PL248571B1 - Wirnik brony wirnikowej z drgającą tarczą - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wirnik brony wirnikowej z tarczą drgającą posiadającą mechanizm umożliwiający drgania tarczy wynikające ze zmiennych wartości siły oporu gleby. Wynalazek przeznaczony jest dla dziedziny rolnictwa.

Klasyczne wirniki bron wirnikowych składają się z tarczy scalonej z wałem bądź tarczy przykręcanej do wału, oraz dwóch noży połączonych z tarczą przy pomocy śrub. Na wałku znajduje się najczęściej wielowypust, który po umieszczeniu wałka w przekładni zębatej walcowej pozwala na przekazanie momentu obrotowego na tarczę. Przy tego typu rozwiązaniu wszelkie nagłe wzrosty oporu gleby powodują duże naprężenia, które mogą uszkodzić części wirnika.

W rozwiązaniu o numerze patentu EP3165060 dokonano modyfikacji krawędzi noża brony wirnikowej przez zmianę jego budowy. Opisano sposób na uzyskanie wielowarstwowej krawędzi noża w miejscach najbardziej narażonych na uszkodzenia mechaniczne. Celem tego typu rozwiązania jest zwiększenie wytrzymałości noża na uszkodzenia mechaniczne, jednak wszystkie inne elementy konstrukcji pozostają takie same jak w klasycznych rozwiązaniach wirników bron wirnikowych, co nie zabezpiecza wirnika przed mechanicznym uszkodzeniem w chwili nagłego zwiększenia oporów przy uderzeniu noża o twardą przeszkodę (kamień).

Wynalazek o numerze patentu Pat.241584 dotyczy rozwiązania, w którym zespół roboczy brony wirnikowej wyposażony jest w mechanizm umożliwiający obrót tarczy względem wału, oraz dodatkowe mechanizmy pozwalające na uchylanie się noży. Obrót tarczy względem wału realizowany jest przez ułożyskowaną tuleję osadzoną na wale i połączoną z tarczą. Zastosowanie między tymi elementami sprężyny skrętnej powoduje, że tarcza pod wpływem zmiennego oporu gleby wykonuje ruch oscylacyjny. Mechanizmy pozwalające na uchylanie się noży wykorzystują sprężyny skrętne oraz pierścienie wielowypustowe przesuwne. Ważne jest to, iż w tym rozwiązaniu wałki, na których znajdują się noże znajdują się po przeciwnych stronach tarczy będąc do siebie równoległymi. Oznacza to ze noże nie są ustawione prostopadle do kierunku obrotu, przez co opory gleby mogą doprowadzić do ich skręcania i szybszego zużycia elementów mechanizmów.

Znana jest również z polskiego opisu zawartego w patencie Pat.238709 konstrukcja, w której uzyskano zjawisko uchylania się noży w wirniku dzięki zastosowaniu sprężyn ściskanych i wałków z dołączonymi do nich dźwigniami w kształcie łuku. Noże przykręcone są do wałków, te natomiast znajdują się w odpowiednich tulejach umieszczonych na górnej części tarczy. Dodatkowo połączeniem śrubowym z tej samej strony tarczy zostały przymocowane sprężyny ściskane pod którymi umieszczono dźwignie. Opór gleby sprawia, że wałek z dźwignią zaczyna się obracać ściskając sprężynę, gdy opór gleby maleje sprężyna się rozpręża i następuje powrót do pozycji zerowej. Zastosowanie tego typu rozwiązania niesie za sobą jednak pewne ograniczenia w postaci zmniejszonego zakresu ruchu obrotowego jaki może wykonać nóż, dodatkowo w momencie wystąpienia oporu o wysokiej wartości nóż może osiągnąć maksymalne wychylenie i uszkodzić mechanizm.

