PL249234B1 - Ramię unoszenia zespołu roboczego maszyny rolniczej - Google Patents

Abstract

Ramię unoszenia zespołu roboczego maszyny rolniczej znajduje się wewnątrz zaczepu, do którego zamocowane jest sworzniami. Ramię tworzą żebra nośne (1), połączone z żebrem poprzecznym i żebra nośne od zewnątrz w przedniej części mają kształtowe wybrania dla przegubów kulowych zaczepu, a w części tylnej dla przegubu kulowego mocowania zespołu roboczego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ramię unoszenia zespołu roboczego wyposażone w przeguby kulowe, wykorzystywane w maszynach rolniczych, a w szczególności w kosiarkach do zbioru zielonki.

Spośród dotychczas produkowanych kosiarek, zwłaszcza kosiarek czołowych, wyszczególnić należy dwa podstawowe rodzaje układu zawieszenia zespołu roboczego. Zaliczyć do nich należy układy zawieszenia zależne i niezależne względem układu unoszenia nośnika.

Pierwszy z nich charakteryzuje się sztywnym połączeniem trójpunktowego układu unoszenia nośnika, w którego skład wchodzą dwa ramiona unoszenia i łącznik górny. W efekcie podniesienie ramion unoszenia nośnika bezpośrednio wpływa na ruch zespołu roboczego nad podłożem, regulując tym samym wysokość koszenia.

Drugi rodzaj kosiarek to takie, które posiadają swój własny układ zawieszenia. Konstrukcja taka charakteryzuje się występowaniem sztywnego zaczepu maszyny, na której poprzez niezależny układ zawieszenia zamocowano zespół roboczy. W rezultacie, zespół roboczy jest podnoszony bądź opuszczany niezależnie od trójpunktowego układu unoszenia nośnika.

Niezależny układ zawieszenia, występujący w kosiarkach do zbioru zielonki, składa się zwykle z siłowników roboczych oraz ramienia unoszenia przegubowo zamocowanego w zaczepie maszyny. Ramię unoszenia, pośredniczące między siłownikami, a zespołem roboczym maszyny, poza zagwarantowaną wytrzymałością konstrukcji, zapewnić powinno możliwie duży zakres pracy zawieszonego na nim zespołu roboczego. Cecha ta odpowiada konieczności możliwie dużej responsywności, czyli zdolności do dostosowywania się zespołu roboczego, poruszającego się ruchem ślizgowym po nierównościach terenu.

Aktualne trendy maszyn rolniczych jednoznacznie wyznaczają kierunek tworzenia coraz bardziej wydajnych konstrukcji. Charakteryzują się one pozyskiwaniem możliwie największej ilości paszy w krótkim czasie pracy. Z jednej strony, następuje zaoszczędzenie paliwa zużywanego przez nośniki, co bezpośrednio odpowiada wyśrubowanym wymaganiom ochrony środowiska. Z drugiej zaś strony, zaoszczędzony czas pracy, przeznaczony na korzyść wykonywania innych prac w gospodarstwie, umożliwia zwiększenie wydajności przedsiębiorstwa.

W przypadku kosiarek do zbioru zielonki, podstawowym parametrem, który zauważalnie ulega zwiększeniu jest ich szerokość robocza. Wprost proporcjonalnie do wzrostu gabarytu maszyny, rosną gabaryty jego elementów nośnych. Opisywany przypadek koncentruje się wokół rozwiązania trudności produkcyjnych związanych z dużymi gabarytami zaczepów kosiarek.

Wyzwania wykonawcze, będące nieodzowną składową każdej produkowanej seryjnie maszyny, często dyskwalifikują możliwość powstania bardziej zaawansowanych funkcjonalnie i większych gabarytowo konstrukcji. Powodem takiego stanu rzeczy w większości przypadków okazuje się ograniczony park maszynowy fabryki. Stosunkowo niska seryjność maszyn rolniczych, ogranicza zakres możliwych ekonomicznie do wykonania czynności, realizowanych na poszczególnych gniazdach produkcyjnych.

