Посевной комбинированный агрегат
Посевной агрегат содержит колесный трактор с передними и задними колесами. В межколесном пространстве размещены бункер для семян и удобрений с высевающими аппаратами, семяпроводы и механизм привода вала высевающих аппаратов. Протекторы шин передних и задних колес смонтированы на ободьях. Протекторы шин передних колес использованы в качестве сошников, а протекторы шины задних колес - в качестве прикатывающих катков. Вал высевающих аппаратов кинематически связан с задним колесом. Поверхность каждой шины образована вращением криволинейной дуги вокруг оси вращения колеса. За криволинейную дугу принята цепная линия, описываемая уравнением вида где α - параметр цепной линии; х - текущая координата точки по оси ОХ в прямоугольной системе координат; у - текущая координата точки по оси ОУ. Механизм привода вала высевающих аппаратов выполнен в виде сопряженного с поверхностью шины заднего колеса дополнительного пневматического колеса меньших размеров. Пневматическое колесо размещено на заднем конце поворотной балки. Передний конец балки посредством оси поворота смонтирован на боковой стенке бункера. Средняя часть балки с боковой стенкой бункера связана силовым гидроцилиндром для перевода пневматического колеса в рабочее и нерабочее положения. Кинематическая связь вала высевающих аппаратов с задним колесом выполнена в виде двух замкнутых контуров приводных цепей. Первая цепь размещена на звездочках, смонтированных на ступице пневматического колеса и на блоке звездочек, установленных на оси поворота переднего конца балки. Вторая цепь смонтирована на упомянутом блоке звездочек и на звездочке вала высевающих аппаратов. Каждый обод шины для установки на ступицы передних и задних колес образован средним одножелобчатым цилиндрическим каркасом и двумя имеющими многожелобчатые углубления кольцевыми профилями, закраины которых окантованы кольцами круглого сечения. Внутренний кольцевой профиль снабжен монтажным диском для установки на ступицу пневматического колеса. Внешний кольцевой профиль имеет отверстие для вывода соска пневматической камеры. Такое конструктивное выполнение обеспечит получение устойчивых всходов высеянных семян зерновых колосовых культур на почвах с низкой несущей способностью в ранневесенний период. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к посевным агрегатам.
Известен посевной агрегат, содержащий снабженный гидросистемой с нагнетательной магистралью трактор и гидрофицированную сеялку, имеющую зернотуковый бункер, сошники, дозирующие гидронасосы, связанные с опорно-приводными колесам, и высевающие аппараты с приводом от гидромоторов, рабочие полости которых посредством регулятора расхода жидкости и редукционного клапана сообщены с нагнетательной полостью золотника включения, в котором, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения гидромоторов и уменьшения сопротивления перекатыванию опорно-приводных колес, нагнетательная полость регулятора расхода жидкости и всасывающие полости дозирующих гидронасосов сообщены с нагнетательной магистралью гидросистемы трактора (SU, авторское свидетельство №676205. М.кл.2 А01С 7/00. Посевной агрегат / Н.С.Порубаймих, П.В.Сысолин, Ю.П.Курзов и др. (СССР). - Заявка №2572293/30-15; Заявлено 18.01.1978; Опубл. 30.07.1979, Бюл.№28).
К недостаткам описанного посевного агрегата применительно к решаемой нами проблеме - посев зерновых колосовых культур в почву с низкой несущей способностью - относятся недопустимо большие удельные нагрузки на почву и колееобразование под колесами трактора и прицепной зернотуковой сеялки. При расстановке колес колесного трактора МТЗ-80 на колею 1400 мм и ширине захвата сеялки СЗТ-3,6, равной 3,6 м, колея последней равна 4200 мм, на поверхности поля остаются 4 следа от колес. Индивидуальный гидропривод каждого колеса сеялки не снижает нагрузок на почву. При удельном давлении на почву больше 0,6 кгс/см2 в этих полосах из-под колеи урожайность зерновых в 1,5-2,0 раза меньше, чем на контроле.
Известен также посевной агрегат, включающий навешенную на трактор с валом отбора мощности сеялку, содержащую раму, бороздообразующий каток с кольцевыми ребрами, который кинематически связан с высевающим аппаратом, в котором, с целью повышения качества высевных бороздок, каток снабжен механизмом привода; механизм привода выполнен в виде кинематической связи катка с валом отбора мощности трактора; механизм привода снабжен вариатором скорости (SU, авторское свидетельство №942616. М.кл.3 А01С 7/00. Посевной агрегат (Г.Б.Климов, Е.И.Пожилов, А.В.Прудников (СССР). - Заявка №2892221/30-15; Заявлено 10.03.1980; Опубл. 15.07.1982, Бюл. №26).
