RU2222454C2

RU2222454C2 - Ecological version tractor

Info

Publication number: RU2222454C2
Application number: RU2001121113/11A
Authority: RU
Inventors: н А.Р. Арсен; А.Р. Арсенян; А.З. Лукинов; А.М. Цукуров; Ю.А. Щебет
Original assignee: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; agricultural tractors. SUBSTANCE: proposed tractor contains flat frame, driving axle, driving and support wheels with tires, cabin with controls, engine and transmission plant with transfer case, hydraulic cylinders and draft and lift hitch levers. Tractor is additionally furnished with stern and side spatial frames with propellers-rippers. Stern spatial frame with built-in driving axle is installed for rocking in longitudinal axial plane under action of hydraulic cylinder located on flat frame around pins secured on flat frame. Side spatial frames are installed fro rocking in longitudinal vertical plane around sleeves of driven shafts of their final drives under action of hydraulic cylinders located on cross beam of flat frame. Built0in driving axle of stern spatial frame and final drives of side spatial frames are connected to transfer case. Propellers-rippers are made in form of flexible members with catches installed with tilting in direction of their movement. EFFECT: reduced mass of tractor, increased capacity owing to improved traction properties, reduced energy consumption for tillage, reduced or eliminated compaction and grinding of soil layer. 2 dwg

Description

Изобретение относится к тракторному машиностроению, а именно к сельскохозяйственным тракторам. The invention relates to tractor engineering, namely to agricultural tractors.

Известен сельскохозяйственный трактор, аналог Т-150, содержащий плоскую раму, моторно-трансмиссионную установку, кабину с органами управления, редуктора, ведущие и направляющие колеса, каретки эластичной подвески, поддерживающие ролики, гусеничные цепи с зацепами на траках, а также гидроцилиндр и рычаги подъемно-навесного устройства (кн. Анилович В.Я., Водолажченко Ю. Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. - М.: Машиностроение, 1976, 456 с.). A well-known agricultural tractor, analogue of T-150, containing a flat frame, a motor-transmission installation, a cabin with controls, a gearbox, driving and steering wheels, elastic suspension carriages, supporting rollers, track chains with hooks on the tracks, as well as a hydraulic cylinder and lifting levers -attachment device (Prince Anilovich V.Ya., Vodolazhchenko Yu. T. Design and calculation of agricultural tractors. - M.: Mechanical Engineering, 1976, 456 p.).

Основными недостатками трактора являются:
- уплотнение и упрочнение верхнего слабонесущего слоя почвы;
- пониженный тяговый коэффициент полезного действия;
- создание условий, способствующих развитию экологически опасных процессов в почве;
- ограничение высоты зацепов траков и потому невозможность увеличения силы тяги за счет зацепления за прочный глубинный слой;
- большая сила тяжести (масса 7 т), чрезмерно нагружающая почвенный слой;
- масса опорно-ходовой части составляет 28% от массы трактора, что свидетельствует о ее конструктивном несовершенстве;
- ограниченность области использования, т.к. работа на дорогах с совершенным покрытием нецелесообразна.The main disadvantages of the tractor are:
- compaction and hardening of the upper weakly bearing soil layer;
- reduced traction efficiency;
- creating conditions conducive to the development of environmentally hazardous processes in the soil;
- limiting the height of the hooks of the tracks and therefore the impossibility of increasing traction due to gearing for a solid deep layer;
- high gravity (mass 7 t), excessively loading the soil layer;
- the mass of the running gear is 28% of the mass of the tractor, which indicates its structural imperfection;
- limited scope of use, as work on roads with perfect coverage is impractical.

Известен мотоплуг, содержащий рамный брус, органы управления, пассивный рабочий орган, двигатель с трансмиссией, кинематически связанной с движителем-рыхлителем, установленном на раме параллельно ее продольной оси. Known motorized plow containing a frame beam, controls, passive working body, an engine with a transmission kinematically connected with a mover-ripper mounted on the frame parallel to its longitudinal axis.

Движитель-рыхлитель в виде гусеничной ленты с почвозацепами в форме конусных игл расположен наклонно в продольно-вертикальной плоскости к горизонтальной плоскости, а в передней части закреплено опорное колесо (патент 2048044, БИ 32, 1995 г.). The crawler mover-ripper in the form of tapered needles in the form of cones is located obliquely in the longitudinally vertical plane to the horizontal plane, and the support wheel is fixed in front (patent 2048044, BI 32, 1995).

