Гнучка борона

1. Гнучка борона, яка містить поперечний брус, поздовжню штангу і з'єднаний з ними ланцюжний шлейф, а також приєднувальний елемент, яка відрізняється тим, що наділена механічною лебідкою з подвійним тросом із храповим механізмом, яка встановлена та закріплена на поздовжній 37010 ся, однак, перебуваючи постійно на агрегаті, збільшує його вагу. Крім того, виготовлення довгомірних деталей високої точності (наприклад, шток та корпус гідроциліндра) має високу вартість, а з урахуванням короткочасності дії, використання таких вузлів економічно не виправдано. Найбільш близькою за своєю суттю та ефектом, що досягається, і береться за прототип, є гнучка борона, яка містить поперечний телескопічний брус, який виконано у вигляді швелера, на якому за допомогою пальців встановлені з можливістю звороту в вертикальній площині телескопічні балки з нерухомими та рухомими ланками, які мають співпадаючи отвори для фіксації згаданих ланок між собою в завданому стані при встановленні ширини захоплення, поздовжню телескопічну штангу, яка містить дві ланки, всередині однієї з яких встановлено пружину та з'єднаний з ним (брусом та балкою) ланцюжний шлейф, а також приєднувальний елемент для з'єднання борони із навісною системою транспортного засобу. Перед початком руху тракторист ручним способом переводить телескопічні балки брусу в горизонтальний стан, а потім висовує та фіксує пальцями їх рухомі ланки відповідно до ширини захоплення. Пружина, яку розташовано в одній із ланок поздовжньої телескопічної штанги, утворює пригальмування шлейфа (див. патент Росії № 2028031 з класу А 01 В 19/02, опубл. 09.02.95 р. у Бюл. № 4). Основним недоліком відомої гнучкої борони є її низька експлуатаційна надійність, яка обумовлена великою кількістю телескопічних деталей, які роблять в умовах підвищеного абразивного зносу. З мірою зносу деталей, що сполучаються, зазори між ними будуть зростати, що призводить до їх взаємного перекосу, тобто до зміни натягування ланцюжного шлейфа і, як наслідок цього, до порушення технологічного процесу обробки грунту. Крім того, збільшення зазорів між телескопічно сполучаємими деталями з мірою їх зносу призводить до збільшення биття у процесі роботи борони, а це може призвести до вигину консольних елементів конструкції, що задасть умови, які виключають можливість зміни їх взаємного розташування при переводі в транспортний стан. У тих випадках, коли має місце налипання грунту на рухомі елементи телескопічних вузлів, перед їх взаємним переміщенням забруднені поверхні необхідно попередньо вичищати. У противному разі, перевід в транспортний стан утруднюється, а в подальшому грунт, який висохне у зазорах, утворить деякі труднощі при переводі елементів в робочий стан. Таким чином, використання в конструкції борони телескопічних елементів, створює ряд проблем, пов'язаних із зниженням її експлуатаційної надійності. Другим недоліком відомої гнучкої борони є неремонтопридатність її конструкції у польових умовах, що, на фоні високої ймовірності поломки телескопічних елементів, вельми актуально. Оскільки телескопічні елементи можуть зігнутися (наприклад, при потраплянні транспортного засобу у видолинок, динамічне зростання навантаження на частину бруса, що похилиться, неминуче призведе до скривлення консольного елемента) у процесі експлуатації борони, то зусилля одного тракториста буде недостатньо для їх випростання (деталі, як правило, металеві і мають значний поперечний переріз), отже, борона повинна транспортуватися на ремонтну базу в робочому стані, що утворює деякі труднощі при руханні по дорогам внаслідок значних габаритних розмірів за шириною. Третім недоліком відомої гнучкої борони є те, що все навантаження опору, яке виникає при обробці грунта зосереджується в одній точці навісної системи транспортного засобу і передається їй через приєднувальний елемент. Більше того, пружина, яка розташована в одній із ланок поздовжньої телескопічної штанги, утворює пригальмування