Агрегат с канатной тягой для сельскохозяйственных и мелиоративных работ

 

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в агрегатах с канатной тягой для уборки урожая в рисовых чеках особенно при очень высокой влажности почвы. Сущность изобретения: агрегат с канатной тягой включает технологическую тележку с двигателем, например самоходный рисовый комбайн, энергетические средства с лебедками, расположенные с противоположных сторон тележки, канатно-блочные системы лебедок, связанные с технологической тележкой. Последняя снабжена поворотной мачтой, связанной посредством тягового каната с канатно-блочными системами лебедок и приводным шкивом тележки. 4 ил.

Изобретение относится к селькохозяйственному машиностроению, в частности к агрегатам с канатной тягой для сельскохозяйственных и мелиоративных работ, и может быть использовано при уборке в рисовых чеках, особенно при высокой влажности почвы.

Известен агрегат с канатной тягой, преимущественно для возделывания виноградников на горных склонах, включающий моторную тележку с лебедкой, соединенной тросом с неподвижным якорем, и черенковый нож, шарнирно закрепленный на оси с возможностью изменения угла атаки, снабженный стабилизатором (авт. св. N 697068, кл. А 01 В 3/68, 1979).

Недостатком известного агрегата является невозможность использования его для уборки урожая риса самоходным комбайном в рисовых чеках при высокой влажности почвы.

Известен также самоходный рисоуборочный комбайн, содержащий двигатель для перемещения комбайна и разворота его (Изаксон Х.И. Зерноуборочные комбайны "Нива" и "Колос", М. Колос, 1980).

Однако при сильном увлажнении почвы в рисовых чеках самоходный рисовый комбайн даже на гусеничном ходу (СКД-6 "Колос") пробуксовывает, из-за чего невозможно вести уборку урожая риса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является агрегат с канатной тягой для сельскохозяйственных и мелиоративных работ, включающий технологическую тележку с рабочими органами и опорными колесами, расположенные с противоположных сторон тележки энергетические средства с лебедками, канатно-блочные системы лебедок, связанные с технологической тележкой, и привод.

Недостатком известного агрегата является наличие сложных узлов для разворота технологической тележки в конце гона и при переводе ее с одного гона на другой, что не обеспечивает надежную работу его при уборке урожая риса в сильно увлажненных чеках и, кроме того, не позволяет использовать ту же технологическую тележку (вместо которой в заявляемом агрегате могут применяться самоходный рисоуборочный комбайн или сеялка) самостоятельно без энергетических средств при нормальных условиях уборки урожая или сева риса в чеках. Поэтому известный агрегат используется для простых работ, например при культивировании, где не требуется такой тщательности, как при движении сеялки или при прямом комбайнировании или уборке валков в чеках.

Целью изобретения является повышение эффективности, экономичности и надежности работы агрегата в условиях сильно увлажненной почвы в рисовых чеках за счет упрощения конструкции его и снижения капитальных и трудовых затрат на его изготовление и обслуживание.

Это достигается тем, что в известном агрегате с канатной тягой, включающем технологическую тележку с двигателем, например, самоходный рисовый комбайн, энергетические средства с лебедками, расположенные с противоположных сторон тележки, канатно-блочные системы лебедок, связанные с технологической тележкой, технологическая тележка снабжена поворотной мачтой с двумя шкивами на конце, через которую она связана с канатно-блочными системами лебедок и с приводным шкивом тележки, мачта способна поворачиваться вокруг собственной оси и вокруг оси приводного шкива тележки в вертикальной плоскости, совпадающей с продольной осью технологической тележки.

На фиг. 1 изображен агрегат с канатной тягой, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 схема агрегата с канатной тягой и сил, действующих на закрепленных концах каната на лебедках энергетических средств, и выносной стрелой технологической тележки.

