УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ СМЕЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРУДИЙ, НАПРИМЕР СЕЯЛОК, АГРЕГАТИРУЕМЫХ С ФРОНТАЛЬНОЙ СЦЕПКОЙ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к сельхозмашиностроению и может использоваться в шарнирных соединительных звеньях, дополняющих фронтальные сцепки или агрегатируемые с ними орудия, преимущественно культиваторы и сеялки.
Известны устройства для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, присоединяемых к фронтальной сцепке. Эти устройства, позволяя орудиям копировать поверхность почвы, предотвращают или ограничивают боковые перемещения смежных в шеренге орудий, то есть поддерживают интервал между ними в заданном пределе, исключающем огрехи при работе названных орудий. Такими устройствами являются: шарнир соединительный для составления агрегата из культиваторов ОАО «Грязинский культиваторный завод» (сайт в Интернете - http://www.kultivator.ru); а также - соединительное устройство СЗР 01.140 для сеялок (Сеялка зернотравяная стерневая СТС-2,1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Целиноград, 1983. - с.43, 44, рис.6.2. Информация об аналогах приложена к заявке).
Каждое названное устройство-аналог включает тело в виде втулки с шарниром или с частью его, которое сопряжено с элементами крепления устройства к смежным орудиям. Такие элементы аналогов выполнены следующим образом. На раме одного орудия жестко закреплена скоба. В ее отверстиях установлен вертикальный стержень, на котором надето тело-втулка с возможностью поворота и перемещения по нему. На раме другого смежного орудия закреплены ответные части шарнира тела-втулки. Благодаря шарнирному соединению тела-втулки с элементами крепления устройства к рамам смежных орудий, последние имеют возможность поворачиваться относительно друг друга в горизонтальной плоскости и в поперечной вертикальной, а за счет перемещения тела-втулки по вертикальному стержню скобы - могут смещаться вверх или вниз, копируя поверхность почвы и сохраняя между собой интервал в заданном пределе.
Устройства-аналоги не могут удовлетворительно работать с комбинированными орудиями массой от 1,5 до 3,5 тонн, в частности с культиваторами и сеялками типа «Лидер-4» и «Обь-4ЗТ», рамы которых, в агрегате со сцепкой, находятся на значительных интервалах (порядка 600 мм.). Кроме того, наличие в каждом устройстве-аналоге поступательной пары (тело-втулка на стержне), работающей в запыленной среде, практически без смазки, и быстро изнашивающейся, сокращает срок его службы.
Прототипом заявленных полезных моделей-вариантов является устройство (шарнирное звено) для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, в частности сеялок: СЗП-3,6; СЗП-3,6А, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, например СП-11А (Сеялка зернотуковая прессовая СЗП-3,6. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ПО «Сибсельмаш», 1980. - Стр.10, 38, рис.22, копии приложены к заявке). Это устройство включает тело, в частности - стержень из двух пластин, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. В прототипе названные элементы содержат кронштейны, приваренные к рамам орудий. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела (стержня) относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, а также - относительно вертикальных осей. Последнее допускает поворот тела в горизонтальной плоскости, следовательно - относительное смещение вперед или назад и сближение рам смежных орудий при поворотах агрегата.
Устройство-прототип не может работать без буферов, закрепленных на рамах смежных орудий, поскольку не ограничивает относительного смещения вперед или назад этих орудий. Буферы, упираясь друг в друга при сближении орудий, на повороте агрегата, ограничивают минимальный интервал между этими орудиями. Соударения буферов со сдвигом, часто повторяющиеся при работе, создают неприятные стуки, высокие динамические нагрузки на рамы орудий и повышенный износ рабочих поверхностей буферов, что снижает надежность агрегата.
Задача полезных моделей - обеспечение работы заявленного устройства при отсутствии буферов, необходимых для работы прототипа, путем ограничения этим устройством смещения соединенных им орудий вперед или назад относительно друг друга и поддержания интервала между орудиями в заданном пределе, то есть устранение недостатков, отмеченных у прототипа. Задача решена двумя моделями-вариантами.
