ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ
TILLAGE OUTFIT

Предлагаемое изобретение относится к агрегатам, содержащим почвообрабатывающее орудие, прицепное устройство и тяговый агрегат.
Прицепные устройства почвообрабатывающих агрегатов имеют тот недостаток, что они чувствительны к боковым усилиям, действующим на орудие во время работы. Боковые усилия обусловлены неоднородностью почвы как по ширине захвата орудия, так и по глубине обработки почвы.
Неоднородность почвы возникает, как правило, в процессе уборки урожая из-за прохода по полю уборочных, транспортных и других машин, которые создают неравномерное уплотнение почвы.
Возникает анизотропия свойств почвы. В процессе рабочего хода почвообрабатывающего орудия при встрече с локальными уплотнениями почвы возникают силы, создающие вращающий момент, разворачивающий орудие вокруг точки прицепа к тяговому агрегату.
Виляние орудия изменяет расчетный профиль обработки почвы, появляются огрехи. Этот недостаток особенно заметно проявляется на многорядных орудиях почвообработки, например в дисковых многорядных боронах. Чем больше рядность орудия и расстояние между рядами, тем более проявляется этот недостаток.
Известно устройство плоскопараллельного перемещения почвообрабатывающего орудия относительно самого себя (см. FR 2561856 А1 от 04.10.1985). Устройство содержит прямоугольную раму, закрепленную плоскостью к тяговому агрегату. Вдоль рамы перемещается каретка, к которой тягами прикреплено почвообрабатывающее орудие. Каретка, перемещаясь по раме совместно с орудием, ориентирует его постоянно параллельно раме. Устройство сложно по конструкции. Параллельное перемещение орудия относительно самого себе при движении за тяговым агрегатом оставляет зигзагообразный след, что отражается на качестве почвообработки при очередном гоне. Последующий след орудия может не совпадать со следом предыдущего гона. Это снижает качество почвообработки.
Известен почвообрабатывающий агрегат повышенной курсовой устойчивости (см. пат. РФ на изобретение №2344588, А01В 59/04 от 19.02.2007 г.). Агрегат содержит почвообрабатывающее орудие, прицепное устройство и тяговый агрегат.
Орудие содержит раму, рабочие органы и размещенный фронтально механизм для плоскопараллельного перемещения орудия. Механизм выполнен в виде штанги и балки, сопряженных между собой подвижно с возможностью взаимного продольного перемещения относительно друг друга. Штанга шарнирно соединена с нижними тягами механизма навески трактора, а балка фронтально и жестко закреплена на раме орудия. Механизм может быть выполнен в виде прямоугольной рамы, боковые балки которой расположены внутри прямоугольной рамы орудия, поперечные - передняя и задняя - снаружи. Боковые балки имеют направляющие для перемещения подпружиненных передней и задней балок.
Недостатком этих вариантов почвообрабатывающего агрегата является то, что параллельный след орудия может не совпадать со следом предыдущего гона, так как анизотропия почвы будет смещать орудие параллельно самому себе влево и вправо и след будет зигзагообразным. Если при следующем гоне боковые силы будут отличаться на соседних участках, то возможны огрехи при почвообработке, то есть снижается качество почвообработки. Кроме этого данная сцепка не обеспечивает возможность разворота агрегата и прицепного орудия в конце гона, так как обеспечивает только перпендикулярное смещение орудия относительно направления движения агрегата, а продольные оси агрегата и орудия остаются параллельными.
Известен почвообрабатывающий агрегат, содержащий почвообрабатывающее орудие повышенной курсовой устойчивости, прицепное устройство, тяговый агрегат, соединенный с прицепным устройством почвообрабатывающего орудия двумя тягами равной длины, расположенными симметрично вдоль вертикальной плоскости симметрии тягового агрегата (см. А.с. СССР №1563606, кл. А01В 50/04, 1980, «Устройство для присоединения сельскохозяйственного орудия к трактору». Авт. А.А.Марушак) - прототип.
Устройство имеет продольные тяги, шарнирно прикрепленные к тяговому агрегату, а в шарнирах задних концов тяг смонтирован равнобедренный треугольник, обращенный вершиной к тяговому агрегату. К вершине треугольника шарнирно присоединена сница сельскохозяйственного орудия. Недостатком этого устройства является то, что в процессе движения агрегата происходит нарушение положения прицепного орудия, его перекос в горизонтальной плоскости. Рабочие органы смещаются от расчетного положения по отношению к направлению движения орудия, что приводит к ухудшению качества почвообработки, особенно для многорядных орудий.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества почвообработки, достигаемого за счет повышения курсовой устойчивости прицепного орудия почвообрабатывающего агрегата.
