Агропромышленный агрегат
Агрегат содержит колесную несущую мостовую ферму для размещения сельскохозяйственных орудий и узлы регулирования положения колес с приводом. Каждый узел регулирования положения колес выполнен с возможностью вращения колес вокруг вертикальной оси в двух направлениях и движения колес вдоль этой оси в двух направлениях, для чего в него введена вал-опора. Нижняя часть вала-опоры связана с парой колес, размещенных на одной геометрической оси. Оба колеса связаны с одним электроприводом через общую червячную передачу, имеющую, по меньшей мере, два режима зацепления колес для их независимого или совместного вращения. Средняя часть вала-опоры выполнена с резьбами двух направлений и связана этими резьбами с двумя роторами силового электромеханического привода через соответствующие гайки, имеющие резьбы разных направлений. Расширяются функциональные и технологические возможности агрегата, а также обеспечивается адаптация к рельефу поверхности почвы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для различных сельскохозяйственных работ, а также в лесоводстве, экологическом мониторинге и для других специальных целей.
Известен мостовой агрегат для сельскохозяйственных работ, привод опорно-ходовых колес которого, служащих для перемещения его по полю, состоит из электродвигателя с редуктором и карданной трансмиссии, включающей стержни, муфты и боковые конические редукторы. По направляющим внутреннего колесного транспортера может перемещаться поезд из нескольких небольших вагонов (тележек) для перевозки, например, обслуживающего персонала, семян или других необходимых грузов (см. патент РФ №1568907, кл. А 01 В 49/00, 1988 г.).
Недостатком известного устройства является сложность его самого и опорной многодорожечной системы для обеспечения его работоспособности.
Известно самоходное мостовое шасси, включающее ферму, установленную на краевых самоходных тележках, колеса которых смонтированы на стойках с поворачивающимися сочленениями, подвижную вдоль фермы платформу с сельскохозяйственными орудиями и привод опорных колес с карданом, содержащий мотор-рудуктор, а между колесами самоходных тележек смонтированы опорные домкраты (патент РФ №2032295, кл. А 01 В 49/00, 19901 г.).
Недостатком известного устройства является невозможность изменения положения шасси относительно поверхности почвы в вертикальном направлении при движении устройства в процессе работы.
Известен мостовой агрегат для сельскохозяйственных работ, содержащий многоопорную ферму с перемещающейся вдоль нее самоходной платформой со сменными сельскохозяйственными орудиями, самоходные тележки с колесными опорами, поворотными на 90 и 180°, домкраты и систему электроснабжения и привода опорных колес, причем агрегат имеет вспомогательную колею и вспомогательную самоходную тележку для перемещения в пространстве клиренса фермы агромоста, причем домкраты смонтированы на вспомогательной самоходной тележке (патент РФ №2040870, кл. А 01 В 49/00, 1991 г.).
Недостатками устройства являются сложность его переориентации в пространстве и невысокие функциональные возможности.
Известен гусеничный агромост, включающий ферму со сменными сельхозорудиями, опирающуюся на самоходные гусеничные тележки, снабженные механизмом разворота гусениц на 90°, вспомогательное технологическое и энергетическое оборудование, каждая из самоходных тележек имеет два разворотных круга, развертываемых цепью от одного реверсивного мотор-редуктора, на каждом из кругов закреплена рама с гусеничным движетелем, а также каждая из самоходных тележек имеет два опорных домкрата с целью привода от общего реверсивного мотор-редуктора (патент РФ №2142682, А 01 В 49/00, 1998 г.).
Недостатком данного агромоста является сложность конструкции, поскольку сложна конструкция гусеничных тележек и конструкция механизмов их разворота, сложна и неудобна система приподнимания гусеничных тележек на домкратах.