Мотоплугу присущи следующие недостатки:
- невозможность использования в качестве транспортного средства, т.к. имеет только опорное колесо;
- движитель-рыхлитель постоянно находится в контакте с почвенным слоем.The following disadvantages are inherent in a motor-plow:
- the inability to use as a vehicle, because only has a support wheel;
- the mover-ripper is constantly in contact with the soil layer.

Прототипом является колесный трактор Т-150 К, содержащий шарнирную раму, ведущие мосты, моторно-трансмиссионную установку с раздаточной коробкой, кабину с органами управления, ведущие колеса, редукторы с валами в кожухах, гидроцилиндры управления шарнирной рамой, а также рычаги с гидроцилиндром подъемно-навесной системой (кн. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. - М.: Машиностроение, 1976, 456 с.)
Основными недостатками трактора-прототипа являются его уплотняющее и упрочняющее воздействие на почвенный слой на глубину до 0,5...0,7 м, что является причиной повышенных затрат энергии на почвообработку и на устранение экологически опасных последствий.The prototype is a T-150 K wheeled tractor, which contains a hinge frame, drive axles, a motor-transmission unit with a transfer case, a cab with controls, drive wheels, gearboxes with shafts in casings, articulated steering cylinders, and levers with a lifting hydraulic cylinder hinged system (Prince Anilovich V.Ya., Vodolazhchenko Yu.T. Design and calculation of agricultural tractors. - M.: Mechanical Engineering, 1976, 456 p.)
The main disadvantages of the prototype tractor are its sealing and hardening effect on the soil layer to a depth of 0.5 ... 0.7 m, which is the reason for the increased energy costs for soil cultivation and to eliminate environmentally hazardous consequences.

Ограничение высоты зацепов ведущих колес (до 60 мм) не позволяет увеличивать силу тяги за счет зацепления за прочный глубинный слой. The limitation of the height of the hooks of the driving wheels (up to 60 mm) does not allow to increase the traction force due to the engagement for a strong deep layer.

Повышенная норма буксования колесных движителей нарушает фракционный состав почвы и порождает пылевидную фракцию. The increased slipping rate of wheel movers violates the fractional composition of the soil and generates a dusty fraction.

Масса трактора - 7,5 т создает чрезмерную нагрузку на почвенный слой. The tractor weight of 7.5 tons creates an excessive load on the soil layer.

Задача изобретения состоит в том, чтобы уменьшить массу трактора, увеличить его производительность за счет улучшения тягово-сцепных свойств, снизить затраты энергии на почвообработку, устранить частично или полностью уплотнение, упрочнение и перетирание почвенного слоя - основную причину экологически опасных явлений. The objective of the invention is to reduce the weight of the tractor, increase its productivity by improving the traction and coupling properties, reduce energy costs for soil cultivation, eliminate partially or completely compaction, hardening and grinding of the soil layer - the main cause of environmentally hazardous phenomena.

Задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

Трактор экологической версии, содержащий плоскую раму, ведущий мост, ведущие и опорные колеса с шинами, кабину с органами управления, моторно-трансмиссионную установку с раздаточной коробкой, гидроцилиндры, рычаги подъемно-навесного устройства, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пространственные рамы - кормовую и боковые - с движителями-рыхлителями, кормовая пространственная рама со встроенным ведущим мостом, установленная с возможностью качания в продольной вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра, размещенного на плоской раме, вокруг пальцев, закрепленных на плоской раме, бортовые пространственные рамы, установленные с возможностью качания в продольной вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, размещенных на поперечной балке плоской рамы, вокруг кожухов ведомых валов своих редукторов, встроенный ведущий мост кормовой пространственной рамы и редукторы пространственных рам подключены к раздаточной коробке, а движители-рыхлители выполнены в виде гибких элементов с зацепами, установленными с наклоном в направлении их движения. An ecological version tractor, comprising a flat frame, a driving axle, driving and supporting wheels with tires, a cab with controls, a motor-transmission installation with a transfer case, hydraulic cylinders, levers of a lifting-mounted device, characterized in that it additionally contains spatial frames - aft and lateral - with ripper-movers, aft spatial frame with an integrated drive axle, mounted with the possibility of swinging in a longitudinal vertical plane by means of a hydraulic cylinder placed on a flat frame, around the fingers mounted on a flat frame, side spatial frames installed with the possibility of swinging in the vertical longitudinal plane by means of hydraulic cylinders placed on the transverse beam of the flat frame around the shafts of the driven shafts of their gearboxes, an integrated drive axle of the stern spatial frame and spatial gearboxes the frames are connected to the transfer case, and the ripper movers are made in the form of flexible elements with hooks installed with an inclination in the direction of their movement.