В описанном посевном агрегате заслуживает внимание то, что семенные ложи готовятся кольцевыми ребордами бороздообразующего приводного катка. Упомянутый каток размещен в межколесном пространстве трактора. Однако нагрузки на колеса от веса трактора остаются недопустимо большими. Проблема снижения колееобразования под колесами трактора остается не решенной.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является посевной комбинированный агрегат, содержащий колесный трактор, бункер для семян и удобрений с высевающим аппаратом, семяпроводы, сошники, загортачи и прикатывающие катки, в котором, с целью обеспечения возможности раннего посева семян на переувлажненной почве и упрощения конструкции агрегата, протекторы шин передних колес трактора выполнены с кольцевыми выступами, выполняющими роль сошников, а бункер для семян и удобрений с высевающим аппаратом, семяпроводы и загортачи размещены в межколесном пространстве трактора, причем в качестве прикатывающих катков использованы задние колеса трактора (SU, авторское свидетельство №913962. М.кл.3 А01В 49/04, А01С 7/00. Посевной комбинированный агрегат / В.Б.Никитин, В.И.Фортуна, Е.А.Кочкин и др. (СССР). - Заявка №3001486/30-15; Заявлено 05.11.1980; Опубл. 23.03.1983, Бюл. №11).
К недостаткам описанного комбинированного агрегата применительно к решаемой нами проблеме - высев семян зерновых колосовых культур на почвах с низкой несущей способностью - относится то, что между спаренными шинами передних и задних колес образуется многократно переуплотненная перемычка (см. фиг.2 полного описания). Несмотря на двукратное увеличение опорной площади колес трактора, в описанном комбинированном посевном агрегате происходит недопустимое переуплотнение почвы. Кольцевые выступы шин спаренных передних колес и протекторы шин спаренных задних колес многократно переуплотняют почву. Всходы зерновых колосовых после прохода посевного агрегата находятся в угнетенном состоянии.
Описанный посевной комбинированный агрегат нами принят в качестве наиближайшего аналога. Однако известны пневматические колеса арочного типа со штампованными ободьями (см., например. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин под редакцией инж. А.В.Красниченко (в двух томах). - М.: Машгиз, 1962. - 655 с. - T.1. - с.356, фиг.11, с.364-367, фиг.13, табл.13).
Несмотря на то что каждой арочной шине придают форму симметричного шарового слоя, а ее рабочей поверхности - сферическую поверхность, нагрузка от колеса посевного агрегата приводит к локальному переуплотнению почвы.
Сущность заявленного изобретения.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - высев семян зерновых колосовых культур в ранневесенний период на почвах с низкой несущей способностью.
Технический результат - повышение урожайности зерновых колосовых культур и снижение удельных нагрузок на почву при посеве.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном посевном комбинированном агрегате, содержащем бункер для семян и удобрений, высевающие аппараты, семяпроводы, сошники, прикатывающие катки и колесный трактор с передними и задними колесами, смонтированные на ободьях протекторы шин передних колес выполнены с кольцевыми выступами в качестве сошников, а протекторы шин задних колес использованы в качестве прикатывающих катков, в межколесном пространстве трактора размещены бункер для семян и удобрений с высевающими аппаратами, семяпроводы и механизм привода вала высевающих аппаратов, кинематически связанный с задним колесом, согласно изобретению поверхность каждой шины образована вращением криволинейной дуги вокруг оси вращения колеса, при этом за криволинейную дугу принята цепная линия, описываемая уравнением вида
где 
α - параметр цепной линии;
х - текущая координата точки по оси ОХ в прямоугольной системе координат;
у - текущая координата точки по оси ОУ;
механизм привода вала высевающих аппаратов выполнен в виде сопряженного с поверхностью шины заднего колеса пневматического колеса, размещенного на заднем конце поворотной балки, передний ее конец посредством оси смонтирован на боковой стенке бункера, а средняя часть упомянутой балки с боковой стенкой бункера связана силовым гидроцилиндром; кинематическая связь вала высевающих аппаратов с задним колесом выполнена в виде двух замкнутых контуров приводных цепей, при этом первая цепь размещена на звездочках, смонтированных на ступице пневматического колеса и на блоке звездочек, установленных на оси поворота переднего конца балки, а вторая цепь смонтирована на упомянутом блоке звездочек и на звездочке вала высевающих аппаратов; каждый обод шины образован средним одножелобчатым цилиндрическим каркасом и двумя имеющими многожелобчатые углубления кольцевыми профилями, закраины которых окантованы кольцами круглого сечения, причем внутренний кольцевой профиль снабжен монтажным диском для установки на ступицу пневматического колеса, а внешний кольцевой профиль имеет отверстие для вывода соска пневматической камеры.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 схематично представлен посевной комбинированный агрегат, вид слева.
