Плуг с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности рабочих органов
Владельцы патента RU 2470503:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к машинам для основной обработки почвы. Плуг, выполненный с возможностью регулирования параметров лемешно-отвальной поверхности рабочих органов, содержит раму, состоящую из брусьев, отвальные рабочие органы со стойками, систему управления параметрами лемешно-отвальной поверхности. Система управления параметрами включает гидроцилиндры и взаимосвязанные между собой исполнительные рычаги, тягу, перемещающуюся возвратно-поступательно по пазам и взаимодействующую с одной стороны через систему рычагов с лемешно-отвальной поверхностью, а с другой - с зубчато-реечным фиксирующим устройством. Устройство плуга позволяет изменять параметры лемешно-отвальной поверхности. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим машинам, и предназначено для основной обработки почвы.
Исследованиями отечественных и зарубежных ученых и существующей практикой установлено, что наиболее качественная обработка почвы при минимальных энергозатратах происходит тогда, когда лемешно-отвальная поверхность рабочего органа отвального плуга имеет определенные параметры. В качестве таких параметров выступают угол постановки лемеха к дну борозды (α) и угол загиба отвала (Δγ) (углы между направлением движения рабочего органа и образующими лемешно-отвальную поверхность).
На сегодняшний день в мире насчитывается более 70 различных видов почв. Согласно исследованиям ученых каждый тип почвы для качественной обработки с минимальными энергозатратами требует рабочий орган плуга с определенными параметрами (α, Δγ).
Это очень важно, так как согласно исследованиям ученых и существующей практики урожайность зерновых культур, например, на 25% зависит от качества обработки почвы.
В настоящее время делается много попыток создания универсальных рабочих органов отвального плуга, на которых можно было бы изменять параметры лемешно-отвальной поверхности (α, Δγ).
Известно техническое решение (а.с. №1168108, кл. А01В 15/04, 1982), которое содержит плужный рабочий орган, отвал которого разделен на две части. Эти части соединены между собой с тыльной стороны отвала при помощи упругих элементов и пружинного демпфера. При помощи этих устройств делалась попытка изменить параметры лемешно-отвальной поверхности. Однако к числу основных недостатков данного устройства относится невозможность изменения угла постановки лемеха (α) к дну борозды и очень слабое изменение загиба отвала (Δγ) по причине технического несовершенства.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является плуг с автоматическим регулированием параметров плужной поверхности (а.с. №733527, А01В 15/00), включающий регулирование параметров лемешно-отвальной поверхности в зависимости от скорости движения агрегата при помощи автоматики, содержащей систему управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, включающую чувствительный элемент в виде гидронасоса, преобразователь в виде цилиндра-демпфера, связанного посредством двуплечего рычага с гидрораспределителем и гидроцилиндром. Кроме того, на преобразователе находится регулирующий дроссель. «Команды автоматики» выполняет система рычагов, которые присоединены к лемешно-отвальной поверхности.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, как отмечают сами авторы данного авторского свидетельства, в процессе работы наблюдаются частые отказы автоматики ввиду ее сложности технической и управленческой, что приводит к заклиниванию в одном положении лемешно-отвальной поверхности и не способствует улучшению качества обработки почвы и снижению тягового сопротивления;
во-вторых, в связи с большим количеством «исполнителей» «команд автоматики» регулирование лемешно-отвальной поверхности производится достаточно приближенно, что также не способствует достижению поставленной цели.
Задачей технического решения является повышение качества обработки почвы и надежности в работе при минимальных энергозатратах путем подбора параметров лемешно-отвальной поверхности для конкретного типа почвы.
