почвообрабатывающее орудие

Формула изобретения

1. Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, прицепное устройство, опорные колеса рамы, механизм перевода рамы в транспортное положение с силовым цилиндром, сменные рабочие органы и механизм изменения глубины хода сменных рабочих органов, отличающееся тем, что рама снабжена шарнирно соединенными секциями в виде продольных брусьев и поперечных несущих балок с установленными на них с возможностью смещения вдоль поперечных несущих балок кронштейнов для установки сменных рабочих органов и подвесок, при этом на последних от рамы несущих балках по ширине секции установлены копирующие колеса.

2. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что подвеска секции выполнена в виде разнесенных по длине рамы пары кронштейнов, один конец каждого из которых соединен с рамой, а другой снабжен вилкой, и пары нажимных штанг, шарниры которых кинематически связаны с вилками кронштейнов и со средней балкой секции.

3. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что прицепное устройство снабжено раскосами, соединенными шарнирно с удаленными концами рамы, при этом шарниры соединения прицепного устройства и раскосов размещены соосно.

4. Орудие по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что раскосы прицепного устройства снабжены талрепами.

5. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что механизм изменения глубины хода сменных рабочих органов выполнен в виде упорного винта, гайка которого установлена на прицепном устройстве, шток винта сопряжен с муфтой, охватывающей прицепное устройство, при этом на муфте размещено основание силового гидроцилиндра механизма перевода рамы в транспортное положение.

6. Орудие по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что муфта снабжена фиксирующим устройством ее пложения на прицепном устройстве.

7. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что сменный рабочий орган выполнен в виде стойки, на нижнем участке которой размещено конусовидное долото эллипсного сечения.

8. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что кронштейн для установки сменных рабочих органов выполнен в виде двух С-образных скоб, охватывающих поперечную несущую балку, при этом одна из скоб снабжена вертикальным каналом для установки стойки.

9. Орудие по пп. 1 и 8, отличающееся тем, что поперечное сечение кронштейна для установки сменного рабочего органа выполнено в виде неравнобокой трапеции, а одна из боковых граней стойки сменного рабочего органа выполнена со скосом, при этом фиксирующее устройство стойки размещено на тыльной части кронштейна.

10. Орудие по пп. 1, 8 и 9, отличающееся тем, что фиксирующее устройство кронштейна выполнено в виде стопорного болта с контргайкой на нем.

11. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что копирующее колесо секции имеет возможность изменения положения относительно поперечной несущей балки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к пропашным культиваторам.

Известен прицепной гидрофицированный культиватор КПГ-4, предназначенный для предпосевной обработки почвы с одновременным боронованием на рабочей скорости до 10 км/ч. Культиватор содержит раму, прицепное устройство, два опорных пневматических колеса, шарнирно соединенные с рамой трех видов грядили, стрельчатые универсальные лапы, соединенные посредством планок с обводными концами грядилей, нажимные штанги грядилей с пружинами сжатия на них, механизм перевода рамы со стрельчатыми лапами в транспортное положение и механизмы изменения глубины культивации (Комаристов В.Е. Думай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины. М. Колос, 1971, с. 77 78, р. 61).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного технического средства, относится невозможность использования последнего для предпосевной подготовки почвы в ранне-весенний период с высокой влажностью почвы (выше 20%) из-за залипания почвы на стойках и крыльях лап.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является культиватор, содержащий поперечный брус с установленными на нем с возможностью регулировки шага параллелограмными секциями, каждая из которых имеет копирующее колесо и сменные рабочие органы, выполненные в виде стрельчатых лап двух типоразмеров с различной шириной захвата, в котором стрельчатые лапы с различной шириной захвата выполнены плоскорежущими с углом крошения 15^o, при этом отношение ширины захвата большей части лапы к меньшей составляет 1,8 2,0, а число лап большего и меньшего захвата одинаково; позади лап установлены бороны с регулируемой переменной шириной захвата; секции установлены на брусе с переменным шагом (RU, патент N 2011909, 1994).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототипа, относятся невозможность обработки почвы в ранне-весенний период из-за налипания почвы, а также невозможность проведения рыхления почвы с наличием стерневого фона.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей почвообрабатывающего орудия.

