Прецизионный лущильник и предохранительное устройство для него

007702 Настоящее изобретение относится к прецизионному лущильнику, содержащему навесную или прицепную раму, снабженную почвообрабатывающими орудиями, образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков, которые обрабатывают почву на глубину, регулируемую предпочтительно с помощью по меньшей мере одного задающего органа типа полоза, колеса или катка, связанного с указанной рамой. Эти орудия установлены независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы с помощью специального предохранительного устройства, которое, в случае если действующая на диск сила больше заданной величины, обеспечивает возможность высвобождения диска в вертикальном направлении, а если указанная сила меньше этой величины, возврат диска в рабочее положение. Изобретение касается также предохранительного устройства для такого лущильника. На сегодняшний день лущильники широко известны специалистам в данной области техники. Они состоят, как правило, из рамы, на которой установлены одна или несколько батарей дисков. Каждый из дисков (или батарея дисков) может быть связан с рамой по существу двумя способами. В соответствии с первым способом, диски установлены на раме неподвижно. Но можно крепить их к раме и с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, что позволяет определенным образом ориентировать их относительно оси перемещения рамы. Такой способ используется для дисков, например, описанных в патентах US-A-2.659.291 и US-A.2.768.864. Однако следует иметь в виду, что из-за отсутствия возможности высвобождения дисков возникает ряд проблем, в частности, недостаточная точность выполняемой лущильником работы вследствие того, что в момент столкновения диска с каким-либо препятствием происходит частичный подъем рамы, при котором часть остальных дисков перестают функционировать. В то же время невозможность высвобождения диска при столкновении с препятствием может послужить причиной преждевременного износа этого диска и даже его поломки. Поэтому жесткое крепление диска относительно несущей рамы не дает возможности создать прецизионный лущильник, который мог бы производить обработку на определенную глубину и с высокими скоростями, а значит в таком лущильнике нельзя использовать сеющие органы, что и наблюдается в последние годы в подобных машинах. Для решения указанных проблем недавно были созданы (описанные, в частности, в заявке на патент Франции FR-A-2.813.749) лущильники, содержащие навесную или прицепную раму, снабженную почвообрабатывающими орудиями, образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков, каждый из которых установлен независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы лущильника таким образом, что диск опускается под действием некоторого заданного регулируемого усилия. Как описано в этой заявке, каждый лущильный диск связан с рамой с помощью специального соединительного органа типа рычага, который установлен на указанной раме с возможностью поворота вокруг оси, практически параллельной оси вращения лущильного диска, при этом указанный рычаг взаимодействует со специальным элементом, создающим предварительное напряжение, таким образом, что поворот рычага в направлении отхода диска при подъеме возможен лишь в том случае, когда действующая на диск сила больше откалиброванного давления элемента предварительного напряжения. Возврат в рабочее положение происходит автоматически под совместным действием реакции элемента предварительного напряжения и веса диска. Благодаря такому решению удается в случае необходимости преодоления одним из дисков какого-либо препятствия предотвратить подъем всей рамы с дисками. В результате достигается обработка почвы с более высокой эффективностью и на постоянную глубину. Однако учитывая, что такие машины снабжены многими дисками, устройство, требующее одновременного наличия жесткого рычага и элемента предварительного напряжения, оказывается слишком сложным, в результате чего возрастает стоимость машины. Кроме того, из-за большого количества дисков расстояние между ними очень мало, вследствие чего приходится предусматривать соединительную ось между рычагом с дисками и опорным элементом, которая должна быть очень короткой. В результате создается опасность быстрого преждевременного износа таких устройств. Добавим к этому, что диски имеют тенденцию к созданию бокового усилия в почве, которое приводит к еще большему