шлейфу, тому навантаження на приєднувальний елемент ще більшою мірою зросте. Це збільшує ймовірність поломки як приєднувального елемента, так і навісної системи транспортного засобу. Четвертим недоліком відомої гнучкої борони є те, що її обслуговування пов'язано з високим травматизмом і порушенням вимог техніки безпеки, в частині перевищення гранично припустимих норм фізичних навантажень на обслуговуючий персонал, зокрема, тракториста. Цей недолік обумовлений тим, що для переводу борони в транспортний стан із робочого або навпаки необхідно переміщувати частини телескопічного бруса в вертикальний або горизонтальний стан, висовувати його рухомі телескопічні ланки ручним способом. Ці деталі мають, як правило, значну вагу і габаритні розміри. Перевід частин бруса в вертикальній площині здійснювати незручно через їх специфічне просторове розташування: попереду знаходиться транспортний засіб, ззаду - елементи брусу. Крім того, при висуванні телескопічних ланок бруса, тракторист знаходиться у зоні розміщення ланцюжного шлейфу, що утворює вже деякі незручності й обмеження маневреності. Оскільки при висуванні ланки остання не зафіксована пальцем (інакше неможливо переміщувати ланку), вона може випасти з нерухомої ланки і тяжко травмувати тракториста, який, перебуваючи у зоні шлейфу, неминуче отримає додаткові каліцтва від гострих зубів ланцюга. В основу винаходу поставлено задачу підвищення експлуатаційної надійності і ремонтопридатності гнучкої борони з одночасним зниженням трудомісткості її обслуговування при переводі в транспортний (робочий) стан за рахунок зменшення ваги, кількості і спрощення конструкції деталей, перерозподілення навантаження на приєднувальний вузол і навісну систему транспортного засобу і виключення знаходження обслуговуючого персоналу в небезпечній зоні шляхом створення стискуючих зусиль в напрямку до навісної системи і розміщення на неї елементів натягування ланцюжного шлейфа. Рішення поставленої задачі досягається тим, що гнучка борона, яка містить поперечний брус, поздовжню штангу і з'єднаний з ними ланцюжний шлейф, а також приєднувальний елемент, наділена механічною лебідкою з подвійним тросом із храповим механізмом, яку встановлено та закріплено на поздовжній штанзі підвищеної жорсткості, під якої розташовано зворотна пружна стійка і опорне зворотне колесо, а також поперечний брус виконано у вигляді двох шарнірних балок, прикріплених до навісної системи транспортного засобу і 2 37010 вільними кінцями зв'язаних з нею за допомогою механізму натягування ланцюжного шлейфа. Вільні кінці подвійного троса наділені гаками і, залежно від робочої ситуації або транспортування, можуть бути прикріплені або до навісної системи транспортного засобу, або до кінців шарнірних балок, або до ланцюжного шлейфу. Використання навісної системи транспортного засобу для розміщення шарнірних балок поперечного бруса дозволяє гранично скоротити кількість деталей борони, а лебідка, при зчепленні тросів з навісною системою, забезпечує отримання стискуючих зусиль у приєднувальному елементі і розподіл навантаження у більш навантаженій частині навісної системи. Різноманітні варіанти кріплення тросів дозволяють одну механічну лебідку використовувати для кріплення ланцюжних шлейфів в неробочому стані на маршу, або створювати значні стискуючи зусилля, або використовувати в якості механізму натягування ланцюжних шлейфів. Суть винаходу пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображено: фіг. 1 - схема запропонованої гнучкої борони в робочому стані, вигляд зверху; фіг. 2 - вузол кріплення задньої стійки, вигляд збоку; фіг. 3 - вузол 2 на фіг. 1, поперечний переріз; фіг. 4 - конструкція шарнірної балки з вертикальними стійками, вигляд збоку; фіг. 5 - теж саме, вигляд з торця; фіг. 6 - теж саме, вигляд зверху; фіг. 7 - конструкція натягувального пристріл, вигляд збоку; фіг. 8 - конструкція приєднувального вузла, поперечний переріз; фіг. 9 схема борони у транспортному стані; фіг. 