Указанный технический результат достигается тем, что тяговый агрегат (трактор) и прицепное устройство орудия соединены двумя тягами равной длины, которые расположены симметрично вдоль вертикальной плоскости симметрии тягового агрегата, прицепного устройства и почвообрабатывающего орудия, и которые при нагрузке на растяжение жестко фиксируют свою длину, а при нагрузке на сжатие не препятствуют их складыванию или провисанию, прицепное устройство через шарнир соединено со штоком, входящим в направляющую с возможностью ограниченного продольного перемещения, причем направляющая жестко закреплена на тяговом агрегате в его вертикальной плоскости симметрии. Тяги выполнены, например, из цепей или тросов или телескопических конструкций. Направляющая штока шарнирно закреплена на тяговом агрегате в его вертикальной плоскости симметрии и образует с шарниром прицепного устройства карданный механизм. Шток установлен в направляющей с возможностью фиксации продольного перемещения.
Более подробно сущность изобретения будет изложена ниже.
На фиг.1 представлена схема расположения тягового агрегата и почвообрабатывающего орудия и их соединение между собой при работе.
На фиг.2 представлена схема расположения тягового агрегата и почвообрабатывающего орудия и их соединение между собой при развороте.
На фиг.3 представлена схема расположения тягового агрегата и почвообрабатывающего орудия и их соединение между собой при движении задним ходом.
На фиг.4 представлена схема расположения тягового агрегата и почвообрабатывающего орудия и их соединение между собой при буксировке на шарнирном соединении типа «кардан», когда направляющая 6 закреплена на оси 13 и имеет свободу вращения в вертикальной плоскости (задние опорные колеса орудия не показаны).
Агрегат по фиг.1 состоит из тягового агрегата 1, почвообрабатывающего орудия 2, прицепного устройства орудия 3 с поперечиной 4, штока 5, проходящего через направляющую 6, закрепленную на агрегате 1 по оси симметрии в плане. На штоке 5 закреплен шарнир 7, через который прицепное устройство 3 соединяется со штоком 5. Тяговый агрегат 1 и прицепное устройство 3 соединены двумя симметричными тягами 8 через шарниры 9. Шток 5 снабжен ограничителем хода 10 со стопором 11.
На фиг.4 дополнительно показан рабочий орган орудия 12. Для дискового почвообрабатывающего орудия это будет диск со стойкой или батарея дисков. На фиг.5 дополнительно показана ось 13.
1
2
Работает почвообрабатывающий агрегат следующим образом (см. фиг.1). Тяговый агрегат 1 буксирует почвообрабатывающее орудие 2, дисковую борону, по полю. На задней навеске агрегата 1 симметрично осевой линии агрегата и на поперечине 4 прицепного устройства 3 в плане установлены четыре шарнира 9. К двум шарнирам 9 на агрегате 1, расположенным на расстоянии А от оси симметрии агрегата, прикреплены две тяги 8 одинаковой длины L=L, которые другими концами прикреплены к двум другим шарнирам 9, установленным на поперечине 4 сцепки 3 симметрично осевой линии сцепки 3 в плане (на фиг.1 шарниры 9 на поперечине 4 установлены также на расстоянии А от оси сцепки 3). Шарниры 9 могут быть выполнены в виде проушин, шкворней и т.п., в зависимости от конструкции тяг 8, которые могут быть выполнены, например, из цепей или тросов или телескопических конструкций. Тяги могут оканчиваться коушами, карабинами и т.п.
T
BP
P
P1
BP
Особенностью тяг 8 является то, что при буксировке орудия по полю во время работы они должны жестко фиксировать свой линейный размер и нести совместно распределенную тяговую нагрузку F до тех пор, пока плечо момента вращения M не превысит расстояния А. На фиг.1а показана схема распределения сил на тягах 8 в случае расположения точки суммарных сил реакции F на оси симметрии орудия в плане. На фиг.1б показана схема распределения сил на тягах 8 в случае расположения точки суммарных сил реакции F вне оси симметрии орудия в плане, но не далее расстояния А от оси. На фиг.1в показаны графики зависимости момента вращения M орудия от местоположения L точки суммарных сил реакции; график г) для предлагаемого варианта, д) для обычного соединения агрегата и орудия.
