Плуг с изменяемой шириной захвата

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Плуг с изменяемой шириной захвата содержит раму с пальцами для присоединения к нижним тягам тракторной навески, плужные корпуса, закрепленные на поворотных относительно вертикальных осей кронштейнах. Кронштейны снабжены кривошипами. Шарнирные тяги соединяют кривошипы кронштейнов между собой с образованием системы шарнирных параллелограммов. Рама плуга выполнена жесткой. Один палец установлен на раме неподвижно, а другой установлен с возможностью перемещения по направлению движения плуга и кинематически связан с кривошипом. Подвижный палец установлен на плече поворотного в продольно-вертикальной плоскости коромысла, на другом плече которого установлен горизонтальный шарнир, к которому присоединен поводок, соединенный с кривошипом через рычаг и тягу. Благодаря соотношению размеров плечей коромысла и рычага перемещение поводка осуществляется в продольно-вертикальной плоскости. Для поворота коромысла, в связи с которым осуществляется изменение ширины захвата плуга, применена винтовая стяжка, которая одним концом присоединена к коромыслу, а другим к раме. Проекция на продольно-вертикальную плоскость прямой, соединяющей оси шарниров, проходит в непосредственной близости от пальца, закрепленного на коромысле. Такое конструктивное выполнение позволяет уменьшить массу и упростить конструкцию плуга. Особенно это относится к многокорпусному навесному плугу, агрегатируемому с трактором, движущимся по полю. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, конкретно к плугам с изменяемой шириной захвата.

Известны плуги с изменяемой шириной захвата, содержащие раму с элементами (пальцами) для присоединения к нижним тягам тракторной навески, установленные на раме при помощи вертикальных осей кронштейны с плужными корпусами и шарнирные тяги, соединяющие имеющиеся на кронштейнах кривошипы в систему шарнирных параллелограммов.

В таких плугах рама выполнена в виде шарнирного треугольника, состоящего из поворотной балки, на которой установлены кронштейны с плужными корпусами, переднего бруса с элементами для присоединения к тракторной навеске и стяжки регулируемой длины.

При изменении длины стяжки поворотная балка изменяет свое угловое положение по отношению к направлению движения плуга, благодаря чему изменяется расстояние в поперечной плоскости между вертикальными осями крепления кронштейнов, которые несут плужные корпуса.

Таким образом, для изменения ширины захвата плуга необходимо изменить конфигурацию (углы между звеньями) шарнирного треугольника рамы плуга. Такое техническое решение применено в известных навесных плугах с регулируемой шириной захвата, в частности, по патенту Российской Федерации на изобретение 2114523. Данное решение выбрано в качестве прототипа.

Прототип совпадает с изобретением, которое заявляется, в том, что содержит раму с пальцами для присоединения к нижним тягам тракторной навески, поворотные относительно вертикальных осей кронштейны, снабженные кривошипами, установленные на кронштейнах плужные корпуса и шарнирные тяги, соединяющие кривошипы с образованием системы шарнирных параллелограммов.

Однако в устройстве по прототипу шарнирные соединения звеньев рамы при использовании в тяжело нагруженных многокорпусных навесных плугах при длительной эксплуатации разбиваются; неизбежные люфты в шарнирах снижают жесткость рамы, при этом (с точки зрения науки о сопротивлении материалов) поворотная балка и передний брус начинают работать на изгиб и скручивание как двухопорные шарнирные балки, что вынуждает для обеспечения прочности увеличивать их сечение. Следствием этого является увеличенная масса плуга.

Для многокорпусных навесных плугов такое увеличение массы может оказаться определяющим при агрегатировании из-за ограничений по грузоподъемности тракторной навески и нарушения продольной устойчивости трактора во время транспортных переездов.

В основе изобретения поставлена задача в плуге с изменяемой шириной захвата путем иного исполнения рамы и механизма изменения ширины захвата уменьшить массу плуга с одновременным увеличением его прочности, жесткости и долговечности, улучшить агрегатирование многокорпусного плуга с трактором.

Поставленная задача решена в плуге с изменяемой шириной захвата, который содержит раму с пальцами для присоединения к нижним тягам тракторной навески, плужные корпуса, закрепленные на поворотных относительно вертикальных осей кронштейнах, снабженных кривошипами, и шарнирные тяги, которые соединяют кривошипы кронштейнов между собой с образованием системы шарнирных параллелограммов, тем, что в отличие от прототипа рама плуга выполнена жесткой, один палец установлен на раме неподвижно, а другой установлен с возможностью перемещения по направлению движения плуга и кинематически связан с кривошипом. Кроме того, кинематическая связь подвижного пальца с кривошипом выполнена в виде установленного на горизонтальной оси поворотного в продольно-вертикальной плоскости коромысла, на одном конце которого закреплен палец, а на другом конце - горизонтальный шарнир, к которому присоединен поводок, противоположный конец которого через вертикальный шарнир, рычаг и тягу соединен с кривошипом. При этом соотношение размеров плечей коромысла и рычага выполнено таким, что в диапазоне изменения ширины захвата плуга перемещение поводка происходит практически в продольно-вертикальной плоскости. Также для поворота коромысла применена винтовая стяжка, присоединенная одним концом к коромыслу, а другим к раме, причем проекция на продольно-вертикальную плоскость прямой, соединяющей эти шарниры, проходит в непосредственной близости от пальца, закрепленного на коромысле.

