Каток з шинами напівпорожнього типу для сільськогосподарських машин

Реферат: Каток (10) містить трубну основу (12), здатну обертатися навколо осі (Х-Х), і безліч шин (14) напівпорожнього типу, змонтованих навколо трубної основи, і пар розпірних деталей (16), створених, щоб утримувати шини (14) на відстані від трубної основи (12), при цьому кожна розпірна деталь (16) має маточину (18), здатну надягатися на трубну основу (12), і зовнішній борт (20), причому зовнішні борти (20) розпірних деталей (16) однієї пари створюються таким чином, що вони утримують кільцеподібну утримуючу ділянку (22) шини, еластичне кільце (24) розташовується щоразу по колу трубної основи (12) в проміжку між маточинами (18) двох розпірних деталей (16), які належать до двох суміжних пар. UA 105761 C2 (12) UA 105761 C2 UA 105761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується катка, оснащеного шинами напівпорожнього типу, призначеного для сільськогосподарських або аналогічних машин. Катки сільськогосподарських машин зазвичай комбінуються з різноманітним устаткуванням або машинами, наприклад устаткуванням для обробки ґрунту, сівалками і так далі. Зазвичай подібна машина є комбінацією устаткування, що перевозиться услід за трактором, за яким слідує каток. Каток служить, зокрема, для утрамбовування землі, заздалегідь обробленої устаткуванням, і для регулювання глибини її обробітку знаряддям. Існує багато типів катків від звичайного у вигляді металевого циліндра до більш сучасних, які містять еластичні кільцеві елементи, такі як шини або їх аналоги, закріплені на трубі, яка обертається навколо осі. Прикладом може служити шина напівпорожнього типу, описана в публікації FR, - А - 2763279 на ім'я заявника. Такі шини напівпорожнього типу надягають безпосередньо на трубну основу і не накачуються, що додає їм якусь еластичність. Зазвичай вони мають перетин у вигляді ковпака, що дозволяє їм утворювати борозни на ґрунті, наприклад, для висівання зерен в ґрунт за допомогою сівалки, розташованої позаду катка. Подібні катки в цілому задовольняють всім вимогам, але до їх недоліків належить те, що вони є відносно важкими, що викликає необхідність використовувати трактори великої потужності, зокрема, коли каток входить до складу машини, що перевозиться, яку слід піднімати трактором, коли трактор проводить поворотні маневри або ж рухається по дорозі. Підвищена вага даних катків пов'язана в цілому з трубною основою, утвореною сталевим порожнистим циліндром великого діаметра, безпосередньо на якому розміщуються шини. Наприклад, вага звичайного катка, оснащеного шинами напівпорожнього типу складає мінімум 350 кг при ширині в 3 м і діаметрі шин 500-600 мм. Документ FR 2776239 А1, опубл. 24.09.1999, Д1 розкриває каток, в якому шини підтримуються за допомогою пари металевих кільцевих бортів, що є невід'ємними від відповідних металевих маточин, встановлених на трубній основі. Каток являє собою сукупність твердих деталей, зафіксованих між собою, та не має осьової гнучкості. Документ DE 9205660 U1 описує каток, що містить шини. Кожна шина підтримується двома протилежними бортами, що жорстко зафіксовані на центральній трубі через невеликий отвір. Однак, в проміжку між двома суміжними отворами немає нічого. Цей каток також являє собою сукупність твердих деталей, зафіксованих між собою, та не має осьової гнучкості. Задачею даного винаходу є усунення вказаних вище недоліків. Для цього винаходом пропонується каток, що складається з трубної основи, здатної обертатися навколо осі і безлічі шин напівпорожнього типу, встановлених на трубній основі. Каток відповідно до даного винаходу включає пари розпірок, виконаних для того, щоб утримувати