износу. Известны также описанные в патентах US-A-3.640.348 и US-A.2.750.861 сельскохозяйственные машины, имеющий диск, связанный с несущей рамой с помощью пружины. В патенте US-A.2.750.861 речь идет об обрабатывающем диске сеялки, предназначенном для выкапывания борозды. Диск снабжен Uобразной вилкой, связанной с несущей рамой с помощью пластинчатой пружины. Из-за того, что пружина имеет пластинчатую конструкцию, U-образная вилка должна быть выполнена так, чтобы исключить возможность малейших боковых колебаний диска. В результате из-за наличия такой вилки конструкция будет слишком тяжелой и дорогостоящей. С другой стороны, наличие вилки препятствует боковому высвобождению или отводу диска в случае столкновения с препятствием. В патенте US-A-3.640.348, который относится к машинам для окучивания, диски установлены на одном и том же опорном брусе и каждый из них связан с этим брусом с помощью пластинчатой пружины S-образной формы. В этом случае тоже, если нет никакого направляющего элемента для диска и происходит его постоянное боковое качание, нужно повысить его устойчивость в боковом направлении и предусмотреть специальную поддерживающую деталь, что приводит к увеличению веса и стоимости конструкции. Известно также использование (в совершенно другой области) диска, предназначенного для выпол-1 007702 нения операции трассировки на грунте, в сочетании со спиральной пружиной, имеющей форму вопросительного знака (см. патент FR-A-2.658.979). Из-за наличия спиральной пружины не удается предотвратить боковые биения диска. Таким образом, целью настоящего изобретения является создание прецизионного лущильника, диски которого были бы связаны с несущей рамой с помощью устройства, обеспечивающего независимую установку дисков с возможностью качания относительно несущей рамы и позволяющего в то же время уменьшить износ соединительных деталей устройства и упростить его конструкцию. Другая цель изобретения состоит в создании прецизионного лущильника, в котором предохранительные устройства имели бы конструкцию, обеспечивающую возможность установки большего числа дисков при сохранении неизменной габаритной ширины машины благодаря небольшим размерам этих устройств. Еще одна цель изобретения заключается в создании прецизионного лущильника, в котором предохранительные устройства имели бы конструкцию, обеспечивающую возможность отвода дисков с их вертикальным или боковым высвобождением, т.е. в котором предохранительное устройство можно было считать способным работать в трех измерениях. Следующая цель изобретения - создание прецизионного лущильника, в котором предохранительные устройства имели бы конструкцию, обеспечивающую, с учетом их асимметричной структуры, возможность максимально эффективного реагирования на напряжения в лущильных дисках, которые имеют по меньшей мере один угол раскрытия и, как правило, один угол вхождения дисков под углом к линии перемещения машины и поэтому подвержены действию асимметричных боковых напряжений, с которыми удается справиться благодаря асимметричной конструкции предохранительных устройств. Для достижения указанных целей предложен прецизионный лущильник, содержащий навесную или прицепную раму, снабженную почвообрабатывающими орудиями, образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков, которые имеют по меньшей мере один угол раскрытия и установлены независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы с помощью специального предохранительного устройства, которое, в случае если действующая на диск сила больше заданной величины, обеспечивает возможность высвобождения диска в вертикальном направлении, а если сила меньше указанной величины - возврат диска в рабочее положение, отличающийся тем,что каждый диск связан с рамой с помощью винтовой пружины, образующей по меньшей мере один виток, предпочтительно по меньшей мере полтора витка, с созданием на уровне пружины зоны перекрытия,причем один конец пружины предназначен для соединения, непосредственного или через соединительную деталь, с рамой, другой конец пружины предназначен для соединения со ступицей диска, а пружина ориентирована так, что ее виток (витки) стягивается (стягиваются) путем намотки, когда сила, действующая на диск, больше заданной величины, что дает возможность вертикального отвода диска путем подъема. Благодаря выполнению предохранительного устройства в виде простой винтовой пружины диск может совершать движения в трех измерениях. В результате