Наиболее близким к данному изобретению является сельскохозяйственный агрегат, включающий колесную раму (мостовую ферму) для размещения сельскохозяйственных орудий, устройство регулирования положения колес и двигатель внутреннего сгорания с гидронасосом привода колес, причем колеса выполнены парными в виде смонтированных на одной оси гидромоторов с вращающимся ободом, имеющих пластинчатые подпружиненные шиберы и неподвижную ступицу с внутренней полостью и каналами входа и выхода рабочей жидкости, при этом внутренняя и внешняя окружность ступицы сообщены между собой трубчатыми спицами, на внешней окружности ступицы между спицами выполнены углубления, образующие с ободом рабочие камеры, одна из которых имеет отверстие, а смежные трубчатые спицы имеют обратные клапаны (патент РФ №2033008, кл. А 01 В 49/00, 51/00, 1991 г.). В данном устройстве обеспечена возможность поворота колес относительно вертикальной оси посредством гидравлического привода и системы трубопроводов.
Недостатками данного устройства являются невысокие функциональные и технологические возможности агрегата в связи с невозможностью обеспечения проведения работ в любом заданном направлении его передвижения с сохранением или заданным изменением пространственного положения его мостовых ферм относительно обрабатываемой почвы, а также адаптации по высоте к рельефу поверхности почвы в заданных и достаточных пределах. Сложна конструкция гидропривода устройства и невысока надежность его работы в полевых условиях из-за возможности полной потери работоспособности при разгерметизации гидросистемы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно расширение функциональных и технологических возможностей агрегата за счет обеспечения возможности проведения работ в любом заданном направлении его передвижения с сохранением или заданным изменением пространственного положения его мостовых ферм относительно обрабатываемой почвы, а также адаптации к рельефу поверхности почвы в заданных и достаточных пределах с одновременным упрощением конструкции устройства и повышением надежности его работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в агропромышленном агрегате, содержащем колесную несущую мостовую ферму для размещения сельскохозяйственных орудий и узлы регулирования положения колес с приводом, каждый узел регулирования положения колес выполнен с возможностью вращения колес вокруг вертикальной оси в двух направлениях и движения колес вдоль этой оси в двух направлениях, для чего в него введена вал-опора, нижняя часть которой связана с парой колес, размещенных на одной геометрической оси, причем оба колеса связаны с одним электроприводом через общую червячную передачу, имеющую, по меньшей мере, два режима зацепления колес для их независимого или совместного вращения, а средняя часть вала-опоры выполнена с резьбами двух направлений и связана этими резьбами с двумя роторами силового электромеханического привода через соответствующие гайки, имеющие резьбы разных направлений.
Кроме того, нижняя часть вала-опоры может быть связана с парой колес посредством шасси, на котором установлен электропривод с общей червячной передачей вращения колес.
Наличие вала-опоры, помимо выполнения основной функции несения нагрузки от мостовой фермы, обеспечивает копирование рельефа почвы при движении, а также полностью исключает необходимость использования домкрата как в статике, так и в динамике, что значительно расширяет функциональные возможности агропромышленного агрегата с одновременным упрощением конструкции устройства и повышением надежности его работы.
На фиг.1 и 2 представлен общий вид агропромышленного агрегата.
На фиг.3 представлен вертикальный разрез узла регулирования положения колес.
На фиг.4 представлен горизонтальный разрез червячной передачи на шасси с общим электроприводом на пару колес.
Перечень используемых позиций в описании изобретений.
1. Основание статора силового электромеханического привода.
2. Обмотки статора.
3. Первый ротор с обмоткой.
4. Второй ротор с обмоткой.
5. Щеточный узел.
6. Статорные разделители роторов.
7. Опорные элементы статора.
8. Вал-опора.
9. Крепежный болт.
10. Элемент жесткости фермы агрегата.
11. Верхняя поверхность агрегата.
12. Специальная площадка.
13. Силовые электрокабели.
14. Нижняя поверхность агрегата.
15. Место крепления вала-опоры к шасси.
16. Ребра жесткости шасси.
17. Отверстие для вала червячной передачи.
18. Червячное колесо.
19. Вал червячного редуктора.
20. Ведущая шестерня.
21. Ведомая шестерня.
22. Колесо.
23. Технологическая дорожка.
24. Электропривод.
25. Червяк первого редуктора.
26. Червяк второго редуктора.
27. Основание шасси для электропривода колес.