шини на відстані від трубної основи, кожна розпірка має маточину, утворену надягатися на трубну основу і зовнішній борт, при цьому зовнішні борти розпірних деталей однієї пари, виконані з можливістю фіксації кільцеподібної утримуючої ділянки, при цьому еластичне кільце розташовується на трубній основі в проміжку між маточинами двох розпірних деталей, що належать до двох суміжних пар. З цього виходить, що кожна з шин напівпорожнього типу утримується на відстані від трубної основи парою розпірних деталей, які надягають на трубну основу і грають, таким чином, роль підтримуючого і розділового органу для шин. Таким чином, допускається використовувати трубну основу, зазвичай сталевий циліндр, меншого діаметра, відносно відомих катків, коли шини надягають безпосередньо навколо трубної основи. Наявність еластичних кілець, розміщених одне за одним за парами розпірних деталей, дозволяє забезпечувати блоку осьову гнучкість і уникати руйнування блоку унаслідок зазору, що обов'язково є між трубною основою і розпірною деталлю. Крім всього у напрямі осі ці кільця виконують розділову роль, що дозволяє змінювати проліт по осі між шинами напівпорожнього типу, а, отже, змінювати по розсуду крок, що розділяє їх, замінюючи еластичні кільця іншими кільцями різного осьового розміру. Отримуваний таким чином виграш у вазі катка, по даному винаходу, може складати порядку від 25 до 30 % по відношенню до відомих катків. Крім того, розпірні деталі переважно виконані з пластмаси, що сприяє зменшенню ваги катка. У наведеному далі описі, який приводиться виключно як приклад, робиться посилання на графічні матеріали, що додаються, на яких: 1 UA 105761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - на фіг. 1 представлений частковий вигляд катка з подовжнім перетином відповідно до першого варіанту здійснення винаходу, перетин, виконано по лінії І-І, зображено на фіг. 2; - на фіг. 2 представлений подовжній перетин катка, зображеного на фіг. 1; - на фіг. 3 представлений загальний вигляд подовжнього перетину катка, зображеного на фіг. 1; - на фіг. 4 представлений загальний частковий вигляд трубної основи катка, зображеного на фігурах 1 і 3; - на фіг. 5 представлений поперечний розріз шини; - на фіг. 6 представлений загальний частковий вигляд розпірної деталі; - на фіг. 7 представлений вигляд, аналогічний фіг. 6, на якому зображена розпірна деталь, оснащена елементами жорсткості в районі маточини; - на фіг. 8-10 представлений загальний вигляд еластичних кілець із зростаючими осьовими розмірами; - на фіг. 11 представлений частковий вигляд в осьовому розрізі катка, на якому зображені сили, що впливають на еластичне кільце, затиснуте між двома розпірними деталями; і - на фіг. 12 представлений вигляд в осьовому розрізі катка з двома шинами напівпорожнього типу відповідно до другого варіанту здійснення винаходу. На фіг. 1 зображений каток 10, що складається з трубної основи 12, який є сталевим циліндром діаметром d, здатним обертатися навколо осі обертання X-X. На трубну основу 12 надягається безліч шин напівпорожнього типу 14. Каток має безліч шин 14, наприклад від десяти до двадцяти, при цьому з міркувань простоти на фіг. 1 представлені тільки шість. Кожна з шин 14, за винятком крайніх шин, встановлена на відстані від трубної основи 12 за допомогою пари розпірних деталей 16, що мають в цілому кільцеподібну форму, кожна з яких забезпечується маточиною 18, встановлюваною на трубну основу 12, і зовнішнім бортом 20 кільцеподібної форми. Зовнішні борти 20 розпірних деталей 16 однієї пари виконані таким чином, що вони утримують кільцеподібні ділянки 22 шини 14, як це буде пояснено докладніше надалі. Окрім цього, еластичне