НАВЕСНОЙ ДИСКОВЫЙ КУЛЬТИВАТОР ДЛЯ УХОДА ЗА ЛЕСНЫМИ КУЛЬТУРАМИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения и в частности, к механизмам предназначенным для ухода за лесными культурами, созданными посадкой или посевом на не раскорчеванных вырубках путем рыхления и подготовки почвы дисковой бороной, а также для уничтожения сорной растительности, измельчения и заделки растительных остатков предшественника.
Известна «Борона дисковая», патент RU 2384985.
Борона, включает колесную раму с прицепным устройством с гидравликой подъема колес и рабочие органы в виде вогнутых дисков, каждый из которых смонтирован консольно на валу отдельной стойки посредством подшипникового узла. Подшипники вала разнесены между собой на расстояние в восемь раз превышающее ширину подшипника, поэтому их невозможно вписать в набор между дисками бороны. Такой подшипниковый узел позволяет установить на нем только один диск бороны.
Кроме того, борона предназначена для пропашных работ на пахотных землях и не пригодна для работы на не раскорчеванных лесных вырубках.
Известна «Борона тяжелая ротационная», патент RU 2370927.
Борона тяжелая ротационная, содержит сницу, механизм регулировки положения рамы с транспортными колесами, установленные на раме под углом друг к другу с возможностью изменения угла атаки две последовательно расположенные дисковые секции.
Подшипниковые опоры выполнены по концам вала, на котором закреплено шесть сферических дисков, и поэтому не требуется такого количества подшипников, как в предыдущем аналоге, при этом конструкция подшипниковых опор в описании не раскрыта.
Конструкция бороны не позволяет уменьшать количество дисков в зависимости от эксплуатационной потребности, а ее габариты не позволяют применять ее в условиях, не раскорчеванных вырубок.
Известен набор дисковых борон «Set of discs for disc harrows», приведенный в описании французского патента FR 2580139.
Набор представляет батарею для дисковых борон, имеющий ось, зажимные элементы, при этом батарея снабжена распорками между дисками бороны. Концы распорок имеют различную коническую форму. Зажимные элементы представлены в виде тарельчатой пружины на одном конце оси, которую через втулку поджимают гайкой, закрепляя, таким образом все диски на оси бороны. Ось установлена в подшипниковой опоре. В патенте не раскрыто сколько опор имеет борона и какие подшипники скольжения или качения установлены в бороне.
Известна дисковая борона «Disc harrows», описанная в английском патенте GB 1581179. Дисковая борона содержит раму, две подшипниковые сборки, размещенные с интервалом, при этом каждая подшипниковая сборка имеет два конических подшипника для восприятия боковых нагрузок, вращающуюся ось и только дисковые бороны, закрепленные консольно по концам оси.
Консольное расположение дисковых борон с короткой подшипниковой базой, то есть расстоянием между подшипниками не более, чем d, где d диаметр вала, на который они насажены, при консольном расположении дисков борон и значительных боковых нагрузках от наличия пней, которые приходится преодолевать при обработке почвы не сможет обеспечить продолжительной и надежной работы такой бороны.
Известны различные балластные устройства, применяемые на почвообрабатывающих механизмах, для создания необходимого давления на грунт при обработке почвы.
Известно применение регулируемого балластного груза на тракторе, патент RU №234504.
Догружатель с балластным грузом крепится на кронштейне впереди передней оси фактора, с возможностью его перемещения штоком гидроцилиндра по ходу движения трактора для увеличения нагрузки на переднюю ось трактора, а следовательно, к повышению устойчивости прямолинейного движения и улучшению управляемости агрегатом.
Известно «Устройство для регулирования положения балластного груза на полураме трактора», патент RU №2469523.
Устройство включает в себя датчик разгрузки передней оси трактора в виде электрического силоизмерительного пальца с электронным блоком, управляющим гидроцилиндром перемещающим балку) с балластным грузом, установленным впереди передней оси трактора, вперед по ходу движения трактора, или назад в первоначальное положение.
Устройства балластного груза, описанные в патентах RU №234504 и RU №2469523, не предусмотрены для их установки на навесные орудия, и предназначены не для увеличения глубины обработки почвы, а для улучшения управляемости передних колес трактора.
