КАТОК ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ ЗУБЧАТЫЙ ГИДРОФИЦИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к сельскохозяйственным орудиям механизации труда, а точнее, - к каткам, и может быть использована для выравнивания грунта на поле, измельчения комьев земли и прикатывания почвы до и после посева сельскохозяйственных культур, а также для уплотнения почвы и сохранения в ней влаги.
Известен каток, содержащий три рабочих звена с рабочими органами, прицеп и гидроцилиндр с гидротрассой, в котором к прицепу шарнирно присоединено среднее рабочее звено, имеющее опорно-ходовые колеса, и крайние рабочие звенья шарнирно присоединены к среднему рабочему звену. При этом прицеп выполнен в виде жесткой поперечины с замками на ее концах для фиксации в транспортном положении крайних рабочих звеньев, располагаемых под острым углом к направлению движения транспортного средства, а рама среднего рабочего звена наклонена вперед относительно вертикали [см. патент Украины №15325 по классу А01В 29/06 опубликованный 30.06.1997 г. в Бюл. №3].
Основным недостатком известного катка является ограниченность возможностей обработки почвы по ширине за один проход транспортного средства, что обусловлено несовершенством его конструкции. Этот недостаток поясняется следующим. В этой конструкции катка его крайние звенья являются консолями, которые удерживаются в рабочем положении на одной линии со средним звеном с помощью поворотных шарниров, установленных на раме возле среднего звена. Тогда, чем длиннее будут консоли, тем больше будет нагрузка на упомянутые шарниры. Кроме того, с учетом сопротивления, возникающего в крайних звеньях при обработке почвы, нагрузка на упомянутые шарниры еще в большей степени возрастает и вызывает появление в них значительного изгибающего момента и поворотного момента в крайних звеньях. Поскольку значение поворотного момента в крайних звеньях и изгибающего момента в шарнирах возрастает быстрее, чем длина крайних звеньев, такие катки нецелесообразно делать широкими.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является каток измельчитель гидрофицированный, содержащий прицеп, к которому шарнирно присоединена средняя рабочая балка с опорно-ходовыми колесами и рабочими органами, а также, к средней рабочей балке шарнирно присоединены две крайние рабочие балки с рабочими органами, которые разворачиваются в рабочее положение с помощью гидроцилиндра одностороннего действия. Рабочие органы, а точнее, цилиндрические
катки, жестко связанные с рабочими балками [см. патент Финляндии №86947 по классу А01В 29/00, 20/06 опубликованный в 1990 году].
Основным агротехническим недостатком известной конструкции катка измельчителя гидрофицированного является то, что он чрезмерно уплотняет почву, что ухудшает условия аэрации и увлажнения корневых систем выращиваемых культур. Еще более 100 лет назад русский ученый Овсинский показал, что почва имеет трубчатую структуру с вертикальными каналами, через которые в ее нижние слои, к корневым системам растений поступает воздух и влага. Разрушение этой структуры почвы катками, существенно ухудшает условия прорастания сельскохозяйственных культур. Однако пахота земли вынуждает использовать катки, чтобы сохранить остатки влаги в почве и уменьшить ее ветровую эрозию. Но при этом необходимо стремиться, чтобы как можно меньше уплотнять грунт. Это возможно только лишь в том случае, если катки будут иметь небольшой вес. Но известный каток такими свойствами не обладает. Это связано с тем, что его рабочие балки жестко связаны с рабочими органами - катками. Следовательно, вес рабочих балок и гидросистемы с гидроцилиндром передается непосредственно на рабочие органы, а через них на почву. Получается, что вся металлическая конструкция катка, как единое целое, имеет большой вес и уплотняет почву до недопустимого уровня. Чтобы уменьшить нагрузку на почву, необходимо уменьшать диаметр рабочих органов с целью снижения их веса. Но в этом случае возникает техническое противоречие: рабочие органы малого диаметра заглубляются в грунт и не выполняют свою функцию, а чтобы это предотвратить, необходимо увеличивать диаметр рабочих органов, однако это приводит к увеличению их веса по кубическому закону. Но, как говорится, выбирая из двух зол меньшее, все же увеличивают диаметр рабочих органов, что приводит к чрезмерному росту веса рабочих органов и является его вторым недостатком, но уже техническим, который, к тому же, вызывает повышенный расход топлива во время эксплуатации и транспортировки катка известной конструкции.
