Многофункциональный почвенный канал с комбинированной передвижной тележкой для испытания малогабаритных сельскохозяйственных машин
MULTIFUNCTIONAL SOIL CHANNEL WITH A COMBINED MOBILE TROLLEY FOR TESTING SMALL-SIZED AGRICULTURAL MACHINES

Изобретение относится к оборудованию для проведения испытаний сельскохозяйственных машин, орудий и их рабочих органов в условиях различных степеней увлажнения и пористости почвы. Оно может быть использовано для замера тягового сопротивления, определения профиля образуемых борозд и других показателей при заданных характеристиках почвы.
Известен стенд для проведения испытаний рабочих органов сельскохозяйственных машин. Данный стенд имеет канал, заполненный почвой, по краям которого установлены направляющие для перемещения тележки. Тележка имеет механизм для перемещения рабочего органа в вертикальной плоскости относительно канала, а также механизм торможения в виде раздвижных платформ, которые связаны с основанием канала рычагами (SU №1130757 А, М. кл3. G 01 М 15/00, опубл. 23.12.1984). Недостатками описанного стенда является отсутствие системы регулируемого полива и отсутствие опытного образца по взрыхлению почвы канала.
Известна установка для испытания рабочего органа в почвенном канале на различных склонах. Устройство имеет тележку, движение которой происходит по рельсовым путям. На тележке установлена промежуточная рама с навесной системой, к которой производится крепление рабочего органа (СССР Н- 393635, кл. G 01 Н 15/00, опубл 1971). Недостатком известной установки являются невозможность подготовки в канале почвы различной влажности из-за отсутствия системы регулируемого полива. А так же отсутствует опытный образец по взрыхлению почвы и автоматизированное перемещение крепежного элемента, что позволяет сократить время на проведение испытаний.
Наиболее близкий по технической сущности к нашему изобретению является почвенный канал для испытания рабочих органов сельскохозяйственных машин. Канал состоит из рамы и опорного желоба, который закреплен шарнирами в 5 точках и имеет гидроцилиндры для поворота на различные углы относительно горизонта. Сверху канала расположены рельсы, по которым двигается тележка с закрепленным на ней рабочим органом. Привод тележки располагается на самом канале, и для предотвращения опрокидывания на ней установлены упорные ролики (SU №307301, М.кл. G 01 М 19/00, опубл. 21.06.1971).
Недостатком описанного канала является, отсутствие систему регулируемого полива, что дает возможность подготовки почвы различной влажности. А также отсутствие опытного образца по взрыхлению почвы канала и автоматизированного перемещения крепежного элемента, что позволит сократить время на ее подготовку для дальнейших испытаний.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в увеличение производительности и точности измерений проводимых испытаний малогабаритных сельскохозяйственных машин при разной влажности и пористости почвы. Существующая техническая проблема решается установкой на комбинированную тележку (установленная на почвенный канал) рабочего органа по взрыхлению почвы в канале, предлагаемой системой регулируемого полива и системы автоматизированного перемещения крепежного элемента передвижного испытательного комплекса.
Почвенный канал представляет собой прямоугольное кирпичное строение 15 метров длинной и 1,5 метра шириной, наполненное почвой (фигура 1, 2). Вдоль боковых стен канала на высоте 250 мм установлены рельсовые пути, по которым перемещается комбинированная тележка.
Схема лабораторной установки, представленная на фигуре 1, которая состоит из: 1 – комбинированной тележки, 2 – ролика, 3 – рельсовых путей, 4 – барабана, 5 – динамометра, 6 – фундамента канала, 7 – рамы системы автоматизированного перемещения крепежного элемента, 8 – троса, 9 – электродвигателя, 10 – системы регулируемого полива, 11 – опытного образца по взрыхлению почвы канала.
Почвенный канал состоит из (фигура 1) комбинированной тележки 1, которая перемещается на роликах 2 по рельсовым путям 3, закрепленным на фундаменте почвенного канала 6. На раме автоматизированного перемещения крепежного элемента 7, комбинированной тележки 1, установлена система регулируемого полива 10 и рабочий орган по взрыхлению почвы 11. Привод тележки осуществляется гибким тросом 8 от барабана 4 и электродвигателя 9 через динамометр 5. Движение тележки 1 в обратном направлении осуществляется путем реверсирования электродвигателя 9 также при помощи гибкого троса 8.
Принцип работы канала заключается в следующем. Исследуемый рабочий орган жестко закрепляется на передвижную тележку. Путем перемещения исследуемого рабочего органа вдоль канала, заглубленного на необходимую величину при помощи системы автоматизированного перемещения крепежного элемента (диапазон заглубления исследуемого рабочего органа варьируется от 0 до 500 мм), при подключении динамометра происходит измерение тягового сопротивления исследуемого рабочего органа в динамике. Профиль образуемой борозды, замеряемый проффилографом, так же исследуется после каждого прохода исследуемого рабочего органа. С целью достижения точности измерений, необходимо поддерживать почву физически одинаковую, в связи с многократностью проходов исследуемого рабочего органа. Для обеспечения физически и механически одинаковой почвы между прохладами необходимо проводить выравнивание (каждые 5-7 проходов), взрыхление (перед началом работы и каждые 30-35 проходов) и увлажнение (в начале работы и в зависимости от выветривания влаги из почвы канала).