кільце 24 встановлюється на трубній основі 12 в проміжку між маточинами 18 двох розпірних деталей 16, які належать до двох суміжних пар. Каток забезпечується крайніми шинами, які ідентичні іншим, і кожна з яких утримується між розпірною деталлю 16, ідентичною тій, на яку спираються проміжні шини, і периферійним диском 26, встановленим на кінці трубної основи. Це дозволяє дотримувати з'єднання, що чергується попарно, розпірних деталей 16 і еластичних кілець 24, стиснених в аксіальному напрямі між двома периферійними дисками 26. Оскільки існує обов'язковий зазор (близько декілька міліметрів) між трубною основою і кожною з розпірних деталей, допускається осьове стиснення на трубній основі для надання збірці осьової гнучкості і уникнення зазору, який здатний пошкодити збірку. Як зображено на фіг. 1-3, кожен з периферійних дисків 26 несе кінцевий вал 28, який орієнтований у напрямі осі обертання Х-Х. Кожен з периферійних дисків 26 пригвинчується, наприклад, чотирма гвинтами 30 (фіг. 1-3) до упорної пластини 32 (фіг. 3 і 4), яка закріплена усередині трубної основи 12. Наприклад, упорна пластина 32 приварюється безпосередньо усередині трубної основи 12 і має чотири різьбові отвори 34 для відповідно чотирьох гвинтів 30. Отже, коли периферійні диски 26 пригвинчуються на відповідних кінцях трубної основи 12, вони забезпечують осьове еластичне стиснення збірки завдяки присутності еластичних кілець 24. Такі шини напівпорожнього типу 14 виготовляються звичайним способом, як вказано, наприклад, в згаданій вище публікації FR - А - 2 763 279. Ці шини мають зовнішній діаметр D (фіг. 1), значно перевищуючий діаметр d трубної основи 12, завдяки присутності розпірних деталей. У вигляді прикладу співвідношення D/d може бути близько 2 до 5. У варіанті здійснення винаходу це співвідношення дорівнює приблизно 3,5. Виходячи з цього, допускається використання трубної основи 12 меншої ваги, по відношенню до ваги трубної основи, про яку велася мова в згаданій публікації. Звернемося тепер до фіг. 4, для того, щоб описати пристрій шини 14 напівпорожнього типу. Ця шина, також звана напівпорожньою шиною, виготовлена звичайним способом. Вона містить трубчастий кожух 36 без підкачки, оснащений протектором 38, внутрішню стінку 40, утворюючу порожнистий циліндр, і яка знаходиться в протилежній частині від протектора, і дві бічні поверхні 42, що сполучають протектор з внутрішньою стінкою. Кільцеподібна утримуюча ділянка 22 шини містить два виступи 44, розташовані один напроти іншого, а зовнішній борт 20 кожної розпірної деталі забезпечений кільцеподібною 2 UA 105761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 канавкою 46 (фіг. 6). З чого виходить, що обидва виступи 44 шини можуть утримуватися у відповідних кільцеподібних канавках 46 двох парних розпірних деталей, що знаходяться одна напроти іншої, як це показано на фіг. 1 і 3. Як це показується на фіг. 5 обидва виступи 44, розташовані протилежно один одному, прикріпляються до внутрішньої стінки 40 за допомогою кільця 48. Збірка, утворена обома виступами 44 і кільцем 48 має в поперечному перетині форму перевернутого Т або форму гриба. Переважно шина напівпорожнього типу посилюється. Наприклад, вона щонайменше має внутрішню арматуру 50, яка прихована у внутрішній стінці 40 трубчастого кожуха 36. Внутрішня арматура дозволяє підсилити шину в тому місці кожуха, яке піддається найбільшій дії. Протектор шини може бути гладким, мати виступаючий або внутрішній малюнок, наприклад шпильки 52, як зображено на фіг. 1, 2, 3 і 5. Звернемося тепер до фіг. 6, для опису пристрою розпірної деталі 16. З одного боку розпірна деталь 16 обмежується зовнішньою стінкою 54, яка