БОРОНА ЦЕПНАЯ ДВУРЕЧЕНСКОГО
CHAIN HARROW OF DVURECHENSKY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы.
Уровень техники
Известна гибкая борона для поверхностной обработки почвы, содержащая поперечный брус, к которому прикреплен с возможностью вращения цепной шлейф с рыхлительными элементами (см. патент SU 1512496, МПК: А01В 19/02, опуб. 07.10.89 г).
Известна широкозахватная гибкая борона, содержащая раму и цепной шлейф с рыхлящими элементами, закрепленный к поперечному брусу рамы по краям, а также в промежуточных точках посредством тросов, связанных с системой натяжения для изменения образуемого цепным шлейфом рабочего контура (см. патент RU 2068226, МПК: А01В 19/02, опуб. 27.10.96 г).
Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, выравнивающую и уплотняющую плиту и расположенный за ними цепной шлейф, на звеньях цепи которого закреплены рыхлящие зубья (см. патент SU 1061713, МПК: А01В 19/02, опуб. 23.12.83 г).
Однако все вышеупомянутые решения имеют только один ряд рабочих органов по ширине бороны, что недостаточно для эффективной обработки почвы за один проход.
Известна гибкая борона для поверхностной обработки почвы с цепным шлейфом, выполненным из трех секций, образующих замкнутый треугольный контур (см. патент SU745395, МПК: А01В 19/02, А01В 31/00, опубл. 07.07.80 г). Секции цепного шлейфа образуют два ряда рабочих органов, расположенных один за другим в направлении движения агрегата, что обеспечивает двойную обработку почвы за один проход бороны.
В качестве наиболее близкого, по наличию сходных существенных признаков, аналога для заявляемого решения принята гибкая борона H.И. Бездольного, раскрытая в патенте RU 2028031, МПК: А01В 19/02, опубл. 09.02.1995 г. Сходными признаками известной бороны с заявляемым решением являются следующие: наличие несущей рамы, на которой закреплены концами с возможностью вращения рабочие органы в виде цепных шлейфов с рыхлящими элементами, выполнение рыхлящих элементов в виде взаимно-противоположно направленных зубьев-стержней, наличие механизмов натяжения и регулирования высоты цепных шлейфов.
К недостаткам известного сельскохозяйственного орудия можно отнести плохое сцепление с почвой, обусловленное тем, что зубья, наваренные на звено цепи, практически лежат в уровне этого звена. Наибольший вес будет действовать на них в положении, близком к перпендикулярному, т.е. когда зуб воткнут в почву, что достаточно кратковременно и, если структура почва плотная, приводит к прокатыванию цепи по поверхности почвы. Еще одним недостатком является то, что при поломке зубьев требуется полная замена цепного шлейфа, что усложняет ремонт бороны.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена задача совершенствования конструкции бороны с целью упрощения обслуживания и повышения качества обработки почвы.
В результате использования предлагаемого изобретения достигается упрощение ремонта и технического обслуживания бороны с одновременным обеспечением высокого качества обработки почвы.
Поставленная задача решена, а технические результаты достигнуты, благодаря тому, что в бороне цепной, содержащей несущую раму, на которой закреплены концами с возможностью вращения рабочие органы в виде цепных шлейфов с рыхлящими элементами в виде взаимно-противоположно направленных зубьев, и механизмы натяжения и регулирования высоты цепных шлейфов, согласно заявляемому изобретению, рыхлящие элементы установлены в проушинах, сформированных на внешних сторонах звена цепи, и закреплены в них посредством разборного соединения.
В известных решениях зубья жестко закреплены - приварены - к звеньям цепи. Для замены таких зубьев, в случае их поломки, потребуется демонтаж и замена всего цепного шлейфа. В предложенной конструкции, благодаря установке рыхлящих зубьев в проушинах, сформированных на внешних сторонах звена цепи, и их закреплению в этих проушинах посредством разборного соединения, ремонт сводится к замене только зубьев без демонтажа цепного шлейфа.
В результате, значительно облегчаются ремонтные работы, снижается их трудоемкость и стоимость. Снижаются затраты времени на обслуживание бороны, что способствует повышению ее производительности в целом.
Вместе с тем, установка зубьев в проушинах, позволила получить еще один положительный технический результат, а именно: улучшить сцепление зубьев с землей и за счет этого обеспечить высокое качество обработки почвы.
Проушины, сформированные на длинных сторонах звена цепи, лежат в условной плоскости (уровне) звена (иное исполнение проушин невозможно из-за соединения звеньев между собой в цепи). Рыхлящие зубья, установленные в таких проушинах, ориентированы перпендикулярно условной плоскости звена и разнесены между собой больше, чем на ширину звена цепи.