Chcąc wyjaśnić sedno problemu, należy podzielić go na trzy rodzaje wyzwań koniecznych do pokonania. Należą do nich głównie trudności spawalnicze, obróbcze oraz te związane z powtarzalnością wykonywanych komponentów.

Trudności spawalnicze zwykle wprowadzają deformacje kształtu detali, spowodowane wpływem wysokiej temperatury wokół spoin łączących. Częściowo można temu zapobiec, zachowując odpowiednią sekwencję łączenia detali, znosząc tym samym wzajemne naprężenia spawalnicze. Z kolei przesunięcia położenia, łączonych detali można wyeliminować wykorzystując ustawiaki, które unieruchamiają detale do spawania. Drugi rodzaj stanowią trudności obróbcze elementów wąsko tolerowanych wymiarowo. Etap projektowania maszyny wymaga przewidywania sposobu i etapu docelowej obróbki. W zależności od oczekiwanej dokładności wykonania, ma ona miejsce zarówno przed jak i po spawaniu. Najwięcej jednak komplikacji stanowią obróbki dużych gabarytów, nie mieszczących się w obszarze roboczym obrabiarek. Niejednokrotnie należy wtedy stosować przyrządy, umożliwiające obróbkę ręczną, która wydłuża proces produkcji. Ostatnim z wyzwań jest zachowanie powtarzalności produkowanych detali wchodzących w skład części spawanych. O ile numerycznie wycinane rozkroje blach bądź numerycznie przycinane belki profilowane nie stwarzają problemu powtarzalności wymiarowej, o tyle późniejsza obróbka jaką jest gięcie lub walcowanie nie zawsze jest jednakowo doskonała. Głów nym czynnikiem błędów jest zróżnicowany materiał przychodzący z różnych partii produkcyjnych danego rodzaju materiału oraz zwykły błąd operatora. Mimo prowadzonej selekcji detali możliwych do wykorzystania, nastręcza to wielu problemów oraz wydłuża czas produkcji maszyn.

W związku z przedstawionymi wyżej trudnościami, zrodziła się pilna potrzeba ułatwienia produkcji wielkogabarytowych podzespołów maszyn rolniczych. Wielokrotnie nieudane próby schematycznego podejścia do pokonania tego wyzwania, a więc takiego, gdzie to konstrukcja ma spełniać założenia wymiarowe spełza na niczym. Za każdym razem konieczna obróbka była niemożliwa gabarytowo do wykonania na posiadanym parku sprzętowym albo wiązała się z nieekonomicznymi nakładami finansowymi.

Postanowiono zatem cofnąć się do samego początku pracy projektowej i zmienić tradycyjny sposobu myślenia, a w zasadzie schemat działania podczas produkcji maszyn. Mianowicie, okazało się, iż odwracając sekwencję stawiania wymagań na linii maszyna - projekt, nieoczekiwanie rozwiązano dotychczas nierozwiązywalny problem. Wystarczyło stworzyć specyficzną konstrukcję, która wybaczać będzie losowo przydarzające się błędy produkcyjne.

Rozwiązaniem okazało się wykorzystanie znanych ze stanu techniki przegubów kulowych, osadzonych na niezależnych sworzniach w zaczepie maszyny. Następuje w ten sposób kompensacja ewentualnych zmian ustawienia kątowego głównej osi obrotu ramienia unoszenia zespołu roboczego maszyny. W uproszczeniu tłumacząc, wykorzystany zostaje powszechnie znany fakt trójpunktowego podparcia stawianego detalu, jednocześnie umożliwiającego zachowanie ruchu rotacyjnego.

Przedmiot wynalazku bliżej przedstawiono na poniższych przykładach wykonania, gdzie: fig. 1 ujawnia miejsce ulokowania wynalazku na maszynie, fig. 2 przedmiot wynalazku jako całość, fig. 3 kształtowe gniazda mocujące przeguby kulowe, fig. 4 elementy składowe ramienia unoszenia, fig. 5 przekrój przegubu kulowego z zaznaczonym dopuszczalnym zakresem ruchu kątowego, fig. 6 przekrój boczny, ukazujący przykład wykonania na maszynie, z zaznaczonym możliwym ruchem unoszącym zespół roboczy nad podłożem, fig. 7 przekrój górny prezentujący główną oś obrotu ramienia unoszenia, fig. 8 obrazuje efekt możliwej kompensacji kątowej przegubu zespołu roboczego, z kolei fig. 9 obrazuje sposób połączenia ramienia unoszenia w zaczepie.