Przedmiotem wynalazku jest wirnik brony wirnikowej z drgającą tarczą, wyposażony w wał z osadzoną na nim tarczą nożową, do której przykręcone są noże, charakteryzujący się tym, że tarcza nożowa osadzona jest na wale przy pomocy dwóch łożysk kulkowych skośnych, przy czym w połowie wysokości wału umieszczone są następujące elementy do regulacji wstępnego skrętu sprężyny głównej: pierścień blokujący, pierścień regulacji, tarcza regulacji, zęby blokujące, sprężyny zębów oraz śrub zębów, natomiast pomiędzy tarczą regulacji a tarczą nożową umieszczona jest sprężyna główna, która jest sprężyną skrętną zakończoną hakami umożliwiającymi jej montaż na kołkach.

Wirnik według wynalazku korzystnie charakteryzuje się tym, że pierścień regulacji posiada rowki umożliwiające jego obrót tylko w kierunku zgodnym do kierunku kompresji sprężyny głównej, dzięki współpracy z zębami blokującymi.

Wirnik według wynalazku korzystnie charakteryzuje się tym, że cztery zęby blokujące umieszczone są w otworach wykonanych na obwodzie pierścienia blokującego i są dociskane przez sprężyny zębów, które są zabezpieczone śrubami zębów.

Wirnik według wynalazku korzystnie charakteryzuje się tym, że na tarczy nożowej przykręcone są dwa kliny blokujących, które opierają się o blokadę tarczy osadzoną na wale i pozbawioną możliwości obrotu dzięki zastosowaniu wpustów pryzmatycznych.

Bardziej szczegółowo, tarcza drgająca wirnika brony wirnikowej według wynalazku składa się z wału, na którym w połowie jego wysokości osadzone są elementy tworzące mechanizm do regulacji skrętu sprężyny głównej. Mechanizm ten zbudowany jest z pierścienia regulacji z rowkami, na którym osadzona jest tarcza regulacji z otworami gwintowanymi oraz z pierścienia blokującego osadzonego na wale korzystnie przy pomocy otworu o przekroju sześciokąta foremnego. Pierścień blokujący posiada korzystnie na swoim obwodzie cztery gwintowane otwory, wewnątrz których umieszczone są zęby blokujące dociskane sprężynami, po jednym na każdy otwór. Na dolnej części wału osadzona jest łożyskowana tarcza nożowa z przykręconymi do niej nożami, do której korzystnie przymocowane są kliny blokujące współpracujące z blokadą osadzoną na końcu wału. Pomiędzy tarczą regulacji a łożyskowaną tarczą nożową umieszczona jest korzystnie sprężyna główna osadzona na sworzniach wkręconych w tarczę nożową oraz tarczę regulacji, która pozwala na wystąpienie ruchu oscylacyjnego tarczy nożowej.

Wynalazek zapewnia szereg korzyści. Do najważniejszych z nich należy zaliczyć wspomniane poniżej.

Wirnik według wynalazku umożliwia regulację siły z jaką tarcza nożowa jest dociskana do blokady tarczy. Jest to możliwe dzięki pierścieniowi regulacji z rowkami połączonym z tarczą regulacji. Współpracuje on z pierścieniem blokującym w taki sposób, że można go obrócić tylko w kierunku zgodnym z kierunkiem sprężania sprężyny głównej. Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania uniwersalność wirnika brony wirnikowej zostaje zwiększona, co pozwala na pracę na glebach o różnej zwięzłości.

Ponadto elementy tworzące mechanizm do regulacji sprężyny głównej pozwalają na ustawienie wstępnego skrętu sprężyny w celu dostosowania wirnika do typu gleby w jakiej miałby pracować.

Dodatkowo pierścień regulacji posiada osiem rowków pozwalających na zmianę wstępnego skrętu sprężyny co 45°.

Kolejną zaletą jest to, że mechanizm regulacji posiada otwory, dzięki którym po ustawieniu wstępnego skrętu sprężyny możliwe jest użycie śrub w celu zablokowania go na czas pracy w pozycji zadanej, co odciąża w ten sposób elementy mechanizmu służącego do regulacji.

Ponadto elementy służące do regulacji skrętu sprężyny głównej blokują tarczę regulacji, aby nie doszło do jej obrotu wstecznego spowodowanego napięciem sprężyny w momencie regulacji wirnika. Zwiększa to bezpieczeństwo czynności wykonywanych w celu przygotowania wirnika do pracy.

