Комбинированный самоходный агрегат обработки почвы

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области сельского хозяйства, а именно к комбинированным почвообрабатывающим агрегатам для подготовки и обработки почвы.
Уровень техники.
Известные самоходные агрегаты обработки почвы, содержащие в качестве рабочего органа механизм мульчирования (скашивания) растительности (далее «мульчирователь»), имеют громоздкие габариты, жесткие элементы подключения рабочих органов, а попытки улучшения их параметров путем установки дополнительных устройств ведут к значительному увеличению веса, габаритов и мощности базового двигателя, что требует значительных затрат при их перевозке и обслуживании.
В состав известных агрегатов обработки почвы входят отдельно устанавливаемые навесные мульчирователь или культиватор, что не позволяет полностью реализовать принцип обработки почвы за один проход и требует повышенных энерго- и трудозатрат.
Главной задачей современной обработки почвы является максимальное совмещение технологических операций для повышения производительности, качества выполнения работ, снижения энерго- и трудозатрат. В связи с этим, для обработки почвы могут применяться менее мощные комбинированные агрегаты, на одной платформе которых размещены как приводные, так и рабочие органы.
Известен агрегат обработки почвы, включающий фронтальный мульчирователь американской фирмы GrassHopper модель 124 или 928D (https://www.grasshoppermower.com/support-manuals/) или (https://www.grasshoppermower.com/mowers/frontmount/900d/J. Руководство пользователя Grasshopper riding mower model 124/52, стр. 41.
У данного агрегата невозможно установить одновременно второй рабочий орган для обработки почвы, а также обеспечить нормальный поворот, т.к. он осуществляется за счет затормаживания пары ведущих передних колес, а задние колеса установлены для устойчивости и без привода являются паразитными, что приводит к трудности или даже невозможности работы на неровных поверхностях. Известна модель передвижной косилки фирмы Grasshopper, модель 900D 1.3L (США). (https://www.grasshoppermower.com/mowers/frontmount/900d/).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является самоходный агрегат фирмы Kubota (Япония) модель F3990, состоящий из рамы с поворотными задними колесами и фронтальным валом для привода мульчирователя. (https://kubota.ca/getmedia/77c03c96-b71f-415a-9480-c81cac7f87c0/F2690E,-F2690,-F3990-OPS-EN-UDE-K3615-62962?ext=.pdf)
Однако прототип имеет ряд существенных недостатков.
Во-первых, не обеспечивает одновременную работу мульчирователя и других рабочих органов, не обеспечивает возможность транспортировки с установленными рабочими органами. Во-вторых, имеет повышенную тряску из-за вертикальных колебаний, недостаточное сцепление колес с почвой и снижение эффективности торможения и ускорения, что повышает нагрузку на всю механическую конструкцию.
Раскрытие сущности полезной модели.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предложенной полезной модели, сводится к возможности обработки почвы за один проход агрегата несколькими навесными рабочими органами, снижению тяговых сопротивлений и перераспределению мощности в пользу рабочих органов, снижению вибрационных нагрузок на агрегат и оператора, что в свою очередь приводит к повышению производительности, снижению расхода ГСМ, веса и себестоимости агрегата, возможности транспортировки агрегата ТС категории В, а также обработки сильно заросших почв в целях противопожарной безопасности и повышения их плодородности для введения в сельскохозяйственный оборот.
Технический результат достигается с помощью комбинированного самоходного агрегата обработки почвы, содержащего средство передвижения с поворотными колесами, горизонтальную раму с верхней и нижней полками, на которой установлены базовый двигатель, спереди по ходу рабочего движения навесной мульчирователь, сзади культиватор, на горизонтальной раме с передней и задней ее сторон закреплены два подъемника с тягами, а также гидросистема, содержащая 2-х камерный гидронасос, раздаточную коробку, карданные валы, редуктор главной передачи передней и задней осей, гидромоторы и гидробаки хода, мульчирователя и культиватора, гидроцилиндры для подъема мульчирователя и культиватора. Мульчирователь и культиватор снизу присоединены к горизонтальной раме посредством однотипных кронштейнов с болтовым соединением, между рабочими органами и карданными валами установлены муфты для возможности снятия гидромоторов без отключения их от гидросистемы, а тяги выполнены с возможностью изменения их длины для обеспечения точного перевода мульчирователя и культиватора в транспортировочное положение.
Анализ отличительных признаков и испытание полезной модели показали, что при простоте конструкции, не требующей дорогостоящих узлов и деталей, компактности и небольшом весе, позволяющих перевозить ее с закрепленными рабочими органами транспортными средствами категории В, полезная модель обеспечивает возможность проведения за один проход нескольких операций (например, мульчирования грубой растительности и культивирования почвы) при высоких качествах обработки почвы за счет снижения потерь мощности, снижение расхода ГСМ, а также возможность смены рабочих органов без разъединения гидравлической системы и обеспечение точного перевода мульчирователя и культиватора в транспортировочное положение.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 - Схема комбинированного самоходного агрегата обработки почвы. Вид сверху.