тягнеться від маточини 18 до зовнішнього борту 20, де виконана кільцеподібна канавка 46. Зовнішня стінка 54 має форму круга і проходить від маточини 18 до зовнішнього борту 20, розширюючись до кінця. З протилежного боку розпірна деталь обмежена внутрішньою поверхнею 56, зазвичай плоскою, яка проходить перпендикулярно до осі обертання Х-Х катка. Коли дві парні розпірні деталі 16 встановлені одна напроти одної для установки між ним шини 14, їх внутрішні поверхні приходять у взаємодію. Розпірні деталі 16 виготовляються цілісними за допомогою формування початкового матеріалу. Переважно застосовується армована пластмаса. Прикладом є поліамід, такий як РА 6.6, заповнений волокнами або скляними кульками. Це сприяє полегшенню катка. Крім того, в представленому прикладі, розпірна деталь 16 містить підсилюючі ребра, а саме радіальні ребра 58 і кругові ребра 60. Підсилюючі ребра розташовані усередині розпірної деталі, іншими словами, між зовнішньою стінкою 54 і внутрішньою поверхнею 56, остання є, таким чином, відкритою поверхнею. Наявність цих ребер сприяє посиленню розпірної деталі і зменшенню її ваги. Проте, також допускається, виготовлення цілісних або частково полегшених розпірних деталей. Кільцеподібна утримуюча ділянка 22 кожною з крайніх шин утримується між зовнішнім бортом 20 розпірної деталі і відповідним зовнішнім бортом 62 периферійного диска 26, який обмежує кільцеподібну канавку 64, в яку входить один з виступів 44 крайніх шини (фіг. 3). На фіг. 7 зображена розпірна деталь 16, аналогічна розпірній деталі, описаній раніше, але призначена для утримання крайньої шини в зчепленні з периферійним диском 26. Оскільки розпірна деталь особливо схильна до навантажень, корисно оснастити її елементами жорсткості особливо в районі маточини. У варіанті здійснення, зображеному на фіг. 7, розпірна деталь аналогічна розпірній деталі, зображеній на фіг. 6, але має додаткові кругові ребра 66 і радіальні ребра 68, сполучені з круговим ребром 66 і з круговим ребром 60, яке взаємодіє з трубною основою. Ребра 66 і 68 дозволяють підсилити структуру розпірної деталі в районі маточини 18. Як зображено на фіг. 6 і 7, кожна розпірна деталь має в районі маточини 18 стінку 70 у формі зрізаного конуса, яка розширюється в напрямі від осі обертання Х-Х. Тепер звернемося до фіг. 8, для докладного опису конструкції еластичного кільця 24. Воно обмежується циліндровою внутрішньою стінкою 72, циліндровою зовнішньою стінкою 74 і двома стінками 76 у формі зрізаного конуса. Таким чином, кільце має в поперечному розрізі трапецієвидний перетин, при цьому більша основа трапеції відповідає внутрішній стінці 72, а менше зовнішній стінці 74. Еластичне кільце 24, зображене на фіг. 8, є цілісним і воно має осьовий розмір вибраної величини для регулювання кроку Р і відстані Е (фіг. 1) між двома прилеглими шинами. Для забезпечення надійного стиснення збірки, стінка 70 у формі зрізаного конуса маточини 18 має форму аналогічну формі стінки 76 у формі зрізаного конуса еластичного кільця 24. На фіг. 9 зображено інше еластичне кільце 24, що має осьовий розмір, який перевершує розмір еластичного кільця, зображеного на фіг. 8. Це дозволяє збільшити відстань Е між двома шинами, а отже і крок Р, який їх розділяє. В цьому випадку передбачені виїмки 78, які виходять до однієї з перегородок 76 у формі зрізаного конуса, що дозволяє полегшити еластичне кільце, зберігаючи його еластичні властивості. 