Еще одним конструктивным недостатком известного катка является то, что в транспортном положении его средняя рабочая балка остается развернутой поперечно к направлению движения транспортного средства. Поэтому такую конструкцию известного катка можно считать складной лишь условно, поскольку во время его транспортировки, он все равно занимает почти всю дорогу по ширине, что создает определенные неудобства водителям других транспортных средств.
К тому же, наличие поворотных крайних рабочих балок слишком усложняет конструкцию известного катка измельчителя гидрофицированного, а задача существенного уменьшения его ширины для обеспечения возможности транспортировки по дорогам, из-за
неизменного поперечного расположения центральной рабочей балки, так и остается решенной лишь частично, что является еще одним его существенным недостатком.
Таким образом, несовершенство конструкции известного катка, а именно: жесткость соединения рабочих органов с рабочими балками делает его очень тяжелым, расположение рабочей балки в поперечном направлении делает его неудобным при транспортировке, а наличие консольных поворотных рабочих балок усложняет его конструкцию.
В основу полезной модели поставленная задача улучшения агротехнических свойств катка измельчителя гидрофицированного и повышение удобства его транспортировки с одновременным упрощением конструкции за счет перераспределения (разнесение) веса катка в пространстве и исключения крайних рабочих балок из конструкции путем принципиального изменения схемы перевода катка из одного положения в другое, размещения всех рабочих органов катка на средней балке и изменения схемы их крепления к ней.
Решение поставленной задачи достигается тем, что каток измельчитель гидрофицированный, содержащий прицеп, к которому шарнирно присоединена рабочая балка с опорно-ходовыми колесами и рабочими органами, а также гидроцилиндр одностороннего действия, связанный с гидросистемой транспортного средства, согласно предложению, на одном конце рабочей балки расположена дополнительная торцевая сцепка для присоединения к ней транспортного средства для транспортировки катка, а около противоположного конца рабочей балки установлены транспортные колеса, прикрепленные к поворотной П-образной рамке, кинематически связанной с гидроцилиндром, а также рамки рабочих органов прикреплены с одной стороны к рабочей балке с помощью гибких элементов, например, цепями, а с противоположной стороны снабжены проушинами для присоединения к ним также гибких дополнительных элементов, которые крепятся к рабочей балке разъемным соединением и снабжены натяжными механизмами любой известной конструкции для поддерживания рабочих органов на некотором расстоянии над дорожным покрытием во время транспортировки катка, кроме того, рабочая балка, при значительной ее длине, может быть усилена ребрами жесткости или снабжена дополнительной продольной фермой жесткости.
Таким образом, рабочая балка имеет два узла крепления катка к транспортному средству. При креплении катка за прицеп, рабочая балка оказывается развернутой поперечно к направлению движения транспортного средства. При таком варианте крепления, каток имеет максимальную ширину, то есть находится в рабочем положении. При креплении катка к торцевой сцепке, рабочая балка оказывается развернутой параллельно к направлению движения транспортного средства. При таком варианте крепления, каток имеет минимальную ширину, то есть находится в транспортном положении. При этом для перевода
катка из одного положения в другое гидросистема транспортного средства не нужна. Поскольку рабочая балка при транспортировке катка оказывается развернутой продольно к направлению движения, появляется техническая возможность увеличить ее длину до любых размеров (в разумных пределах), что, в свою очередь, позволяет отказаться от крайних балок, и именно так еще в большей степени упростить конструкцию катка.
