устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, например сеялок, агрегатируемых с фронтальной сцепкой (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, включающее тело, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам, при этом шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, причем шарнирное соединение первой концевой части тела выполнено с исключением поворота тела относительно вертикальной оси, пересекающей продольную ось данного соединения, а шарнирное соединение второй концевой части тела выполнено с возможностью поворота тела относительно вертикальной и горизонтально-поперечной осей этого соединения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шарнирное соединение первой концевой части тела содержит один удлиненный цилиндрический продольный шарнир или два цилиндрических продольных шарнира, соосно расположенных дистанционно друг от друга.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что шарнирное соединение второй концевой части тела содержит трехшарнирное сочленение, имеющее продольный, поперечный и вертикальный цилиндрические шарниры.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что шарнирное соединение второй концевой части тела содержит сферический шарнир или выполнено в виде соединения шкворнем.

5. Устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, имеющее тело в форме стержня, концы которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам, при этом шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела в форме стержня относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, а также - относительно их вертикальных осей, причем оно имеет второе тело в форме стержня с шарнирными соединениями и элементами крепления устройства к смежным орудиям, аналогичное первому телу, при этом в рабочем положении первое и второе названные тела на виде сверху расположены непараллельно друг другу, а шарнирные соединения первого и второго тел в форме стержней выполнены сферическими.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что каждое тело в форме стержня выполнено с возможностью изменения его длины.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к сельхозмашиностроению и может использоваться в шарнирных соединительных звеньях, дополняющих фронтальные сцепки или агрегатируемые с ними орудия, преимущественно культиваторы и сеялки.

Известны устройства для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, присоединяемых к фронтальной сцепке. Эти устройства, позволяя орудиям копировать поверхность почвы, предотвращают или ограничивают боковые перемещения смежных в шеренге орудий, то есть поддерживают интервал между ними в заданном пределе, исключающем огрехи при работе названных орудий. Такими устройствами являются шарнир соединительный для составления агрегата из культиваторов ОАО «Грязинский культиваторный завод» (сайт в Интернете - http://www.kultivator.ru); а также соединительное устройство СЗР 01.140 для сеялок (Сеялка зернотравяная стерневая СТС-2,1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Целиноград, 1983. - с.43, 44, рис.6.2. Информация об аналогах приложена к заявке).

Каждое названное устройство-аналог включает тело в виде втулки с шарниром или с частью его, которое сопряжено с элементами крепления устройства к смежным орудиям. Такие элементы аналогов выполнены следующим образом. На раме одного орудия жестко закреплена скоба. В ее отверстиях установлен вертикальный стержень, на котором надето тело-втулка с возможностью поворота и перемещения по нему. На раме другого смежного орудия закреплены ответные части шарнира тела-втулки. Благодаря шарнирному соединению тела-втулки с элементами крепления устройства к рамам смежных орудий последние имеют возможность поворачиваться относительно друг друга в горизонтальной плоскости и в поперечной вертикальной, а за счет перемещения тела-втулки по вертикальному стержню скобы - могут смещаться вверх или вниз, копируя поверхность почвы и сохраняя между собой интервал в заданном пределе.

Устройства-аналоги не могут удовлетворительно работать с комбинированными орудиями массой от 1,5 до 3,5 тонн, в частности с культиваторами и сеялками типа «Лидер-4» и «Обь-4 ЗТ», рамы которых, в агрегате со сцепкой, находятся на значительных интервалах (порядка 600 мм). Кроме того, наличие в каждом устройстве-аналоге поступательной пары (тело-втулка на стержне), работающей в запыленной среде, практически без смазки, и быстро изнашивающейся, сокращает срок его службы.