10 - схема борони у робочому стані без механізму натягування; фіг. 11 - схема борони у робочому стані з механізмом натягування. Запропонована гнучка борона містить поздовжню штангу 1, на передньому торці якої розміщено приєднувальний вузол 2, який забезпечує зчеплення поздовжньої штанги 1 з навісною системою 3 транспортного засобу (не показано). На кінцях поперечки навісної системи 3, за допомогою зворотних шарнірів 4, встановлено шарнірні балки 5, які, разом з поперечкою навісної системи 3, утворюють поперечний брус борони. По суті, поперечний брус складається із центральної частини (поперечка навісної системи 3) та двох зворотних частин (шарнірні балки 4). Фіксація шарнірних балок 5 в робочому стані здійснюється за допомогою механізму натягування 6, який одним кінцем крізь вушко 7 прикріплюється до шарнірної балки 5, а другим - до поздовжніх елементів навісної системи 3, за допомогою вушка 7 і ланцюга 8. Саме тут, на поздовжніх елементах навісної системи 3, в зоні знаходження вушок 7, закріплено на осях 9 вертикальні ролики 10. Аналогічні ролики 11 встановлені на продольній штанзі 1. Призначення роликів 10 і 11 буде пояснено далі. У центрі на поздовжній балці 1 встановлена та закріплена механічна лебідка 12 із рукояткою її приводу і з храповим механізмом. На барабані лебідки 12 намотані два троси 13. Вільні кінці тросів 13 наділені гаками 14. Залежності від робочих ситуацій використання борони або її транспортування можливі усякі варіанти кріплення тросів 13: або до вушок 7, або до вушок 15, або до ланцюжного шлейфу 16. Ланцюжні шлейфи 16 зі спушуючими зубами 17 закріплені на вертикальних передніх 18 та задній 19 стійках, причому всі стійки 18 і 19, можуть бути виконані у вигляді пласких пружних елементів, тобто стійки 18 і 19, або тільки деякі з них, можуть мати пружну конструкцію. Задню стійку 19 розташовано під поздовжньою балкою 1 попереду опорного поворотного колеса 20. Задню стійку 19 прикріплено до поздовжньої штанги 1 із можливістю повороту у вертикальній площині за допомогою вісі 21, яку встановлено у секторах 22, жорстко зв'язаних (наприклад, зварених) із продольною штангою 1. У нижній частині, з боку поворотного колеса 20, сектори 22 зв'язані між собою пластівкою 23, яка використовується як упор для задньої стійки 19, що попереджує її відхилення від вертикального стану в процесі обробки грунту. На бокових поверхнях секторів 22 є отвори 24 для фіксації задньої стійки 19 у транспортному стані. Для переводу задньої стійки 19 з робочого у транспортний стан її необхідно повернути відносно вісі 21 вгору і зафіксувати за допомогою пальця (не показаний), який встановлюється в отвори 24 під стійку 19. Опорне поворотне колесо 20 закріплено на вертикальній стопці 25, яку встановлено в металокерамічні втулки 26, що виконують функцію радіальних підшипників сковзання, і нижня з яких спирається на склопластикову або металопластикову втулку 27, яка виконує функцію опорного підшипника сковзання. Таке виконання втулок 26 і 27 дозволяє при мінімальному обслуговуванні забезпечити мінімальний знос стійки 25 колеса і, таким чином, подовжити термін експлуатації борони без регламентованого ремонту. Механізм натягування 6 виконано у вигляді складаної штанги, яка утворена двома гвинтами 28 і 29 з правою та лівою різьбою, нерізьбові кінці яких закінчуються гаками 30. Різьбові кінці гвинтів 28 і 29 входять в сполуку, яка складається з двох гайок 31 і 32 відповідно, які жорстко зв'язані (наприклад, зварені) із металевими щоками 33. Обертанням металевих щок 33 можна змінювати загальну довжину механізму натягування, збільшуючи її або зменшуючи залежно від напрямку обертання щок 33. Приєднувальний вузол 2 виконано у вигляді кронштейна 34, який охоплює поперечку навісної системи 3 транспортного засобу, і прикріплено до неї за допомогою болтів 35. Подальша суть винаходу пояснюється сумісно з принципом роботи запропонованої гнучкої борони. У вихідному стані (див. фіг. 9) ланцюжні шлейфи 