В этом случае обеспечивается совсем иное, по сравнению с прототипом, распределение масс, увеличивается плечо приложения сил, снижаются усилия, затрачиваемые на создание вращающего момента. В результате увеличивается продолжительность контакта зуба с почвой, исключается «прокатывание» по поверхности, улучшается сцепление зубьев с землей.
Хорошее сцепление с почвой обеспечивает стабильное вращение рабочих цепей на различных по характеристике почвах и высокое качество обработки почвы.
На решение поставленной задачи направлены и частные предпочтительные конструктивные признаки заявляемой бороны.
В предпочтительном случае реализации предлагаемой бороны, несущая рама включает центральную секцию с ходовой частью, соединенные с ней поперечно ориентированные боковые секции и продольно ориентированные - переднюю и заднюю секции, из которых передняя секция выполнена с возможностью присоединения к тягово-транспортному средству, а боковые и задняя секции выполнены с возможностью подъема в транспортное положение. Цепные шлейфы закреплены диагонально между продольно ориентированными и поперечно ориентированными секциями. Узлы закрепления концов цепных шлейфов на передней и задней секциях разнесены между собой, в каждой секции, вдоль продольной оси бороны и смещены от нее в противоположные стороны так, что концы цепных шлейфов, закрепленных в этих узлах, пересекают упомянутую ось.
В результате, и в первом, и во втором ряду рабочих органов, образуется перекрытие рабочих зон смежных (левого и правого) цепных шлейфов в направлении движения бороны, что исключает возможность появления необработанных участков.
При этом узлы закрепления концов цепных шлейфов в каждой упомянутой секции разнесены между собой вдоль продольной оси (вдоль секции) так, что концы цепных шлейфов, которые расположены в одном уровне, не пересекаются. Это позволило обеспечить возможность независимого и беспрепятственного вращения каждого из цепных шлейфов, а значит возможность качественной обработки почвы.
Таким образом, предлагаемое конструктивное решение бороны позволило обеспечить перекрытие рабочих зон смежных цепных шлейфов в направлении движения бороны в каждом ряду, что позволило исключить возможность появления необработанных участков. В результате отпала необходимость установки промежуточных цепных шлейфов, что позволило снизить металлоемкость бороны, упростить ее обслуживание, повысить маневренность и надежность работы. При этом была обеспечена возможность свободного беспрепятственного вращения цепных шлейфов, а значит возможность работы бороны.
Проведенный заявителем анализ уровня техники не выявил решений, характеризующихся признаками, совпадающими с отличительными признаками заявляемого решения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения требованиям «новизны» и «изобретательского уровня».
В предпочтительном случае реализации изобретения, задняя секция рамы бороны выполнена в виде телескопического бруса с механизмом регулирования вылета подвижной части. На конце подвижной части смонтированы две противоположно направленные поперечины, разнесенные между собой по длине подвижной части и соединенные с ней ребрами жесткости с образованием жесткой рамки в форме параллелограмма. Узлы закрепления концов цепных шлейфов размещены на концах поперечин. Предложенное исполнение задней секции рамы способствует дополнительному облегчению конструкции, снижению ее металлоемкости, повышению маневренности.
Механизм регулирования вылета подвижной части, который может быть выполнен в виде механизма винт-гайка или в виде силового цилиндра, выполняет функции натяжения цепных шлейфов заднего ряда. При выдвижении подвижной части происходит натяжение сразу обоих закрепленных на ней цепных шлейфов, что позволяет упростить настройку бороны.
Концы всех цепных шлейфов предлагаемой бороны закреплены с возможностью независимого регулирования высоты, что позволяет добиться высокой точности позиционирования рабочих органов, а значит и высокого качества обработки почвы.
Возможность упомянутого независимого регулирования обеспечена тем, что все узлы закрепления концов цепных шлейфов включают механизм регулирования высоты, содержащий закрепленные на раме вертикальные направляющие, в которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и возможностью фиксации своего положения стержень, выполняющий функции держателя цепного шлейфа, для закрепления которого на нижнем конце стержня выполнен универсальный шарнир.
Механизмы регулирования высоты, размещенные на передней секции рамы, выполнены совмещенными с механизмом натяжения цепного шлейфа. Для этого вертикальные направляющие механизма регулирования высоты закреплены на раме в нижней своей части шарнирно, а не жестко, как во всех других случаях, и дополнительно связаны с рамой в верхней части посредством регулируемой тяги.
В качестве регулируемой тяги может выступать звено механизма винт-гайка, либо шток гидроцилиндра.
В отличие от прототипа рыхлящие элементы цепного шлейфа выполнены в виде взаимно противоположно направленных зубьев, жестко закрепленных на звене цепи, по разные стороны от него.