Прототипом заявленных изобретений-вариантов является устройство (шарнирное звено) для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, в частности сеялок СЗП-3,6; СЗП-3,6А, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, например СП-11А (Сеялка зернотуковая прессовая СЗП-3,6. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ПО «Сибсельмаш», 1980. - Стр.10, 38, рис.22, копии приложены к заявке). Это устройство включает тело, в частности стержень из двух пластин, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. В прототипе названные элементы содержат кронштейны, приваренные к рамам орудий. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела (стержня) относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, а также относительно вертикальных осей. Последнее допускает поворот тела в горизонтальной плоскости, следовательно - относительное смещение вперед или назад и сближение рам смежных орудий при поворотах агрегата.

Устройство-прототип не может работать без буферов, закрепленных на рамах смежных орудий, поскольку не ограничивает относительного смещения вперед или назад этих орудий. Буферы, упираясь друг в друга при сближении орудий на повороте агрегата, ограничивают минимальный интервал между этими орудиями. Соударения буферов со сдвигом, часто повторяющиеся при работе, создают неприятные стуки, высокие динамические нагрузки на рамы орудий и повышенный износ рабочих поверхностей буферов, что снижает надежность агрегата.

Задача изобретений - обеспечение работы заявленного устройства при отсутствии буферов, необходимых для работы прототипа, путем ограничения этим устройством смещения соединенных им орудий вперед или назад относительно друг друга и поддержания интервала между орудиями в заданном пределе, то есть устранение недостатков, отмеченных у прототипа. Эта задача решена двумя изобретениями-вариантами.

Суть первого изобретения. Заявленное устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, как и его прототип, включает тело, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий. Однако, в отличие от прототипа, в заявленном устройстве шарнирное соединение первой концевой части тела выполнено с исключением поворота тела относительно вертикальной оси, пересекающей продольную ось данного шарнирного соединения. Шарнирное соединение второй концевой части тела выполнено с возможностью поворота тела относительно вертикальной и горизонтально-поперечной осей этого шарнирного соединения. Данная новая совокупность общих существенных признаков устройства по первому изобретению во всех случаях его осуществления исключает поворот тела относительно вертикальной оси в шарнирном соединении его первой концевой части. Благодаря этому заявленное устройство ограничивает смещение соединенных им орудий вперед или назад относительно друг друга и поддерживает интервал между орудиями в заданном пределе, не требуя при этом буферов на орудиях, необходимых для работы прототипа, то есть обеспечивает технический результат, указанный в задаче изобретений (после слова «причем»).

В частных случаях осуществления этого изобретения шарнирное соединение первой концевой части тела содержит один удлиненный цилиндрический продольный шарнир или два цилиндрических продольных шарнира, соосно расположенных дистанционно друг от друга. Это просто и надежно фиксирует тело устройства от поворота относительно вертикальной оси, обеспечивая поворот его относительно продольной.

Кроме того, шарнирное соединение второй концевой части тела содержит трехшарнирное сочленение, имеющее продольный, поперечный и вертикальный цилиндрические шарниры. Это позволяет выполнять данное соединение с заданными степенями свободы, без увеличенных зазоров, достаточно прочным и несложным в изготовлении.

Кроме того, шарнирное соединение второй концевой части тела содержит сферический шарнир или выполнено в виде соединения шкворнем. Устройство, исполненное по любой из этих альтернатив, проще конструктивно и может использоваться в агрегатах, преимущественно с более легкими орудиями, например с культиваторами.

Суть второго изобретения. Заявленное устройство для соединения смежных сельскохозяйственных орудий, агрегатируемых с фронтальной сцепкой, как и его прототип, включает тело в форме стержня, концы которого шарнирными соединениями сопряжены с элементами крепления устройства к смежным орудиям, в частности к их рамам. Шарнирные соединения выполнены с возможностью поворота тела в форме стержня относительно их продольных осей, параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий, а также относительно их вертикальных осей. В отличие от прототипа, заявленное устройство имеет второе тело в форме стержня с шарнирными соединениями и элементами крепления устройства к смежным орудиям, аналогичное (необязательно идентичное) первому телу. В рабочем положении первое и второе названные тела на виде сверху расположены не параллельно друг другу. Шарнирные соединения первого и второго тел выполнены сферическими. Указанное расположение двух тел в форме стержней, снабженных сферическими шарнирами, обеспечивает соединенным ими орудиям все степени свободы, необходимые для копирования поверхности почвы, ограничивает смещение этих орудий вперед или назад относительно друг друга и поддерживает интервал между орудиями в заданном пределе. Иначе говоря, названная новая совокупность общих существенных признаков второго изобретения при его осуществлении всегда обеспечивает технический результат, указанный в задаче изобретений.