Агрегат с канатной тягой для сельскохозяйственных и мелиоративных работ включает (фиг. 1-4) технологическую тележку, например самоходный рисоуборочный комбайн 1, два энергетических средства 2 с лебедками 3, расположенных с противоположных сторон относительно технологической тележки, канатно-блочные системы 4 лебедок 3, съемную поворотную мачту 5 с двумя шкивами 6 на конце и приводным шкивом (не показано), тележки, тяговые канаты 7, связывающие канатно-блочные системы лебедок с технологической тележкой через шкивы 6 поворотной мачты.

Мачта 5 установлена на поворотное основание тележки, способное поворачиваться вокруг вертикальной оси, при этом мачта способна поворачиваться вокруг оси приводного шкива тележки в вертикальной плоскости, совпадающей с продольной осью технологической тележки, по направлению сил, действующих контактами 7 на шкивы 6.

Приводной шкив (не показано) тележки способен перемещать тележку за счет выбирания каната 7 в ту или иную сторону при полной пробуксовке самоходного шасси тележки 1 и при отказе в работе энергетических средств 2. При движении самоходной тележки своим ходом приводной шкив (не показано) производит перематывание каната 8 с минимальной затратой энергии. При передвижении самоходной тележки с помощью энергетических средств приводной шкив является застопоренным.

Агрегат работает следующим образом.

В начале работы агрегата при уборке урожая в рисовых чеках с очень высокой влажностью почвы устанавливают энергетические средства 2 (фиг.1-4) с лебедками 3 и канатно-блочными системами 4 в противоположных сторонах чека напротив технологической тележки (самоходного комбайна) и заправляют тяговый канат в мачту 5 с двумя шкивами на конце и на приводной шкив тележки, корректируют положение мачты со шкивами на конце поворотом вокруг вертикальной собственной оси так, чтобы шкивы на конце мачты находились в вертикальной оси, совпадающей с продольной осью тележки. При этом мачта может быть наклонена в вертикальной плоскости назад по отношению к направлению движения тележки для предупреждения опрокидывания тележки при ее буксировке в чеках с сильно увлажненной почвой. При перемещении технологической тележки включается лебедка 3 энергетического средства 2, расположенного впереди тележки (фиг. 1), и при помощи тягового каната 7, связанного с мачтой 5, тележка буксируется до конца гона, при этом лебедка 3 противоположного энергетического средства 2 выключена и канат свободно выбирается и укладывается на почву чека вслед за движущейся тележкой.

В конце гона, к которому подошел комбайн, перемещают оба энергетических средства 2 с лебедками 3 на следующий гон, одновременно поворачивая на комбайне в нужное положение с помощью привода мачту 5, которая будучи связана с помощью тягового каната 7 с канатно-блочной системой 4 лебедок 3, обеспечивает разворот комбайна без отцепления от энергетических средств с лебедками при его развороте.

После разворота тележки и установления ее на следующий гон включают лебедку 3 противоположного энергетического устройства 2 для наматывания тягового каната 7, чем обеспечивают буксирование момента тележки по сильно увлажненной почве, при этом лебедка, оставшаяся сзади тележки, разматывает тяговый канат 7, который тянется за движущейся тележкой до конца гона и т.д.

При применении агрегата с канатной тягой для сельскохозяйственных работ ходовой двигатель тележки используется на полную мощность только на разворотах в конце гона, а на прямых участках при сильно увлажненной почве рисовых чеков для движения тележки 2 используются преимущественно тяговые усилия лебедок через тяговые канаты 7 или приводной шкив тележки, что предупреждает разрушение поверхностного слоя почвы рисовых чеков и позволяет уменьшить энергетические затраты на перемещение комбайна при пробуксовке в сильно увлажненной почве.

