ПОДВЕСКА РАБОЧИХ ОРГАНОВ КУЛЬТИВАТОРА
SUSPENSION OF WORKING MEMBERS OF CULTIVATOR

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим орудиям - культиваторам для сплошной обработки почвы.
Известна подвеска рабочих органов культиватора, состоящая из грядиля, шарнирно связанного с рамой, держателя с закрепленным в нем рабочим органом, штанги и пружины, нижний конец которой связан со штангой, а верхний ограничен упором [Кленин, Н.И. Сельскохозяйственные машины / Н.И. Кленин, С.Н. Киселев, А.Г. Левшин. - М.: КолосС, 2008. - 816 с. - аналог].
Недостатком данного изобретения является то, что пружина, установленная практически вертикально, незначительно реагирует на горизонтальные изменения нагрузки на рабочий орган со стороны почвы. Это приводит к снижению активности автоколебаний рабочего органа, увеличению сопротивления движению рабочего органа в почве и вероятности забивания рабочих органов растительными остатками, возрастанию ударных нагрузок на узлы культиватора при резком увеличении сопротивления со стороны почвы.
Известна также подвеска рабочих органов, снабженная вертикальным качающимся рычагом, к нижнему концу которого прикреплен поводок рабочего органа, а с обеих сторон рычага установлены пружины, расположенные по направлению движения культиватора, кроме того, в конструкцию подвески входит закрепленная на штанге вертикальная пружина, нижний конец которой связан со штангой, а верхний ограничен упором [А.С. №378155 A01b 65/06, опубликовано 18.04.1973. Бюл. №19 - прототип].
Недостатками данного изобретения являются излишняя сложность конструкции (передняя горизонтальная пружина малофункциональна, а задняя должна обладать очень высокой упругостью, т.к. ее перемещение ограничено незначительным диапазоном), а также то, что под воздействием задней пружины угол входа рабочих органов в почву может принимать отрицательные значения, что приведет к нарушению рабочего процесса.
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции подвески рабочих органов культиватора с одновременным снижением сопротивления и ударных нагрузок на рабочие органы со стороны почвы, уменьшением вероятности их забивания растительными остатками и стабилизацией глубины их хода.
Поставленная задача достигается тем, что в подвеске рабочих органов культиватора, содержащей вертикальный качающийся рычаг, к нижнему концу которого прикреплен поводок с держателем, в котором закреплен рабочий орган, и штангу с пружиной, нижний конец которой связан со штангой, а верхний ограничен упором, верхняя часть качающегося рычага шарнирно связана с верхней задней частью бруса рамы, причем шарнир соединения качающегося рычага с рамой смещен назад относительно нижнего шарнира, связывающего качающийся рычаг с поводком рабочего органа в начальном положении на величину  м (где r - длина качающегося рычага, м, с - допустимое вертикальное перемещение поводка, м, с≈0,01 м). При этом поводок рабочего органа располагается горизонтально, а нижний конец штанги смещен вперед относительно верхнего на величину, так же не превышающую S. Кроме того, поводок рабочего органа одной или двумя симметрично расположенными пружинами растяжения, посредством механизма (механизмов) регулировки натяжения связан с кронштейном, закрепленным в нижней фронтальной части рамы культиватора. Помимо прочего в верхней части подвески рабочих органов, между упором и пружиной штанги установлена нажимная пластина с прорезями для штанг, которая упирается в винтовые регуляторы, размещенные на упоре.
Предлагаемое техническое решение поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 и фиг. 2 изображен внешний вид секций культиватора предложенной конструкции, соответственно с одной и двумя пружинами растяжения, на фиг. 3 - схема секции культиватора, вид сбоку; на фиг. 4 - вид А с фиг. 3.