Кроме того, в частных случаях осуществления второго изобретения каждое тело в форме стержня выполнено с возможностью изменения его длины. Это облегчает составление агрегата и позволяет корректировать интервал между смежными орудиями.

Сущность изобретений поясняется чертежами в виде схем.

На фиг.1 показано устройство по первому изобретению, пример со сферическим шарниром на второй концевой части тела, вид сверху (тонкими линиями изображены фрагменты рам смежных орудий); на фиг.2 - устройство по второму изобретению, вид сверху; на фиг.3 - устройство по первому изобретению, пример с трехшарнирным сочленением на второй концевой части тела и удлиненным цилиндрическим шарниром на первой, аксонометрия; на фиг.4 показан вертикальный разрез А-А фиг.1; на фиг.5 - шеренговый агрегат с фронтальной сцепкой и тремя орудиями, в котором смежные орудия соединены заявленными устройствами, по первому и второму изобретениям, вид сверху.

На чертежах приняты следующие обозначения позиций:

1 - тело, включая тело в форме стержня (во втором изобретении, фиг.2);

2, 3 - шарнирные соединения первой и второй концевых частей тела;

4, 5 - элементы крепления устройства к смежным орудиям агрегата;

6, 7 - левое и среднее смежные орудия в шеренговом агрегате;

8, 9 - продольные геометрические оси шарниров первой и второй концевых частей тела;

10, 11 - вертикальные оси шарниров первой и второй концевых частей тела;

12 - горизонтально-поперечная геометрическая ось шарнирных соединений тела;

13 - правое (третье) смежное орудие в шеренговом агрегате (фиг.5);

14 - устройство (талреп) для изменения длины тела в форме стержня (фиг.2);

15 - несущая пластина элемента крепления устройства к смежному орудию;

16 - щека, закрепленная на несущей пластине;

17 - ось шарнира (деталь, например шкворень, в отличие от геометрических осей 8, 9);

18 - стремянка для крепления несущей пластины к раме орудия;

19 - фронтальная тракторная сцепка для трех орудий;

20, 21 - устройства по первому и второму изобретениям, установленные в агрегате.

Устройство по первому изобретению (фиг.1, 3, 4) имеет тело 1, первая и вторая концевые части которого шарнирными соединениями 2, 3 сопряжены с элементами 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 6, 7 (фиг.1, 3-5), в частности к их рамам. Шарнирные соединения 2, 3 выполнены с возможностью поворота тела 1 относительно их продольных осей 8 и 9 (на фиг.4 точки Б, В), параллельных направлению прямолинейного горизонтального движения орудий 6, 7. Шарнирное соединение 2 первой концевой части тела 1 выполнено с исключением поворота тела 1 относительно вертикальной оси 10 (фиг.1, 3, 4), пересекающей его продольную геометрическую ось 8. Шарнирное соединение 3 второй концевой части тела 1 выполнено с возможностью поворота тела 1 относительно вертикальной 11 и горизонтально-поперечной 12 осей этого шарнирного соединения, хотя бы за счет зазоров в нем (соединение шкворнем).

В частности (фиг.1, 3), шарнирное соединение 2 первой концевой части тела 1 содержит два цилиндрических шарнира B₁ и В₂, расположенных вдоль общей продольной осевой линии 8 (соосно) и дистанционно друг от друга (фиг.1), хотя может иметь один удлиненный цилиндрический продольный шарнир (фиг.3). Шарнирное соединение 3 второй концевой части тела 1 может содержать сферический шарнир (фиг.1) или трехшарнирное сочленение (фиг.3), или может быть выполнено в виде соединения шкворнем (не показано). Каждое из них допускает поворот тела 1 относительно трех координатных осей: продольной 9 (основная степень свободы), вертикальной 11 и поперечной 12.

