Патент на изобретение №2182752

(54) ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ РАБОЧИЙ ОРГАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим рабочим органам для поверхностной и безотвальной обработки почвы. Почвообрабатывающий рабочий орган состоит из несущей стойки, наральника, лемеха, основания и дисков. Передняя грань стойки и лобовая поверхность наральника выполнены соответственно в виде треугольной призмы и клина с некоторыми углами заострений. Впереди дисков также под углом к основанию закреплены лемехи. Диски установлены без перекрытия с возможностью горизонтального вращения от привода и имеют круглую форму. На их поверхности закреплены дополнительные режущие ножи и рыхлители. В нижней части дисков установлены чистики. Применение изобретения позволит повысить эффективность обработки почвы. 5 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим рабочим органам для поверхностной и безотвальной обработки почвы.

Известен почвообрабатывающий рабочий орган, состоящий из стойки, подлапника, долота и лемехов, над которыми на горизонтальных осях установлены самовращающиеся ролики, выполненные в виде эксцентрических кулачков [1].

Известен также почвообрабатывающий рабочий орган, состоящий из стойки, на которой закреплена подрезающая лапа с наральником, а за лапой, под углом друг к другу, на отдельных нежестких тягах установлены свободно вращающиеся ролики, выполненные в виде усеченных конусов [2].

Общим недостатком этих рабочих органов является некачественная обработка почвы – недостаточная степень крошения и рыхления. При перемещении подобных рабочих органов ролики, обволакиваясь и облепляясь растительными остатками и почвой, превращаются в цилиндрические, невращающиеся гладкие каточки, становятся пассивными придатками и способствуют лишь сгруживанию почвы, создавая дополнительное тяговое сопротивление. После прохода таких рабочих органов на поверхности поля остаются комки нерзрыхленной почвы, а зачастую и сплошные монолиты подрезанного пласта почвы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является почвообрабатывающий рабочий орган, включающий стойку, наральник, основание и диски, установленные вдоль основания спереди в ряд, наклонно в сторону наральника и свободно вращающиеся на своих осях [3] (прототип).

Недостатком почвообрабатывающего рабочего органа является его неработоспособность.

Почвообрабатывающий рабочий орган, выполненный в виде плоскорежущей лапы, в котором основную технологическую функцию лемеха при подрезании пласта выполняют наральник с дисками, становится неработоспособным.

При движении этого рабочего органа диски, расположенные под некоторым острым углом к наральнику, войдя в непосредственный технологический контакт с почвой, вгрызаются в нее, выполняя фактически функцию подрезающих лемехов, испытывая при этом колоссальное физическое напряжение с давлением в несколько сотен кг, вследствие которого деформируются – изгибаются и ломаются, не производя какого-либо технологического воздействия на почву, кроме как ее сгруживание.

Задачей изобретения является улучшение качества обработки почвы и повышение работоспособности почвообрабатывающего рабочего органа.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в почвообрабатывающем рабочем органе, включающем стойку, наральник, основание и диски, выполненные в виде правильных многоугольников, установленных вдоль основания в ряд с взаимным перекрытием и свободно вращающихся на осях, закрепленных на основании с наклонном в сторону наральника, согласно изобретению передняя грань стойки и лобовая поверхность наральника выполнены в виде треугольной призмы и клина соответственно с углами заострения, лемехи закреплены перед дисками под углом к основанию, диски круглой формы с режущей кромкой под углом установлены без перекрытия с возможностью горизонтального вращения и снабжены дополнительными режущими ножами и рыхлителями, а также чистиками, при этом ножи выполнены в виде пластин с кривизной по логарифмической спирали с “лево” и “право” исходящими ветвями и Т-образной формой в поперечном сечении и двухсторонней заточкой ножей под углом , а рыхлители, выполненные в виде конуса с углом заострения и высотой, равной удвоенной высоте ножей, расположены на диске между ножами на одинаковом расстоянии от оси дисков, привод дисков осуществлен при помощи пружины “кручение-раскручивание”, а диски с “лево” и “право” исходящими ветвями установлены на основании поочередно.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что новым является то, что передняя грань стойки и лобовая поверхность наральника выполнены соответственно в виде треугольной призмы и клина с углами заострений , перед дисками, также под углом к основанию, установлены лемехи, а диски установлены без перекрытия с возможностью горизонтального вращения от привода, работающего от пружины в режиме “кручение-раскручивание”, и имеют круглую форму, на поверхности которых закреплены дополнительные режущие ножи и рыхлители, имеющие соответственно Т-образную в поперечном сечении и конусообразную формы с углами резания и заострения , а в нижней части дисков установлены чистики.