Использование гибких элементов для крепления рабочих органов к рабочей балке позволяет разнести в пространстве массу катка. При таком варианте крепления вес рабочей балки уже не передается на рабочие органы. Потому их диаметр может быть увеличен без существенного увеличения нагрузки катка на почву.
Наличие дополнительных гибких элементов позволяет фиксировать рабочие органы в транспортном положении, располагая их в подвешенном состоянии под балкой при опускании транспортных колес на землю. Это позволяет не только еще в большей мере «сузить» размеры катка в транспортном состоянии, но и увеличить скорость его транспортировки, поскольку рабочие органы не касаются дорожного покрытия, и тем самым предотвращается возможность разрушение последнего рабочими органами катка.
Сущность полезной модели объясняется иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - конструкция предложенного катка измельчителя зубчатого гидрофицированного в рабочем положении, вид сверху. Толстой стрелкой здесь и дальше показано направление движения транспортного средства вместе с катком; фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, рабочие органы в рабочем положении; фиг.3 - то же самое, в транспортном положении; фиг.4 - конструкция предложенного катка измельчителя зубчатого гидрофицированного в транспортном положении, вид с торца; фиг.5 - то же самое, вид сбоку; фиг.6 - конструкция рабочей балки с ребрами жесткости внутри; фиг.7 - рабочая балка с дополнительной фермой жесткости.
Предложенный каток измельчитель зубчатый гидрофицированный содержит прицеп 1, к которому шарнирно присоединена рабочая балка 2, на концах которой на вертикальных стойках 3 установлены опорно-ходовые колеса 4.
К рабочей балке 2, с помощью гибких элементов 5, например, цепей, прикреплены рамки 6, удерживающие рабочие органы, в качестве которых используются катки 7 зубчатой конструкции, что позволяет не только уплотнять грунт, но и его измельчать.
На одном конце рабочей балки 2 расположена торцевая сцепка 8 для присоединения к ней транспортного средства (не показано) для транспортировки катка по дорогам в транспортном положении.
Возле противоположного конца рабочей балки 2 установлены транспортные колеса 9, которые прикреплены к поворотной П-образной рамке 10, связанной с гидроцилиндром 11. П-образная рамка 10 присоединена к рабочей балке с помощью шарнира 12.
На прицепе 1 и на рабочей балке 2 установлены опорные элементы 13 любой известной конструкции, например, выдвижные стержни, назначение которых будет показано ниже.
На рамках 6, с противоположной стороны от гибких элементов 5, расположены проушины 14 для присоединения к ним дополнительных гибких элементов 15, которые крепятся к рабочей балке 2 и снабжены натяжными механизмами 16 любой известной конструкции, например, толберами (натяжными винтами с правой и левой резьбой) для поддержания рамок 6 над дорожным покрытием во время транспортировки катка.
Рабочая балка 2, при значительной ее длине, может быть усилена ребрами жесткости 17 или снабжена дополнительной фермой жесткости 18.
Дальнейшая сущность полезной модели поясняется совместно с принципом работы предложенного катка измельчителя зубчатого гидрофицированного.
Для выполнения полевых работ предложенный каток измельчитель зубчатый гидро-фицированный прикрепляют к транспортному средству с помощью прицепа 1. При этом рабочая балка 2 оказывается развернутой перпендикулярно к направлению движения транспортного средства. При таком положении рабочей балки 2 каток измельчитель зубчатый гидрофицированный имеет максимальную ширину. Именно это его положение и является рабочим, в котором, при движении транспортного средства по полю осуществляется технологический процесс обработки почвы.