Например, шкворневое соединение 3 второй концевой части тела 1, выполненное как цилиндрический продольный шарнир (условно см. фиг.1), имеет зазоры в нем для обеспечения возможности поворота (точнее - отклонения) тела 1 относительно вертикальной 11 и поперечной 12 осей в пределах, необходимых и достаточных для работы данного устройства. Тело 1, выполненное V-образной формы (фиг.1), допускает расположение между его шарнирами B₁ и В₂ выступающих элементов рабочих органов орудия 6 (фиг.5). Тело 1 (фиг.1, 3, 4) может иметь разные конструктивные исполнения.

Устройство по второму изобретению (фиг.2) имеет два тела 1 в форме стержней, аналогичных друг другу. Концы каждого тела 1 шарнирными соединениями 2, 3 сопряжены с элементами 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 7, 13 (фиг.2, 5). В рабочем положении стержни 1 на виде сверху расположены не параллельно друг другу, например как боковые стороны Б₁B₁ и В ₂Б₂ трапеции (фиг.2). Шарнирные соединения 2, 3 каждого тела 1 выполнены сферическими. Оба тела 1 в этом примере - регулируемые по длине, в частности с помощью талрепов 14 (фиг.2). Такими телами 1 в форме стержней могут быть две центральные тяги от механизма навески трактора, например МТ3-82 «Беларусь». Применение названных серийных изделий упрощает изготовление и повышает эксплуатационные показатели данного устройства (фиг.2, 5).

Элементы 4, 5 крепления устройства к смежным орудиям 6, 7, 13 (фиг.1, 2) выполнены в виде кронштейнов. Например, элемент 5 шарнирного соединения 3 (фиг.1) имеет несущую пластину 15, на которой закреплены две щеки 16, образующие проушину. В этой проушине размещена втулка или другая ответная часть шарнира Б, связанная с телом 1 и закрепленная осью 17, пропущенной через отверстия в щеках 16. Несущая пластина 15 шарнира Б крепится к раме орудия двумя стремянками 18 (фиг.1, 4), а каждого шарнира В₁, В₂ и Б₁, Б₂ - одной (фиг.1 и 2, стремянки не показаны). Хотя бы часть несущих пластин 15 может крепиться к рамам орудий 6, 7, 13 сваркой. Всегда обеспечивают возможность отсоединения одного из этих орудий от другого, в частности за счет демонтажа стремянок 18 (фиг.1, 2, 4) или выполнения оси 17 шарнирного соединения 3 (фиг.1) в виде соответствующего пальца (шкворня).

В агрегате из трех сельскохозяйственных орудий, например почвообрабатывающих посевных машин ППМ «Обь-4 ЗТ», агрегатируемых с фронтальной сцепкой 19 (фиг.5), заявленные устройства 20 и 21 соединяют смежные в шеренге орудия, соответственно 6, 7 и 7, 13. Устройства 20 по первому изобретению (фиг.1, 3, 4) и 21 по второму (фиг.2) с помощью стремянок 18 прикреплены несущими пластинами 15 к рамам этих орудий, каждое из которых имеет опорные колеса.

Орудия 6, 7 и 13 сницами (прицепными частями) их рам шарнирно, обычно вертикальными шкворнями, присоединены в точках Г, Д, Е (фиг.5) к поперечному тяговому брусу сцепки 19. Эта сцепка, имеющая самоустанавливающиеся колеса (не показаны), присоединена к прицепной скобе трактора, например К-744Б, тяговое усилие которого обозначено вектором Т (фиг.5). Расстояния между точками Г, Д, Е шарниров на тяговом брусе сцепки 19 и длина каждого устройства 20, 21 обеспечивают следующие условия. При работе агрегата интервалы между смежными орудиями 6, 7 и 7, 13 находятся в заданном пределе, исключающем огрехи на их стыках, а продольные оси орудий 6, 7 и 13, в плане (фиг.5), параллельны направлению прямолинейного движения агрегата.