Ramię unoszenia 1 ujawnione na fig. 4 zbudowano z 4 żeber nośnych 1 a, połączonych żebrem poprzecznym 1c tworząc wytrzymałą konstrukcję kratownicy. Żebra umiejscowione zewnętrznie, wchodzące w skład żeber nośnych 1a posiadają kształtowe wybrania, odpowiadające zewnętrznemu obrysowi przegubów 2a i 2b. Zabieg ten ułatwia powtarzalne położenie przegubów w ramieniu unoszenia 1. Pokrywy węzłowe 1b stanowią dodatkowe wypełnienie konstrukcji zabezpieczając podzespół przed nadmiernym osadzaniem się zanieczyszczeń w trakcie pracy.

Żebra nośne 1a w przedniej części ramienia unoszenia 1 usytuowano równolegle względem siebie, prostopadle ścianami bocznymi do podłoża. Wraz z przechodzeniem do tylnej części ramienia unoszenia 1, kształt żeber 1a ulega zmianie. Spowodowane jest to koniecznością zamocowania przegubu zespołu roboczego 2a, w środku ciężkości zespołu roboczego 6. Stąd każdy zespół roboczy 6, powinien mieć dobrany konkretny kształt ramienia unoszenia 1, tak aby spełniał mocowanie w środku jego ciężkości. Mocowanie takie wpływa na równomierne zużycie zespołu roboczego poruszającego się ruchem ślizgowym po podłożu. Ponadto, mocowanie w środku ciężkości gwarantuje równoległe unoszenie zespołu roboczego nad podłożem, w efekcie nie rozbijając wcześniej skoszonego pokosu.

Podnoszenie i opuszczanie zespołu roboczego zamocowanego w środku ciężkości zachowuje stateczności zagregowanego zespołu: nośnik - maszyna. W związku z tym, podwyższony zostaje poziom bezpieczeństwa pracy na polach uprawnych, gdzie występuje duże zagęszczenie nierówności terenowych.

Ramię unoszenia 1 posiada w swojej budowie pięć osi obrotu, w tym trzy połączenia realizowane przy współudziale przegubów kulowych 2a i 2b. Główną oś obrotu ramienia unoszenia 1 w zaczepie 4 stanowią przeguby kulowe 2a usytuowane w przedniej części podzespołu. Oś ta przebiega przez środkowe punkty obu przegubów kulowych 2a. Przegub kulowy 2b ulokowany w tylnej części ramienia unoszenia 1 z kolei stanowi mocowanie zespołu roboczego 6. Ostatnie dwa mocowania, w których nie wykorzystano przegubów kulowych, sprecyzowane są do zamocowania siłownika unoszenia 5a i siłownika odciążenia 5b. Zauważalna różnica wysokości mocowania tych siłowników wynika z charakterystyki kinematycznej układu zawieszenia zespołu roboczego.

Ramię unoszenia 1, znajduje się wewnątrz zaczepu 4 i do zaczepu zamocowane jest sworzniami 7 na przegubach zaczepu 2a, co prezentuje fig. 9. W tylnej części ramienia unoszenia 1 znajduje się przegub zespołu roboczego 2b, który zamocowany jest, jak wspomniano wcześniej, w środku ciężkości zespołu roboczego maszyny. W związku z nierównomiernym wyważeniem zespołu roboczego, spowodowanym niesymetrycznym rozłożeniem mas układu napędowego, ramię unoszenia 1 przyjmuje niesymetryczny kształt zewnętrzy. Ostatnimi mocowaniami występującymi w ramieniu unoszenia 1 są mocowania siłowników 5a i 5b. Poprzez siłę wypychającą siłownika 5a, następuje rotacja ramienia unoszenia 1, co w efekcie skutkuje uniesieniem zespołu roboczego nad podłoże. Realizowane jest dzięki temu położenie transportowe maszyny.