Перевод предложенного катка измельчителя зубчатого гидрофицированного из рабочего положения в транспортное осуществляется следующим образом. Транспортное средство сначала начинает движение задним ходом. При этом рабочая балка 2 передвигается в направление рабочих органов, то есть к каткам 7 с рамками 6. Такое перемещение рабочей балки продолжается до тех пор, пока гибкие элементы 5 не окажутся в натянутом состоянии. Далее транспортное средство останавливается, к проушинам 14 прикрепляют гибкие дополнительные элементы 15, которые крепятся к рабочей балке 2 и, с помощью натяжных механизмов 16, натягивают дополнительные гибкие элементы 15. Это позволяет надежно зафиксировать рабочие органы катка под рабочей балкой 2.
Транспортное средство и прицеп 1 разъединяют. При этом, чтобы рабочая балка 2 не «упала» на почву, ее поддерживают в вертикальном положении с помощью дополнительных опорных элементов 13. Дополнительные опорные элементы 13, по сути, являются дополнительными точками опоры, которые не позволяют конструкции катка самостоятельно
изменить промежуточное положение рабочей балки 2 во время перевода катка из одного положения в другое. Конструктивно дополнительные опорные элементы 13 могут быть выполненными в виде обычных стержней трубчатой или сплошной конструкции.
Далее транспортное средство переезжает к тому торцу рабочей балки 2, на котором расположена торцевая сцепка 8. Транспортное средство и торцевую сцепку 8 соединяют. Затем включают гидроцилиндр 11. При этом шток начинает втягиваться в корпус гидроцилиндра 11 и поворачивать П-образную рамку 10 в вертикальное положение. При этом ходовые колеса 9, опираясь на почву, поднимают рабочую балку 2 вверх над поверхностью земли. Поскольку с последней связаны рабочие органы с помощью гибких элементов 5, они также поднимаются над почвой. Далее прицеп 1 располагают вдоль рабочей балки 2. В этом случае рабочая балка 2 оказывается развернутой параллельно к направлению движения транспортного средства. При таком положении рабочей балки 2 каток измельчитель зубчатый гидрофицированный имеет минимальную транспортную ширину, а его рабочие органы не касаются дорожного покрытия.
Существенное отличие предложенного катка измельчителя зубчатого гидрофицированного, по сравнению с прототипом, заключается в том, что на одном конце рабочей балки 2 расположена торцевая сцепка 8 для присоединения к ней транспортного средства во время транспортировки катка, а рабочие органы присоединены к рабочей балке 2 с помощью гибких элементов 5 и снабжены дополнительными гибкими элементами 15 их крепления к рабочей балке 2. Указанные отличия, в совокупности, позволяют изменять одно положение катка на другое с помощью самого транспортного средства 10, то есть без использования дополнительных гидравлических систем, что не только упрощает конструкцию катка, но и никоим образом не ограничивает длину рабочей балки 2, а также разнести вес катка в пространстве и исключить ее давление рабочей балки на почву, что уменьшает нагрузку на грунт, и не ухудшает условия выращивания культур. Ни один из известных катков не может обладать отмеченными свойствами, поскольку имеют лишь один узел крепления их к транспортному средству, а поэтому обязательно должны быть складными и иметь дополнительные средства для перевода их из одного положения в другое.
К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:
- упрощение конструкции за счет исключения из нее и крайних балок;
- увеличение ширины полосы обработки почвы за счет отсутствия ограничений для длины рабочей балки;
- упрощение перевода катка с одного положения в другое за счет наличия торцевой сцепки на рабочей балке;
- снижение локальной нагрузки на почву за счет использования гибкой связи между рабочей балкой и рабочими органами;
- повышение скорости транспортировки и предотвращения разрушения дорожного покрытия за счет наличия дополнительной гибкой связи с натяжным механизмом.
Социальный эффект от использования полезной модели, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет улучшения агротехнических свойств предложенного катка, что улучшает условия выращивания сельскохозяйственных культур, в результате чего повышается их урожайность.
Экономический эффект от внедрения полезной модели, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет снижения стоимости катка и за счет уменьшения расхода топлива при транспортировке вследствие уменьшения веса катка.