Подвеска рабочих органов культиватора (фиг. 1 и 2) содержит поводок 1, в держателе которого закреплен рабочий орган 2. Поводок 1 шарнирно связан с нижним концом качающегося рычага 3, верхняя часть которого шарнирно связана с кронштейном 4, закрепленным в задней верхней части бруса 5 рамы культиватора. При этом в передней нижней части на брусе 5 рамы также размещен кронштейн 6, к которому посредством механизма (механизмов) 7 регулировки натяжения крепятся одна или две симметрично расположенные пружины растяжения 8, вторые концы которых связаны с поводком 1. При этом шарнир 9 соединения качающегося рычага 3 с поводком 1 прижимается пружинами растяжения 8 к брусу 5 рамы (фиг. 3) и в начальном положении смещен вперед, относительно верхнего шарнира 10 (фиг. 4) качающегося рычага 3 на величину  м (где r - длина качающегося рычага, м, с - допустимое вертикальное перемещение поводка, м, с≈0,01 м). Одновременно с этим к поводку 1 (фиг. 1-3) в верхней части крепится штанга 11, на которой размещена пружина 12. Нижний конец пружины 12 фиксатором связан со штангой 11, а верхний упирается в нажимную пластину 13, в которой изготовлены прорези для штанг 11. Нажимная пластина 13 упирается в винтовые регуляторы 14, размещенные на упоре 15 рамы культиватора. Причем нижний конец штанги 11 в начальном положении смещен относительно верхнего вперед на величину, так же не превышающую S. Расположение и геометрические параметры бруса 5 рамы культиватора, поводка 1, качающегося рычага 3 и штанги 11 соотносятся таким образом, что поводок 1 в начальном положении размещен горизонтально. Помимо прочего на раме культиватора закреплен ограничитель 16, связанный с качающимся рычагом 3.
Предложенная подвеска рабочих органов культиватора функционирует следующим образом.
Во время работы культиватора, под воздействием изменения плотности почвы или при ускорениях агрегата (например, в начале работы) усилие со стороны почвы на рабочий орган 2 через поводок 1 передается на качающийся рычаг 3, который проворачивается относительно шарнира 10, связывающего его с рамой культиватора. При этом пружины растяжения 8 удлиняются, накапливая энергию. Жесткость пружин растяжения 8 регулируется и подобрана таким образом, что после выравнивания или при уменьшении нагрузки, под их воздействием качающийся рычаг 3, а с ним и поводок 1 с рабочим органом 2 возвращаются в исходное положение относительно рамы. Это позволит снизить влияние перепадов нагрузок на узлы культиватора и трактора, выровнять ход рабочих органов, помимо прочего дополнительные автоколебания рабочих органов 2 приведут к снижению вероятности их забивания растительными остатками, уменьшению сопротивления со стороны почвы и, как следствие, к снижению затрат энергии.
При этом за счет того, что нижний шарнир 9 качающегося рычага 3 вынесен вперед относительно верхнего шарнира 10 на величину S, суммарное вертикальное перемещение нижнего шарнира 9 (а с ним и поводка 1) не превысит величину с (c=0,01 м), соответственно будет обеспечено условие равномерности глубины обработки почвы (среднее отклонение от заданной глубины обработки почвы не более 1 см). Причем, поскольку нижние концы и качающегося рычага 3 и штанги 11 смещены вперед относительно верхних, рабочие органы 2 в начальной фазе отклонения от равновесного состояния будут заглубляться, что позволит стабилизировать глубину их хода, и лишь после прохождения низшей точки начнется их выглубление. При этом наиболее рациональным расположением ограничителя 16 будет такое, при котором качающийся рычаг 3 будет совершать симметричное относительно вертикали перемещение. Это позволит обеспечить значительное горизонтальное смещение 2S нижнего шарнира 9, а с ним и поводка 1 с рабочим органом 2, при их незначительном вертикальном смещении с. Кроме того, описанные начальные положения поводка 1, качающегося рычага 3 и штанги 11, позволят исключить такое расположение рабочего органа 2, при котором подошва его наральника будет обращена под острым углом к направлению движения орудия.
В случае если горизонтального смещения 2S поводка 1 с рабочим органом 2 (и соответствующего усилия со стороны пружины (пружин) 8) будет недостаточно для преодоления препятствия или участка с более плотной почвой, сработает пружина 12, позволяя рабочему органу 2 выглубиться, и возвращая его в прежнее положение после прохода препятствия. При этом перемещение нажимной пластины 13 винтовыми регуляторами 14 позволит изменять степень сжатия пружин 12 на всех секциях культиватора одновременно, что упрощает процесс настройки культиватора на наиболее подходящие для данного типа почв режимы и параметры.