3 UA 105761 C2 5 10 15 20 25 30 На фіг. 10 зображений інший варіант здійснення кільця 24, яке має осьовий розмір, що перевершує розмір еластичного кільця, зображеного на фіг. 9, що дозволяє додатково збільшити проміжок між двома сусідніми шинами. Аналогічно фіг. 9, на еластичному кільці виконані виїмки 78. Переважно еластичне кільце виконано з еластичного матеріалу, наприклад з натурального або синтетичного каучуку. Вигідно використовувати каучук з твердістю по Шору приблизно 3580, наприклад 63. Коли кільце 24 (фіг. 11) утримується відповідно між маточин двох розпірних деталей 16, сусідніх розпірних деталей, що належать до пар, його стінки 72 у формі зрізаного конуса упираються відповідно в згадані вище стінки 70 у формі зрізаного конуса розпірних деталей. Звідси витікає, що під впливом зусилля осьового стиснення, виявляються дві протилежні осьові сили FA, що мають радіальну складову (радіальну силу FR), направлену у всередину, іншими словами у напрямі осі обертання, яка впливає на еластичне кільце 24 у напрямі трубної основи 12. Таким чином, еластичне кільце притискається радіально до трубної основи, що таким чином усуває зазор між ними. На фіг. 12 зображений каток відповідно до іншого варіанту здійснення винаходу, який має дві шини 14, дві пари розпірних деталей 16 відповідно для утримання обох шин, і одне еластичне кільце 24, розташоване між парами розпірних деталей 16. Трубна основа 12 складається в цьому випадку з двох частин 12А і 12В, кожна з яких має зовнішню реборду 80, виконану з можливістю упору на маточину 18 розпірної деталі 16. Частини 12А і 12В є ідентичними і вмонтовуються на центральну маточину 82 за допомогою підшипника 84. Крім того, обидві частини 12А і 12В з'єднуються між собою засобами кріплення 86, в даному варіанті здійснення болтами з гайками, які проходять паралельно осі обертання і які притискають обидві частини 12А і 12В. Такі засоби кріплення дозволяють регулювати зусилля осьового стиснення і надають, крім іншого, можливість розбирання і збірки катка, особливо у разі потреби заміни шини або еластичного кільця. Переважно частини 12А і 12В виконані з металу або пластмаси, наприклад поліаміду. Такий каток з двома шинами може перевозитися за допомогою вилки або подібного позаду сільськогосподарської машини. Переважно обладнати машину безліччю незалежних катків, для того, щоб краще слідувати нерівностям ґрунту. Зрозуміло, що каток відповідно до даного винаходу, може мати різні розміри і різну кількість шин напівпорожнього типу. Винахід зокрема використовується для катків сільськогосподарських або аналогічних машин. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Каток (10), який містить трубну основу (12), виконану з можливістю обертання навколо осі (ХХ) і щонайменше дві шини (14) напівпорожнього типу, встановлені на трубній основі, і пари розпірних деталей (16) для фіксації шини (14) на відстані від трубної основи (12), який відрізняється тим, що кожна розпірна деталь (16) має маточину (18), здатну надягатися на трубну основу (12) і зовнішній борт (20), при цьому зовнішні борти (20) розпірних деталей (16) однієї пари виконані з можливістю фіксації кільцеподібної утримуючої ділянки (22) шини, при цьому еластичне кільце (24) розташоване на трубній основі (12) в проміжку між маточинами (18) двох розпірних деталей (16), які належать до двох суміжних пар. 2. Каток за п. 1, який відрізняється тим, що містить кільцеподібну утримуючу ділянку (22) шини (14), яка включає два виступи (44), розташовані один напроти іншого, при цьому зовнішній борт (20) кожної розпірної деталі (16) забезпечений кільцеподібною канавкою (46) так, що обидва виступи (44) шини (14) утримуються у відповідних кільцеподібних канавках (46), що знаходяться одна напроти іншої, обох парних розпірних деталей (16). 