Суть первой полезной модели. Заявленное устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, например сеялок, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, как и его прототип, включает тело, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий. Однако, в отличие от прототипа, в заявленном устройстве шарнирное соединение первой концевой части тела выполнено с исключением поворота тела относительно вертикальной оси, пересекающей продольную
ось данного шарнирного соединения. Шарнирное соединение второй концевой части тела выполнено с возможностью поворота тела относительно вертикальной и горизонтально-поперечной осей этого шарнирного соединения, хотя бы за счет зазоров в нем. Данная новая совокупность общих существенных признаков устройства по первой-полезной модели во всех случаях его осуществления исключает поворот тела в шарнирном соединении его первой концевой части. Благодаря этому заявленное устройство ограничивает смещение соединенных им орудий вперед или назад относительно друг друга и поддерживает интервал между орудиями в заданном пределе, не требуя при этом буферов на орудиях, необходимых для работы прототипа, то есть обеспечивает технический результат, указанный в задаче полезных моделей.
В частных случаях осуществления этого устройства шарнирное соединение первой концевой части тела содержит один удлиненный цилиндрический горизонтальный шарнир или два цилиндрических горизонтальных шарнира, соосно расположенных дистанционно друг от друга. Это просто и надежно фиксирует тело от поворота относительно вертикальной оси, обеспечивая поворот его относительно продольной.
Кроме того, шарнирное соединение второй концевой части тела содержит трех шарнирное сочленение, имеющее продольный, поперечный и вертикальный цилиндрические шарниры. Это позволяет выполнять данное соединение с заданными степенями свободы, без увеличенных зазоров, достаточно прочным и несложным в изготовлении.
Кроме того, шарнирное соединение второй концевой части тела может содержать сферический шарнир. Такое исполнение устройства упрощает его конструкцию и может использоваться в агрегатах с более легкими орудиями, в частности с культиваторами.
Суть второй полезной модели. Заявленное устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, например сеялок, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, как и его прототип, включает тело в форме стержня, концы которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела в форме стержня относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, а также - относительно их вертикальных осей. В отличие от прототипа, заявленное устройство дополнительно имеет второе тело в форме стержня с шарнирными соединениями и элементами крепления устройства к смежным орудиям, аналогичное (необязательно идентичное) первому телу. В рабочем положении первое и второе названные тела на виде сверху расположены не параллельно друг другу, например как боковые стороны трапеции. Шарнирные соединения первого и второго тел выполнены сферическими. Указанное расположение двух тел
в форме стержней, снабженных сферическими шарнирами, обеспечивает соединенным ими орудиям все степени свободы, необходимые для копирования поверхности почвы, ограничивает смещение этих орудий вперед или назад относительно друг друга и поддерживает интервал между орудиями в заданном пределе. Иначе, названная новая совокупность общих существенных признаков такого устройства при его осуществлении всегда обеспечивает технический результат, указанный в задаче полезных моделей.
Кроме того, в частных случаях осуществления такого устройства, каждое тело в форме стержня выполнено с возможностью изменения его длины. Это облегчает составление агрегата и позволяет корректировать интервал между смежными орудиями.
Сущность полезных моделей поясняется чертежами, в виде схем.
На фиг.1 показано устройство по первой модели, пример со сферическим шарниром на второй концевой части тела, вид сверху (тонкими линиями изображены фрагменты рам смежных орудий); на фиг.2 - устройство по второй модели, вид сверху; на фиг.3 - устройство по первой модели, пример с трех шарнирным сочленением на второй концевой части тела и удлиненным цилиндрическим шарниром на первой, аксонометрия; на фиг.4 показан вертикальный разрез А-А фиг.1; на фиг.5 - шеренговый агрегат с фронтальной сцепкой и тремя орудиями, в котором смежные орудия соединены заявленными устройствами: по первой и второй моделям, вид сверху.
На чертежах приняты следующие обозначения позиций:
1 - тело, включая тело в форме стержня (во втором изобретении, фиг.2);
2, 3 - шарнирные соединения первой и второй концевых частей тела;
4, 5 - элементы крепления устройства к смежным орудиям агрегата;
6, 7 - левое и среднее смежные орудия в шеренговом агрегате;
8, 9 - продольные геометрические оси шарниров первой и второй концевых частей тела;
10, 11 - вертикальные оси шарниров первой и второй концевых частей тела;
12 - горизонтально-поперечная геометрическая ось шарнирных соединений тела;
13 - правое (третье) смежное орудие в шеренговом агрегате (фиг.5);
14 - устройство (талреп) для изменения длины тела в форме стержня (фиг.2);
15 - несущая пластина элемента крепления устройства к смежному орудию;
16 - щека, закрепленная на несущей пластине;
17 - ось шарнира (деталь, например шкворень, в отличие от геометрических осей 8, 9);
18 - стремянка для крепления несущей пластины к раме орудия;
19 - фронтальная тракторная сцепка для трех орудий;
20, 21 - устройства по первому и второму изобретениям, установленные в агрегате.