Работа заявленных устройств осуществляется следующим образом.

При переезде агрегата, например от края поля до загонки, подлежащей обработке с одновременным посевом зерновых, опорные колеса орудий 6, 7 и 13 (фиг.5), перекатываясь по поверхности почвы, хаотично оказываются на ее выступах или в углублениях. Поэтому орудия 6, 7 и 13, рамы которых соединены шарнирными устройствами 20 и 21, перемещаются вверх или вниз и отклоняются от горизонтали, свободно копируя поверхность почвы. Причем устройства 20 и 21, даже на поворотах, ограничивают смещения смежных орудий 6, 7 и 7, 8 вперед или назад относительно друг друга и поддерживают интервалы между орудиями в заданном пределе. Рассмотрим это подробнее.

Пусть в начальном положении рамы орудий 6, 7 (фиг.1, 4) горизонтальны, а продольные геометрические оси 8, 9 (фиг.1, 3) шарнирных соединений 2, 3 тела 1, то есть точки Б и В (фиг.4), находятся на одном уровне. При наезде орудия 7 (фиг.4, 5) левым по ходу движения колесом на выступ почвы рама этого орудия отклонится от горизонтали. Левый брус рамы орудия 7 поднимется (фиг.4). При этом тело 1 в шарнирных соединениях 2, 3 - в точках Б, В повернется на угол а, а центр шарнирного соединения 3 по дуге окружности радиусом, равным отрезку БВ, переместится из точки Б в точку Б', то есть поднимется на величину Н и приблизится, подтягивая орудие 7, к смежному орудию 6 на величину сближения К. При сходе левого колеса с выступа почвы все рассмотренные выше элементы орудия 7 и заявленного устройства вернутся в начальное положение, при котором Н=К=0 (фиг.4).

При съезде орудия 7 левым колесом в углубление почвы левый брус его рамы опустится ниже начального положения, показанного на фигуре 4. Тело 1 повернется в шарнирных соединениях 2, 3 - точках Б, В на отрицательный угол и, по аналогии с рассмотренным выше процессом, интервал между рамами орудий 6, 7 уменьшится на величину сближения К, а при выезде колеса из углубления - увеличится до начальной его величины (при К=0). При относительном смещении по высоте рам смежных орудий 6, 7 и 7, 13 соединяющие их устройства 20 и 21 (фиг.5), выполненные по заявленным изобретениям (фиг.1-3), работают аналогично примеру, рассмотренному выше (фиг.4).

Пределы изменений величины сближения К зависят от длины отрезка БВ (фиг.4), отклонения Н вверх или вниз, связанного с величиной неровностей на поверхности почвы, и от состояния агрегата: транспортное или рабочее. Например, при переезде величина К может доходить до 40 мм (при БВ=500 мм., Н=0±200 мм), а при работе - обычно не превышает 10 мм (Н=0±100 мм). На величину К смежные орудия 6, 7 и 7, 13 приближаются друг к другу (фиг.5), а затем возвращаются в начальные положения. Эти перемещения происходят под действием горизонтальных составляющих реакций тела 1 в шарнирных соединениях 2, 3 - точках Б, В (фиг.4). Усилия, действующие на рамы и заглубленные в почву рабочие органы орудий 6, 7, 13, а также на детали устройств 20, 21 (фиг.1-5), благодаря деформации почвы и шин опорных колес орудий не превышают допустимых пределов при всех предусмотренных значениях К (фиг.4).