Новизна изобретения заключается в том, что в предлагаемом плуге для изменения ширины захвата не требуется изменять конфигурацию рамы; соединения балки, на которой установлены поворотные кронштейны с плужными корпусами, с передним и продольным брусьями выполнены жесткими (например, балка и брусья сварены между собой), а изменение поперечного расположения кронштейнов с плужными корпусами друг относительно друга осуществляется при повороте всей рамы за счет продольного - по направлению движения плуга - перемещения относительно нее одного из пальцев для присоединения к нижним тягам тракторной навески. При этом сохранение положения по ходу плужных корпусов осуществляется за счет кинематической связи кривошипа кронштейна с поворотным в продольно-вертикальной плоскости коромыслом, на котором закреплен этот палец. Указанная кинематическая связь перемещающихся в перпендикулярных плоскостях коромысла (продольно-вертикальная плоскость перемещения) и кривошипа (горизонтальная плоскость) осуществляется при помощи поводка с взаимно перпендикулярными шарнирами на концах и промежуточного поворотного на вертикальной оси рычага, связанного тягой с кривошипом. Причем для обеспечения наиболее полного согласования перемещений подвижного пальца, расстояния между плужными корпусами (в поперечной плоскости) и установки плужных корпусов относительно направления движения плуга соотношение плечей коромысла и рычага выбрано таким, чтобы в диапазоне изменения ширины захвата поводок (с взаимно перпендикулярными шарнирами на концах) перемещался в продольно-вертикальной плоскости.

Дополнительно для поворота коромысла применена шарнирная винтовая стяжка, присоединенная одним концом к коромыслу, а другим - к раме, причем проекция на продольно-вертикальную плоскость прямой, соединяющей оси этих шарниров, проходит в непосредственной близости от пальца, закрепленного на коромысле. При этом шарнир установки коромысла на раме разгружен от тягового усилия на подвижном пальце.

Перечисленные признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, отсутствуют в известных аналогичных конструкциях. Технический результат, который получен от перечисленных признаков, заключается в повышении прочности, жесткости и долговечности плуга, снижении его массы, что улучшает продольную устойчивость трактора, разгружает гидронавеску при транспортных переездах с навесным многокорпусным плугом, снижает его энергоемкость, упрощает техобслуживание.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого плуга с изменяемой шириной захвата, на фиг. 2 - кинематическая схема плуга (вид сверху), на фиг. 3 - кинематическая схема плуга (вид сверху) при изменении ширины захвата.

Рама плуга состоит из сваренных между собой балки 1, переднего бруса 2 и продольного бруса 3. На балке 1 на осях 4 установлены кронштейны 5 с кривошипами 6. На кронштейнах 5 закреплены плужные корпуса 7. Кривошипы 6 всех кронштейнов 5 соединены между собой шарнирными тягами 8 с образованием шарнирных параллелограммов. На переднем брусе 2 жестко закреплен палец 9 для присоединения плуга к левой тяге тракторной навески (на фигурах 2 и 3 показана штриховыми линиями) и горизонтальный шарнир 10, на котором установлено коромысло 11. На нижнем плече коромысла 11 закреплен палец 12 для присоединения к правой тяге тракторной гидронавески. На верхнем плече коромысла 11 выполнен горизонтальный шарнир 13, к которому присоединен поводок 14, другим концом через вертикальный шарнир 15 соединенный с рычагом 16, поворотным относительно вертикальной оси 17. Рычаг 16 тягой 18 соединен с кривошипом 6. Коромысло 11 через горизонтальный шарнир 19 соединено с винтовой стяжкой 20, другой конец которой соединен с шарниром 21 на раме.

Плуг работает следующим образом.

Ширина рабочего захвата устанавливается изменением длины винтовой стяжки 20 (фиг. 2 и фиг. 3). При этом рама изменяет свое угловое положение относительно оси подвеса К-К тракторной навески (условно показана штрих-пунктирной линией), перпендикулярной направлению движения, показанного стрелкой. Благодаря кинематической связи коромысла 11 (через шарниры 13 и 15, поводок 14, рычаг 16 и тягу 18) с кривошипом 6, происходит поворот кронштейна 5, который через тяги 8 поворачивает и все остальные кронштейны 5 с закрепленными на них плужными корпусами 7. При этом изменяется расстояние в поперечной (по отношению к направлению движения) плоскости между осями 4, на которых установлены кронштейны 5, и тем самым изменяется расстояние между корпусами (на фиг. 2 это расстояние В, на фиг. 3 - это расстояние (В+ΔВ).