Технический результат предпосевная обработка почвы в ранне-весенний период с наличием стерневого фона и повышение качества обработки паров.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для обработки паров, включающем прицепное устройство, опорные колеса рамы, механизм привода рамы в транспортное положение с силовым цилиндром, сменные рабочие органы и механизм изменения глубины хода сменных рабочих органов, в котором рама снабжена шарнирно соединенными секциями в виде продольных и поперечных несущих балок с установленными на них с возможностью смещения вдоль поперечных несущих балок кронштейнов для установки сменных рабочих органов и подвесок, при этом на последних от рамы несущих балках по ширине секции установлены копирующие колеса; подвеска секции выполнена в виде разнесенных по длине рамы пары кронштейнов, один конец которого соединен с рамой, а другой снабжен вилкой и парами нажимных штанг, шарниры которых кинематически связаны с вилками кронштейнов и со средней балкой секции; прицепное устройство снабжено раскосами, соединенными шарнирно с удаленными концами рамы, при этом шарниры соединения прицепного устройства и раскосов размещены соосно; раскосы прицепного устройства снабжены талрепами; механизм изменения глубины хода сменных рабочих органов выполнен в виде упорного винта, гайка которого установлена на прицепном устройстве, шток винта сопряжен с муфтой, охватывающей прицепное устройство, при этом на муфте размещено основание силового гидроцилиндра механизма перевода рамы в транспортное положение; муфта снабжена фиксирующим устройством ее положения на прицепном устройстве; сменный рабочий орган выполнен в виде стойки, на нижнем участке которой размещено конусовидное долото эллипсного сечения; кронштейн для установки сменных рабочих органов выполнен в виде двух С-образных скоб, охватывающих поперечную несущую балку, при этом одна из скоб снабжена вертикальным каналом для установки стойки; поперечное сечение кронштейна для установки сменного рабочего органа выполнено в виде неравнобокой трапеции, а одна из боковых граней стойки сменного рабочего органа выполнена со скосом, при этом фиксирующее устройство стойки размещено на тыльной части кронштейна; фиксирующее устройство кронштейна выполнено в виде стопорного болта с контргайкой на нем; копирующее колесо секции снабжено возможностью изменения положения относительно поперечной несущей балки.

За счет того, что рама снабжена секциями, а сменные рабочие органы размещены с равным шагом по длине секции в три ряда, а рабочие органы выполнены в виде стойки с конусовидным долотом, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательского уровня", заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 показано почвообрабатывающее орудие, вид сбоку.

На фиг. 2 то же, вид в плане.

На фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2, механизм перевода рамы в транспортное положение.

На фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2, размещение сменного рабочего органа и его кронштейна на второй поперечной балке секции.

На фиг. 5 сечение В-В на фиг. 2, регулируемое положение копирующего колеса секции.

На фиг. 6 сечение Г-Г на фиг. 2, соединение раскоса с прицепным устройством и рамой почвообрабатывающего орудия.

На фиг. 7 сечение Д-Д на фиг. 2.

На фиг. 8 сечение Е-Е на фиг. 1, шарнирное соединение левой секции с рамой.

На фиг. 9 сечение Ж-Ж на фиг. 4, фиксирующее устройство кронштейна для установки стоек сменных рабочих органов.

На фиг. 10 представлена кинематическая схема почвообрабатывающего орудия при переводе сменных рабочих органов из рабочего положения в транспортное на величину транспортного просвета.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

почвообрабатывающее орудие выполнено прицепным и содержит раму 1, прицепное устройство 2, опорные колеса 3 рамы 1, механизм 4 перевода рамы 1 в транспортное положение с силовым цилиндром 5, сменные рабочие органы 6 и механизм 7 изменения глубины хода сменных рабочих органов 6 (см. фиг. 1 и 2).

Рама 1 почвообрабатывающего орудия (см. фиг. 1, 2, 3, 6, 7 и 8) выполнена в виде полого бруса квадратного сечения 1401408 мм длиной 4200 мм, концы которой закрыты заглушками 8 с помощью замкнутых сварных швов. На нижней грани бруса рамы 1 сварными швами закреплена пара кронштейнов 9 для шарнирного соединения посредством цапфы 10 с щеками 11 продольной балки 12 прицепного устройства 2. На удаленных концах нижней грани бруса рамы 2 равноудаленно от середины бруса размещены кронштейны 13 для шарнирного соединения с раскосами 14 прицепного устройства 2. На верхней грани в центре балки рамы 1 сварными швами закреплены кронштейн 15 механизма 4 перевода рамы 1 в транспортное положение и две пары дополнительных кронштейнов.