На чертежах: фиг. 1 - изображен предлагаемый трактор, фиг.2 - бортовая пространственная рама с движителями-рыхлителями, вид сверху. In the drawings: FIG. 1 - shows the proposed tractor, figure 2 - side spatial frame with movers, rippers, top view.

Трактор содержит ведущий мост 1, ведущие и опорные колеса с шинами 2, кабину с органами управления 3, плоскую раму 4, моторно-трансмиссионную установку с раздаточной коробкой 5, гидроцилиндры 6 на поперечной балке 7, ведущие колеса 8, установленные с возможностью вращения на кожухах ведомых валов редукторов 9, гидроцилиндр 10, опорные пальцы 11, кормовую пространственную раму 12 со встроенным в нее ведущим мостом 13, на кожухах которого установлены с возможностью вращения ведущие колеса 14, огибаемые контурами с зацепами движителей-рыхлителей 15, а также бортовые пространственные рамы 16 с движителями-рыхлителями 17. The tractor contains a driving axle 1, driving and supporting wheels with tires 2, a cab with controls 3, a flat frame 4, a motor-transmission installation with a transfer case 5, hydraulic cylinders 6 on the transverse beam 7, driving wheels 8 mounted for rotation on the casings the driven shafts of the gearboxes 9, the hydraulic cylinder 10, the support fingers 11, the aft spatial frame 12 with a drive axle 13 built into it, on the casings of which the drive wheels 14 are mounted rotatably around the contours with the hooks of the movers-rippers 15, and that also airborne spatial frames 16 with movers-rippers 17.

Трактор работает следующим образом. The tractor works as follows.

Перед началом движения в транспортном режиме, в том числе по дорогам с совершенным покрытием, редукторы 9 и встроенный в кормовую пространственную раму 12 ведущий мост 13 отключены, а ведущий мост 1 с колесами и шинами 2 подключен к раздаточной коробке 5. Before driving in transport mode, including on roads with perfect pavement, gearboxes 9 and the drive axle 13 integrated in the aft space frame 12 are disconnected, and the drive axle 1 with wheels and tires 2 is connected to the transfer case 5.

Бортовые пространственные рамы 16 с опорой на кожухи ведомых валов редукторов 9 с тягово-рыхлящими движетелями 17 и кормовая пространственная рама 12 со встроенным ведущим мостом 13 с движетелями-рыхлителями 15 с опорой на пальцы 11, гидроцилиндрами 6 на балке 7 и цилиндром 10 на раме 4 удерживаются в поднятом положении. Side spatial frames 16 with support on the shafts of the driven shafts of the gearboxes 9 with traction loosening propellers 17 and aft spatial frame 12 with an integrated drive axle 13 with propulsive rippers 15 with support on the fingers 11, hydraulic cylinders 6 on the beam 7 and cylinder 10 on the frame 4 held in a raised position.

С включением из кабины 3 моторно-трансмиссионной установки с раздаточной коробкой , на ведущих колесах с шинами 2 ведущего моста 1 возникает сила тяги, реакция на которую передается на плоскую раму 4, вызывая перемещение трактора с опорой на колеса с шинами 2. With the inclusion of a motor-transmission installation with a transfer case from the cab 3, a driving force arises on the driving wheels with tires 2 of the drive axle 1, the reaction to which is transmitted to the flat frame 4, causing the tractor to move with support on the wheels with tires 2.

Движение по заданной траектории и маневрирование, в т.ч. задним ходом, осуществляется из кабины 3 путем отклонения колес с шинами 2 ведущего моста 1. Movement along a given trajectory and maneuvering, incl. in reverse, it is carried out from the cabin 3 by deflecting the wheels with tires 2 of the drive axle 1.