Каждый тип почвы требует свои параметры лемешно-отвальной поверхности, при которых достигаются максимум качества и минимум энергозатрат. Исследованиями ученых установлено, что каждый конкретный тип почвы обрабатывается качественно и с минимальными затратами при определенных параметрах лемешно-отвальной поверхности. В этой связи все рабочие органы отвальных плугов по типу лемешно-отвальной поверхности разделены на четыре группы: цилиндрическая, культурная, полувинтовая и винтовая. Максимальное качество обработки почвы при минимальных энергозатратах получается тогда, когда параметры лемешно-отвальной поверхности (угол постановки лемеха к дну борозды α и угол загиба отвала Δγ - угол между направлением движения рабочего органа и углом образующей к стенке борозды) являются оптимальными для конкретного типа почвы. Изменение этих параметров лемешно-отвальной поверхности также требуется в связи с разной скоростью движения агрегата на поле при обработке различных типов почв, причем скорость движения агрегата и параметры лемешно-отвальной поверхности обратно пропорциональны друг другу.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в плуге с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности, включающем состоящую из брусьев раму, отвальные рабочие органы со стойками, систему управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, содержащую гидроцилиндры и взаимосвязанные между собой исполнительные рычаги, в отличие от прототипа система управления параметрами лемешно-отвальной поверхности снабжена тягой с пазами, закрепленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно внешней стороны несущего бруса рамы, в середине тяги сверху установлено зубчато-реечное устройство, причем передний конец тяги соединен при помощи двуплечих рычагов с гидроцилиндром, жестко закрепленным на раме плуга, при этом на внешней стороне тяги равномерно расположены жестко закрепленные пальцы, соединенные через двуплечие рычаги с вертикальными вращающимися осями, установленными на стойках рабочих органов, а нижние концы вертикальных осей выполнены Г-образно и соединены при помощи шарниров с лемешно-отвальной поверхностью.
Кроме того, предложенный плуг с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности рабочих органов отличается тем, что лемешно-отвальная поверхность присоединена к стойке рабочего органа при помощи, как минимум, двух нижних и двух верхних шарниров; вертикальные вращающиеся оси расположены во втулках верхних и нижних кронштейнов, жестко закрепленных на стойках рабочих органов плуга; зубчато-реечное устройство включает зубчатую рейку, жестко присоединенную сверху к середине тяги, и Г-образный фиксирующий зубчатый кронштейн, который присоединен к раме плуга при помощи шарнира и пружины, сверху которой находится лыжа, жестко присоединенная к кронштейну и взаимодействующая в процессе работы с роликом, закрепленным на штоке второго гидроцилиндра; перпендикулярно внешней стороне несущего бруса рамы жестко закреплены оси, входящие в продольные пазы тяги, концы осей снабжены резьбовым соединением.
Новая совокупность существенных признаков технического решения позволяет повысить качество обработки почвы, надежность работы при минимальных энергозатратах, кроме того, достигается:
- высокая надежность в работе, связанная с простотой регулирования параметров лемешно-отвальной поверхности;
- высокая точность установки и надежное фиксирование заданных параметров лемешно-отвальной поверхности, чего не наблюдается в прототипе, где нет механизмов, надежно фиксирующих изменяемые параметры лемешно-отвальной поверхности в заданных положениях;
- патентуемая система управления параметрами лемешно-отвальной поверхности более проста в конструктивном исполнении и долговечна в эксплуатации, чего не наблюдается в прототипе.
В результате проведенного поиска по патентной и научно-технической литературе не были выявлены технические решения, обладающие аналогичной совокупностью существенных признаков и дающие такой же эффект, что указывает на соответствие критерию «новизна» и «изобретательский уровень».
Техническая сущность предложенного изобретения поясняется следующими чертежами, где на:
фиг.1 - общий вид устройства;
фиг.2 - установка тяги на раме;
фиг.3 - рабочий орган плуга, закрепленный на оси;
фиг.4 - крепление лемешно-отвальной поверхности рабочего органа на стойке.
Устройство (фиг.1) содержит раму 1 с закрепленными на ней рабочими органами со стойками 2, систему управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, включающую тягу 3, на которой установлены пальцы 4 и зубчатая рейка 5; тяга имеет продольные пазы 15 (фиг.2), в которые входят оси 16, приваренные к боковой поверхности бруса рамы, тяга крепится на этих осях посредством шайб 17 и гаек 18. Пазы позволяют тяге совершать возвратно-поступательное движение.
Сзади каждого рабочего органа со стойкой установлены вертикальные вращающиеся оси 19 (фиг.3), закрепленные во втулках кронштейнов 20, приваренных к раме, нижние концы этих осей проходят через втулки кронштейнов 21 и соединяются рычагами 22 с шаровыми шарнирами 23, установленными на тыльной стороне рабочих органов 24; кронштейны 21 закреплены на стойках 2 рабочих органов посредством болтов.
Для крепления лемешно-отвальной поверхности рабочего органа на стойке постель 26 (фиг.4) соединяется с башмаками 27 посредством шарниров 28. К постели присоединен рабочий орган, состоящий из лемеха 29 и отвала 30 известным болтовым соединением.
На верхнем конце вертикальной оси первого рабочего органа установлен рычаг 6 (фиг.1), соединенный с первым пальцем тяги и штоком гидроцилиндра 7, верхние концы последующих вертикальных осей соединяются двуплечими рычагами 8 с соответствующими пальцами тяги.