Прицепное устройство 2 (см. фиг. 1, 2 и 10) включает продольную балку 12, на переднем конце которой установлен понизитель 17 (см. фиг. 10) с прицепной скобой 18 и пальцем 19. Задняя часть продольной балки 12 (см. фиг. 3) несет щеки 11 для шарнирного соединения с рамой 1. Продольная ось балки 12 прицепного устройства 2 не пересекается с продольной осью полого бруса рамы 1. На боковых гранях в передней части продольной балки 12 со смещением назад от прицепной скобы 18 сварными швами закреплены проушины 20. В проушинах 20 пальцами 21 с вертикальной осью установлены раскосы 14 прицепного устройства 2. Раскосы 14 содержат на передних концах накладки 22, соединенные сварными швами с полой трубой квадратного или круглого сечения. Задняя часть раскоса 14 снабжена талрепом 23. Талреп 24 включает две резьбовые цапфы 24 и 25 соответственно с левой и правой резьбами на их концах и стяжную гайку 26 в виде толстостенной трубы с диаметральным отверстием в ее центре под цилиндрический вороток диаметром 14 мм. Резьбовая цапфа 24 одним своим концом меньшего диаметра (см. фиг. 6) размещена во внутренней полой части трубы и соединена с ней замкнутым сварным швом. Резьбовая цапфа 25 снабжена прорезью шириной 8 мм и установлена на щеке 27. Щека 27 соединена пальцем 28 с парой кронштейнов 13. Пальцы 28 кронштейнов 13 и раскосов 14 и цапфа 10 пары кронштейнов 9 поперечной несущей балки рамы 1 на ее нижней грани установлены соосно.

Опорные колеса 3 (см. фиг. 1 и 2) выполнены пневматическими. Ступицы опорных колес 3 размещены посредством оси в вилках 29. Вилки 29 жестко соединены с рамой 1.

Механизм 4 (см. фиг. 1, 2, 3 и 10) перевода рамы 1 в транспортное положение включает кронштейн 15 и пару кронштейнов 9 на верхней и нижней гранях балки рамы 1, щеки 11 продольной балки 12 прицепного устройства 2, муфту 30 с опорами 31 и силовой гидроцилиндр 5, шток которого пальцем 32 соединен с кронштейном 15, а его основание связано пальцем 33 с опорами 31. Муфта 30 сварной конструкции охватывает продольную балку 12. Боковые грани муфты 30 снабжены фиксаторами 34 ее положения на продольной балке 12. Муфта 30 при освобожденных фиксаторах 34 может свободно перемещаться вдоль продольной оси балки 12.

Рама 1 (см. фиг. 1, 2, 4, 5, 7 и 8) снабжена двумя шарнирно соединенными секциями 35 в виде продольных и поперечных несущих балок 37, 38 и 39. Места сопряжения продольных брусьев 36 и поперечных несущих балок 37, 38 и 39 усилены плитами 40 и 41 и косынками 42. Передние концы продольных брусьев 36 снабжены соосными втулками 43, которые пальцами 44 соединены с кронштейнами 45 на задней вертикальной грани поперечной балки рамы 1. Этим обеспечивается шарнирное соединение передних частей секций 35 с рамой 1. Средняя часть секций 35 соединена с рамой 1 с помощью подвесок 46. Подвески 46 представлены (см. фиг. 7) в виде дополнительных кронштейнов 16, разнесенных по длине рамы 1, и нажимных штанг 47. Верхняя часть дополнительного кронштейна снабжена парой щек 48, образующих вилки, в которых размещена полая ось 49 с диаметральным отверстием. В продольно-вертикальных параллельных плоскостях напротив дополнительных кронштейнов 16 на поперечном несущем брусе 38 сварными швами закреплены кронштейны 50 со сквозными отверстиями для размещения полых осей 51 с диаметральными отверстиями. В диаметральных отверстиях полых осей 49 и 51 установлена нажимная штанга 47. Между осями 49 и 51 на теле штанги 47 установлены пружина сжатия 52 и дистанционная втулка 53, а между ними установлены прокладки 54. Один из концов нажимной штанги 47 снабжен резьбой, на которой установлены плоская шайба и гайка 55.

На последней поперечной несущей балке 39 каждой секции 35 по ее краям равноудаленно от оси симметрии установлены копирующие колеса 56 (см. фиг. 1, 2 и 5), снабженные кронштейнами 57. Кронштейн 57 копирующего колеса 56 установлен на оси 58 с возможностью поворота. Ось 58 размещена в паре кронштейнов 59, которые сварными швами закреплены на несущей балке 39. Кронштейн 57 соединен с рычагом 60, который снабжен ручкой 61 и подпружиненным фиксатором 62. На продольных брусьях 36 секции 35 болтами 63 закреплен дугообразный сектор 64 с радиальными вырезами 65. Поворот рычага 60 вместе с ручкой 61 на один вырез 65 приводит к подъему оси копирующего колеса 56 на 2 см относительно геометрической оси симметрии поперечной несущей балки 39.