Рабочий орган по взрыхлению почвы в канале (фигура 3) предназначен для предания необходимой пористости почвы, данное устройство позволит увеличить производительность и точность измерений динамометром и уменьшить трудозатраты (вскапывание лопатой). Представляющий собой четыре стрельчатых лап шириной 200 мм, расположенных на расстоянии 50 мм друг от друга. Изменение пористости регулируется величиной заглубления стрельчатых лап и скорости их перемещения в почвенном канале. Данным устройством также можно произвести выравнивание почвы (каждые 5-7 проходов).
Принцип работы рабочего органа по взрыхлению почвы в канале заключается в следующем. Стрельчатые лапы, закрепленные рамой к передвижной тележки, которые могут опускаться и подниматься независимо друг от друга, заглубляются на необходимую глубину в тех участка канала, в которых необходимо произвести формирование выравнивания или взрыхления почвы, перемещаются вдоль канала с заданной скоростью, тем самым формируя физико-механические характеристики почвы в канале, создавая необходимые условия для проведения испытаний.
Система регулируемого полива (фигура 4) предназначена для дозированного увлажнения почвы в канале, что обеспечит плавное и равномерное распределение влаги по всей длине канала. Данная система позволит повысить производительность и точность измерений динамометром и уменьшить трудозатраты (полив лейкой). Представляющий собой шесть форсунок на расстоянии 200 мм, установленных на раме с подведенной к ней водой и воздухом под давлением. Изменение количества насыщение влагой регулируется скоростью перемещения рабочего органа и регулировкой подачи давления в системе.
Схема системы регулируемого полива (фигура 5), которая состоит из: 1 - винт соединительный; 2 - переходная втулка; 3 - материалопровод; 4 - наружная труба; 5 - внутренняя труба; 6 - пружина; 7 - торцевая шайба; 8 - воздухопровод; 9 - приводной стержень; 10 - стержень центрующий.
Принцип работы заключается в следующем. Жидкость поступает в полость (фигура 5), находящуюся между внутренней 5 и наружной 4 трубками, а воздух в полость внутренней трубки 5. Внутренняя 5 и внешняя 4 трубки установлены соосно и имеют по всей длине равнорасположенные отверстия с нижней стороны. Диаметры d отверстий внутренней трубки 5 меньше диаметров D отверстий наружной трубки 4 и пропорциональны им.
При выходе из полости сжатый воздух начинает контактировать с жидкостью, в результате взаимодействия образуется газодисперсная среда, которая равномерно и качественно по ширине захвата распыляется в канал. Качество распыла газодисперсной среды обеспечивается созданием разряжения в зоне взаимодействия сжатого воздуха с жидкостью. Равномерность распределения воды по ширине захвата системного распылителя достигается за счет гидростатического давления, создаваемого вращением пружины 6, находящейся в полости между внутренней 5 и наружной 4 трубками и через промежуточную втулку 2, приводного стержня 9, жестко соединённого со звездочкой.
Вращением пружины 6 также создаются условия для предотвращения забивания выходных отверстий наружной трубки 8 инородными включениями, содержащимися в жидкости.
Система автоматизированного перемещения крепежного элемента передвижного испытательного комплекса представлена на фигуре 6, состоящая из 1 - электродвигателя; 2 – шарнирной опоры; 3 – несущей балки; 4 – опоры; 5 – рельс; 6 – шарнира; 7 – крепежного элемента; 8 – зубчатой рейки; 9 – зубчатого колеса; 10 – муфты.
Данное приспособление предназначено для перемещения крепежного элемента 7, с установленным на нем испытуемым рабочим органом, в вертикальном направлении (фигура 7).
Устройство работает следующим образом. Электродвигатель 1 через муфту 10 и зубчатое колесо 9 передает крутящий момент на зубчатую рейку 8, которая установлена на крепежном элементе 7. Шарниры 6, установленные на шарнирной опоре 2, предназначенные для упора крепежного элемент и предотвращения запрокидывания при передвижении оказании давлении электродвигателям. Шарнирная опора установлена на несущей балки 3, которая жестко закреплена на передвижном испытательном комплексе, перемещающиеся непосредственно по рельсам 5 установленных на опорах 4.
Для передачи крутящего момента от электродвигателя к крепежному элементу была выбрана реечная передача, отличающаяся простотой конструкцией, благодаря чему она надежна в эксплуатации.
Предлагаемый многофункциональный почвенный канал позволит проводить исследования малогабаритных рабочих органов в сельскохозяйственной сфере. Установленные на передвижную тележку рабочий орган взрыхления почвы канала, система автоматизированного перемещения крепежного элемента и система регулируемого полива обеспечат увеличение производительности и точности измерений проводимых испытаний и создание необходимых физико-механических свойств почвы для точного и планомерного исследования рабочих органов в канале.