Фиксирование положения лемешно-отвальной поверхности рабочих органов осуществляется зубчато-реечным устройством, состоящим из кронштейна 9 с зубчатой фиксирующей рейкой 10, лыжи 11, пружины сжатия 12, ролика 13, закрепленного на штоке гидроцилиндра 14.
Устройство работает следующим образом.
Тракторист включением рычага управления гидросистемы приводит в действие гидроцилиндр 7. Шток гидроцилиндра через систему рычагов 6 воздействует на пальцы 4, которые придают тяге 3 поступательное движение. В свою очередь пальцы 4 через систему рычагов воздействуют на вертикальную ось 19, которая посредством втулок кронштейнов 20 и 21, поворачивается относительно продольной оси. При своем повороте ось 19 воздействует на рычаг 22, который через шарнир взаимодействует с лемешно-отвальной поверхностью.
Рычаг гидросистемы, расположенный в кабине трактора, имеет четыре фиксированных положения (в соответствии с четырьмя видами лемешно-отвальной поверхности), а также возможность изменения параметров лемешно-отвальной поверхности между фиксированными положениями. В зависимости от типа почвы и скорости движения агрегата выставляются те или иные параметры лемешно-отвальной поверхности. После того, как конкретные параметры выставлены, происходит их надежная фиксация посредством зубчатого механизма, включающего в себя зубчатую рейку 5, фиксирующую рейку 10, пружину 12. Для изменения параметров лемешно-отвальной поверхности тракторист перемещением дополнительного рычага в кабине включает гидроцилиндр 14 - шток гидроцилиндра, имеющий на своем конце ролик 13, который начинает выдвигаться. В процессе выдвижения ролик 13 набегает на лыжу 11 и, посредством сжатия пружины 12, происходит расфиксация (освобождение) зубчато-реечного механизма.
После выставления заданных параметров лемешно-отвальной поверхности происходит их фиксация в порядке, описанном выше.
Регулируемые параметры рабочего органа плуга для каждого конкретного типа лемешно-отвальной поверхности известны:
- цилиндрическая поверхность - α=28…30°, Δγ=0…2;
- культурная поверхность - α=26…28°, Δγ=2…7°;
- полувинтовая поверхность - α=24…26°, Δγ=7…15°;
- винтовая поверхность - α=20…24°, Δγ>15°.
Использование предлагаемого изобретения позволяет за счет надежной системы управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, оригинальной установки лемешно-отвальной поверхности рабочих органов, а также их фиксации получить необходимое качество обработки почвы и рациональное использование потребляемой энергии за счет более низкого тягового сопротивления рабочих органов плуга.
1. Плуг с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности рабочих органов, включающий раму, состоящую из брусьев, отвальные рабочие органы со стойками, систему управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, содержащую гидроцилиндры и взаимосвязанные между собой исполнительные рычаги, отличающийся тем, что система управления параметрами лемешно-отвальной поверхности включает тягу с пазами, закрепленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно внешней стороны несущего бруса рамы, в середине тяги сверху установлено зубчато-реечное устройство, причем передний конец тяги соединен при помощи двуплечих рычагов с гидроцилиндром, жестко закрепленном на раме плуга, при этом на внешней стороне тяги равномерно расположены жестко закрепленные пальцы, соединенные через двуплечие рычаги с вертикальными вращающимися осями, установленными на стойках рабочих органов, а нижние концы вертикальных осей выполнены Г-образно и соединены при помощи шарниров с лемешно-отвальной поверхностью.
2. Плуг по п.1, отличающийся тем, что лемешно-отвальная поверхность присоединена к стойке рабочего органа при помощи, как минимум, двух нижних и двух верхних шарниров.
3. Плуг по п.1, отличающийся тем, что вертикальные вращающиеся оси расположены во втулках верхних и нижних кронштейнов, жестко закрепленных на стойких рабочих органов плуга.
4. Плуг по п.1, отличающийся тем, что зубчато-реечное устройство включает зубчатую рейку, жестко присоединенную сверху к середине тяги и Г-образный фиксирующий зубчатый кронштейн, который присоединен к раме плуга при помощи шарнира и пружины, сверху которой находится лыжа, жестко присоединенная к кронштейну и взаимодействующая в процессе работы с роликом, закрепленным на штоке второго гидроцилиндра.
5. Плуг по п.1, отличающийся тем, что перпендикулярно внешней стороне несущего бруса рамы жестко закреплены оси, входящие в продольные пазы тяги, концы осей снабжены резьбовым соединением.