создается возможность его отвода от препятствия путем высвобождения в вертикальном и/или боковом направлении. Кроме того, изменяя сечение элементов, образующих витки пружины, и/или количество витков, и/или материал, из которого сделаны эти элементы, можно легко и с точностью задавать сопротивление пружины и предотвращать таким образом нежелательное дрожание дисков, ограничивая их допустимое боковое биение. В результате достигаются те же преимущества, что и в случае с использованием поворотного рычага, снабженного элементом предварительного напряжения с использованием детали, имеющей исключительно простую конструкцию, износ которой с течением времени можно ограничить благодаря устранению необходимости в каком-либо шарнирном элементе типа поворотной оси. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, каждый лущильный диск имеет по меньшей мере один угол раскрытия и предпочтительно один угол вхождения,что способствует созданию действующих на диск боковых, как правило направленных наклонно, напряжений во время перемещения рамы. Кроме того, боковые края витка (витков) винтовой пружины расположены относительно диска так, что они имеют тенденцию к сближению друг с другом под действием этих боковых напряжений, ограничивая тем самым действие этих боковых напряжений. Иными словами,действующее на диск боковое напряжение стремится вызвать намотку витка (витков), что приводит к стягиванию витка (витков) до достижения некоторого упора. Предметом изобретения является также предохранительное устройство для лущильника, содержащего навесную или прицепную раму, снабженную почвообрабатывающими орудиями, образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков, которые обрабатывают почву на глубину, регулируемую предпочтительно с помощью по меньшей мере одного задающего органа типа полоза, колеса или катка, связанного с указанной рамой, и установлены независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы. Предохранительное устройство может быть установлено между рамой и диском так, что обеспечивает, в случае если действующая на диск сила больше заданной величины, возможность высвобождения диска в вертикальном направлении, а если сила меньше указанной величины - возврат диска в рабочее положение, и отличается тем, что оно представляет собой винто-2 007702 вую пружину, образующую по меньшей мере полтора витка, причем один конец указанной пружины предназначен для соединения, непосредственно или через соединительную деталь, с рамой, другой конец пружины предназначен для соединения со ступицей диска, а пружина после установки устройства ориентирована так, что ее виток (витки) стягивается (стягиваются) путем намотки, когда действующая на диск сила больше заданной величины, что дает возможность вертикального отвода диска путем подъема. Сущность изобретения станет более понятной при рассмотрении приведенного ниже описания примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 представляет собой вид сверху в перспективе лущильника согласно изобретению; фиг. 2 - 3/4 вида сзади предохранительного устройства, установленного между несущей рамой и одним из дисков; фиг. 3 - вид спереди предохранительного устройства, показанного на фиг. 2; фиг. 4 - вид сбоку предохранительного устройства, показанного на фиг. 2. Прецизионный лущильник 1 согласно изобретению имеет навесную или прицепную раму 2, снабженную почвообрабатывающими орудиями 3. Рама 2 может иметь самую разную форму. В показанном примере рама 2 образована каркасом, состоящим из двух продольных балок, которые связаны между собой с помощью поперечин, представляющих собой брусья с установленными на них почвообрабатывающими орудиями. Эти брусья проходят в направлении, практически перпендикулярном к линии тяги рамы 2. Рама 2 снабжена дополнительно устройством для ее сцепки с тяговой машиной (трактором). Предпочтительно использовать сцепное устройство трехточечного типа. Почвообрабатывающие орудия образованы по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков 3. Эта батарея дисков 3 расположена в направлении ширины захвата, т.