Результат интеллектуальной деятельности: САМОХОДНАЯ ШАГАЮЩАЯ ТЕЛЕЖКА МНОГООПОРНОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в многоопорных самоходных дождевальных и поливных машинах, работающих как позиционно, так и в непрерывном движении.

Известны самоходные тележки для дождевальных и поливных машин, выполненные в виде рамы с установленным на ней силовым приводом и движителей в виде колес.(Самоходная тележка многоопорной дождевальной машины. Патент РФ 1835231, кл. A01G 25/09, 1993).

Такие опоры обладают низкой проходимостью вследствие того, что из-за высокого удельного давления на грунт колесная опора оставляет глубокую колею, при этом возникает бульдозерный эффект, что приводит к повышенным энергозатратам и высокой заминаемости растений.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является самоходная тележка многоопорной дождевальной машины (Патент РФ 2108708, кл. A01G 25/09, B62D 57/02, 1998).

Самоходная тележка многоопорной дождевальной машины содержит несущую балку, силовой электропривод, шагающие опоры, попарно установленные на концах несущей балки, и стойки для крепления трубопровода, причем шагающие опоры выполнены в виде шарнирных четырехзвенников и снабжены башмаками в виде удлиненных полых трапецеидальных коробов, а кривошипы шарнирных четырехзвенников каждой пары шагающих опор закреплены со смещением на 180° друг относительно друга на выходных валах редукторов. Указанная самоходная тележка предназначена для многоопорных многосекционных дождевальных машин фронтального или кругового типа и решает техническую задачу, связанную со снижением заминаемости растений и повышением грунтовой проходимости на переувлажненных грунтах.

Недостатком данной самоходной тележки является невысокая энергоэффективность движения из-за использования в шагающих опорах простейших четырехзвенных механизмов шагания циклового типа, не обеспечивающих достаточно хорошего закона движения опорных точек по относительной траектории, что приводит к вертикальным и горизонтальным колебаниям корпуса при каждом шаге, которые требуют дополнительных энергозатрат.

Данная самоходная тележка многоопорной дождевальной машины имеет невысокий технический уровень, так как она не решает задачу повышения энергоэффективности движения, что обусловлено кинематической схемой шагающих опор с простейшими механизмами шагания циклового типа, в виде шарнирных четырехзвенников с равномерным вращением ведущего кривошипа. Такие механизмы шагания, хотя и отличающиеся простотой и надежностью, но не обеспечивают достаточно хороший закон движения опорной точки по траектории. Это приводит к вертикальным и горизонтальным колебаниях корпуса в каждом цикле (шаге) движения и требует дополнительных энергозатрат на преодоление силы тяжести и сил инерции. В результате имеет место невысокая энергоэффективность движения шагающей тележки.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой кинематической схемы шагающих опор с введением в конструкцию ведущих шагающих опор дополнительных механизмов-корректоров, несложных с конструктивной точки зрения, обеспечивающих на основе нового закона движения опорных точек новый рабочий цикл шагающих опор, что приведет к снижению энергозатрат на вертикальные колебания шагающей тележки и на преодоление сил инерции при разгоне и торможении ее корпуса при каждом шаге, имеющих место вследствие неравномерности курсового движения.

Техническим результатом заявленной конструкции самоходной шагающей тележки многоопорной дождевальной машины является создание новой кинематической схемы шагающих опор с побортным кинематическим объединением лыжеобразной стопой опорных звеньев ведущих и ведомых шагающих опор с введением в конструкцию ведущих шагающих опор дополнительных механизмов-корректоров в виде плоских четырехзвенных механизмов, преобразующих равномерное вращение в неравномерное и обеспечивающих, на основе нового закона движения опорных точек с фазой ускоренного переноса, новый рабочий цикл с минимальными вертикальными колебаниями шагающей тележки при каждом шаге и практически равномерным ее курсовым движением, что позволяет существенно снизить затраты мощности на колебания шагающих тележек вызванных шагающим способом передвижения. Тем самым повышается энергоэффективность самоходных шагающих тележек дождевальных машин.