28 и 29. Ребра жесткости.
30. Корпус редуктора.
31. Общий вал электропривода колес.
32. Мостовые фермы агрегата.
33. Места размещения вала-опоры агрегата.
34. Сельскохозяйственные орудия для обработки почвы и растений.
Узел регулирования положения колес агропромышленного агрегата выполнен на основе электропривода Кузнецова (см. патент РФ №2075813, кл. Н 02 К 7/06, 1992 г.) и содержит размещенные в элементе жесткости фермы агрегата 10 основание статора силового электромеханического привода 1 с обмотками статора 2, первым ротором 3 с соответствующей обмоткой, вторым ротором 4 с соответствующей обмоткой, а также щеточным узлом 5 для подачи и съема управляющего сигнала на обмотки. В узле регулирования предусмотрены статорные разделители роторов 6, установленные на опорные элементы 7 статора. Полые роторы 3 и 4 посредством соответствующих винтовых передач через соответствующие жестко связанные с роторами гайки 29, 30 с резьбами 31 и 32 разных направлений связаны с валом-опорой 8, а ее участок, охваченный полыми элементами узла регулирования положения колес агропромышленного агрегата, выполнен с резьбами двух направлений по всей длине заданного рабочего хода вала-опоры при подъеме и опускании агрегата над почвой. Узел регулирования положения колес закреплен в месте установки в агрегате крепежными болтами 9. Сама ферма содержит элементы жесткости фермы агрегата 10, на верхней поверхности 11 агрегата могут быть размещены, например, на специальной площадке 12 элементы управления и регулирования положения колес агрегата на основе, например, персонального компьютера. Сигналы управления положением и саморегулирование их положения осуществляется посредством силовых электрокабелей 13, связанных с щеточным узлом 5. Нижняя поверхность агрегата 14 предназначена для установки различных сельскохозяйственных орудий 34 для обработки почвы и растений. Вал-опора 8 связана с шасси пары колес агрегата через место крепления вала-опоры к шасси 15, которое обладает ребрами жесткости 16 шасси, и на нем установлена червячная передача вращения колес, содержащая отверстие для вала червячной передачи 17, червячное колесо 18, вал червячного редуктора 19, ведущую шестерню 20, ведомую шестерню 21. Колеса 22 могут перемещаться по технологическим дорожкам 23. На каждом шасси установлен электропривод 24, который через червяк первого редуктора 25 и червяк второго редуктора 26 связан с колесами агрегата. Электропривод закреплен на специальном основании 27 шасси, имеющем ребра жесткости 28 и 29, к которым прикреплен корпус редуктора 30 червячной передачи. Оба червяка объединены общим валом 31 электропривода колес. Валы-опоры 8 расположены в мостовых фермах агрегата 32 в местах размещения 33 валов-опор агрегата.
Устройство работает следующим образом.
Во время сельскохозяйственных работ агропромышленный агрегат движется по технологическим дорожкам 23 или по им же проложенной технологической колее. Каждое колесо 22 или пара колес шасси контактирует с технологической дорожкой в любой момент времени, обеспечивая в совокупности заданное положение плоскости размещения мостовых ферм 32 агрегата и, соответственно, сельскохозяйственных орудий относительно обрабатываемой поверхности. Независимое и, одновременно, управляемое положение каждого колеса обеспечивается работой узла регулирования положения колес в трех вариантах работы его элементов:
- при вращении роторов 3 и 4 и жестко связанных с ними гаек винтовых передач с одинаковыми угловыми скоростями в одну сторону возникает взаимный упор винтовых передач, вследствие чего происходит вращение вала-опоры 8 в ту же сторону без линейного перемещения вдоль оси вала-опоры, в связи с чем колесо 22 поворачивается на технологической дорожке в заданном направлении;
- при вращении роторов 3 и 4 и жестко связанных с ними гаек винтовых передач с одинаковыми угловыми скоростями в разные стороны каждая гайка выдвигает вал-опору 8 в одну и ту же сторону на заданную величину без вращения вокруг ее оси, в связи с чем колесо 22 выдвигается в вертикальном направлении без поворота на технологической дорожке, оставаясь в одном горизонтальном направлении;
- при вращении роторов 3 и 4 и жестко связанных с ними гаек 29, 30 винтовых передач как навстречу друг другу, так и в противоположных направлениях с разными угловыми скоростями вал-опора 8 вращается и одновременно перемещается, в связи с чем колесо 22 выдвигается в вертикальном направлении одновременно с поворотом на технологической дорожке.