В конкретном примере исполнения устройства, на внешних сторонах звена цепи сформированы проушины для установки зубьев. Зубья устанавливают в проушинах с ориентацией во взаимно противоположные стороны и закрепляют посредством разборного соединения. Такое исполнение позволяет при необходимости производить замену только зуба, без разбора цепи, что облегчает ремонт и обслуживание бороны.
Благодаря тому, что зубья за счет их установки в ушках, разнесены между собой на большее расстояние, улучшено их сцепление с землей.
Передняя и задняя секции рамы могут быть дополнительно соединены с боковыми секциями посредством регулируемых растяжек, что позволяет повысить жесткость конструкции и снизить изгибающий момент на концах секций.
Для возможности перемещения бороны служат опорно-транспортные колеса ходовой части центральной секции рамы, а также опорные колеса задней и боковых секций.
Возможность подъема-перевода боковых секций и задней секции в транспортное положение обеспечивается гидроцилиндрами, соединенными с гидросистемой тягово-транспортного средства, в качестве которого обычно выступает трактор.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено следующее:
на фиг.1 - общий вид заявляемой бороны, вид сверху;
на фиг.2 - вид А с фиг.1;
на фиг.3а и 3б - звено цепного шлейфа в двух видах;
на фиг.4 - задняя секция, вид сбоку;
на фиг.5 - тоже, вид сверху;
на фиг.6 - фрагмент I с фиг.1, увеличено, механизм регулирования высоты, совмещенный с механизмом натяжения цепного шлейфа;
на фиг.7 - тоже, вид сбоку;
на фиг.8 и 9 - борона в транспортном положении.
Осуществление изобретения
Борона содержит несущую раму, состоящую из центральной 1 и соединенных с ней передней 2, задней 3 и боковых 4 и 5 секций, гибкий цепной рабочий орган, состоящий из четырех цепных шлейфов 6-9, с рыхлящими зубьями 10 на звеньях 11 (см. фиг.1-3а, 3б).
Боковые секции 4, 5 ориентированы поперечно, вдоль поперечной оси X. Передняя 2 и задняя 3 секции ориентированы вдоль продольной оси Y. Цепные шлейфы 6-9 размещены диагонально (под углом к осям Х и Y) между продольно ориентированными и поперечно ориентированными секциями. Цепной шлейф 6 закреплен одним концом на передней секции 2, а вторым - на боковой секции 4. Ценной шлейф 7 закреплен одним концом на передней секции 2, а вторым - на боковой секции 5. Цепные шлейфы 6 и 7 образуют передний ряд рабочих органов. Цепной шлейф 8 закреплен одним концом на задней секции 3, а вторым - на боковой секции 4. Цепной шлейф 9 закреплен одним концом на задней секции 3, а вторым - на боковой секции 5. Цепные шлейфы 8 и 9 образую г второй, задний ряд рабочих органов.
На передней секции 2 смонтировано прицепное устройство 12, обеспечивающее возможность соединения бороны с тягово-транспортным средством, например, трактором. Передняя 2 и задняя 3 секции рамы соединены с боковыми секциями 4 и 5 посредством регулируемых растяжек 13. Борона опирается на транспортные колеса 14 центральной ходовой секции 1 и опорные колеса 15 и 16, соответственно задней и боковых секций.
Задняя секция 3 выполнена (см. фиг.4-5) в виде телескопического бруса 17 с механизмом 18 регулирования вылета подвижной части 19. На конце подвижной части 19 смонтированы две противоположно направленные поперечины 20, разнесенные между собой по длине подвижной части и соединенные с ней ребрами жесткости 21 с образованием жесткой рамки в форме параллелограмма. Узлы 22 закрепления концов цепных шлейфов размещены на концах поперечин 20.
В конкретном примере осуществления механизм 18 регулирования вылета подвижной части выполнен в виде механизма винт-гайка, однако возможно использование в качестве него силового цилиндра.
Узел 22 закрепления конца цепного шлейфа на задней секции, аналогично этому узлу на боковых секциях рамы, представляет собой механизм регулирования высоты, включающий жестко закрепленные на раме вертикальные направляющие 23, выполненные в виде отрезка круглой или прямоугольной трубы. В направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен стержень 24 ответной формы. Для фиксации положения стержня 24 служит фиксатор 25. На нижнем конце стержня 24 выполнен универсальный шарнир 26, служащий для закрепления конца цепного шлейфа.