Zgodnie z wynalazkiem, tarcza z nożami osadzona jest na dwóch łożyskach skośnych, co wpływa pozytywnie na pracę całego wirnika z racji występowania sił wynikających z zagłębienia go w ziemie skierowanych pionowo w górę wzdłuż jego osi.

Kolejną korzyścią wynikającą z wynalazku jest to, że kliny blokujące tarczę oraz blokada tarczy osadzona na wale, zostały ustawione w taki sposób, aby umożliwić obrót tarczy nożowej względem wału maksymalnie o 90°, co niweluje ryzyko pęknięcia sprężyny w przypadku wystąpienia sił o wysokiej wartości działających na nóż.

Wirnik brony wirnikowej z drgającą tarczą został opracowany głównie z myślą o zastosowaniu go jako alternatywę dla standardowych wirników stosowanych obecnie. Największy potencjał przewidywany jest dla rolnictwa, gdzie brona wirnikowa wyposażona w zmodyfikowany wirnik będący obiektem wynalazku, z dużym prawdopodobieństwem będzie w stanie osiągnąć lepsze efekty bronowania, a także będzie charakteryzować się mniejszą awaryjnością. Zmodyfikowany wirnik jest również przemyślany na trudne warunki pracy jakimi są warunki leśne i ogrodnicze, wynikające z występowania dużej ilości korzeni w glebie. Dzięki mechanizmowi pozwalającemu na uchylenie się tarczy nożowej o 90°.

Wynalazek może zostać wykorzystany na skalę przemysłową, ponieważ może stać się częścią maszyn, które są produkowane na skalę przemysłową zasilając gospodarstwa rolnicze na całym świecie.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok wirnika w półprzekroju z wszystkimi elementami, fig. 2 przedstawia widok przekroju mechanizmu regulacji wirnika, fig. 3 przedstawia widok z dołu wirnika, fig. 4 przedstawia widok izometryczny wirnika fig. 5 przedstawia sprężynę główną w widoku z góry.

Wirnik składa się z wału (1), który w połowie swojej wysokości ma przekrój sześciokąta foremnego. W tym miejscu na wał (1) nasunięty jest pierścień blokujący (2). Następnie na wał (1) do wnętrza pierścienia blokującego (2) wsunięty jest pierścień regulacji (3), który jest zabezpieczony pierścieniem osadczym przed zsunięciem. Pierścień regulacji (3) posiada możliwość obrotu względem osi wału (1). Na pierścieniu regulacji (3) osadzona jest tarcza regulacji (4) zabezpieczona pierścieniem osadczym. Pierścień blokujący (2) na swoim obwodzie posiada cztery otwory o zmiennej średnicy. Bliżej osi symetrii pierścienia blokującego (2) otwory mają mniejszą średnicę, natomiast po stronie zewnętrznej ich średnica jest większa oraz są gwintowane. W każdym z otworów umieszczone są odpowiednio ząb blokujący 1 (5), ząb blokujący 2 (6), ząb blokujący 3 (7), ząb blokujący 4 (8). W miejsce, gdzie otwory posiadają większą średnicę wkręcone są odpowiednio śruba zęba 1 (9), śruba zęba 2 (10), śruba zęba 3 (11) oraz śruba zęba 4 (12). Każdy z zębów blokady dociskany jest do pierścienia regulacji (3) przy pomocy odpowiednio sprężyny zęba 1 (13), sprężyny zęba 2 (14), sprężyny zęba 3 (15) i sprężyny zęba 4 (16), które znajdują się pomiędzy zębami blokującymi, a śrubami zęba. Pierścień blokujący (2) posiada 4 otwory przelotowe umieszczone równolegle do jego osi symetrii w połowie grubości ścianki pierścienia z przesunięciem o kąt 90°. Wzdłuż okręgu o tej samej średnicy w tarczy regulacji (4) wykonanych jest osiem otworów gwintowanych z przesunięciem o kąt 45°. Otwory te służą do połączenia przy pomocy śrub pierścienia blokującego (2) z tarczą regulacji (4) po wykonaniu czynności regulacji wstępnego skrętu sprężyny głównej (18). Dodatkowo w tarczę regulacji (4) wkręcony jest kołek 1 (17) na którym opiera się jeden z haków sprężyny głównej (18). Sprężyna główna (18) jest sprężyną skrętną zakończoną dwoma hakami. Poniżej sprężyny głównej (18) na wale (1) znajdują się dwa łożyska między którymi dystans ustala tulejka łożysk (19). Na łożyskach osadzona jest tarcza nożowa (20), w którą od góry wkręcony jest kołek 2 (21), o który opiera się drugi hak sprężyny głównej (18). Dodatkowo od strony sprężyny głównej (18) do tarczy nożowej (20) przy pomocy połączenia śrubowego przymocowana jest pokrywka tarczy (22). Po przeciwnej stronie tarczy nożowej (20) na wał (1) nasunięta jest tulejka tarczy (23), pod którą umieszczona jest blokada tarczy (24), której obrót względem osi symetrii wału zablokowany jest przy pomocy wpustów pryzmatycznych. Ułożyskowana tarcza nożowa (20) wraz z tulejką tarczy (23) i blokadą tarczy (24) w celu uniknięcia zsunięcia z wału (1) została dociśnięta przy pomocy nakrętki (25), która jest zabezpieczona przed odkręcaniem przy pomocy podkładki (26). Od dołu do tarczy nożowej (20) przykręcone są klin blokujący 1 (27) oraz klin blokujący 2 (28), które współpracują z blokadą tarczy (24). Na końcu do tarczy nożowej przy pomocy śrub przymocowane są nóż 1 (29) i nóż 2 (30).