е. вдоль линии, перпендикулярной линии тяги рамы 2. Под термином неприводные лущильные диски понимаются лущильные диски, которые приводятся во вращение действием силы трения с почвой, которая создается в результате перемещения буксируемой рамы. Диски 3 обрабатывают почву на глубину, регулируемую с помощью по меньшей мере одного задающего органа 4 типа полоза, колеса или катка, связанного с рамой 2. Целесообразно, чтобы этот установочный орган 4 был общим для минимум трех лущильных дисков 3, предпочтительнее для минимум пяти лущильных дисков 3, что позволит обеспечить необходимое регулирование заглубления орудий. В показанных здесь примерах орган 4 для регулирования заглубления выполнен в виде решетчатого катка, общего для всех лущильных дисков, составляющих задний мост лущильника. Решетчатый каток связан с рамой 2 с помощью двух рычагов, которые расположены в задней части каркаса, образующего раму, и положение которых на раме 2 можно регулировать. Регулирование заглубления осуществляется благодаря взаимодействию указанного задающего органа со сцепным устройством. Аналогичным образом регулирование заглубления может выполняться с помощью лишь одного сцепного устройства. Почвообрабатывающие орудия, образованные неприводными вращающимися лущильными дисками 3, выполнены так, что каждый из этих дисков установлен независимо и с возможностью вращения относительно несущей рамы 2 лущильника, при этом происходит его убирание под действием некоторого регулируемого заданного усилия, в результате чего достигается обработка почвы с постоянной величиной заглубления лущильных дисков 3. Каждый диск 3 связан с рамой 2 с помощью винтовой пружины 6, имеющей по меньшей мере один виток, предпочтительно по меньшей мере полтора витка. Один конец 6 А пружины 6 может быть соединен с рамой 2 непосредственно или через специальную соединительную деталь 7, а другой ее конец 6 В может соединяться непосредственно или через соединительную деталь со ступицей 8 диска 3. Пружина 6 ориентирована таким образом, что ее виток (витки) стягивается (стягиваются) путем намотки, когда действующая на диск 3 сила больше заданной величины, что дает возможность вертикального отвода диска 3 путем подъема. В рассматриваемых примерах каждый диск 3 представляет собой вогнутый диск, предпочтительно большого диаметра. Как правило, диаметр диска больше 48 см и предпочтительно равен минимум 51 см. Конец 6 В пружины 6, соединенный со ступицей 8, расположен с вогнутой стороны диска 3. Такая конструкция дает ряд преимуществ. Во-первых, удается уменьшить размеры узла, состоящего из пружины и диска, что позволяет увеличить количество дисков в лущильнике без изменения габаритной ширины всей конструкции. Кроме того, создается опора для пружины 6, отходящей вертикально над точкой входа диска в почву, что обеспечивает более эффективную обработку почвы. Таким образом, конец 6 В пружины 6 соединен с частью ступицы 8, расположенной на вогнутой стороне диска 3, и установлен вблизи его вогнутой поверхности, т.е. на стороне, противоположной свободному концу ступицы 8. Ступица 8 соединена, как правило, на этом конце со специальным фланцем,установленным с возможностью свободного вращения относительно нее, причем вогнутая поверхность диска 3 прикреплена к этому фланцу болтами. Благодаря такой конструкции удается также обеспечить защиту ступицы диском. Каждый лущильный диск 3 имеет, как правило, положительный угол вхождения в пределах от 3 до 20 и положительный угол раскрытия в пределах от 10 до 30. Кроме того, каждый лущильный диск 3 выполнен предпочтительно с зубцами по периферийной поверхности, обозначенными на чертежах позицией 9. Ввиду того, что в каждом лущильном диске 3 для обеспечения возможности его лущильного действия предусмотрен по меньшей мере один угол раскрытия и предпочтительно-3 007702 один угол вхождения, создаются обусловленные наличием этих углов боковые, как правило, направленные наклонно, напряжения R, которые при перемещении диска в почве имеют тенденцию к выпрямлению и выравниванию этого диска. Для ограничения действия этих боковых напряжений, в частности, для предотвращения слишком значительного высвобождения диска в боковом направлении виток (витки) винтовой пружины так расположены относительно диска и намотаны в таком направлении, что боковые края витка (витков) сближаются друг с другом (направление D на фиг. 5) под действием указанного напряжения R, ограничивая действие этого бокового напряжения, в частности, после того как боковые края сблизились до упора. Для достижения этого результата намотка пружины должна быть не спиральной, а винтовой, поскольку необходимо наличие по меньшей мере одной зоны частичного перекрытия (нахлестки) на уровне витка или между витками, чтобы создавался осевой упор для боковых напряжений, действующих на