Узлы закрепления концов цепных шлейфов, размещенные на передней секции 2 рамы выполнены в виде механизмов регулирования высоты, совмещенных с механизмом натяжения. Совмещенный механизм (см. фиг.6-7) включает вертикальные направляющие 23', в которых установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения стержень 24' с фиксатором положения 25' и универсальным шарниром 26' для закрепления конца цепного шлейфа. Нижний конец направляющих 23' закреплен относительно рамы 2 посредством оси 27, а их верхний конец связан с рамой посредством регулируемой тяги 28, в качестве которой может выступать звено механизма винт-гайка, как в приведенном примере, либо шток гидроцилиндра.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы осуществляют регулировку бороны в зависимости от физико-механического состава почвы и ее засоренности. Для этого проверяют и регулируют натяжение цепных шлейфов и высоту их расположения над уровнем почвы.
Установку высоты осуществляют для каждого конца цепного шлейфа независимо друг от друга. Для этого устанавливают или изменяют положение стержня 24 (24') в направляющих 23 (23'), фиксируют положение стержня посредством фиксатора 25 (25').
Регулируют натяжение цепных шлейфов 8 и 9 заднего ряда, используя механизм 18 регулирования вылета подвижной части 19 телескопического бруса 17. При выдвижении подвижной части 19 происходит натяжение обоих шлейфов, закрепленных на ней.
Регулируют натяжение цепных шлейфов 6 и 7 переднего ряда посредством совмещенных механизмов (фиг.6-7). Для этого изменяют положение тяги 28 путем вращения гаек 29. Тяга 28 воздействует на верхний конец направляющих 23', отклоняя их от вертикального положения. Направляющие поворачиваются на некоторый угол вокруг оси 27, при этом происходит отклонение размещенного в направляющих стержня 24', в результате чего происходит натяжение (или ослабление) соответствующего цепного шлейфа.
Возможность независимого регулирования высоты и натяжения цепных шлейфов позволяет более точно выставить рабочие органы относительно поверхности почвы, что способствует одинаковому копированию микрорельефа почвы по длине шлейфа и, как следствие, равномерности обработки почвы.
При движении бороны по полю зубья 10 цепных шлейфов 6-9 под весом звеньев цепи внедряются в почву, контактируют с ней, вызывая вращение цепных шлейфов, которые вращаются благодаря шарнирному закреплению их концов в шарнирах 26 и 26'. Вращающиеся зубья цепных шлейфов выравнивают поверхность почвы и мульчируют ее верхний слой, вырывают проросшие сорняки.
Концы цепных шлейфов 6 и 7, закрепленные на передней секции 2, а также концы цепных шлейфов 8 и 9, закрепленные на задней секции 3, пересекают центральную продольную плоскость бороны, образующую в плане продольную ось Y (см. фиг.1). Причем узлы закрепления в каждой упомянутой части рамы разнесены между собой вдоль оси Y так, что исключено пересечение концов цепных шлейфов между собой.
В результате такого закрепления концевая часть цепного шлейфа 6, расположена несколько позади концевой части цепного шлейфа 7, а концевая часть цепного шлейфа 8, расположена несколько позади концевой части цепного шлейфа 9. Благодаря этому, в средней части бороны в каждом ряду рабочих органов образуется перекрытие рабочих зон смежных (левого и правого) цепных шлейфов в направлении движения бороны, что исключает появление необработанных участков в процессе работы бороны и обеспечивает качественную обработку почвы. При этом «перекрывающие» друг друга концы цепных шлейфов движутся один за другим, осуществляя свободное вращение, не пересекаются и не мешают работе друг друга.
Передние цепные шлейфы 6 и 7 разбивают бугорки, осуществляют первоначальную обработку почвы, а задние цепные шлейфы 8 и 9, двигаясь по следу первых, окончательно выравнивают поверхность поля, что обеспечивает высокую эффективность обработки.
Для перевода бороны в транспортное положение (см. фиг.8, 9) осуществляют подъем боковых секций 4 и 5 и задней секции 3 посредством гидроцилиндров 30, 31, 32. Гидроцилиндры 30-32 сообщены с гидросистемой трактора и управляются из кабины водителя.
Рыхлящие зубья 10 установлены в проушинах 33, сформированных на внешних сторонах звена 11 цепи (см. фиг.2. 3а, 3б) и закреплены посредством гаек.
В случае поломки, зубья 10 могут быть заменены прямо в поле, без демонтажа всего цепного шлейфа. В результате снижения трудоемкости ремонтных работ и уменьшения времени обслуживания бороны, снижены простои последней, повышена ее производительность.
Проушины 33 лежат в условной плоскости звена 11, при этом зубья 10 ориентированы перпендикулярно этой плоскости и разнесены между собой больше, чем на ширину звена цепи. Благодаря такому закреплению увеличено плечо приложения сил, снижены усилия, затрачиваемые на создание вращающего момента, увеличена продолжительность контакта зуба с почвой, улучшено сцепление зубьев с землей.
Хорошее сцепление с почвой обеспечивает стабильное вращение рабочих цепей на различных по характеристике почвах и высокое качество обработки почвы.