадают трактор, механизмы фронтальной и задней навески, фронтальное и заднее орудия.
В известном устройстве снижается устойчивость движения орудий вблизи положения их равновесия из-за необходимости предварительного натяжения демпфирующих стяжек. Кроме того, устройство работает только с широкозахватными орудиями, поскольку стяжки не могут проходить сквозь трактор и поэтому располагаются по его бокам.
Заявленное изобретение решает задачу повышения устойчивости движения орудий, в том числе тех, габаритные размеры которых не выходят за пределы ширины трактора.
Для этого комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий трактор, снабженный механизмами фронтальной и задней навески, включающими по две нижние тяги, соединенные, соответственно, с фронтальным и задним орудиями, согласно изобретению снабжен фронтальным и задним гидроцилиндрами, концы которых закреплены на тягах механизмов навески, причем одноименные полости гидроцилиндров сообщены между собой рукавами, при этом параметры орудий, механизмов фронтальной и задней навески, гидроцилиндры выбраны так, что выполняется условие:
1
2
где R, R- силы сопротивления заднего и фронтального орудий;
- конечные перемещения относительно трактора точек приложения сил сопротивления заднего и фронтального орудий;
1
2
α,α - углы между векторами сил сопротивления и перемещениями точек приложения сил заднего и фронтального орудий.
Отличительным от прототипа признаком в заявленном изобретении является наличие двух гидроцилиндров, концы которых закреплены на тягах механизмов фронтальной и задней навески. Одноименные полости гидроцилиндров сообщены между собой рукавами. При этом параметры орудий, механизмов фронтальной и задней навески, гидроцилиндры выбраны так, что выполняется условие (1).
Предлагаемый комбинированный почвообрабатывающий агрегат позволяет повысить устойчивость фронтальных и задних орудий, в том числе узких орудий, габариты которых не выходят за пределы ширины трактора. Стабилизирующие усилия от заднего орудия передаются на фронтальное орудие через сообщающиеся между собой гидроцилиндры, которые поворачивают тяги навески в направлении заданного равновесия.
На фиг.1 изображен предлагаемый комбинированный почвообрабатывающий агрегат; на фиг.2 - то же, во время работы при получении конечных возмущений; на фиг.3 - то же, с фронтальным гидроцилиндром большего диаметра; на фиг.4 - то же, с фронтальным гидроцилиндром большей длины; на фиг.5 - то же, с дополнительными пружинами; на фиг.6 - комбинированный агрегат с фронтальным механизмом навески, мгновенный центр вращения которого расположен впереди оси подвеса; на фиг.7 - то же, что на фиг.6, во время работы при получении конечных возмущений; на фиг.8 - несимметричный пахотный агрегат; на фиг.9, 10, 11 и 12 - варианты принципиальной гидравлической схемы.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат содержит трактор 1, механизмы задней и фронтальной навески трактора, заднее 2 и фронтальное 3 орудия. Механизмы навески включают по две нижние тяги 4, 5 и 6, 7. Агрегат снабжен задним 8 и фронтальным 9 гидроцилиндрами, концы которых закреплены на тягах 4, 5 и 6, 7 механизмов навески. Одноименные полости гидроцилиндров 8 и 9 рукавами 10 и 11 сообщены между собой (простейшая гидравлическая система на фиг.1). Для повышения устойчивости орудий можно устанавливать дополнительные пружины 12. Гидравлическая система может быть выполнена в различных вариантах. На фиг.9 показан вариант гидросистемы, согласно которому в простейшую схему добавлен бак 13 для рабочей жидкости и запорные вентили 14. В варианте, показанном на фиг.10, вместо запорных вентилей используют двухпозиционный распределитель 15. Вариант, показанный на фиг.11, предусматривает использование встроенной гидросистемы трактора, включающей бак 16, гидронасос 17, перепускной клапан 18 и трехпозиционный распределитель 19. В варианте, показанном на фиг.12, также используют встроенную гидросистему трактора, включающую бак 16, насос 17, перепускной клапан 18 и два трехпозиционных распределителя 19. В трубопроводы 10 и 11 устанавливают запорные вентили 14.
Комбинированный агрегат работает следующим образом.
Во время движения агрегата с заглубленными рабочими органами при получении конечных возмущений (фиг.2) фронтальное орудие 3 вместе с тягами 6, 7 навески отклоняется относительно трактора в сторону от заданного положения на величину . Работа силы сопротивления фронтального орудия в этом случае равна
2
где R - сила сопротивления фронтального орудия;
2
- перемещение относительно трактора точки О приложения силы;
2
α - угол между вектором силы сопротивления и перемещением точки приложения силы.