Особенностью штока 5 является то, что он свободно передвигается в направляющей 6 и во время работы (в том числе при поворотах и разворотах) не воспринимает тяговую нагрузку. Ограничитель 10 со стопором 11 во время работы находятся на конце штока 5 и во время работы орудия между направляющей 6 и ограничителем 10 имеется гарантированный зазор. В случае обрыва тяг 8 шток 5 через ограничитель 10 со стопором 11 и направляющую 6 воспринимает тяговую нагрузку через шарнир 7 и вся конструкция работает как обычное прицепное устройство. Шток 5 может иметь любую геометрическую форму в поперечном сечении, но должен обладать достаточной прочностью, как и обычная сцепка. Шток 5 круглого сечения является предпочтительным, так как обладает двумя степенями свободы - движения и вращения. Шарнир 7 находится на оси симметрии агрегата в плане и удерживает прицепное устройство 3 и орудие 2 от рысканий и плоскопараллельных перемещений.
При равномерной нагрузке почвы на орудие 2 по ширине захвата во время работы точка суммарных сил реакции Fp (см. фиг.1) расположена на продольной оси орудия 2 в плане и тяговая нагрузка распределена между тягами 8 поровну (см. фиг.1а). В этом случае вращающий момент отсутствует, т.к. отсутствует плечо сил.
BP
T
T1
P1
При неравномерной нагрузке почвы на орудие 2 по ширине захвата во время работы точка суммарных сил реакции Fp смещается на некоторое расстояние от продольной оси орудия 2, тяговая нагрузка перераспределяется между тягами 8 (см. фиг.1б). Если точка суммарных сил реакции Fp не выходит за зону действия тяг 8, называемую зоной устойчивости орудия, т.е. плечо сил реакции Fp менее расстояния А, то вращающий момент M, могущий повернуть орудие относительно точки прицепа, отсутствует, т.к. отсутствует плечо этих сил (см. фиг.1в. График г) предлагаемый вариант с тягами 8; график д) обычное соединение агрегата с орудием). Перемещение точки суммарных сил реакции Fp в пределах зоны устойчивости не вызывает заноса орудия, но меняет точку приложения силы тяги агрегата F, что влияет на прямолинейность хода тягового агрегата. В связи с тем, что устойчивость прямолинейности хода тягового агрегата высока, то практически не вызывает искажения курса движения тягового агрегата с прицепным орудием, занос орудия отсутствует, качество почвообработки повышается, чем и достигается технический результат (см. на фиг.1 F и F, которые смещены от оси симметрии, но не выходят за зону устойчивости орудия). Зона устойчивости орудия определяется расстоянием 2А (см. фиг.1) и для реальных орудий, например борон с дисками на автономных стойках, находится в пределах 400…600 мм, что достаточно для практического применения и технически осуществимо.
При маневрах во время разворота (см. фиг.2) одна тяга 8 принимает на себя всю тяговую нагрузку, а вторая тяга складывается или провисает и не препятствует повороту прицепного устройства 3 на шарнире 7. Шток 5 при этом передвигается вперед по направляющей 6, которая удерживает шарнир 7 на оси тягового агрегата 1 в плане.
При движении тягового агрегата 1 задним ходом (см. фиг.3) шток 5 сдвигается до упора шарнирного соединения 7 в направляющую 6. Тяги складываются или провисают и не препятствуют маневру.
При подготовке к буксировке орудия по дороге своим ходом (см. фиг.4) следует сначала дать задний ход тяговому агрегату 1 до упора шарнирного соединения 7 штока 5 в направляющую 6 и зафиксировать шток 5 от продольного перемещения, например, ограничителем 10 и стопором 11. Тяги 8 складываются или провисают и не препятствуют движению.
При шарнирном соединении через ось 13 направляющей 6 с агрегатом 1 (см. фиг.5) прицепное устройство 3 орудия 2 соединено с шарниром 7 осью, перпендикулярной плоскости сцепки 3; получается соединения типа «кардан».
Таким образом, предложенный почвообрабатывающий агрегат обладает повышенной курсовой устойчивостью при почвообработке и, как следствие, улучшенным качеством почвообработки, т.е. обеспечивает достижение технического результата. При этом решена задача меневрирования агрегата как во время работы, так и при буксировке орудия к месту работы.
Изобретение технически применимо, может быть изготовлено в условиях ремонтных механических мастерских с достаточным станочным парком.