Устройство по первой модели (фиг.1, 3, 4) имеет тело 1, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями 2, 3 сопряжены с элементами 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 6, 7 (фиг.1, 3-5), в частности к их рамам. Шарнирные соединения 2, 3 выполнены с возможностью поворота тела 1 относительно их продольных осей 8 и 9 (на фиг.4 точки Б, В), параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий 6, 7. Шарнирное соединение 2 первой концевой части
тела 1 выполнено с исключением поворота этого тела относительно вертикальной оси 10 (фиг.1, 3, 4), пересекающей его продольную геометрическую ось 8. Шарнирное соединение 3 второй концевой части тела 1 выполнено с дополнительной возможностью поворота тела 1 относительно вертикальной 11 и горизонтально-поперечной 12 осей этого шарнирного соединения, хотя бы за счет зазоров в нем (соединение шкворнем).
1
2
1
2
В частности (фиг.1, 3), шарнирное соединение 2 первой концевой части тела 1 содержит два цилиндрических горизонтальных шарнира B и В, расположенных вдоль общей продольной осевой линии 8 дистанционно друг от друга, хотя может иметь один удлиненный шарнир (фиг.3). Шарнирное соединение 3 второй концевой части тела 1 может содержать сферический шарнир (фиг.1) или трех шарнирное сочленение (фиг.3), каждое из них допускает поворот тела 1 относительно трех координатных осей: продольной 9, вертикальной 11 и поперечной 12. В крайнем случае, названные степени свободы в пределах, необходимых и достаточных для работы данного устройства, могут быть обеспечены выполнением соединения 3 (точка Б на фиг.1) с необходимыми зазорами в нем, например, в виде соединения шкворнем (не показано). Тело 1, выполненное V-образной формы (фиг.1), допускает расположение между его шарнирами B и В выступающих элементов рабочих органов орудия 6 (см. фиг.5). Вообще, тело 1 (фиг.1, 3, 4) может иметь различное конструктивное исполнение.
1
1
2
2
Устройство по второй модели (фиг.2) имеет два тела 1 в форме стержней, аналогичных друг другу. Концы каждого тела 1 шарнирными соединениями 2, 3 сопряжены с элементами 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 7, 13 (фиг.2, 5). В рабочем положении стержни 1 на виде сверху расположены не параллельно друг другу, например как боковые стороны БB и ВБ трапеции (фиг.2). Шарнирные соединения 2, 3 каждого тела 1 выполнены сферическими (фиг.2), а оба тела 1 - регулируемыми по длине, в частности с помощью талрепов 14. Такими телами 1 в форме стержней могут быть две центральные тяги от механизма навески трактора, например МТЗ-82 «Беларусь». Применение названных серийных изделий, упрощает изготовление и повышает эксплуатационные показатели данного устройства (фиг.2, 5)
1
2
1
2
Элементы 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 6,7, 13 (фиг.1, 2), выполнены в виде кронштейнов. Например, элемент 5 шарнирного соединения 3 (фиг.1) имеет несущую пластину 15, на которой закреплены две щеки 16, образующие проушину. В этой проушине размещена втулка или другая ответная часть шарнира Б, связанная с телом 1 и закрепленная осью 17, пропущенной через отверстия в щеках 16. Несущая пластина 15 шарнира Б крепится к раме орудия двумя стремянками 18 (фиг.1, 4), а каждого шарнира B, В и Б, Б - одной (фиг.1 и 2, на ней стремянки не показаны). Вообще,
хотя бы часть несущих пластин 15 может крепиться к рамам орудий 6, 7, 13 сваркой. Всегда обеспечивают возможность отсоединения одного из этих орудий от другого, в частности за счет демонтажа стремянок 18 (фиг.1, 2, 4) или выполнения оси 17 шарнирного соединения 3 (фиг.1) в виде соответствующего пальца (шкворня).