Известен «Машинно-тракторный агрегат», описанный в заявке №94024582
Агрегат, состоит из гусеничного трактора, балластного груза, передней и задней навесных систем, у которых продольные тяги при помощи шарниров установлены на остове трактора, а балластный груз на передней навесной системе снабжен опорными флюгерными колесами.
Балластный груз предназначен не для увеличения глубины обработки почвы, а для обеспечение продольной устойчивости трактора при опущенной на грунт сельхозмашине.
Агрегат достаточно громоздкий и не предназначен для обработки на не раскорчеванных вырубках леса.
В описании не указано является ли балластный груз постоянным или съемным.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому культиватору по использованию дисковых борон и применению балластного груза является культиватор лесной бороздной КЛБ-1,7, предназначенный для ухода за лесными культурами, созданными посадкой или посевом по дну борозд, на не раскорчеванных вырубках с количеством пней до 800 шт/га, описание которого приведено на сайте http://coolreferat.com/?zip=392794.
Культиватор является навесным почвообрабатывающим орудием монтируемым на навеске трактора, содержит раму, два вертикальных поворотных устройства, две дисковые батареи с горизонтальными поворотными платформами, снабжен горизонтальным амортизационным устройством и устройством для навески на трактор.
Поворотные устройства служат для изменения угла наклона дисковых батарей и крепятся к раме культиватора при помощи болтов и накладок. На кронштейнах вертикальной поворотной плиты закреплены несъемные балластные ящики культиватора.
Каждая дисковая батарея состоит из четырех сферических дисков, надетых на квадратную ось. Диски разделены шпульками и затянуты на оси шайбами, гайкой и замком, предохраняющим гайку от произвольного раскручивания. Каждая батарея имеет три подшипника скольжения, смонтированных на шпульках. Смазка к шпулькам подводится через пресс-масленку и штуцер. Корпус подшипника удерживается планкой, которая стянута болтом со стойкой подшипника. Для регулировки нормального зазора между шейкой шпульки и вкладышем подшипника имеются регулировочные прокладки.
Упомянутый культиватор имеет два существенных недостатка:
- наличие трех опор подшипников скольжения, которые требуют, трудоемкой регулировки зазоров, путем замены шайб и прокладок, регулярного шприцевания зоны интенсивного износа подшипников скольжения. Подшипники скольжения быстро изнашиваются в виду отсутствия защитных сальников и попадания в них грязи;
- наличие несъемных балластных грузов, не позволяющих производить обработку почвы при большом количестве пней на участке обработки из-за большой нагрузки на подшипники дисковых борон от балластного груза при преодолении пней. Освобождение ящиков от груза в виде песка или камней является весьма трудоемким процессом и не обеспечивает необходимого облегчения культиватора, поскольку сами ящики под балласт остаются на культиваторе.
Задачей полезной модели является повышение долговечности работы подшипниковых опор культиватора и улучшение условий эксплуатации культиватора.
Поставленная задача достигается за счет того, что в навесном дисковом культиваторе для ухода за лесными культурами на не раскорчеванных вырубках, содержащем раму, две поворотные дисковые секции, каждая из которых содержит вал круглого сечения, с набором на нем сферических дисков, установленный в двух подшипниковых опорах, расположенных между внешним и следующим за ним сферическими дисками, согласно полезной модели каждая опора снабжена двумя подшипниками качения, при этом расстояние h между внутренними торцами наружных обойм подшипников составляет 0,01Н<h<2,5Н, где Н - ширина обоймы подшипника.
В качестве подшипников качения использованы радиальные или радиально-упорные однорядные шариковые подшипники, при этом расстояние h между внутренними торцами наружных обойм обеспечивается за счет кольцевого упора между ними.
Корпус подшипниковой опоры снабжен боковыми крышками, поджимающими в торец наружных обойм подшипников, при этом с внутренней стороны крышки в посадочное место установлены пылезащитные сальники.
Между наружным торцом каждого подшипника опоры и ближайшим диском бороны на валу установлена распорная втулка, при этом поверхность внутреннего отверстия каждого сальника взаимодействует с наружной поверхностью распорной втулки.
Между дисками бороны, расположенными с внутренней стороны каждой подшипниковой опоры, установлена распорная втулка, обеспечивающая необходимое расстояние между дисками бороны.
