CC BY
16+УДК 631.3.07
Гусев А. Ю., аспирант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А. ИЛещанкина Купряшкин В. Ф., к.тн., доцент, заведующий кафедрой мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А. И Лещанкина.
Шляпников М. Г., аспирант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А. И Лещанкина Звонов С. Н., магистрант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А. И Лещанкина. Лоскутов С. С., магистрант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А. И Лещанкина. ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»
ОБОСНОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЕЙ ФРЕЗЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ ВРАЩЕНИЕМ АКТИВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
Аннотация.В статье приводиться обоснование кинематической схемы почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением активных рабочих органов для использования со средствами малой механизации.
Ключевые слова: Обработка почвы, почвообрабатывающие фрезы, активные рабочие органы, комбинированное вращение.
Один из основных конструкционных параметров машин является их кинематическая схема, при выборе которых необходим анализ конструкции существующих машин и ее аналогов. Поэтому при обосновании кинематической схемы малогабаритной почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением активными рабочих органов проведем анализ существующих и предлагаемых конструкций почвообрабатывающих фрез с учетом особенностей их функционирования.
Исследователь [4] предлагает следующую схему почвообрабатывающей фрезы с двумя фрезерными барабанами (рисунок 1).
а) б)
а - вид сбоку; б - вид сверху; 1 - верхний барабан; 2 - нижний барабан; 3 - диски; 4 - Г образные ножи; 5 - фланцы; 6 - шлицевой вал; 7 - распорные кольца Рисунок 1 - Устройство для фрезерования почвы.
Конструкция устройства предназначенное для фрезерования почвы, имеет верхний и нижний фрезерные барабаны с горизонтальными осями вращения установленные одним за одним, нижний барабан собран секций, причем секции относительно друг друга расположены с зазором.
Рабочий процесс устройства происходит поперек склона.
Активное измельчение дернины осуществляет Барабан 1. Рыхление горизонта, расположенного под дерниной производит Барабан 2, который перемешивает куски обрабатываемого пласта по толщине, что в свою очередь образовывает на дне борозды гребни и канавки по ширине склона, заполняющиеся водой и способствующие естественному подпочвенному стоку талых и ливневых вод по склону.
В соответствии показателя крутизны склона и остальных почвенно-климатических условий, возможно, изменять параметры гребней. Ширина между гребнями регулируется подбором шага фланцев 5 методом изменения расстояния между ними с помощью распорных колец.
Следующую конструкцию почвообрабатывающих фрез с комбинированным вращением предлагает исследователь [1]. Двухроторная почвообрабатывающая фреза (рисунок 2), включающая в свою конструкцию
навеску, бортовые опоры и противоположно вращающиеся почвообрабатывающие фрезы (роторы), привод которых осуществляется от вала отбора мощности трактора через центральный и боковые редукторы.
В бортовых редукторах 4, для возможности изменения вращения почвообрабатывающих фрез (роторов), установлен блок сменных зубчатых колес 6.
Редукторы 4 и опоры 5 выполнены в виде подвижных качающихся кулис с возможностью изменять и фиксировать угла а. При этом, бортовые редукторы 5 и бортовые опоры 4, с предварительно фиксированным углом а, имеют возможность поворачиваться на угол в относительно боковых приводов 7.
Так же, возможно регулировать относительно боковых опор 7, и центральный конический редуктор угол у .
Рисунок 2 - Принципиальная схема двухроторной почвообрабатывающей фрезы Изменение и фиксация углов раствора а и поворотов в и у возможно осуществить, к примеру, за счет перестановки болтов фланцевых соединений центрального конического редуктора, бортовых редукторов и опор с боковыми приводами.
Из анализа данной схемы следует, что почвообрабатывающая фреза с
8
5
5
. 1, 2 - разнотипные роторы; 3 - центральный конический редуктор; 4 - бортовой редуктор; 5 - бортовые опоры; 6 - блоки сменных шестерен; 8 - навесное устройство; 7 - боковые привода.
комбинированным вращением будет обеспечивать высокое качество обработки почвы и возможность выбрать необходимые конструктивно-технологические параметры без значительных изменения конструкции фрезы и элементов привода. Однако недостатком данной конструкции будет излишняя металлоёмкость и невозможность использования данного орудия со средствами малой механизации.
Также автор конструкции [1] указывает, что достоинством будет являться и возможность работы почвообрабатывающей фрезы на склонах результатом, которого будет уменьшение стока талых и ливневых вод, но недостатком так же будет являться невозможность использования данного орудия со средствами малой механизации.
Для решения проблемы возможности использования почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением АРО при ее агрегатировании со средствами малой механизации, и в частности с мотокультиваторами и мотоблоками, авторами исследования была предложена конструкция, включающая центральный редуктор и разнотипные роторы (рисунок 3) [2].
1 - корпус; 2 - ведущий вал; 3 - промежуточный вал; 4 - зубчатой цилиндрической передачей; 5, 6 - сменные зубчатые колеса; 7, 8 - полые приводные валы; 9, 10 - роторы; 11, 12 - цепные передачи; 13 - центральный приводной вал;
14, 15 - роторами; 16 - цепной передачей.
Рисунок 3 - Почвообрабатывающая фреза с комбинированным вращением роторов.
Почвообрабатывающая фреза с комбинированным вращением роторов работает следующим образом. При установившемся режиме работы фрезы вращательное движение от вала отбора мощности мотоблока передается на ведущий вал 2, откуда через цепные передачи 11 и 12 на полые приводные валы 7 и 8, обеспечивая тем самым вращение установленных на них активных рабочих органов 9 и 10 в одну сторону. Кроме этого, с ведущего вала 2 через зубчатую цилиндрическую передачу 4 вращательное движение передается также и на промежуточный вал 3, откуда через цепную передачу 16 на центральный вал 13, обеспечивая тем самым вращательное движение установленных на нем роторов 14 и 15. При этом вращение роторов 14 и 15 происходит в противоположном направлении вращения роторов 9 и 10.