Сменные рабочие органы 6 (см. фиг. 1, 2, 4, 9 и 10) содержат стойку прямоугольного сечения и конусовидное долото 66 эллипсного сечения на нижнем участке стойки. Фронтальная часть стойки снабжена лезвием 67 с углом заточки 21.25^o.

Стойки сменных рабочих органов 6 размещены в кронштейнах 68. Каждый кронштейн 68 выполнен в виде двух С-образных скоб 69 и 70, охватывающих одну из трех поперечных несущих балок 37, 38 и 39 левой или правой секции 35. Задняя скоба 70 снабжена четырьмя цилиндрическими штифтами 71 с резьбами на концах. Передняя скоба 69 снабжена четырьмя отверстиями под размер цилиндрических штифтов 71. Задняя С-образная скоба 70 снабжена кронштейном 72 для установки стоек сменных рабочих органов 6. Боковые и задние грани кронштейна 72 образуют вертикальный канал для установки стойки сменного рабочего органа 6. Поперечное сечение кронштейна 72 для установки стойки сменного рабочего органа 6 выполнено в виде неравнобокой трапеции. Одна из боковых граней стойки сменного рабочего органа 6 выполнена со скосом 73. На тыльной части кронштейна 72 приварена накладка 74, на которой выполнено резьбовое отверстие для размещения фиксирующего устройства 75 стойки рабочего органа. Фиксирующее устройство 75 выполнено в виде стопорного болта и контргайки.

Механизм 7 изменения глубины хода сменных рабочих органов 6 (см. фиг. 1, 2, 3 и 10) выполнен в виде упорного винта, гайка 75 которого установлена на продольной балке 12 прицепного устройства 2, а шток 77 винта сопряжен с упорной плитой 78 муфты 30.

Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом.

После соединения агрегатируемого орудия с трактором с помощью понизителя 17 и прицепной скобой 18 и пальцем 19 прицепного устройства 2 приступают к подготовке почвообрабатывающего орудия к работе. Штоковую и бесштоковую полости силового гидроцилиндра 5 соединяют рукавами высокого давления с левой выносной секцией гидрозолотника гидросистемы агрегатируемого трактора. Далее готовят четыре подставки толщиной 15 2 см под опорные колеса 3 и 15 1 см под копирующие колеса 56 при рыхлении почвы. Подставки размещают перед колесами 3 и 56, а трактором раму 1 накатывают на них. Подставки толщиной 15 - 1 см устанавливают под левое и правое колеса 56 секций 35. После этого освобождают фиксаторы 34 муфты 30, а шток 77 механизма 7 отводят от упорной плиты 78 на расстояние 50.60 мм. Далее подают рабочую жидкость в бесштоковую полость силового цилиндра 5, а поршень смещают в правое крайнее положение до упора с крышкой силового гидроцилиндра 5. С нажимных штанг 47 свинчивают гайки 55 до обреза резьбовой части. Утопив в ручке 61 подпружиненный фиксатор 62 рычаг 60 вместе с кронштейном 57 колеса 56 подводят до поверхности подставки толщиной 15 1 см. Фиксатор 62 утапливают в одном из вырезов 65 дугообразного сектора 64. Рычаги 60 устанавливают в тем же вырезах 65 секторов 64. Далее приступают к регулировке положений секций 35 по отношению к поверхности регулировочной технологической площадки. Вращая упорный винт в гайке 76 механизма 7, добиваются, чтобы передние концы продольных брусьев 36 секций 35 были параллельными поверхности технологической площадки. Затем положение муфты 30 блокируют фиксаторами 34 на поверхности продольной балки 12 прицепного устройства 2. Последовательно отвернув стопорные болты с контргайками фиксирующих устройств 75 на кронштейнах 72, стойки сменных рабочих органов 6 поднимают вверх на 5.6 см от поверхности технологической площадки. Затем приступают к расстановке рабочих органов 6 по ширине захвата почвообрабатывающего орудия. Для этого поступают следующим образом. На передней поперечной несущей балке 37 левой секции 35 на крайней левой консоли устанавливают кронштейн 68. От левого кронштейна с интервалом a 400 мм устанавливают на балках 37 левой и правой секций 35 оставшиеся девять кронштейнов 68. На средних поперечных несущих балках 38 секций 35 кронштейны 68 смещают вправо на величину b 266 мм от следа рабочего органа 6 в первом ряду. На задних поперечных несущих балках 39 кронштейны 68 от следа переднего рабочего органа смещают вправо на величину c 133 мм (см. фиг. 2). Это позволяет расставить сменные рабочие органы 6 с шагом по 400 мм на балках 37 - 39, а обработку почвы производить с шириной рыхления почвенной зоны не менее 133 мм. После этого гайками подтягивают резьбовые шпильки 71, а вместе с ними закрепляют С-образные кронштейны 69 и 70 на поверхностях балок 37 39. Конструкция кронштейнов 68 обеспечивает строго вертикальное положение каналов кронштейнов 72. Освободив фиксирующие устройства 75, закругленными вершинами конусовидные долота 66 опускают на твердое покрытие технологической площадки. При завинчивании стопорного болта фиксирующего устройства 75 стойка сменного рабочего органа 6 приближается к вертикальной грани заднего С-образного кронштейна 70. Скос 73 стойки 6 приближается к скошенной грани во внутренней полости кронштейна 72. При поджатии стойки за счет скосов последняя занимает строго фиксируемое положение как в продольно-вертикальной плоскости, так и заданное технологическое положение конусовидных долот 66. После выполнения всех указанных регулировок проверяют расстояние между закругленными вершинами долот 66 по направлению движения почвообрабатывающего орудия. Расстояние между передним и средним рядами d 8005 мм, а расстояние между задним и передним рядами e 160010 мм. Выполнение указанных регулировок обеспечивает заданное положение сменных рабочих органов 6 на секциях 35 рамы 1.

