БОРОНА ЦЕПНАЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель 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 двумя концами прикреплен цепной шлейф из звеньев с рыхлительными элементами (см. патент SU 1512496, МПК: А01В 19/02, опубл. 07.10.89 г). Узлы закрепления цепного шлейфа обеспечивают возможность его вращения в процессе движения бороны.
Известна широкозахватная гибкая борона, содержащая раму и цепной шлейф с рыхлительными элементами, закрепленный к поперечному брусу рамы по краям, а также в промежуточных точках посредством тросов, связанных с системой их натяжения для изменения образуемого цепным шлейфом рабочего контура (см. патент RU 2068226, МПК: А01В 19/02, опубл. 27.10.96 г).
Известна гибкая борона, содержащая поперечный брус, продольную штангу и соединенный с ними цепной шлейф с рыхлительными элементами, состоящий из двух отрезков, размещенных под углом друг к другу и закрепленных на концах продольной штанги и боковых секций поперечного бруса через механизм натяжения (см. патент RU 2200374, МПК: А01В 19/02, опубл. 20.03.2003).
К недостаткам вышеупомянутых решений следует отнести недостаточно эффективную обработку почвы за один проход, что обусловлено наличием одного ряда рабочих органов по ширине бороны.
Известна гибкая борона для поверхностной обработки почвы с цепным шлейфом, выполненным из трех секций, образующих замкнутый треугольный контур (см. патент SU 745395, МПК: А01В 19/02, А01В 31/00, опубл. 07.07.80 г). В результате такого конструктивного исполнения 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 принято техническое решение сельскохозяйственного орудия - бороны с вращающимися цепными рабочими органами, раскрытое в патенте US 20110203818, МПК: А01В 63/32, А01В 23/00, опубл. 25.08.2011 г.
Упомянутое решение имеет следующие конструктивные признаки, сходные с заявляемым решением:
- наличие несущей рамы, которая включает центральную секцию с ходовой частью и соединенные с ней поперечно ориентированные - боковые секции, и продольно ориентированные - переднюю и заднюю секции; передняя секция выполнена с возможностью присоединения к тягово-транспортному средству, а боковые и задняя секции выполнены с возможностью подъема в транспортное положение,
- наличие рабочих органов в виде четырех цепных шлейфов с рыхлящими элементами, размещенных диагонально между продольно ориентированными и поперечно ориентированными секциями и закрепленных на них концами с возможностью вращения,
- наличие механизмов натяжения и регулирования высоты цепных шлейфов. Цепные шлейфы попарно соединяют соответствующие стороны соседних секций с образованием ромбовидного рабочего контура, при этом между левыми и правыми отрезками цепного шлейфа образуются промежутки, равные ширине секции, соответственно передней и задней.
Для того чтобы исключить упомянутые промежутки между рабочими органами и предотвратить появление необработанных участков при работе бороны, внутри ромбовидного контура установлены дополнительные отрезки цепей с рыхлящими элементами, перекрывающие упомянутые промежутки.
К недостаткам известного сельскохозяйственного орудия можно отнести повышенную металлоемкость конструкции, ее низкую маневренность, что обусловлено массивностью несущей рамы, наличием дополнительных цепных шлейфов, а также использованием в качестве рыхлящих элементов дисков. Большое количество цепных шлейфов не только усложняет конструкцию и утяжеляет ее, но и снижает надежность ее работы, повышает трудоемкость настройки бороны.
Раскрытие полезной модели
Полезная модель направлена на совершенствование конструкции бороны и повышение ее эксплуатационной надежности, при сохранении высокого качества обработки почвы.
Технические результаты, достигаемые в результате использования заявляемой полезной модели, заключаются в снижении энерго- и металлоемкости устройства, повышении маневренности бороны и надежности ее работы, упрощении обслуживания.
Поставленная задача решена, а технические результаты достигнуты, благодаря усовершенствованиям бороны цепной, содержащей несущую раму, включающую центральную ходовую секцию и 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, рабочие органы в виде четырех цепных шлейфов с рыхлящими элементами, размещенных диагонально между продольно ориентированными и поперечно ориентированными секциями и закрепленных на них концами с возможностью вращения, и механизмы натяжения и регулирования высоты цепных шлейфов.
Упомянутые усовершенствования заключаются, согласно заявляемой полезной модели, в том, что 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.
Как и в прототипе, цепные шлейфы, размещенные диагонально (под углом) между продольно ориентированными и поперечно ориентированными секциями рамы, формируют рабочий контур, напоминающий ромбовидный. На каждой из упомянутых секций закреплено по два конца цепных шлейфов.
Цепные шлейфы, закрепленные одним концом на передней секции, а другим концом на соответствующей боковой секции, образуют первый, иначе - передний, ряд рабочих органов бороны. Цепные шлейфы, закрепленные одним концом на задней секции, а другим концом на соответствующей боковой секции, формируют второй или иначе - задний ряд рабочих органов бороны.
Отличием заявляемого устройства от прототипа является выполнение и размещение узлов закрепления концов цепных шлейфов на передней и задней секциях рамы. В предлагаемой бороне концы цепных шлейфов закреплены на передней и на задней секциях рамы не на ближней стороне секции, к которой подходит соответствующий конец, а ближе к удаленной стороне секции так, что концы цепных шлейфов пересекают, по меньшей мере, часть секции и продольную ось бороны.
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».
В предпочтительном случае реализации полезной модели, задняя секция рамы бороны выполнена в виде телескопического бруса, снабженного механизмом регулирования вылета подвижной части. На конце подвижной части бруса 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 полезной модели 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.3 - 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 полезной модели 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.1-3).
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 X 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. Цепной 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 образуют 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.2-3) и закреплены посредством гаек. В случае поломки зуба можно легко произвести его замену без разбора цепи.