Фронтальный гидроцилиндр 9 растягивается. Давление жидкости через трубопроводы 10 и 11 передается в задний гидроцилиндр 8, который при этом сжимается, отклоняя заднее орудие относительно трактора на величину . Работа силы сопротивления заднего орудия равна
1
где R - сила сопротивления заднего орудия;
1
- перемещение относительно трактора точки O приложения силы;
1
α - угол между вектором силы сопротивления и перемещением точки приложения силы.
1
После снятия возмущающих воздействий заднее орудие 2 под действием силы сопротивления R перемещается к заданному невозмущенному положению. Гидроцилиндр 8 растягивается. Давление из него передается на фронтальный гидроцилиндр 9, который смещает фронтальное орудие 3 к равновесному положению.
Необходимое условие возвращения фронтального и заднего орудий к заданному положению:
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Если орудия геометрически подобны, а D=D и L=L (здесь D, D и L, L - диаметры и длина гидроцилиндров), т.е. при получении конечных возмущений имеем α=α,  (см. фиг.2), то необходимое условие работоспособности: R>R.
1
1
2
1
2
1
2
1
Если R>R, то необходимые условия работоспособности:  и α>α. Указанные условия обеспечиваются при D>D, и L>L. Работа таких устройств показана на фиг.3 и 4.
1
2
При отклонении орудий от равновесного положения натяжение дополнительных пружин 12 в устройстве, показанном на фиг.5, создает дополнительные стабилизирующие моменты М и М. Однако при этом гидромеханическая система становится склонной к колебательности.
2
2
1
Расположение мгновенного центра вращения (т. π на фиг.6) механизма фронтальной навески впереди оси подвеса орудия повышает устойчивость орудий. Как видно из фиг.7, в этом случае обеспечиваются соотношения:  и α>α. Такие соотношения увеличивают левую часть выражения (4).
В предлагаемом комбинированном почвообрабатывающем агрегате могут использоваться несимметричные машины и орудия (фиг.8). Работа такого агрегата аналогична описанным выше устройствам.
Рассмотрим работу различных схем гидросистемы.
Простейшая схема гидросистемы, показанная на фиг.1, является замкнутой. Требуемое положение орудий относительно трактора устанавливается во время монтажа оборудования. Такая схема исключает возможность регулирования положения орудий без нарушения целостности гидросистемы. Кроме того, в случае утечки жидкости ее потери нечем восполнить.
На фиг.9 простейшую схему дополняют запорными вентилями 14 и баком 13 с запасом рабочей жидкости. Перед началом работы вентили 14 открывают, давление в системе выравнивается с атмосферным. Жидкость при этом может свободно перетекать из гидроцилиндров 8, 9 в бак 13 и обратно. Орудия 2 и 3 в заданное положение устанавливают вручную. Затем вентили 14 перекрывают. Работа описанной гидросистемы при заглубленных орудиях во всем аналогична простейшей.
Работа гидросистемы на фиг.10 аналогична рассмотренному в предыдущем варианте. Двухпозиционный распределитель 15 одним перемещением позволяет перекрыть или открыть два трубопровода, причем сделать это можно из кабины водителя.
Встроенная гидросистема трактора, включающая бак 16, гидронасос 17, перепускной клапан 18 и трехпозиционные распределители 19, в добавление к описанным выше функциям, дает возможность использовать мощность гидронасоса 17 трактора для регулирования положения орудий. При этом в схеме на фиг.11 давление в гидроцилиндры 8 и 9 подается одновременно. Перед началом работы одно из орудий, например, более легкое, устанавливают относительно трактора вручную. Положение его временно фиксируют. Затем подачей давления устанавливают в требуемое положение второе орудие. Для работы с заглубленными орудиями распределитель 19 перемещают в положение «Закрыто». Гидросистема становится замкнутой, и дальнейшее ее функционирование осуществляется в описанных выше режимах. При необходимости положение орудий 2 и 3 можно скорректировать во время движения, кратковременно подавая давление в гидроцилиндры 8 и 9.
Схема на фиг.12 также предполагает использование встроенной гидросистемы трактора. При этом для включения гидроцилиндров 8 и 9 используют отдельные распределители 19. Перед началом работы запорные вентили 14 перекрывают, тем самым исключают передачу давления от одного гидроцилиндра к другому. Раздельной подачей давления в гидроцилиндры 8 и 9 устанавливают положение орудий 2 и 3 независимо друг от друга. Для работы с заглубленными орудиями вентили 14 открывают, а распределители 19 перемещают в положение «Закрыто». Гидросистема становится замкнутой, и в дальнейшем она функционирует так, как описано выше. При необходимости положение орудий 2 и 3 также можно скорректировать во время движения, кратковременно подавая давление в гидроцилиндры 8 и 9.