В агрегате из трех сельскохозяйственных орудий, например почвообрабатывающих посевных машин ППМ «Обь-4ЗТ», агрегатируемых с фронтальной сцепкой 19 (фиг.5), заявленные устройства 20 и 21 соединяют смежные в шеренге орудия, соответственно 6, 7 и 7, 13. Устройства 20 по первой модели (фиг.1, 3, 4) и 21 по второй (фиг.2) с помощью стремянок 18 прикреплены несущими пластинами 15 к рамам этих орудий, каждое из которых имеет опорные колеса.
Орудия 6, 7 и 13 сницами (прицепными частями) их рам шарнирно, обычно вертикальными шкворнями, присоединены в точках Г, Д, Е (фиг.5), к поперечному тяговому брусу сцепки 19. Эта сцепка, имеющая самоустанавливающиеся колеса (не показаны), присоединена к прицепной скобе трактора, например К-744Б, тяговое усилие которого обозначено вектором Т (фиг.5). Расстояния между точками Г, Д, Е шарниров на тяговом брусе сцепки 19 и длина каждого устройства 20, 21 обеспечивают следующие условия. При работе агрегата интервалы между смежными орудиями 6, 7 и 7, 13 находятся в заданном пределе, исключающем огрехи на их стыках, а продольные оси орудий 6, 7 и 13, в плане (фиг.5), параллельны направлению прямолинейного движения агрегата.
Работа заявленных устройств осуществляется следующим образом.
При переезде агрегата, например от края поля до загонки, подлежащей обработке с одновременным посевом зерновых, опорные колеса орудий 6, 7 и 13 (фиг.5), перекатываясь по поверхности почвы, хаотично оказываются на ее выступах или в углублениях. Поэтому, орудия 6, 7 и 13, рамы которых соединены шарнирными устройствами 20 и 21, перемещаются вверх или вниз и отклоняются от горизонтали, свободно копируя поверхность почвы. Причем, устройства 20 и 21, даже на поворотах, ограничивают смещения смежных орудий 6, 7 и 7, 8 вперед или назад относительно друг друга и поддерживают интервалы между орудиями в заданном пределе. Рассмотрим это подробнее.
Пусть, в начальном положении рамы орудий 6, 7 (фиг.1, 4) горизонтальны, а продольные геометрические оси 8, 9 (фиг.1, 3) шарнирных соединений 2, 3 тела 1, то есть точки Б и В (фиг.4), находятся на одном уровне. При наезде орудия 7 (фиг.4, 5) левым, по ходу движения, колесом на выступ почвы, рама этого орудия отклонится от горизонтали. Левый брус рамы орудия 7 поднимется (фиг.4). При этом тело 1 в шарнирных соединениях 2, 3 - в точках Б, В, повернется на угол α, а центр шарнирного соединения 3 по дуге окружности радиусом, равным отрезку БВ, переместится из точки Б в точку
Б', то есть поднимется на величину Н и приблизится, подтягивая орудие 7, к смежному орудию 6 на величину сближения К. При сходе левого колеса с выступа почвы, все рассмотренные выше элементы орудия 7 и заявленного устройства вернутся в начальное положение, при котором Н=К=0 (фиг.4).
При съезде орудия 7 левым колесом в углубление почвы, левый брус его рамы опустится ниже начального положения, показанного на фигуре 4. Тело 1 повернется в шарнирных соединениях 2, 3 - точках Б, В на отрицательный угол α и, по аналогии с рассмотренным выше процессом, интервал между рамами орудий 6, 7 уменьшится на величину сближения К, а при выезде колеса из углубления - увеличится до начальной его величины (при К=0). При относительном смещении по высоте рам смежных орудий 6, 7 и 7 13, соединяющие их устройства 20 и 21 (фиг.5), выполненные по заявленным моделям (фиг.1-3) работают аналогично примеру, рассмотренному выше (фиг.4).
Пределы изменений величины сближения К зависят от длины отрезка БВ (фиг.4), отклонения Н вверх или вниз, связанного с величиной неровностей на поверхности почвы, и от состояния агрегата: транспортное или рабочее. Например, при переезде величина К может доходить до 40 мм. (при БВ=500 мм., Н=0±200 мм.), а при работе - обычно, не превышает 10 мм. (Н=0±100 мм.). На величину К смежные орудия 6, 7 и 7, 13 приближаются друг к другу (фиг.5), а затем возвращаются в начальные положения. Эти перемещения происходят под действием горизонтальных составляющих реакций тела 1 в шарнирных соединениях 2, 3 - точках Б, В (фиг.4). Усилия, действующие на рамы и заглубленные в почву рабочие органы орудий 6, 7, 13, а также - на детали устройств 20, 21 (фиг.1-5), благодаря деформации почвы и шин опорных колес орудий, не превышают допустимых пределов при всех предусмотренных значениях К (фиг.4).