3. Каток за п. 2, який відрізняється тим, що шина (14) містить трубчастий кожух (36) без підкачки, оснащений протектором (38), внутрішню стінку (40), яка виконана напроти протектора, і дві бічні поверхні (42), що сполучають протектор (38) з внутрішньою стінкою (40), при цьому обидва виступи (44), розташовані один напроти іншого, прикріпляються до внутрішньої стінки (40) за допомогою кільця (48). 4. Каток за п. 3, який відрізняється тим, що шина (14) містить щонайменше одну внутрішню арматуру (50), розміщену у внутрішній стінці (40) трубчастого кожуха (36). 5. Каток за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що розпірна деталь (16) обмежується з одного боку зовнішньою стінкою (54), яка проходить між маточиною (18) і зовнішнім бортом (20), 4 UA 105761 C2 5 10 15 20 25 30 35 і з протилежного боку внутрішньою поверхнею 56, по суті плоскою, такою, що проходить перпендикулярно осі обертання (Х-Х) катка. 6. Каток за п. 5, який відрізняється тим, що розпірна деталь (16) містить підсилюючі ребра (58, 60), розташовані у внутрішньому просторі між зовнішньою стінкою (54) і внутрішньою поверхнею (56), що є відкритою поверхнею. 7. Каток за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що розпірна деталь (16) виготовлена за допомогою формування цілісної пластмаси, зокрема поліаміду. 8. Каток за одним з пп. 1-7, який відрізняється тим, що містить дві крайні шини (14), кожна з яких утримується між розпірною деталлю (16) і периферійним диском (26), прикріпленим до одного з країв трубної основи (12), що дозволяє утримувати збірку з'єднань розпірних деталей (16) і еластичних кілець (24), що чергуються попарно, в стислому стані між двома периферійними дисками (26). 9. Каток за п. 8, який відрізняється тим, що кожен з периферійних дисків (26) містить кінцевий вал (28), який орієнтований у напрямі осі обертання (XX) і пригвинчується до упорної пластини (32), яка закріплена усередині трубної основи (12). 10. Каток за одним з пп. 8 і 9, який відрізняється тим, що кільцеподібна утримуюча ділянка (22) кожною з крайніх шин (14) утримується між зовнішнім бортом (20) розпірної деталі (16) і зовнішнім бортом (62) периферійного диска (26). 11. Каток за п. 10, який відрізняється тим, що розпірна деталь (16), що підтримує крайню шину (14), містить ребра жорсткості (66, 68) в районі маточини (18). 12. Каток за одним з пп. 1-7, який відрізняється тим, що містить дві шини (14), дві пари розпірних деталей (16) для утримання відповідно обох шин (14) і еластичного кільця (24), розміщеного між парами розпірних деталей (16), при цьому трубна основа (12) складається з двох частин (12А, 12В), кожна з яких оснащена зовнішньою ребордою (80), здатною спиратися на маточину (18) розпірної деталі (16), обидві частини (12А, 12В) сполучено між собою засобами кріплення (86). 13. Каток за одним з пп. 1-12, який відрізняється тим, що еластичне кільце (24) розмежовується циліндровою внутрішньою стінкою (72), циліндровою зовнішньою стінкою (74) і двома стінками (76) у формі зрізаного конуса, у вигляді трапецієвидного перетину, більша основа якого відповідає внутрішній стінці, а менша - зовнішній стінці, при цьому маточина (28) кожною з розпірних деталей розмежовується стінкою (70) у формі зрізаного конуса, що має форму, аналогічну формі стінки (72) у формі зрізаного конуса стінки еластичного кільця (24). 14. Каток за одним з пп. 1-13, який відрізняється тим, що еластичне кільце (24) має осьовий розмір вибраної величини для регулювання відстані Е і кроку Р між двома прилеглими шинами (14). 15. Каток за одним з пп. 1-14, який відрізняється тим, що еластичне кільце (24) виготовлено з еластичного матеріалу типу натурального або синтетичного каучуку. 5 UA 105761 C2 6 UA 105761 C2 7 UA 105761 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8