16 за допомогою механічної лебідки 12, за допомогою тросів 13 підтягнуті до поздовжньої штанги 1. Шарнірні балки 5 також повернуті у бік поздовжньої штанги 1. Тобто гнучка борона знаходиться в транспортному стані, її габаритні розміри мінімальні. При цьому храповий механізм механічної лебідки 12 забезпечує натягування тросів 13 і попереджує його самовільне розмотування з лебідки 12. Після встановлення агрегату в загоні, перед початком руху, тракторист вимикає храповий механізм і обертанням рукоятки, розмотує троси 13. При цьому ланцюжні шлейфи 16 спускаються на 3 37010 грунт або вільно провисають. Далі тракторист знімає гаки 14 від ланцюжних шлейфів 16 і заводить троси 13 за ролики 10, які знаходяться на поздовжніх елементах навісної системи 3, і приєднує гаки 14 до вушок 7. Потім, обертанням рукоятки, здійснюється намотування тросів 13 на лебідку 12. При цьому троси 13, натягаючись, розгортають шарнірні балки 5, розташовуючи їх в одну лінію з поперечкою навісної системи 3. При цьому ланцюжні шлейфи 16 натягуються, тобто переводяться в робочий стан. Якщо грунт, який оброблюється, м'який або сипкий, або невелика глибина боронування, тобто коли не виникає значного опору руху транспортного засобу, то борона вже підготовлена до експлуатації. У цьому випадку троси 13 використовуються в якості механізму натягування ланцюжних шлейфів 16 (див. фіг. 10). В тих випадках, коли грунт, що оброблюється, твердий або грудкуватий, або велика глибина боронування, тобто коли виникає значний опір руху транспортного засобу, натягування ланцюжних шлейфів 16 здійснюється таким чином. Після розгортання шарнірних балок 5 в одну лінію з поперечкою навісної системи 3, троси 13 перестановляють з вушок 7 до вушок 15. Далі у вушко 7 встановлюють гаки 30 механізмів натягування 6. Протилежні (вільні) кінці механізмів натягування 6 закріплюють на ланцюгах 8 і починають обертати щоки 33. При цьому не тільки відбувається натягування ланцюжних шлейфів 16, але і перерозподіл навантаження. У механізмі натягування 6 виникають напруження розтягування, які утворюють стискуюче зусилля у поздовжніх елементах навісної системи 3. Таким чином, частина навантаження, яка виникає внаслідок опору руху при обробці грунту компенсується і відбувається часткове розвантаження приєднувального вузла 2. Ще у більшому ступені відбувається розвантаження приєднувального вузла 2, якщо зробити намотування тросів 13 на лебідку 12. Оскільки троси 13 зв'язані з вушками 15, то їх натягування призведе до утворення поля стискуючих напружень у навісній системі 3 та у поздовжній штанзі 1 на ділянці між вушками 15 і лебідкою 12 (див. фіг. 11). Саме поле стискуючих напружень протилежне за знаком полю розтягуючих напружень, яке неминуче виникає у поздовжній штанзі 1 та у навісній системі 3 при обробці грунту. Таким чином, механізм натягування 6, у поєднанні з натягнутими тросами 13, забезпечує максимальне розвантаження навісної системи 3 і приєднувального вузла 2, що, у цілому, знижує ймовірність поломки зазначених елементів. Після підготовки гнучкої борони до роботи починають обробку грунту. Коли рухається транспортний засіб, ланцюжні шлейфи 16 борони, які розташовані на зораній смузі під завданим кутом атаки до напрямку руху, здійснює боронування грунту. При цьому, якщо вертикальні стійки 18 і 19 будуть виконані у вигляді пласких пружних елементів, у випадках попадання грудок, або заглиблення, вони будуть відхилятися від вертикального стану, огинаючи перешкоди, і швидко повертатися у вихідний стан. Це виключає вигін стійок 18 і 19 і не порушує технологічний процес обробки грунту. Після завершення польових робіт гнучка борона переводиться в транспортний стан у такій послідовності. Тракторист, вимикає храповий механізм лебідки 12 і розмотує троси 13. Далі троси 13 закріплюють за допомогою гаків 14 на ланцюжних шлейфах 16. Потім, знімають механізми натягування 6 і розфіксовують задню стійку 19, яку переводять в транспортний стан, тобто