Przeguby zaczepu 2a, posiadające oddzielne sworznie 7 ukazane na fig. 9 kompensują ewentualne niewspółosiowości osi obrotu ramienia unoszenia 1, ukazanego na fig. 5. Przegub 2b z kolei połączony z zespołem roboczym, nadaje swobodę ruchu kątowego. W rezultacie uzyskano 3 punkty podparcia, to jest 2 na przegubach 2a i jeden na przegubie 2b. Finalnie uzyskano korzystną swobodę ruchu kątowego, niezbędnego do pokonywania nierówności w czasie pracy oraz dopasowanie o ewentualnych niewspółosiowości otworów sworzni 7, zaczepu 4.

Przegub kulowy, znany ze stanu techniki, w tym składa się z dwóch podzespołów: obudowy utrzymującej kulistą część wewnętrzną i sfery z otworem mocującym. Jest to dodatkowa korzyść, gdyż układ ten umożliwia kątowe wychylenia X°, a w razie potrzeby również i rotację obrotową względem siebie. Wartość kompensacji kątowej X, prezentowanego przykładu wykonania wynosi około 22°. Odnosząc tą wartość do szerokości zespołu roboczego, często znacznie przekraczającej 3 metry, uzyskuje się w efekcie na krańcach bocznych prześwit ponad 300 mm, co zobrazowano na fig. 8. Wpływa to na dokładniejsze wykaszanie pól uprawnych, gdzie występuje nagromadzenie nierówności terenowych.

Prezentowane przeguby na przykładzie wykonania 2a i 2b posiadają dodatkowo kanałek smarny 3, umożliwiający periodyczne dostarczanie smaru. Przedsięwzięcie to wchodzi w skład podstawowych czynności obsługowych maszyny, zapobiegając nadmiernemu zużyciu. Jednoczenie smar ze względu na swoje właściwości antykorozyjne korzystnie wpływa na zabezpieczenie przegubów przed wpływem agresywnych korozyjnie warunków atmosferycznych.

Opisywany wynalazek umożliwia konfigurację, gdzie przeguby kulowe mogą mieć rozłączny charakter połączenia z ramieniem unoszenia. Stan techniki oferuje przeguby wkręcane, co umożliwia wymianę zużytych przegubów na nowe. Fakt ten wydłuża czasookres korzystania z maszyny, co jednocześnie długofalowo obniża koszty eksploatacji. Wymienność podzespołów handlowych, umożliwia zmianę dostawcy, dostosowując korzystnie jakość podzespołu i koszt produkcji, do wymagań konkretnego klienta.

Legenda:

- ramię unoszenia,

1a - żebra nośne,

1b - pokrywy węzłowe,

1c - żebro poprzeczne,

2a - przegub zaczepu,

2b - przegub zespołu roboczego,

- smarowniczka,

- zaczep,

5a - siłownik unoszenia,

5b - siłownik odciążenia,

- zespół roboczy,

- sworzeń,

- cięgno zawieszenia

X ° - dopuszczalny zakres ruchu kątowego przegubu 2a i 2b.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Ramię unoszenia zespołu roboczego maszyny rolniczej znajdujące się wewnątrz zaczepu, do którego zamocowane jest sworzniami, znamienne tym, że tworzą go żebra nośne (1 a), połączone z żebrem poprzecznym (1c) i żebra nośne (1a) od zewnątrz w przedniej części mają kształtowe wybrania dla przegubów kulowych zaczepu (2a), a w części tylnej dla przegubu kulowego (2b) mocowania zespołu roboczego (6).

PL 249234 Β1

2. Ramię według zastrz. 1, znamienne tym, że żebro nośne (1 a) tworzy para żeber usytuowanych równolegle względem siebie i prostopadle ścianami bocznymi do żebra poprzecznego (1c).

3. Ramię według zastrz. 1, znamienne tym, że jego główna oś obrotu w zaczepie (4) jest wypadkową obu równoległych względem siebie osi przechodzących przez każdy ze środkowych punktów przegubów kulowych (2a).