диск. Действие этих различных сил особенно хорошо видно на фиг. 5, где схематично представлены действующие на диск боковые напряжения R и результирующая D на уровне витков пружины. Видно, что сила D направлена от ветви пружины, соединенной с диском, к ее ветви, соединенной с рамой, которая образует упор. Для завершения этого действия винтовой пружины и ее взаимодействия с дисками боковые края витка (витков) должны предпочтительно соприкасаться друг с другом и опираться друг на друга, в том числе в положении покоя пружины. Таким образом, предохранительное устройство 5, образованное винтовой пружиной, является устройством асимметричного типа, которое полностью соответствует работе лущильного диска, так как во время обработки почвы он сам подвергается действию асимметричных сил. Следовательно, винтовая пружина взаимодействует с диском в оказании сопротивления боковым напряжениям, которым подвергается диск при перемещении рамы, обеспечивая в то же время возможность бокового отклонения диска в случае столкновения с каким-либо препятствием. В рассматриваемых примерах лущильник содержит, если смотреть в направлении перемещения рамы, по меньшей мере две расположенных друг за другом практически параллельных батареи 3 А, 3 В лущильных дисков 3, представляющих собой вогнутые диски, причем вогнутость дисков при переходе от одной батареи к другой изменяется на противоположную. Из этого следует, что пружины должны быть намотаны, например, влево в передней батарее дисков и вправо в задней батарее. Конец 6 А пружины 6,который должен быть жестко связан с рамой 2, как правило, соединен с пластиной 7, прикрепленной к поперечному брусу рамы, как показано, в частности, на фиг. 2 и 3. Это крепление выполнено, например,с помощью винтов и пластины, установленной параллельно пластине 7, к которой присоединен конец 6 А пружины. Второй конец 6 В пружины 6 прикреплен (как правило, сваркой) к ступице 8 диска 3. Возможны другие способы крепления - например, конец 6 А пружины 6 может входить в специальную втулку,которая, в свою очередь, будет крепиться к раме 2. Количество витков каждой пружины 6 может составлять от полутора до пяти, причем витки расположены рядом друг с другом, образуя ряд витков вдоль линии, поперечной относительно рамы 2. Такое расположение витков позволяет регулировать на нужную величину боковую жесткость этого узла. Конечный виток каждой пружины 6 имеет продолжение, образующее начало тангенциальной ветви 6 С, которая идет до ступицы 8 диска 3 с образованием дуги окружности с вогнутостью, обращенной к земле,как видно на фиг. 2 и 4. Благодаря такому изгибу ветви 6 С удается предотвратить застревание остатков в пространстве между ней и диском 3. Это объясняется тем, что благодаря такой особой форме ветви 6 С пружины 6 и углам вхождения и раскрытия диска 3 создается максимальное расстояние между диском 3 и ветвью 6 С в этой зоне, что позволяет уменьшить опасность забивания или закупоривания пространства между ветвью 6 С и вогнутой поверхностью диска 3. В рассматриваемых здесь примерах каждый виток пружины 6 образован путем намотки проволоки квадратного сечения, однако проволока может иметь сечение любой другой формы. Пружину 6 получают предпочтительно деформированием проволоки с сечением в пределах от 650 до 2600 мм 2 для диска с диаметром в пределах от 480 до 700 мм. Описанный выше лущильник имеет столько же предохранительных устройств, выполненных из указанных пружин, сколько имеется дисков. Благодаря существенно более простой, чем в уровне техники, конструкции предохранительного устройства удается создать машину, отличающуюся несложным конструктивным исполнением и меньшим износом, которая обеспечивает прецизионное лущение, т.е. обработку с практически постоянной глубиной и с исключительно высокими скоростями порядка 10-30 км/ч. