Почвообрабатывающее орудие
Владельцы патента RU 2407260:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная лесотехническая академия" (RU)
Орудие содержит шарнирно закрепленные на раме подпружиненные грядили с рабочими органами, каждый из которых имеет предохранительное устройство. Предохранительное устройство выполнено в виде установленных на раме гидроцилиндров, штоки которых соединены с грядилями. Рабочие полости гидроцилиндров сообщены с гидроаккумулятором. Предохранительное устройство снабжено гидропульсатором, соединенным с гидроцилиндрами посредством вентиля, теплообменника и обратного клапана. Гидроцилиндры сообщены с гидроаккумулятором посредством обратного и предохранительного клапанов. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность конструкции и снизить тяговое сопротивление орудия, а также повысить качество обработки почвы. 1 ил.
Изобретение относится к лесохозяйственным машинам, в частности к почвообрабатывающим орудиям, оснащенным автоматическими индивидуальными предохранительными устройствами, и предназначено для работы на нераскорчеванных вырубках. Может использоваться также в сельскохозяйственном машиностроении.
Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее шарнирно закрепленный на раме грядиль с рабочим органом и предохранительное устройство в виде кронштейна с пазом, закрепленное жестко на раме, и пружины, один конец которой имеет ролик, расположенный в пазу кронштейна, а второй ее конец соединен со стойкой на грядиле (авт. св. СССР №1021346, A01B 13/04, 07.06.83, Бюл. №21).
Это орудие не обеспечивает достаточного качества обработки почвы при уходе за лесными культурами на вырубках вследствие отсутствия вибрационного воздействия на рабочие органы и не позволяет достичь по этой причине хорошего крошения почвы и стабильный ход дисков на заданной глубине обработки.
Известен глубокорыхлитель-щелерез, содержащий наклонную стойку, долото и вибратор, соединенный с долотом посредством штанги и плоской пружины, причем штанга выполнена в виде спиральной пружины (авт. св. СССР №1665887, A01B 13/08, 30.07.91, Бюл. №28).
Это устройство недостаточно надежно и не обеспечивает качественную обработку почвы из-за большой инерционности звена, передающего вибрации рабочему органу, выполненного в виде спиральной и плоской пружин.
Известно почвообрабатывающее орудие, включающее шарнирно закрепленные на раме подпружиненные рабочие органы, причем передние части рабочих органов смещены относительно шарниров вперед по ходу движения орудия (патент РФ №2023354, A01B 35/02, 30.11.94, Бюл. №22).
Данное орудие ненадежно в работе из-за неизбежного «заякоривания» рабочих органов за препятствия в почве, а предусмотренные конструкцией автоколебания на рабочих органах не гарантируют орудию качественную обработку почвы, засоренную растительными включениями.
В качестве прототипа выбрано почвообрабатывающее орудие с индивидуальным предохранительным механизмом, включающее раму и шарнирно закрепленный грядиль с рабочими органами, гидропневморессору в виде гидроцилиндра и двух гидропневмоаккумуляторов, а также четырех обратных и предохранительных клапана (авт. св. СССР №1690570, A01B 61/04, 15.11.91, Бюл. №42).
Недостатками данного почвообрабатывающего орудия являются снижение качества обработки почвы рабочими органами из-за отсутствия на них принудительно наведенной вибрации, а также невозможность автономной работы орудия без подключения его гидросистемы к гидросистеме агрегатируемого трактора.
Изобретение решает задачу повышения надежности конструкции, качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия.
Это достигается тем, что в почвообрабатывающем орудии, содержащем шарнирно закрепленный на раме грядиль с рабочими органами и предохранительное устройство, выполненное в виде установленных на раме гидроцилиндров, штоки которых соединены с грядилями, а рабочие полости сообщаются с гидроаккумулятором, согласно изобретению грядиль подпружинен, а предохранительное устройство снабжено гидропульсатором, соединенным с гидроцилиндрами посредством вентиля, теплообменника и обратного клапана, причем гидроцилиндры сообщаются с гидроаккумулятором посредством обратного и предохранительного клапанов.
На чертеже изображена принципиальная схема почвообрабатывающего орудия.
Почвообрабатывающее орудие состоит из рамы орудия 1 с шарнирно закрепленными на ней грядилями 2, подпружиненными пружинами 3 и рабочими органами 4. Предохранительное устройство включает в себя гидроцилиндры 5, соединенные гибкими трубопроводами 6 с гидроаккумулятором 7 посредством обратного 8 и предохранительного 9 клапанов, а также с гидропульсатором 10 посредством вентиля 11, обратного клапана 12 и теплообменника 13. В свою очередь, гидропульсатор 10 состоит из цилиндра 14, поршня 15 и эксцентрикового вала 16, соединенного с валом отбора мощности (ВОМ) трактора.