В начале поворота агрегата (фиг.5), например, влево, правое орудие 13 смещается вперед по отношению к орудию 7, а последнее - относительно левого орудия 6, оказавшегося ближе других к мгновенному центру поворота агрегата. Такие смещения орудий 6, 7 и 7, 13 ограничиваются заявленными устройствами 20 и 21 (фиг.5), когда зазоры в их шарнирных соединениях 2, 3 (фиг.1, 2) и в шарнирах Г, Д, Е сцепки 19 (фиг.5) будут выбраны. При этом устройства 20, 21 действуют следующим образом.
1
2
Направленное вперед усилие от орудия 7, через элементы 5 (фиг.1) крепления устройства к этому орудию, передается в шарнир Б и, действуя в нем, стремится повернуть тело 1 вокруг вертикальной оси 10 (фиг.1, 3) против часовой стрелки. Благодаря тому, что шарниры B и В (фиг.1), образующие шарнирное соединение 2, расположены на достаточной дистанции друг от друга, реакции их опор, то есть элементов 4 с осями 17,
создают пару сил, момент которой удерживает тело 1 от поворота относительно вертикальной оси 10 (фиг.1, 3). При этом тело 1, действуя через шарнир Б и элементы 5 на орудие 7 (фиг.1), ограничивает его смещение вперед относительно орудия 6.
1
1
2
2
1
2
1
2
1
2
В свою очередь, орудие 13 удерживается от смещения относительно орудия 7 соединяющим их устройством 21 (фиг.5), выполненным по второй модели (фиг.2). Продольные брусья рам орудий 7 и 13, шарнирно присоединенных к сцепке 19 в точках Д и Е (фиг.5), соединенные устройством 21, параллельны друг другу, что сохраняется и при работе агрегата. Следовательно, в трапеции, боковыми сторонами которой являются два тела 1 в форме стержней БB и БВ (фиг.2), основания ББ и BB сохраняют параллельность друг другу. Направленное вперед усилие от орудия 13, через элементы 5, прикрепленные к его раме, передается в шарниры Б, Б шарнирного соединения 3.
1
1
2
2
2
2
1
1
2
2
2
1
2
При отмеченном выше условии - сохранении параллельности оснований трапеции БBBБ, переднее и заднее (на фиг.2 - верхнее БВ и нижнее БB) тела 1 в форме стержней воспринимают разные силовые воздействия. Переднее БВ тело 1, направленное вторым концом (шарниром Б) навстречу усилию от орудия 13, работает на сжатие, а заднее - расположенное, в данном примере (фиг.2), симметрично переднему телу 1, испытывает растяжение. При этом продольные составляющие реакций заднего и переднего тел 1 в шарнирах Б и Б, (иначе, проекции этих реакций на продольную ось 9 шарнирного соединения 3) будут направлены навстречу усилию от орудия 13 и уравновесят его, что ограничивает смещение этого орудия вперед относительно орудия 7.
При повороте агрегата (фиг.5) направо направления относительного смещения смежных орудий и действия соответствующих усилий изменятся по направлению, а работать заявленные устройства 20, 21 будут аналогично рассмотренному выше. В начале любого поворота агрегата, орудия 6, 7 и 13 несколько смещаются вперед или назад относительно друг друга. Эти смещения происходят в пределах зазоров в соответствующих шарнирах и упругих деформаций частей сцепки 19, рам орудий 6, 7, 13 и устройств 20, 21. Затем смещения орудий ограничиваются устройствами 20, 21, как рассмотрено выше. После этого агрегат (фиг.5) продолжает поворот, как одно целое.
В устройствах 20 и 21 (фиг.5), выполненных по первой модели (фиг.1, 3), тела 1, а - по второй (фиг.2), система тел 1, не поворачиваются относительно вертикальных осей 10 (фиг.1-4). Благодаря этому заявленные устройства поддерживают интервалы между смежными орудиями 6, 7 и 7, 13 в заданных пределах, даже при поворотах агрегата. При этом, они не требуют буферов на орудиях, необходимых для работы прототипа.
Итак, рассмотренное подтверждает, что заявленные устройства выполняют свои функции и обеспечивают технический результат, указанный в задаче полезных моделей.