Физико-технологическое воплощение в конструкции рабочего органа базируется на законе сохранения энергии – перехода кинетической энергии в потенциальную и наоборот, источником которой является активный привод дисков с дополнительными режущими элементами с двумя факторами сил возмущения. Первый фактор – действие импульса сил от реакции со стороны пласта почвы, срезанного лемехами, и подачей его на диск, второй – обратная сила реакции упругой пружины привода дисков. Сочетание этих друг от друга зависимых и неотделимых факторов сил возмущения способствует положительному воздействию на процесс обработки почвы, улучшая качество рыхления и крошения.

Представленный механизм привода – маятниковый механизм, где функцию маятника выполняет режущий диск с дополнительными ножами, а привода – пружина, работающая в режиме “кручение-раскручивание”, приводящаяся в действие от реакций сил со стороны пласта почвы и обратной упругой реакции пружины, т.е. предлагаемое изобретение – плоскорежущая лапа, дополненная режущим аппаратом роторного типа.

Конструктивное исполнение рабочего органа, конфигурация основных элементов и привода, а также их геометрические параметры и значения их величин способствуют надежной его работоспособности и в конечном итоге качеству обработки почвы, которые неоспоримы и не вызывают сомнений.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию “новизна”.

Заявляемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”, так как является для специалиста неочевидным и обеспечивает улучшение качества обработки почвы.

Изобретение соответствует критерию “промышленная применимость”, так как оно может использоваться в сельскохозяйственном машиностроении при разработке почвообрабатывающих машин и орудий как для поверхностного сплошного, так и безотвального, глубокого рыхления с сохранением стерни и плодородного слоя почвы.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен почвообрабатывающий рабочий орган в аксонометрии; на фиг.2 – диск с дополнительными режущими ножами и рыхлителями, вид в плане; на фиг.3 – то же в разрезе, вид сбоку; на фиг.4 а, б – диски с дополнительными режущими ножами “лево” и “право” исходящими ветвями, вид в плане; на фиг.5 а, б – дополнительный режущий нож и рыхлитель в разрезе.

Почвообрабатывающий рабочий орган состоит из несущей стойки 1, наральника 2, лемехов 8, основания 4 и дисков 5 с приводом.

Передняя грань стойки 1 и лобовая поверхность наральника 2 выполнены соответственно в виде треугольной призмы и клина с углами заострения . Лемехи 3 выполнены также под углом к основанию 4 и закреплены перед дисками 5. Диски 5 установлены без перекрытия с возможностью горизонтального вращения, имеют круглую форму с режущими кромками под углом . На поверхности дисков 5 установлены дополнительные режущие элементы: ножи 6 и рыхлители 7, а в нижней части дисков 5 концентрично, в шахматном порядке и на равном расстоянии друг от друга чистики 8. Режущие ножи 6 выполнены в виде пластин с кривизной по логарифмической спирали с “лево” и “право” – исходящими ветвями. В поперечном сечении режущие ножи 6 имеют Т-образную форму с двухсторонней заточкой лезвий под углом . Рыхлители 7 имеют форму конуса с углом заострения и расположены между ножами 6 на одинаковом расстоянии от оси дисков 5. Высота рыхлителей 7 вдвое больше высоты ножей 6.

Привод дисков 5 состоит из цилиндрической пружины 9, подшипника скольжения 10, вертикальной неподвижной оси 11, защитной обоймы 12, нижний конец которой жестко соединен с основанием 4 и манжеты – пыльника гофрированного 13.