Несмотря на то, что при движении тележки вдоль гона линия тяги за счет натягивания канатов 8 лебедкой направлена под углом к горизонту (фиг.2 и 4), вертикальная составляющая натяжения канатов, способствующая вдавливанию колес тележки в почву, соответствует дополнительной массе тележки, например, равной 260 кг, что по сравнению с его основной массой составляет 2% Для буксировки рисоуборочного комбайна массой 12000 кг по сильно улажненной почве рисовых чеков принимаем самые неблагоприятные условия для перекатывания при движении комбайна,характеризующиеся коэффициентом сопротивления перекатыванию, равным f_м=0,44 Необходимое тяговое усилие для буксировки комбайна (Самоходность комбайна и буксировка свободного разматывающего каната от второго энергетического средства не учитывается) равно Р=Мf_мg=12000˙ 0,44˙ 9,81=52000 H. (1) Принимаем с большим запасом канат стальной 6х37=222 диаметром 22 мм с разрывным усилием от 200500 до 272500 Н с массой погонного метра каната, q= 1,638 кг/м.

В основу доводов положены расчетные зависимости для провисающей гибкой нити.

Согласно приведенной схеме разность уровней крепления каната к стреле комбайна и к лебедке равна h=2 м, длина гона в чеке l=300 м.

Из теории провисания тяжелых гибких нитей стрела провеса в произвольной точке (Х, Y) равна f_x= (2) Максимальная стрела провеса при X равна f 3,55 м (3) Если принять высоту точки крепления каната к стреле агрегата равной Н=6 м, то видно, что в условиях буксировки тянущий канат не будет касаться почвы, так как Н>f_max.

Из чертежа следует уравнение кривой провисания гибкой нити y=xtg˙β +f_max, (4) а угол наклона касательной к кривой провисания α определяется по производной
tgα tgβ
(5) причем при x tgα tgβ
Угол наклона α_в в точке В (при Х=l)
tgα_B= tgβ+ + 0,05 рад
(6)
Вертикальная составляющая натяжения каната, способствующая вдавливанию технологической тележки в почву, определится по выражению
R_b=Ptg α_в=52000˙ 0,05=2600 H, (7) что соответствует дополнительной массе комбайна 260 кг, что по сравнению с основной массой комбайна 12000 кг составляет чуть больше 2%
Определим горизонтальную составляющую натяжения (распор) каната от его веса с учетом (3)
P_к= = 51800 H
(8) Видно, что Р>Р_к. В уравнении (7) в расчет принята большая величина. Очевидно, что при Р_к>Р канат мог бы тянуться по почве.

Очевидно также, что на комбайн будет действовать также опрокидывающий момент в направлении движения комбайна, в результате чего увеличиваются нагрузки на передние колеса. В этом случае стрелу целесообразно повернуть в обратную сторону по отношению к направлению движения комбайна.

Однако для самоходного комбайна или сеялки тяговое усилие будет намного меньше по сравнению с принятым в приведенных расчетах и опрокидывающий момент, как и дополнительное давление на почву, будет гораздо меньше.

Использование поворотной мачты с выносной стрелой, связывающейся через натяжной канат, самоходный комбайн (технологическую тележку) с канатно-блочной системой лебедок, позволило упростить конструкцию агрегата за счет отказа от сложной системы упорно-рычажной автоматики в прототипе для разворота комбайна при перемещении энергетических средств с лебедками на следующий гон без отключения их от комбайна.

Кроме того, предложенная конструкция агрегата позволяет повысить надежность его работы в условиях уборки урожая риса в сильно увлажненных чеках, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты при его изготовлении и обслуживании по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

АГРЕГАТ С КАНАТНОЙ ТЯГОЙ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ РАБОТ, а именно уборки урожая в рисовых чеках, включающий технологическую тележку с двигателем, энергетические средства с лебедками, расположенные с противоположных сторон тележки, канатно-блочные системы которых связаны с технологической тележкой, отличающийся тем, что технологическая тележка снабжена поворотной вокруг собственной оси мачтой с двумя шкивами на конце и приводным шкивом, связанными с канатно-блочными системами лебедок, при этом мачта установлена с возможностью поворота вокруг оси приводного шкива в вертикальной плоскости, совпадающей с продольной осью технологической тележки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4