Достоинствами данного устройства являются меньшие габариты и материалоемкость конструкции, а так же возможность его использования со средствами малой механизации, в частности с одноосными мотокультиваторами и мотоблоками, поэтому для дальнейшего исследования в качестве кинематической схемы почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением АРО примем схему, представленную на рисунке 4.
Для формирования полной кинематической схемы самоходной почвообрабатывающей фрезы примем в качестве энергосредства -мотокультиватор МК-200 «Нева», который отличается доступностью на рынке и высокими техническими характеристиками.
Мотокультиватор МК-200 «Нева» (рисунок 4) относится к средствам малой механизации и предназначен для обработки почвы, путем ее рыхления, выравнивания на индивидуальных садовых и приусадебных участках, в
фермерских хозяйствах, а также и некоторых других агротехнических операций [3]. Дополнительное оснащение мотокультиватора ходовыми колесами или грунтозацепами позволяет использовать его в качестве энергостредства с тяговыми или тягово-приводными орудиями (рисунок 5).
Мотокультиватор МК-200 «Нева» (рисунок 4) состоит из двигателя внутреннего сгорания 1, шестеренчато-цепного редуктора с коробкой скоростей 2, клиноременной передачи с муфтой сцепления в виде натяжного ролика 3, рулевой колонки с органами управления 4, ограничителя глубины 5, кронштейна сцепки 6, двух фрез-культиваторов (ходовых колес) 7 и опорного транспортного колеса с кронштейном 8 [3].
Компоновка мотокультиватора выполнена с учетом следующих основных требований: удобства работы, обслуживания, монтажа и демонтажа; обеспечение равномерной погрузки на роторы; упрощение конструкции.
Мотокультиватор МК-200 «Нева» оснащен коробкой имеющей 2 передачи вперед и 1 назад и обеспечивающей необходимые скоростные режимы для различных видов работ.
Рисунок 4 - Мотокультиватор МК-200 «Нева» с фрезерными АРО
Рисунок 5 - Фрезерный мотокультиватор МК-200 «Нева» с ходовыми колесами
Техническая характеристика мотокультиватора МК-200 «Нева» представлена в таблице 1
Таблица 1 - Техническая характеристика мотокультиватора МК-200 «Нева»
Параметр Значение, характеристика
Двигатель 4-х тактный, карбюраторный, бензиновый, одноцилиндровый с воздушным охлаждением
Модель двигателя Subaru EX13
Мощность двигателя, кВт (л.с.) 3,2 (4,4)
Частота вращения вала двигателя при максимальной мощности, мин -1 3500
Редуктор Механический, шестеренчато-цепной
Количество передач: - вперед - назад 2 1
Частота вращения приводного вала редуктора, мин -1: - первая передача - вторая передача - задняя передача 38 123 30
Диаметр фрез, мм 320
Глубина фрезерования, мм до 30
Ширина захвата фрез, мм 650
Размеры ходовых колес, мм: - диаметр - ширина 320 100
Скорость движения, км/ч (м/с): - первая передача - вторая передача - задняя передача 2.3 (0,63) 9.4 (2,6) 1,8 (0,5)
Масса мотокультиватора, кг 65
Учитывая расположение рабочих элементов мотокультиватора (двигатель, ременная передача, сцепное устройство) [3] и кинематическую схему почвообрабатывающей фрезы (рисунок 3) составим общую кинематическую схему самоходной почвообрабатывающей фрезы, включающую привод ходовых колес 1 и привод фрезерных АРО 2(рисунок 6).
Рисунок 6 - Кинематическая схема самоходной почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением АРО
Таким образом, реализация предлагаемой кинематической схемы малогабаритной почвообрабатывающей фрезы с комбинированным вращением активных рабочих органов учитывающих существующую компоновку мотокультиватора МК-200 «Нева» (рисунок 5) и предлагаемого почвообрабатывающего орудия (рисунок 3) позволяет обеспечить необходимую компактность конструкции почвообрабатывающего агрегата и расширение его функциональных возможностей при незначительных изменениях в его базовой конструкции.
Список литературы
1. Пат. 2419268 Российская Федерация, МПК А01В 33/00. Двухроторная почвообрабатывающая фреза / А. А. Завражнов, А. И. Завражнов, В. Ю. Ланцев; заявитель и патентообладатель ООО «НПЦ «БиоТехМаш». - № 2009140011/21, заявл. 30.10.2009; опубл. 27.05.2011, Бюл. № 15 - 3 с.: ил.
2. Пат. 188609 Российская Федерация, МПК А 01 В 33/02; 39/22. Почвообрабатывающая фреза с комбинированным вращением роторов / В. Ф. Купряшкин, А. Ю. Гусев, Н. И. Наумкин ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва». - № 2019102898 ; заявл. 01.02.2019 ; опубл. 17.04.2019, Бюл. № 11. - 4 с. : ил.
3. Руководство по эксплуатации мотокультивтора «Нева» МК-200 и его модификаций. Закрытое акционерное общество «Красный Октябрь - Нева», Санкт-Петербург, 2011, с. 11.
4. А. с. 1028254 СССР, кл. А 01 В 45/00. Устройство для фрезерования почвы / И. И Гурьев; (СССР) Бюл.26 // Всесоюзный научно-исследовательский институт защиты почв от эрозии. - № 2763384/36-15; заявл. 07.05.79; опубл. 15.07.83, - 2 с. : ил.