В начале поворота агрегата (фиг.5), например, влево правое орудие 13 смещается вперед по отношению к орудию 7, а последнее - относительно левого орудия 6, оказавшегося ближе других к мгновенному центру поворота агрегата. Такие смещения орудий 6, 7 и 7, 13 ограничиваются заявленными устройствами 20 и 21 (фиг.5), когда зазоры в их шарнирных соединениях 2, 3 (фиг.1, 2) и в шарнирах Г, Д, Е сцепки 19 (фиг.5) будут выбраны. При этом устройства 20, 21 действуют следующим образом.

Направленное вперед усилие от орудия 7 через элементы 5 (фиг.1) крепления устройства к этому орудию передается в шарнир Б и, действуя в нем, стремится повернуть тело 1 вокруг вертикальной оси 10 (фиг.1, 3) против часовой стрелки. Благодаря тому, что шарниры B₁ и В₂ (фиг.1), образующие шарнирное соединение 2, расположены на достаточной дистанции друг от друга, реакции их опор, то есть элементов 4 с осями 17, создают пару сил, момент которой удерживает тело 1 от поворота относительно вертикальной оси 10 (фиг.1, 3). При этом тело 1, действуя через шарнир Б и элементы 5 на орудие 7 (фиг.1), ограничивает его смещение вперед относительно орудия 6.

В свою очередь, орудие 13 удерживается от смещения относительно орудия 7 соединяющим их устройством 21 (фиг.5), выполненным по второму изобретению (фиг.2). Продольные брусья рам орудий 7 и 13, шарнирно присоединенных к сцепке 19 в точках Д и Е (фиг.5), соединенные устройством 21, параллельны друг другу, что сохраняется и при работе агрегата. Следовательно, в трапеции, боковыми сторонами которой являются два тела 1 в форме стержней Б₁B₁ и Б ₂В₂ (фиг.2), основания Б₁Б₂ и

В₁В₂ сохраняют параллельность друг другу. Направленное вперед усилие от орудия 13, через элементы 5, прикрепленные к его раме, передается в шарниры Б₁ , Б₂ шарнирного соединения 3.

При отмеченном выше условии - сохранении параллельности оснований трапеции Б ₁В₁В₂Б₂ переднее и заднее (на фиг.2 - верхнее Б₂В₂ и нижнее Б ₁В₁) тела 1 в форме стержней воспринимают разные силовые воздействия. Переднее Б₂В₂ тело 1, направленное вторым концом (шарниром Б₂) навстречу усилию от орудия 13, работает на сжатие, а заднее - расположенное в данном примере (фиг.2) симметрично переднему телу 1, испытывает растяжение. При этом продольные составляющие реакций заднего и переднего тел 1 в шарнирах Б₁ и Б₂ (иначе, проекции этих реакций на продольную ось 9 шарнирного соединения 3) будут направлены навстречу усилию от орудия 13 и уравновесят его, что ограничивает смещение этого орудия вперед относительно орудия 7.

При повороте агрегата (фиг.5) направо направления относительного смещения смежных орудий и действия соответствующих усилий изменятся по направлению, а работать заявленные устройства 20, 21 будут аналогично рассмотренному выше. В начале любого поворота агрегата орудия 6, 7 и 13 несколько смещаются вперед или назад относительно друг друга. Эти смещения происходят в пределах зазоров в соответствующих шарнирах и упругих деформаций частей сцепки 19, рам орудий 6, 7, 13 и устройств 20, 21. Затем смещения орудий ограничиваются устройствами 20, 21, как рассмотрено выше. После этого агрегат (фиг.5) продолжает поворот как одно целое.

В устройствах 20 и 21 (фиг.5), выполненных по первому изобретению (фиг.1,3), тела 1, а по второму (фиг.2) система тел 1, не поворачиваются относительно вертикальных осей 10 (фиг.1-4). Поэтому заявленные устройства поддерживают интервалы между смежными орудиями 6, 7 и 7, 13 в заданных пределах, даже при поворотах агрегата. Причем они не требуют буферов на орудиях, необходимых для работы прототипа.

Итак, рассмотренное подтверждает, что заявленные устройства выполняют свои функции и обеспечивают технический результат, указанный в задаче изобретений.