Вал, на котором насажены диски бороны и внутренние обоймы подшипников снабжен гайкой для их поджатия, снабженной контрящим элементом, а на противоположном конце вал снабжен шляпкой или проточкой для установки стопорного кольца.
Каждая поворотная секция культиватора, снабжена съемным балластным ящиком с крышкой, выполненным с возможностью его монтажа и демонтажа.
С каждой боковой стороны внизу балластного ящика или со стороны его днища неподвижно закреплено, по меньшей мере, по две проушины для крепления ящика на культиваторе посредством болтового соединения.
Вверху каждой боковой стороны каждого балластного ящика приварено, по меньшей мере, по одной проушине для подъема балластного ящика.
Достигнутый технический результат заключается в том, что повышается долговечность работы подшипниковых опор культиватора, поскольку вместо опор подшипников скольжения на каждой секции дисков установлены опоры подшипников качения, при этом наличие резиновых герметизирующих сальников исключает попадание в них влаги и грязи, повышая ресурс работы.
Кроме того, повышение долговечности работы подшипников обеспечивается путем уменьшения ударной нагрузки на подшипники, в условиях обработки почвы с различным количеством и высотой пней на участке вырубленного леса, за счет демонтажа съемного балластного груза вместе с ящиками под него.
Улучшение условий эксплуатации культиватора обеспечивается исключением необходимости шприцевания подшипниковых опор, как это было необходимо делать при подшипниках скольжения, а наличие съемных балластных ящиков исключает ручной труд по удалению балласта и ускоряет процесс подготовки культиватора к работе.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
- фиг. 1. Общий вид культиватора спереди с балластными ящиками;
- фиг. 2. Общий вид культиватора сзади без балластных ящиков;
- фиг. 3. Общий вид левой секции дисковых борон
- фиг. 4. Сечение по оси вала секции дисковых борон;
- фиг. 5. Сечение по оси подшипниковой опоры.
Навесной дисковый культиватор (фиг. 1, 2) для ухода за лесными культурами на не раскорчеванных вырубках, содержит раму 1, на которой смонтированы две верхние горизонтальные платформы 2, каждая из которых выполнена с возможностью качания в вертикальной плоскости относительно горизонтальной оси 3 при наезде культиватором на препятствие. Для возвращения платформы 2 в исходное положение каждая платформа снабжена двумя пружинами растяжения 4.
Под каждой верхней платформой 1 размещена нижняя платформа 5, на которой смонтирована дисковая батарея 6 (фиг. 3) из сферических дисков 7. Нижняя платформа 5 выполнена с возможностью ее поворота в горизонтальной плоскости для установки необходимого угла атаки дисковых батарей 7.
Сферические диски 7 размещены на общем валу 8 (фиг. 4, 5), установленном в двух подшипниковых опорах 9, расположенных между внешним и следующим за ним сферическим диском.
Каждая подшипниковая опора 9, выполнена в виде корпуса, двух крышек с установленными в них герметизирующими резиновыми сальниками, двух подшипников качения 10 (фиг. 5), в качестве которых использованы радиальные или радиально-упорные однорядные шариковые подшипники.
Необходимость установки двух подшипников качения в одной опоре обусловлена большими радиальными и осевыми нагрузками, изгибающими моментами, воздействующими от консольно расположенного диска бороны на вал, при преодолении пней на вырубке леса, на которой производится обработка почвы.
При установке одного подшипника в опоре, выдерживающего эксплуатационные нагрузки необходимо было бы устанавливать подшипник из тяжелой серии, соответственно со значительно увеличенными габаритами, в том числе и диаметром вала, на который они насаживаются. Выполнить это не возможно по той причине, что тогда диаметр вала будет превышать диаметр стандартного посадочного отверстия сферического диска.
Таким образом, критерием подбора подшипников являются эксплуатационные нагрузки на подшипники и посадочное отверстие под подшипник, определяемое стандартным отверстием в сферическом диске. То есть диаметр вала под подшипник не может быть более диаметра посадочного отверстия в стандартном диске.
Установить вместо шариковых роликовые подшипники также не возможно, потому что они значительно шире шариковых подшипников и в этом случае возрастет ширина подшипниковой опоры, которая не впишется в стандартное расстояние 175 мм между дисками бороны, предусмотренное нормативными документами.