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, диаметральный разрез шины с протекторами пневматической камеры и обода.
На фиг.3 - показана эпюра сил распределения нагрузок на локальном участке поля при воздействии серийно выпускаемой шины колеса трактора Т-150К.
На фиг.4 - то же, при воздействии экспериментальной шины на широком ободе.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Посевной комбинированный агрегат (см. фиг.1) содержит бункер 1 для семян и удобрений, высевающие аппараты 2 для выноса семян из бункера 1, семяпроводы 3, сошники, прикатывающие катки и колесный трактор 4 с передними колесами 5 и задними колесами 6. В качестве сошников использованы протекторы 7 шин 8 передних колес 5.
Шины 8 смонтированы на ободьях 9 (см. фиг.2). В качестве прикатывающих катков использованы протекторы шин 8 задних колес 6. В межколесном пространстве трактора 4 размещены бункер 1 для семян и удобрений, высевающие аппараты 2, семяпроводы 3 и механизм 10 привода вала 11 высевающих аппаратов 2. Вал 11 высевающих аппаратов 2 кинематически связан с задним колесом 6.
Механизм 10 привода вала 11 высевающих аппаратов 2 выполнен в виде сопряженного с поверхностью шины 8 заднего колеса 6 дополнительного пневматического колеса 12. Колесо 12 размещено на заднем конце поворотной балки 13. Передний конец балки 13 посредством оси 14 поворота смонтирован на боковой стенке бункера 1 для семян и удобрений. Средняя часть упомянутой балки 13 с боковой стенкой бункера 1 связана силовым гидроцилиндром 15. Штоком силового гидроцилиндра 14 балка 13 поворачивается вокруг оси 14, при этом дополнительное пневматическое колесо 12 либо отводят от поверхности шины 8 заднего колеса 6, либо вводят его в контакт с ним. Снабженная возможностью углового перемещения балка 13 включает и выключает привод вала 11 высевающих аппаратов 2.
Кинематическая связь вала 11 высевающих аппаратов 2 с задним колесом 6 трактора 4 выполнена в виде двух замкнутых контуров приводных цепей 16 и 17. Первая цепь 16 размещена на звездочках 18 и 19. Звездочка 18 смонтирована на ступице 20 пневматического колеса 12. Звездочка 19 со звездочкой 21 образуют блок, установленный с возможностью свободного вращения на оси 14 поворота переднего конца балки 13. Вторая приводная цепь 17 смонтирована на звездочке 21 упомянутого блока и на звездочке 22 вала 11 высевающих аппаратов 2. Каждый обод 9 (см. фиг.2) шины 8 образован средним одножелобчатым цилиндрическим каркасом 23 и двумя имеющими многожелобчатые углубления кольцевыми профилями 24 и 25. Цилиндрический каркас 23 с кольцевыми профилями 24 и 25 соединен кольцевыми сварными швами. Внутренний кольцевой профиль 25 снабжен монтажным диском 26 для установки на ступицу 27 (см. фиг.1) пневматического колеса 5 (6) трактора 4. Внешний кольцевой профиль 24 имеет отверстие 28 для вывода соска 29 пневматической камеры 30 (см. фиг.2). Закраины 30 и 31 кольцевых профилей 24 и 25 окантованы кольцами 32 круглого сечения.
Поверхность 33 каждой шины 8 образована вращением криволинейной дуги вокруг оси вращения колеса 5 (6). За криволинейную дугу принята цепная линия, описываемая уравнением вида
где α - параметр цепной линии;
х - текущая координата точки по оси ОХ в прямоугольной системе координат ОХУ;
у - текущая координата точки по оси ОУ.