Указанный технический результат достигается тем, что самоходная шагающая тележка многоопорной дождевальной машины, включающая раму с поперечно закрепленной к напорному трубопроводу с помощью стоек несущей балкой, по концам которой попарно установлены шагающие опоры, содержащие опорные стопы и шарнирные четырехзвенники, связанные с выходным валом редуктора силового привода, содержит ведущие и ведомые шагающие опоры, попарно расположенные по концам несущей балки, причем в ведущих шагающих опорах шарнирные четырехзвенники, состоящие из опорных звеньев, выполненных в виде двуплечих шатунов, коромысел, свободные концы которых шарнирно побортно закреплены на несущей балке, а также ведущих кривошипов, связаны с выходным валом редуктора силового привода посредством дополнительных механизмов-корректоров в виде плоских четырехзвенных механизмов, преобразующих равномерное вращение в неравномерное, содержащих ведущие кривошипы механизмов-корректоров, промежуточные шатуны и ведомые кривошипы, которые одновременно являются ведущими кривошипами шарнирных четырехзвенников ведущих шагающих опор, причем ведущие кривошипы механизмов-корректоров закреплены на выходном валу редуктора силового привода в противофазе, а в ведомых шагающих опорах шарнирные четырехзвенники, также состоящие из опорных звеньев, коромысел и кривошипов, побортно связаны с силовым приводом через шарнирные четырехзвенники ведущих шагающих опор посредством общих опорных стоп, выполненных лыжеобразной формы, шарнирно прикрепленных к опорным звеньям шарнирных четырехзвенников.

Новая кинематическая схема шагающих опор обеспечивает, на основе нового закона движения опорных точек с фазой ускоренного переноса, принципиально новый рабочий цикл шагающих опор с использованием в качестве рабочего участка части относительной траектории опорных точек механизмов шагания, близкую к горизонтальной и практически с равномерным движением опорных точек, что позволяет существенно снизить затраты мощности на колебания шагающих тележек вызванных шагающим способом передвижения. Тем самым повышается энергоэффективность самоходных шагающих тележек дождевальных машин.

На фиг.1 представлен общий вид самоходной шагающей тележки многоопорной дождевальной машины; на фиг.2 - ее вид слева; на фиг.3 - закон движения опорных точек шагающих опор по траектории.

Самоходная шагающая тележка многоопорной дождевальной машины содержит корпус, выполненный в виде рамы 1 с поперечно закрепленной к напорному трубопроводу 2 с помощью стоек 3 несущей балкой 4 (фиг.1, 2).

По концам несущей балки 4 попарно установлены шагающие опоры 5 и 6, содержащие опорные стопы 7 и шарнирные четырехзвенники 8 и 9, связанные с выходным валом 10 редуктора 11 силового привода 12.

Шагающие опоры 5 являются ведущими, а шагающие опоры 6 являются ведомыми. Ведущие шагающие опоры 5 и ведомые шагающие опоры 6 попарно расположены на разных концах несущей балки 4.

В ведущих шагающих опорах 5 шарнирные четырехзвенники 8, состоящие из опорных звеньев 13, выполненных, например, в виде двуплечих Г-образных шатунов, коромысел 14, свободные концы которых шарнирно побортно закреплены на несущей балке 4 с помощью кронштейнов 15, а также ведущих кривошипов 16, связаны с выходным валом 10 редуктора 11 силового привода 12 посредством дополнительных механизмов-корректоров 17.

Механизмы-корректоры 17 выполнены в виде плоских четырехзвенных механизмов и содержат ведущие кривошипы 18, промежуточные шатуны 19 и ведомые кривошипы 20, которые одновременно являются ведущими кривошипами 16 шарнирных четырехзвенников 8 ведущих шагающих опор 5. Причем ведущие кривошипы 18 механизмов-корректоров 17 закреплены на выходном валу 10 редуктора 11 силового привода 12 в противофазе, чем достигается противофазное движение шагающих опор 5 и 6 правого и левого бортов.

Введение в конструкцию ведущих шагающих опор 5 дополнительных механизмов-корректоров 17 обеспечивает преобразование равномерного вращение выходного вала 10 силового привода 12 в неравномерное вращение ведущих кривошипов 16 ведущих шагающих опор 5, чем достигается новый закон движения опорных точек шагающих опор.

В ведомых шагающих опорах 6 шарнирные четырехзвенники 9, также состоящие из опорных звеньев 13, коромысел 14 и кривошипов 16, побортно связаны с силовым приводом 12 через шарнирные четырехзвенники 8 ведущих шагающих опор 5 посредством общих опорных стоп 7, выполненных лыжеобразной формы, шарнирно прикрепленных к опорным звеньям 13 шарнирных четырехзвенников 8 и 9.

Побортное кинематическое объединение лыжеобразной стопой 7 шагающих опор 5 и 6 обеспечивает связь ведомых шагающих опор 6 с силовым приводом 12, тем самым исключается необходимость их индивидуальных приводов. Лыжеобразная форма стопы служит для снижения давления на грунт и уменьшения заминаемости растений.

Самоходная шагающая тележка многоопорной дождевальной машины работает следующим образом.