При движении почвообрабатывающего орудия закругленный конец конусовидного долота 66 внедряется в почву на заданную глубину рыхления ( 15 см). Эллипсность долота 66 направляет усилие воздействия на пласт почвы снизу вверх. Это приводит к выдавливанию корней сорняков из почвы. Стержневидные корни сорняков извлекаются на дневную поверхность обработанной почвы. Вьющиеся корни сорняков (вьюнок полевой, гречиха вьюнковая, осот, пырей и др.) вытягиваются из почвы и, как правило, обрываются на 6 7 см ниже дна разрыхленного пласта почвы. Конусовидная поверхность долота 66 разрыхляет почву на фракции от 0,5 см до 3.5 см без механического истирания. Эрозионно-опасные частицы проваливаются между почвенными агрегатами, чем исключается проявление ветровой эрозии почвы.

Размещение сменных рабочих органов 6 в три ряда с шагом по 800 мм и расстановка стоек на балках 37 39 с шагом по 400 мм исключает нависание растительных и корневых остатков на стойках.

При предпосевной подготовке в ранне-весенний период глубину рыхления устанавливают равной глубине заделки семян высеваемых культур. Конусовидные рабочие органы 6 не склонны к залипанию влажной почвой. Проведение обработки почвы на 3 4 дня раньше срока по сравнению с предпосевной обработкой почвы серийным агрегатом, включающим гусеничный трактор ДТ-175С СП-16 2 паровых культиватора КПС-41 с восемью зубовыми боронами ЗБС-1,0, обеспечило сбор урожая в ОПХ "Калининское" зерновых колосовых по 2,0.2,4 т/га, тогда как на контроле меньше на 0,45.0,418 т/га, даже в острозасушливый неблагоприятный 1995 год.

Почвообрабатывающее орудие безукоризненно производит рыхление почвы при наличии стерневого фона.

На конце загона механизатор, управляя ручкой левого гидрозолотника, подает масло в штоковую полость силового гидроцилиндра 5. При втягивании штока силового цилиндра кронштейн 15 вместе с балкой 1 и парой кронштейнов 9 поворачивается вокруг оси цапфы 10 на щеках 11 и осей пальцев 28 в кронштейнах 13 крепления раскосов 14. Вместе с балкой 1 увлекаются дополнительные кронштейны 16 подвесок 46 и четыре пары кронштейнов 45 с пальцами 44 шарнирного соединения секций 35. Кронштейны 45 производят подъем передних балок 37 вместе со стойками сменных рабочих органов 6 на величину транспортного просвета h_тр не менее 220 мм. Щеки 48 дополнительных кронштейнов 16 увлекают за собой ось 49, а вместе с ними и нажимные штанги 47 подвесок 46. Нижний конец штанги 47 через полую ось 51 кронштейнов 50 переводит в транспортное положение заднюю часть секции 35.

При работе орудия на переуплотненных почвах пружины 52 подвесок 46 удерживают секции 35 в равновесном положении.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов; средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.