Opis oznaczeń:

1. wał

2. pierścień blokujący

3. pierścień regulacji

4. tarcza regulacji

5. ząb blokujący 1

6. ząb blokujący 2

7. ząb blokujący 3

8. ząb blokujący 4

9. śruba zęba 1

10. śruba zęba 2

11. śruba zęba 3

12. śruba zęba 4

13. sprężyna zęba 1

14. sprężyna zęba 2

15. sprężyna zęba 3

16. sprężyna zęba 4

17. kołek 1

18. sprężyna główna

19. tulejka łożysk

20. tarcza nożowa

21. kołek 2

22. pokrywka tarczy

23. tulejka tarczy

24. blokada tarczy

25. nakrętka

26. podkładka

27. klin blokujący 1

28. klin blokujący 2

29. nóż 1

30. nóż 2

Claims (4)

1. Wirnik brony wirnikowej z drgającą tarczą, wyposażony w wał (1) z osadzoną na nim tarczą nożową (20), do której przykręcone są noże (29) i (30), znamienny tym, że tarcza nożowa (20) osadzona jest na wale (1) przy pomocy dwóch łożysk kulkowych skośnych, przy czym w połowie wysokości wału (2) umieszczone są następujące elementy do regulacji wstępnego skrętu sprężyny głównej (18): pierścień blokujący (2), pierścień regulacji (3), tarcza regulacji (4), zęby blokujące (5), (6), (7), (8), sprężyny zębów (13), (14), (15), (16) oraz śrub zębów (9), (10), (11), (12), natomiast pomiędzy tarczą regulacji (4) a tarczą nożową (20) umieszczona jest sprężyna główna (18), która jest sprężyną skrętną zakończoną hakami umożliwiającymi jej montaż na kołkach (17), (21).

2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień regulacji (3) posiada rowki umożliwiające jego obrót tylko w kierunku zgodnym do kierunku kompresji sprężyny głównej (18), dzięki współpracy z zębami blokującymi (5), (6), (7), (8).

3. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że cztery zęby blokujące (5), (6), (7), (8) umieszczone są w otworach wykonanych na obwodzie pierścienia blokującego (2) i są dociskane przez sprężyny zębów (13), (14), (15), (16), które sa zabezpieczone śrubami zębów (9), (10), (11), (12)·

4. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że na tarczy nożowej (20) przykręcone są dwa kliny blokujących (27) i (28), które opierają się o blokadę tarczy (24) osadzoną na wale (1) i pozbawioną możliwości obrotu dzięki zastosowaniu wpustów pryzmatycznych.