Размеры плечей коромысла 11 и рычага 16 выбраны такими, чтобы в диапазоне изменения ширины захвата коромысло 11 с шарниром 13 и шарнир 15 на рычаге 16 перемещались практически в продольно-вертикальной плоскости. Это позволяет применить для кинематической связи стяжку 14 с взаимно перпендикулярными шарнирами на концах. При этом упрощается конструкция и обеспечивается точное согласование перемещения во взаимно перпендикулярных плоскостях коромысла 11 и кривошипа 6 при регулировке ширины захвата.

Шарниры 19 и 21 винтовой стяжки 20 расположены таким образом, что соединяющая их прямая NN (ось винтовой стяжки) проходит в непосредственной близости от оси пальца 12 (фиг. 1). Благодаря такому направлению прямой NN передающееся через палец 12 тяговое усилие замыкается на жесткой раме. Шарнир 10 коромысла 11 от этого тягового усилия практически разгружен. На шарнир 10 передаются только нагрузки, удерживающие от поворота кронштейны 5 с плужными корпусами 7, которые (нагрузки) в несколько раз меньше тягового сопротивления плуга.

Благодаря предложенной конструкции жесткость всего плуга повышается, все сваренные между собой элементы рамы (с точки зрения теории сопротивления материалов) работают в условиях стесненного изгиба и кручения (жесткая заделка балок по концам), что уменьшает действующие на них изгибающие и скручивающие моменты и позволяет изготавливать раму из профилей меньшего сечения. При этом уменьшается масса плуга. При изменении ширины захвата плуга относительно жесткой рамы из силовых элементов плуга изменяет свое положение только коромысло 11. Шарнир 10 для установки коромысла 11 на переднем брусе 2 оказывается в значительной степени разгружен, а его долговечность значительно увеличена. Износ же подвергаемых значительным нагрузкам шарниров 19 и 21 легко компенсируется за счет изменения длины винтовой стяжки 20, которая во время пахоты всегда работает на растяжение.

Таким образом, благодаря предложенному конструктивному исполнению плуга с регулируемой шириной захвата снижается масса плуга, повышаются его долговечность и надежность.

Особенно существенен эффект от предложенного конструктивного исполнения в многокорпусных навесных плугах, агрегатируемых с мощными тракторами, движущимися колесами (гусеницами) по полю.

В таких плугах первые плужные корпуса находятся на значительном удалении от середины трактора, передний брус 2 значительно удлинен, изгибающие и скручивающие нагрузки на него, балку 1 и продольный брус 3 велики.

Из-за того, что у прототипа балка с плужными корпусами, передний и продольный брусья соединены шарнирно, соединяющие указанные элементы рамы разбиваются, а сами элементы рамы выполнены из профилей больших сечений.

Благодаря предложенному конструктивному исполнению для многокорпусных навесных плугов с изменяемой шириной захвата, агрегатируемых с трактором, движущимся колесами по полю, масса может быть снижена, как минимум, на 18-20%.

Формула изобретения

1. Плуг с изменяемой шириной захвата, содержащий раму с пальцами для присоединения к нижним тягам тракторной навески, плужные корпуса, закрепленные на поворотных относительно вертикальных осей кронштейнах, снабженных кривошипами, и шарнирные тяги, которые соединяют кривошипы кронштейнов между собой с образованием системы шарнирных параллелограммов, отличающийся тем, что рама выполнена жесткой, один палец установлен на раме неподвижно, а другой установлен с возможностью перемещения по направлению движения плуга и кинематически связан с кривошипом.

2. Плуг по п. 1, отличающийся тем, что кинематическая связь подвижного пальца с кривошипом выполнена в виде установленного на горизонтальной оси поворотного в продольно-вертикальной плоскости коромысла, на одном плече которого закреплен палец, а на другом плече - горизонтальный шарнир, к которому присоединен поводок, противоположный конец которого через вертикальный шарнир, рычаг и тягу соединен с кривошипом.

3. Плуг по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что соотношение размеров плечей коромысла и рычага выполнено таким, что в диапазоне изменения ширины захвата плуга перемещение поводка происходит практически в продольно-вертикальной плоскости.

4. Плуг по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для поворота коромысла применена шарнирная винтовая стяжка, присоединенная одним концом к коромыслу, а другим к раме, причем проекция на продольно-вертикальную плоскость прямой, соединяющей оси шарниров, проходит в непосредственной близости от пальца, закрепленного на коромысле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3