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Прецизионный лущильник (1), содержащий навесную или прицепную раму (2), снабженную почвообрабатывающими орудиями (3), образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков (3), каждый из которых имеет по меньшей мере один угол раскрытия и которые установлены независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы (2) с помощью предохранительного устройства (5), которое, в случае если действующая на диск (3) сила больше заданной величины, обеспечивает возможность высвобождения диска (3) в вертикальном направлении, а при-4 007702 силе, меньшей указанной величины, возврат диска в рабочее положение, отличающийся тем, что каждый лущильный диск (3) представляет собой вогнутый диск, связанный с рамой (2) с помощью винтовой пружины (6), образующей по меньшей мере один виток, предпочтительно по меньшей мере полтора витка, с созданием на уровне пружины зоны перекрытия, причем один конец пружины предназначен для соединения с рамой (2) непосредственно или через соединительную деталь (7), другой конец пружины(6) предназначен для соединения со ступицей (8) диска (3) и расположен с вогнутой стороны диска, а пружина (6) ориентирована так, что виток (витки) указанной пружины (6) стягивается (стягиваются) путем намотки, когда действующая на диск (3) сила больше заданной величины, что дает возможность вертикального отвода диска (3) путем подъема. 2. Лущильник по п.1, отличающийся тем, что он содержит, если смотреть в направлении перемещения рамы, по меньшей мере два расположенных друг за другом практически параллельных ряда (3 А, 3 В) лущильных дисков (3), представляющих собой вогнутые диски, причем при переходе от одного ряда дисков к другому их вогнутость изменяется на противоположную. 3. Лущильник по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что каждый лущильный диск (3) имеет по меньшей мере один угол раскрытия и предпочтительно один угол вхождения, что способствует созданию действующих на диск боковых, как правило направленных наклонно, напряжений при перемещении рамы, а боковые края витка (витков) винтовой пружины расположены относительно диска так, что они имеют тенденцию к сближению друг с другом под действием этого бокового напряжения, ограничивая тем самым действие последнего. 4. Лущильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что конец (6 А) пружины (6), предназначенный для жесткого соединения с рамой, соединен с пластиной (7), прикрепленной стяжными элементами к поперечному брусу рамы (2). 5. Лущильник по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что каждая пружина (6) имеет витки в количестве от полутора до пяти, расположенные рядом друг с другом с образованием ряда витков, расположенных вдоль линии, поперечной относительно рамы (2). 6. Лущильник по п.5, отличающийся тем, что боковые края витка (витков) каждой пружины (6) соприкасаются друг с другом и упираются друг в друга. 7. Лущильник по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что конечный виток каждой пружины (6) имеет продолжение, образующее начало тангенциальной ветви (6 С), которая проходит до ступицы (8) диска (3), образуя дугу окружности с вогнутостью, обращенной к земле. 8. Лущильник по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что каждый виток пружины (6) образован путем намотки проволоки квадратного сечения. 9. Лущильник по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что пружина (6) образована путем винтовой намотки проволоки с сечением в пределах от 650 до 2600 мм 2 для диска с диаметром в пределах от 480 до 700 мм. 10. Предохранительное устройство для лущильника, содержащего навесную или прицепную раму(2), снабженную почвообрабатывающими орудиями (3), образованными по меньшей мере одной батареей неприводных вращающихся лущильных дисков, причем эти вогнутые диски (3) обрабатывают почву на глубину, регулируемую предпочтительно с помощью по меньшей мере одного задающего органа (4) типа полоза, колеса или катка, связанного с указанной рамой, и установлены независимо и с возможностью качания относительно несущей рамы (2), а указанное устройство предназначено для установки между рамой (2) и по меньшей мере одним диском (3) так, что обеспечивает, в случае если действующая на диск (3) сила больше заданной величины, возможность высвобождения диска (3) в вертикальном направлении, а при силе меньше указанной величины - возврат диска (3) в рабочее положение, отличающееся тем, что оно представляет собой винтовую пружину (6), образованную по меньшей мере одним витком с созданием на уровне пружины зоны перекрытия, причем эта пружина (6) имеет первый конец для соединения непосредственно или через соединительную деталь (7) с рамой (2) и второй конец, расположенный с вогнутой стороны диска (3), для соединения со ступицей (8) диска (3), а пружина (6) после установки устройства ориентирована так, что ее виток (витки) стягивается (стягиваются) путем намотки, когда действующая на диск (3) сила больше заданной величины, что дает возможность вертикального отвода орудия путем подъема.