В момент начала движения крутящий момент от электродвигателя силового привода 12 подается через редуктор 11 на закрепленные на его выходном валу 10 ведущие кривошипы 18 механизмов-корректоров 17 (фиг.1, 2). Кривошипы 18 начинают вращаться и приводят в движение посредством промежуточных шатунов 19 ведомые кривошипы 20.

Ведомые кривошипы 20 механизмов-корректоров 17 одновременно являются ведущими кривошипами 16 шарнирных четырехзвенников 8 ведущих шагающих опор 5, поэтому последние также приходят в движение. Через опорные стопы 7 движение передается на опорные звенья 19 шарнирных четырехзвенников 9 ведомых шагающих опор 6. Так как ведущие кривошипы 18 механизмов-корректоров 17 закрепленные на его выходном валу 10 редуктора 11 в противофазе, то движение шагающих опор 5 и 6 правого и левого бортов также будет противофазным.

Поскольку хотя бы одна из двух опорных стоп 7 находится в опоре на грунт, то за счет взаимодействия ее с грунтом самоходная шагающая тележка начинает движение.

Полный рабочий цикл движения шагающей тележки осуществляется за один оборот работающих в противофазе ведущих кривошипов 18 механизмов корректоров 17 и включает в себя два шага, в течение которых опорные стопы 7 правого и левого бортов поочередно находятся в опорной фазе и в фазе переноса, а также две непродолжительные по времени фазы смены стоп, в течение которых на грунте находятся обе стопы 7.

При движении шагающей тележки механизм-корректор 17 преобразует равномерное вращение выходного вала 10 редуктора 11 силового привода 12 в неравномерное вращение кривошипа 20. Степень неравномерности вращения зависит от соотношения длин звеньев механизма-корректора 17. Тем самым реализуется новый закон движения опорных точек шагающих опор по их относительной траектории с фазой ускоренного переноса (фиг.3). Точки на траектории фиг.3 расположены через ¹/₂₄ периода цикла, точки с заливкой соответствуют опорной фазе.

Новый закон движения опорных точек позволяет реализовать принципиально новый рабочий цикл движения шагающих опор. Его можно подразделять на следующие основные стадии:

- первая опорная стопа находится в переносе, проходит точку А траектории (фиг.3) и начинает фазу ускоренного переноса, вторая стопа находится в фазе опоры на грунт в точке Е траектории и осуществляет рабочий ход шагающей тележки;

- первая стопа находится в переносе, проходит точку В, завершает фазу ускоренного переноса и начинает опускаться, вторая стопа находится в фазе опоры на грунт в точке F траектории и продолжает осуществлять рабочий ход;

- первая стопа завершает фазу переноса, продолжает опускаться, изменяет направление движения и приближается к точке D, не вступая в зацепление с грунтом, а вторая стопа приближается к точке G и завершает фазу опоры на грунт, продолжая при этом осуществлять рабочий ход;

- первая и вторая стопы проходят соответственно точки D и G, происходит смена стоп, при этом обе стопы находятся на грунте, совместно осуществляя рабочий ход;

- первая стопа находится в начале фазы опоры на грунт и осуществляет рабочий ход, вторая стопа отрывается от грунта и начинает фазу переноса, приближаясь к точке А траектории.

После достижения опорными точками второй стопы точки А траектории начинается вторая половина рабочего цикла, аналогичная первой. При этом первая опорная стопа меняется местом со второй.

Подобный новый рабочий цикл шагающих опор с фазой ускоренного переноса (участок А-В, траектории фиг.3) и с дополнительными участками их «холостого хода» без соприкосновения с грунтом (участки C-D и G-H, траектории фиг.3) позволяет в качестве рабочего опорного участка взять ту, сравнительно небольшую горизонтальную часть траектории с практически равномерным движением опорных точек. Это сводит к минимуму вертикальные перемещения корпуса шагающей тележки при каждом шаге и снижает неравномерность ее курсового движения. В результате уменьшаются энергозатраты на преодоление силы тяжести и сил инерции в каждом цикле (шаге) движения. Тем самым повышается энергоэффективность самоходных шагающих тележек дождевальных машин.

Самоходная шагающая тележка многоопорной дождевальной машины предназначена для применения в сельском хозяйстве и может быть использована в многоопорных самоходных дождевальных машинах, причем новая кинематическая схема шагающих опор с побортным кинематическим объединением ведущих и ведомых шагающих опор с введением в конструкцию ведущих шагающих опор дополнительных механизмов-корректоров позволяет существенно снизить затраты мощности на колебания шагающих тележек, вызванные шагающим способом передвижения, что повышает энергоэффективность самоходных шагающих тележек дождевальных машин.