Работа почвообрабатывающего орудия заключается в следующем. При движении рабочих органов 4 в почве на заданной глубине обработки почвы они вместе с грядилями 2 совершают вынужденные колебания в упругой системе «рабочий орган 4 - пружина 3 - почва» под воздействием пульсаций рабочей жидкости в гидроцилиндре 5, передаваемой по трубопроводу 6 от гидропульсатора 10. При этом ложные срабатывания предохранительного устройства почвообрабатывающего орудия предотвращаются за счет регулирования предохранительного клапана 9 на соответствующее усилие. Регулирование амплитуды колебаний рабочего органа, а следовательно, и глубины обработки и качества рыхления в зависимости от удельного сопротивления обрабатываемой почвы и скорости движения агрегата осуществляется из кабины трактора с помощью вентиля 11. Необходимую частоту колебаний рабочих органов устанавливают путем подбора частоты вращения ВОМ трактора. Для предотвращения перегрева в гидропульсаторе 10 рабочая жидкость охлаждается в теплообменнике 13 за счет ее принудительной циркуляции, обеспечиваемой обратным клапаном 12.
При встрече рабочего органа 4 с препятствием грядиль 2 отклоняется вверх, шток гидроцилиндра 5 предохранительного устройства вдвигается внутрь, и рабочая жидкость под возросшим давлением вытесняется поршнем гидроцилиндра через трубопровод 6 и предохранительный клапан 9 в гидроаккумулятор 7.
После преодоления рабочим органом препятствия, под воздействием давления в гидроаккумуляторе 7, рабочая жидкость из последнего вытесняется через обратный клапан 8 в гидроцилиндр 5 предохранительного устройства. Шток гидроцилиндра возвращает грядиль 2 в исходное положение до контакта ее с пружиной 3, закрепленной на раме орудия, при этом рабочий орган заглубляется в почву на заданную глубину обработки, и почвообрабатывающее орудие снова продолжает свою нормальную работу.
В случае необходимости кратковременного выключения гидропульсатора 10, например при непродолжительных вынужденных остановках почвообрабатывающего орудия, переездах и разворотах непосредственно на лесных объектах и др., этот режим работы выполняется путем полного перекрытия вентилем 11 поступления рабочей жидкости в цилиндр 14 гидропульсатора 10 через теплообменник 13. В этом случае поршень 15 «зависает», переместившись под действием эксцентрикового вала 16 в крайнее (верхнее на чертеже) положение и не оказывает сопротивления гидросистеме трактора. Для длительного отключения гидропульсатора, например, в случаях транспортирования почвообрабатывающего орудия агрегатируемым трактором на место работы, особенностей технологии выполняемых работ и др., это легко осуществляется путем отключения ВОМ трактора.
Повышение надежности конструкции и работы почвообрабатывающего орудия обеспечивается за счет снижения инерционности срабатывания предохранительного устройства в момент встречи рабочих органов с препятствиями в виде пней, валунов, камней, крупных корней и т.п. Это достигается благодаря принудительному воздействию вибрации на шарнирные соединения грядиля и предохранительного устройства орудия. Кроме этого, надежность почвообрабатывающего орудия повышается вследствие автономности функционирования его гидросистемы. Повышение качества обработки почвы почвообрабатывающим орудием обеспечивается за счет виброэффекта на рабочих органах, обеспечивающего лучшее крошение почвы, перерезание растительных включений, находящихся на поверхности и в почве, а также самоочищаемости и стабильности хода рабочих органов на заданной глубине обработки. Использование виброэффекта также усиливает эффект самозаглубляемости рабочих органов и особенно на тяжелых лесных почвах, что позволяет отказаться от использования бесполезно возимого балласта-догружателя на навесном почвообрабатывающем орудии. Последнее, наряду с известным эффектом снижения сопротивления движению вибрирующих рабочих органов в почве, позволяет заметно уменьшить тяговое сопротивление орудия, а следовательно, и расход топлива агрегатируемым трактором.
Почвообрабатывающее орудие, содержащее шарнирно закрепленные на раме грядили с рабочими органами, каждый из которых имеет предохранительное устройство, выполненное в виде установленных на раме гидроцилиндров, штоки которых соединены с грядилями, а рабочие полости сообщены с гидроаккумулятором, отличающееся тем, что грядиль подпружинен, а предохранительное устройство снабжено гидропульсатором, соединенным с гидроцилиндрами посредством вентиля, теплообменника и обратного клапана, причем гидроцилиндры сообщены с гидроаккумулятором посредством обратного и предохранительного клапанов.