Агрегат имеет, по меньшей мере, три (оптимально - четыре) колесные опоры, обеспечивающие не только заданное положение сельскохозяйственных орудий, размещенных на агрегате относительно почвы, но и программируемое их изменение в процессе ее обработки. Система управления, синхронизации и контроля работы узлов регулирования положения колес, например компьютерная, навигационная и/или агротехническая (не показаны), располагаются на фермах агрегата. Также на этих фермах могут быть расположены и силовые генераторы (дизельные, газоэлектрогенераторы и т.д.).
Вращение колес при движении агрегата осуществляется от индивидуальных для каждого колеса или пары колес электроприводов 24, установленных на соответствующих шасси 27. При этом червячный редуктор 30 обеспечивает для каждого колеса или пары колес возможность самостоятельного или совместного вращения, в зависимости от осевого положения общего вала электропривода колес 31, для чего электропривод 24 может быть выполнен на основе, например, электропривода Кузнецова (см. патент РФ №2075813, кл. Н 02 К 7/06, 1992 г.).
В случае необходимости переориентации агрегата относительно сельскохозяйственных угодий или перехода на смежную колею возможно произвольно осуществлять приподнятие любой стороны мостовых ферм агрегата с последующим поворотом и/или движением агрегата в пространстве в заданном направлении. При этом любое колесо или колесная пара одновременно может выполнять функцию домкрата, для чего, например, соответствующий узел регулирования положения колес сначала используется в варианте работы только на линейное перемещение (выдвижение) вала-опоры 8, затем только в варианте работы только на поворот вала-опоры вокруг вертикальной оси, а общий вал электропривода колес 31 для этого узла регулирования устанавливается в нейтральное положение. В этом случае непроизводительного использования сельхозугодий практически не происходит.
Самостоятельное и независимое перемещение и вращение каждого колеса или колесной пары вокруг вертикальной оси и движения вдоль этой оси обеспечивает возможность создания универсальной ходовой системы агрегата, которая может двигаться по всем заранее определенным направлениям обрабатываемой поверхности почвы с изменением или сохранением пространственного положения мостовых ферм агрегата в любом направлении, при этом произвольно адаптируясь в горизонтальной плоскости к данному рельефу поверхности в заданных и достаточных пределах.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в расширении функциональных и технологических возможностей агрегата за счет обеспечения возможности проведения работ в любом заданном направлении его передвижения с сохранением или заданным изменением пространственного положения его мостовых ферм относительно обрабатываемой почвы, а также адаптации к рельефу поверхности почвы в заданных и достаточных пределах с одновременным упрощением конструкции устройства и повышением надежности его работы.
1. Агропромышленный агрегат, содержащий колесную несущую мостовую ферму для размещения сельскохозяйственных орудий и узлы регулирования положения колес с приводом, отличающийся тем, что каждый узел регулирования положения колес выполнен с возможностью вращения колес вокруг вертикальной оси в двух направлениях и движения колес вдоль этой оси в двух направлениях, для чего в него введена вал-опора, нижняя часть которой связана с парой колес, размещенных на одной геометрической оси, причем оба колеса связаны с одним электроприводом через общую червячную передачу, имеющую, по меньшей мере, два режима зацепления колес для их независимого или совместного вращения, а средняя часть вала-опоры выполнена с резьбами двух направлений и связана этими резьбами с двумя роторами силового электромеханического привода через соответствующие гайки, имеющие резьбы разных направлений.
2. Агрегат по п.2, отличающийся тем, что нижняя часть вала-опоры связана с парой колес посредством шасси, на котором установлен электропривод с общей червячной передачей вращения колес.