Посевной комбинированный агрегат работает следующим образом. В семенной бункер 1 засыпают семена озимой зерновой культуры, в частности озимой пшеницы сорта Донщина 1 класса чистоты. Подбором передаточных отношений в звездочках 18 и 19, 21 и 22 и положением желобчатых катушек в корпусах высевающих аппаратов 2 устанавливают норму высева на единицу площади (г/м2, кг/га). Силовым гидроцилиндром 15 балку поворачивают вокруг оси 14, а дополнительное пневматическое колесо 12 отводят от шины 8 заднего колеса 6. В таком положении посевной комбинированный агрегат подъезжает к краю загонки. При перемещении трактора 4 и взаимно сопряженных дополнительного пневматического колеса 12 и левой шины 8 заднего колеса 6 вал 11 высевающих аппаратов 2 получает вращение. Семена из бункера выносятся высевающими аппаратами 2 и подаются в семяпроводы 3. Из семяпроводов 3 семена под собственным весом падают на поверхность впадин и ложбин, подготовленных протекторами 7 шины 8 переднего колеса 5. Развевание семян ветром исключается тем, что семяпроводы 3 размещены в непосредственной близости протекторов 7 шины 8 заднего колеса 6. Протекторами 7 шины 8 заднего колеса семена вдавливаются в падины и ложбины в колее из-под переднего колеса 5. Для доказательства щадящего режима уплотнения почвы и вдавливания семян зерновых культур в посевной слой приводим эпюры сил при воздействии арочной шины низкого давления виде симметричного шарового слоя (фиг.3) и эпюры сил при воздействии протекторов предложенной шины, поверхность которых образована вращением криволинейной дуги в виде цепной линии, описываемой уравнением вида
где α - параметр цепной линии;
х - текущая координата точки по оси ОХ в прямоугольной системе координат ОХУ;
у - текущая координата точки по оси ОУ.
Параметр «α» цепной линии в системе координат ОХУ показан на фиг.4. Из определения параметра цепной линии величина «α» есть длина такого отрезка нерастяжимой нити, вес которого равен горизонтальной составляющей натяжения нити. Эта составляющая постоянна на всем протяжении дуги провеса. Из чертежа на фиг.4 следует, что при равных значениях G1 по ширине шины 8 переднего колеса 5 вектор величины равнодействующей R, R1, R2, R3, R4 от сил G1 и F1 изменяет свое направление, сохранив при этом условие
F1 I×cos α1=F1 II×cos α2=F1 III×cos α3=F1 IV×cos α4=F1 V×cos α5, где α1, α2, α3, α4, α5 - угол наклона составляющей силы F1 I натяжения части нерастяжимой нити к горизонту, равной Const.
Из чертежа на фиг.3 следует, что при тех же значениях вертикальных составляющих нагрузок G1, G2, G3, G4, G5 равнодействующая сила Q, направления по радиусу в центр сферы O1, приводит к неравнозначным значениям боковых составляющих S1, S2, S3, S4, S5 (см. фиг.3).
Изображенные эпюры нагрузок на почву по ширине шин 8 (см. фиг.3 и 4) подтверждаются экспериментальным данными, снятыми плотномерами конструкции ДОРНИИ в колее и на поверхности поля плотномером конструкции Ю.Ю.Ревякина. Описанная динамика сил подтверждает правильность выбора поверхности шины, описываемая вращением дуги по форме цепной линии.
Щадящий режим воздействия шин 8 колес 5 и 6 на поверхность поля обеспечивает снижение удельных давлений на почву и появление дружных всходов и устойчивое развитие растений зерновых культур.
1. Посевной комбинированный агрегат, содержащий колесный трактор с передними и задними колесами, размещенные в межколесном пространстве трактора бункер для семян и удобрений, высевающие аппараты, семяпроводы и механизм привода вала высевающих аппаратов, кинематически связанный с задним колесом, при этом в качестве сошников использованы смонтированные на ободьях протекторы шин передних колес, а в качестве прикатывающих катков использованы протекторы шин задних колес, отличающийся тем, что поверхность каждой шины образована вращением криволинейной дуги вокруг оси вращения колеса, при этом за криволинейную дугу принята цепная линия, описываемая уравнением вида
где α - параметр цепной линии;
х - текущая координата точки по оси ОХ в прямоугольной системе координат;
у - текущая координата точки по оси ОУ.
2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что механизм привода вала высевающих аппаратов выполнен в виде сопряженного с поверхностью шины заднего пневматического колеса, размещенного на заднем конце поворотной балки, передний ее конец посредством оси поворота смонтирован на боковой стенке бункера, а средняя часть упомянутой балки с боковой стенкой бункера связана силовым гидроцилиндром.
3. Агрегат по п.1 или 2, отличающийся тем, что кинематическая связь вала высевающих аппаратов с задним колесом выполнена в виде двух замкнутых контуров приводных цепей, при этом первая цепь размещена на звездочках, смонтированных на ступице пневматического колеса и на блоке звездочек, установленном на оси поворота переднего конца балки, а вторая цепь смонтирована на упомянутом блоке звездочек и на звездочке вала высевающих аппаратов.
4. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что каждый обод шины образован средним одножелобчатым цилиндрическим каркасом и двумя имеющими многожелобчатые углубления кольцевыми профилями, закраины которых окантованы кольцами круглого сечения, причем внутренний кольцевой профиль снабжен монтажным диском для установки на ступицу пневматического колеса, а внешний кольцевой профиль имеет отверстия для вывода соска пневматической камеры.