Перед движением в тяговом режиме по деформируемым грунтам, свободным от камней, корней и пней деревьев, ведущий мост 1 отключен от раздаточной коробки 5, бортовые 16 и кормовая рама 12 со встроенным мостом 13 с движителями-рыхлителями поворотом вокруг кожухов редукторов 9 и пальцев 11 на раме 4 штоками гидроцилиндров 6 и 10 опущены и удерживаются в нижнем рабочем положении с вертикально погруженными в грунт зацепами движителей-рыхлителей 15 и 17. Редукторы 9 и встроенный ведущий мост 13 подключены к раздаточной коробке 5. Before driving in traction mode on deformable soils free of stones, roots and tree stumps, the drive axle 1 is disconnected from the transfer case 5, the side axles 16 and the aft frame 12 with an integrated axle 13 with rippers, rotators around the gearboxes 9 and fingers 11 on frame 4, the rods of the hydraulic cylinders 6 and 10 are lowered and held in the lower working position with the hooks of the rippers 15 and 17 vertically immersed in the ground. The gearboxes 9 and the integrated drive axle 13 are connected to the transfer case 5.

С включением из кабины 3 моторно-трансмиссионной установки с раздаточной коробкой 5 вращающийся момент через редукторы 9 и ведущий на раме 12 мост 13 передается на ведущие 6 колеса 8 и 14 движителей-рыхлителей 17 и 15 соответственно. Взаимодействие последних с почвой вызывает ее рыхление и перемещение трактора с опорой на колеса с шинами 2, преодолевая силы сопротивления, в т.ч. и технологические. With the inclusion of a motor-transmission installation with a transfer case 5 from the cabin 3, the torque through the gears 9 and the axle 13 leading to the frame 12 is transmitted to the driving 6 wheels 8 and 14 of the ripper 17 and 15, respectively. The interaction of the latter with the soil causes its loosening and moving the tractor with wheel support with tires 2, overcoming the resistance forces, incl. and technological.

Так как зацепы установлены наклоном в сторону движения гибкого элемента, их погружение в грунт происходит за счет вертикальной составляющей силы тяги ведущих колес 8 и 14. Since the hooks are installed by tilting in the direction of movement of the flexible element, their immersion in the soil occurs due to the vertical component of the traction force of the driving wheels 8 and 14.

Таким образом, для погружения зацепов по вертикали и создания силы тяги не требуется значительная масса трактора, а движители-рыхлители, воспринимающие лишь ее небольшую часть, имеют минимальную массу, величина которой определяется необходимым запасом прочности конструктивных элементов. Thus, to immerse the hooks vertically and create traction force, a significant mass of the tractor is not required, and ripper movers, which perceive only a small part of it, have a minimum mass, the value of which is determined by the required safety margin of structural elements.

Заглубление зацепов в вертикальном положении при опоре трактора на колеса с шинами 2 позволяет использовать зацепы увеличенной высоты, что дает возможность получать значительную силу тяги за счет зацепления за глубинный прочный слой, сила тяги на раме 4 может в несколько раз превышать вес трактора. Deepening the hooks in an upright position while supporting the tractor on wheels with tires 2 allows the use of hooks of increased height, which makes it possible to obtain significant traction due to engagement in a deep, durable layer, the traction force on the frame 4 can be several times the weight of the tractor.

Малая масс и площадь опоры при значительной силе тяги, достигаемой за счет зацепления за прочный глубинный слой, обеспечивают высокую производительность при одновременном снижении затрат энергии на самопередвижение трактора, при этом упрочненный и уплотненный слой малой глубины устраняется путем рыхления. The small mass and the area of the support with significant traction achieved through engagement with a strong deep layer provide high productivity while reducing energy costs for tractor self-propulsion, while the hardened and compacted layer of small depth is eliminated by loosening.

Испытания макетного образца трактора в полевых условиях подтвердили его эффективность, в том числе и на переувлажненных суглинистых черноземах поздней осенью и ранней весной в условиях юга России. Field tests of the tractor prototype confirmed its effectiveness, including on waterlogged loamy chernozems in late autumn and early spring in southern Russia.

Claims

An ecological version tractor, comprising a flat frame, a driving axle, driving and supporting wheels with tires, a cab with controls, a motor-transmission installation with a transfer case, hydraulic cylinders, levers of a lifting-mounted device, characterized in that it additionally contains spatial frames - aft and lateral - with ripper-movers, aft spatial frame with an integrated drive axle, mounted with the possibility of swinging in a longitudinal vertical plane by means of a hydraulic cylinder placed on a flat frame, around the fingers fixed on a flat frame, side spatial frames installed with the possibility of swinging in the vertical vertical plane by means of hydraulic cylinders placed on the transverse beam of the flat frame around the casings of the driven shafts of their gearboxes, an integrated drive axle of the stern spatial frame and side gearboxes spatial frames are connected to the transfer case, and the ripper movers are made in the form of flexible elements with hooks installed with an inclination in the direction of their movement i.