На фиг. 2 - Схема крепления рабочих органов к горизонтальной раме. Вид сбоку. Крепление мульчирователя и культиватора к раме выполнено аналогичным образом.
На фиг. 3 - Схема крепления амортизационно-пружинной подвески к раме.
Осуществление полезной модели.
Комбинированный самоходный агрегат обработки почвы состоит из средства передвижения с поворотными колесами 1 (фиг. 1), горизонтальной рамы 2 с верхней и нижней полками, на которой установлены базовый двигатель 3, спереди по ходу рабочего движения мульчирователь 4, при этом на горизонтальной раме сзади установлен культиватор 5, сиденье 6 оператора. На раме с передней и задней ее сторон закреплены (фиг. 1 и фиг. 2) подъемники 7 и 8 мульчирователя и культиватора, к которым посредством шарниров 9 прикреплены балки 10 для крепления тяг 11. Снизу мульчирователь 4 и культиватор 5 закреплены к горизонтальной раме 2 посредством кронштейнов 12 и однотипных болтовых соединений 13. Тяги 11 выполнены с возможностью изменения длины, например из цепи, которая крепится на крюках 14 балки 10 для обеспечения точного перевода мульчирователя 4 и культиватора 5 в транспортировочное положение.
Для управления ходом агрегата и работой мульчирователя и культиватора на горизонтальной раме закреплены элементы гидросистемы: гидробаки 15 и 16, гидрораспределители 17, 18 и 19, 2-х камерный гидронасос 20, гидромоторы 21, 22 и 23 хода, мульчирователя и культиватора соответственно. Гидромотор хода 21 подключен к раздаточной коробке 24, которая посредством карданных валов 25 вращает редукторы главной передачи 26 передней и задней осей. Между горизонтальной рамой 2 и балкой 10 установлен гидроцилиндр 27 для подъема и опускания рабочих органов. Вал 28 рабочего органа приводится в движение от гидромотора 22 мульчирователя 4 и гидромотора 23 культиватора 5 через шкив 29. Гидромоторы 22 и 23 выполнены с возможностью съема без отключения от гидросистемы за счет муфт 30, приваренных к карданным валам 31 мульчирователя 4 и культиватора 5.
Все элементы гидросистемы питаются через армированные гибкие шланги высокого давления (на схемах не показаны).
Агрегат снабжен амортизационно-пружинной подвеской (фиг. 3), прикрепленной между верхней и нижней полками горизонтальной рамы 2 к верхнему 32 и нижнему 33 рычагам болтовым соединением через резиновые прокладки, пружина 34 и амортизатор 35 зажаты между опорными чашками верхнего 32 и нижнего 33 рычагов, которые крепятся болтовым соединением к поворотному кулаку 36, соединяющим между собой верхний 32 и нижний 33 рычаги. Поворотный кулак 36 крепится болтовым соединением к ступице 37 колеса. Поворот ведущих колес осуществляется оператором посредством рулевого колеса 38.
Технологический процесс работы агрегата осуществляется следующим образом: перед началом работы оператор комбинированного самоходного агрегата обработки почвы включает базовый двигатель 3 поворотом ключа зажигания. При включении агрегата рабочая жидкость из гидробаков 15 и 16 поступает в гидросистему и работает в заданном режиме: опускает в рабочее положение мульчирователь 4 и культиватор 5 посредством гидроцилиндров 27 и приводит в движение агрегат посредством гидрораспределителя 18. Гидромотор 21 хода вращает раздаточную коробку 24, гидромотор 22 вращает мульчирователь 4, а гидромотор 23 вращает культиватор 5.
После окончания работ мульчирователь 4 и культиватор 5 отключаются и поднимаются в транспортировочное положение посредством гидроцилиндров 27 подъемников 7 и 8. Поскольку тяги 11 выполнены с возможностью изменения длины, например из цепи, которая крепится на крюках 14 балки 10 оператор удлиняет/укорачивает цепь для обеспечения точного перевода мульчирователя 4 и культиватора 5 в транспортировочное положение.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- простота конструкции, использование гидросистемы с гибкими шлангами позволяет устанавливать гидромоторы в любой удобной части агрегата;
- способность проведения одновременно мульчирования грубой растительности и культивирования почвы;
- высокие качества обработки почвы за счет большей мощности базового двигателя;
- способность снизить расходы ГСМ за счет совмещения нескольких операций при обработке почвы за один проход агрегата;
- собирается из стандартных доступных элементов и материалов и не требует изготовления дорогостоящих узлов и деталей;
- возможность смены рабочих органов без разъединения гидравлической системы;
- компактность и небольшой вес полезной модели, позволяющие перевозить ее с рабочими органами (мульчирователь и культиватор) транспортными средствами категории В.
Экспериментальный образец комбинированного самоходного агрегата обработки почвы изготовлен и испытан в личном подсобном хозяйстве одного из авторов полезной модели (Копытова А.В) и показал высокие качества обработки почвы при одновременном мульчировании и культивировании почвы. Описанная в полезной модели компоновка самоходного комбинированного агрегата обработки почвы была показана (опубликована) в виде действующего образца в телевизионной программе «Первая передача» на канале НТВ, эфир от 18.04.2021 г.