В этой связи оптимальным решением является установка в одну опору двух шариковых подшипников качения.
Подшипники качения 10 установлены в корпусе подшипниковой опоры 9 с зазором между торцами наружных колец за счет кольцевого упора 11 между ними, при этом расстояние h между внутренними торцами наружных обойм подшипников составляет 0,01Н<h<2,5H, где Н-ширина обоймы подшипника.
Выполнять нижнее значение расстояния h меньше 0,01Н не целесообразно, так как в этом случае в процессе сборки и эксплуатации внутренние кольца подшипников могут соприкасаться друг с другом и осуществить в таком случае необходимый осевой натяг подшипников окажется не возможным. Отсутствие осевого натяга в подшипниках ведет к возникновению осевого прогрессирующего люфта и быстрого выхода из стоя подшипников.
Превышение верхнего предела расстояния h более 2,5Н ведет к увеличению ширины подшипникового узла, вследствие которого невозможно будет вписать его в нормативное расстояние между дисками 7 секции.
Такая конструкция подшипникового узла позволяет вписать его между двумя соседними дисками бороны и одновременно обеспечивает надежное восприятие боковых нагрузок при преодолении пней и неровностей.
Наличие двух таких подшипниковых узлов обеспечивает не только оптимальное распределение нагрузок на подшипники и их, надежную работу, но и позволяет при необходимости уменьшать количество дисков бороны путем демонтажа двух наружных дисков.
Корпус подшипниковой опоры 9 снабжен боковыми крышками 12, поджимающими в торец наружные обоймы подшипников.
С внутренней стороны каждой крышки в посадочное место установлен пылезащитный сальник 13, осуществляющий герметизацию полости подшипников, удерживая там смазку и предотвращая попадания в полость грязи. Такая конструкция обеспечивает надежность и долговечность подшипникового узла, не требуя периодического пополнения смазки.
Между наружным торцом внутренней обоймы каждого подшипника 10 и ближайшим диском 7 батареи на валу 8 установлена распорная втулка 14.
Поверхность внутреннего отверстия каждого сальника 13 взаимодействует с наружной поверхностью распорной втулки 14.
Между двумя внутренними дисками 7 батареи, расположенными с внутренней стороны каждой подшипниковой опоры, установлена распорная втулка 15 (фиг. 3).
Вал 8, на котором насажены диски 7 батареи, внутренние обоймы подшипников 10 и распорные втулки 14 и 15, на одном конце снабжен шляпкой 16 или проточкой для установки стопорного кольца (не показано), а на другом конце снабжен гайкой 17 для их поджатия и устранения осевого люфта подшипников (фиг. 4). Гайка снабжена контрящим элементом (не показано).
Наличие подшипников качения повышает срок их эксплуатации и исключает необходимость их шприцевания смазкой по сравнению с подшипниками скольжения.
На каждой секции 2 культиватора установлено по одному балластному ящику 18, при этом каждый балластный ящик выполнен съемным, то есть с возможностью его монтажа и демонтажа (фиг. 1, 2).
Каждый балластный ящик снабжен крышкой 19 и двумя проушинами 20 внизу каждой боковой стороны, или со стороны днища ящика для его крепления на культиваторе посредством болтового соединения 21.
Для подъема каждого балластного ящика при его монтаже и демонтаже, вверху каждой боковой стороны балластного ящика неподвижно приварены проушины 22.
Съемные балластные ящики позволяют демонтировать их при работе на сильно накорчеванных участках вырубок, что обеспечивает снижение ударных нагрузок на подшипниковые опоры и исключает ручной труд по удалению балласта.
Культиватор используется следующим образом.
В зависимости от необходимой глубины и характера обрабатываемой почвы, а также количества и высоты пней на предполагаемом для обработки участке, устанавливают или демонтируют балластные ящики 18 не выгружая из них балласт, что облегчает условия эксплуатации культиватора.
В процессе обработки почвы дисковые батареи 6, установленные в корпуса с подшипниками качения 10 и защищенные крышками корпусов 12 с резиновыми герметизирующими сальниками 13 обеспечивают свободное вращение дисков, исключают попадание грязи в подшипники и повышают долговечность работы.
Культиватор успешно прошел испытания в условиях обработки не раскорчеванных участков вырубленного леса.