притискують до поздовжньої штанги 1. Обертанням рукоятки намотують троси 13 на лебідку 12. При цьому шлейфи 16, які підтягаються до поздовжньої балки 1, залучають шарнірні балки 5 (оскільки з ними зв'язані) і розгортають їх у напрямку до поздовжньої балки 1. Суттєва відмінність пропонованого об'єкту винаходу від раніше відомих полягає в тому, що поперечний брус виконано у вигляді трьох елементів, центральний з яких є складовою частиною навісної системи 3 транспортного засобу, а консольні - виконано у вигляді шарнірних балок 5, які можуть взаємодіяти з механізмом натягування 6, а також у тому, що на поздовжній штанзі 1 встановлено механічну лебідку 12 з подвійними тросами 13 і з храповим механізмом. Перелічені відмінності у сукупності дозволяють зменшити вигинаючий момент, який діє на консольні елементи конструкції, виключити поломку борони при обробці купинястих грунтів, знизити навантаження на нависну систему, знизити фізичне навантаження і надати безпеки праці при переводі борони з одного стану до другого. Жодна з відомих гнучких борон не можуть мати зазначених властивостей, тому що мають жорсткі консольні деталі, які схильні до вигину у випадках наїзду на перешкоди або мають телескопічні ці ж деталі, але у цьому випадку зростає вигинаючий момент, а також не мають можливості розвантажувати найбільш напружені елементи конструкції. До технічних переваг пропонованої борони, порівняно з прототипом, можна віднести таке: - підвищення експлуатаційної надійності за рахунок відсутності телескопічних деталей гідроциліндрів та гідросистеми; - спрощення конструкції за рахунок суттєвого зменшення кількості деталей, а також використання звичайних деталей; - зниження ваги з тієї ж причини; - можливість натягування ланцюжних шлейфів будь-якими способами: механізмами натягування або за допомогою тросів; - несприятливість вузлів до зносу, оскільки немає сполучаємих поверхней, що переміщуються; - висока ремонтнопридатність за рахунок того, що конструкція утворюється шляхом з'єднання усіх основних деталей за допомогою пальців, осей і болтів; - зниження ймовірності поломки навісної системи і приєднувального вузла за рахунок того, що у більшості частин конструкції утворюється поле стискуючих напружень, яке знижує навантаження у зазначених елементах конструкції; - універсальність використання механічної лебідки: за прямим призначенням - фіксація і переміщення окремих вузлів і елементів борони і опосередковано - у якості пристрою, що забезпечує утворення стискуючих напружень у конструкції; - універсальність механізму натягування за рахунок використання його за двома призначеннями одночасно: як механізму натягування і як елемен 4 37010 та, що утворює стискуючи напруження у поздовжніх елементах навісної системи; - спрощення переводу рухомих елементів борони з одного стану у другий за рахунок наявності всього однієї механічної лебідки, троси якої можуть зчіплюватися з будь-яким елементом, а ланцюжні шлейфи зв'язані з шарнірними балками. Економічний ефект від впровадження винаходу, порівняно з використанням прототипу, отримують за рахунок підвищення експлуатаційної надійності гнучкої борони, зниження витрат на ремонт, оскільки виключається вихід із строю деталей та вузлів під впливом вигинаючого моменту і зносу, зменшення і спрощення деталей в конструкції, отже, знижуються витрати на виготовлення борони. До соціальних переваг запропонованого технічного рішення, порівняно з прототипом, можна віднести підвищення безпеки обслуговування гнучкої борони, оскільки тракторист не знаходиться у безпечній зоні і додержання припустимих норм фізичного навантаження персоналу, що обслуговує, оскільки немає необхідності у ручному переміщенні будь-яких деталей, крім незначних за розмірами та вагою механізмів натягування. Фіг. 1 5 37010 Фіг. 2 Фіг. 3 6 37010 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 Фіг. 8 7 37010 Фіг. 9 Фіг. 10 Фіг. 11 8 37010 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 9