Пружина 9 работает в режиме “кручение-раскручивание” с углом “закрутки-раскрутки” . Ее верхний конец соединен с диском 5, а нижний с основанием 4.

Диски 5 с “лево” и “право” исходящими ветвями установлены на основании 4 поочередно.

Кинематическая связь между подвижным диском 5 и основанием 4 рабочего органа осуществлена подшипником скольжения 10, внутренняя обойма которого при помощи глухой шайбы 14 и винта 15 жестко стопорится с неподвижной осью 11, а наружняя – скользящая обойма также жестко с диском 5, крышкой с прокладкой 16 и винтом 17.

Почвообрабатывающий рабочий орган работает следующим образом.

Перед началом работы устанавливается необходимая глубина обработки почвы (поверхностное рыхление до 15…16 см или глубокое безотвальное до 30…40 см).

При движении рабочего органа основная физическая нагрузка – лобовое сопротивление (реакция) со стороны почвы воспринимается наральником 2, лемехами 3 и стойкой 1, расположенными перед дисками 5 с дополнительными режущими ножами 6 и рыхлителями 7, имеющими равные углы резания и крошения. Затем подрезанный наральником 2 и лемехами 3 пласт почвы, перемещаясь, входит в непосредственный технологический контакт с дисками 5, режущими ножами 6 и рыхлителями 7, выводя их из состояния равновесия. Вследствие постоянного изменения физико-механических характеристик почвы на диски 5 с ножами 6 и рыхлителями 7 действуют разные по величине силы сопротивления, что при наличии пружинящего диска 5 вызывают угловые колебания режущих ножей 6 и рыхлителей 7 в горизонтальной плоскости вокруг оси 11. Одновременно переменный характер силы сопротивления со стороны пласта почвы и обратная реакция сил со стороны пружинящего диска 5 с ножами 6 и рыхлителями 7, приводящие их к колебательному движению (левому – правому вокруг оси 11), способствуют интенсивной и окончательной обработке почвы – крошению, измельчению и рыхлению, совершая при этом сложные высокочастотные поперечно-угловые колебания. В результате этого повышается качество обработки почвы, устраняется забивание-залипание дисков почвой и растительными остатками, исключается сгруживание почвы и снижается тяговое сопротивление рабочего органа.

Благодаря равнозначности углов резания, в частности 15^o, обеспечивается равномерно-цельное и симметричное распределение, без скалывания и сгруживания срезанного пласта почвы по обе стороны стойки и подачи его на диски с режущими ножами и рыхлителями, имеющими также идентичные углы , в частности 3^o, резания, крошения и рыхления, вследствие чего улучшается качество рыхления и крошения почвы, а также улучшается устойчивость хода рабочего органа как по глубине обработки, так и прямолинейному движению и снижается его тяговое сопротивление. Поскольку между углами резания (углом подрезания, подъема-подачи лемехами пласта почвы), в частности 15^o, и поступательной скоростью рабочего органа V (подачей пласта почвы S, подрезанного лемехами), в частности 2 м/с, существует обратно-пропорциональная зависимость, то вероятность непосредственного технологического контакта подрезанного пласта почвы гарантирована, ибо траектория перемещения пласта почвы постоянна. Кроме того, стабильность и динамичность привода дисков с режущими ножами и рыхлителями без затухающего колебания вокруг оси с выполнением технологического процесса обеспечена пружиной привода 9, так как значение величины обратной упругой реакции пружины при угле “закрутки-раскрутки” 3,14 рад (180^o) превышает величину значения реакции пласта почвы, вследствие чего весь цикл процесса обработки почвы не останавливается, продолжаясь с угловой скоростью колебания 0,052 с^-1.

Что же касается имеющих место инерционных нагрузок в ходе технологического процесса, то они устранены конфигурациями и значениями геоментреческих параметров и величин как дисков с диаметром D, в частности 22 см, так и режущих ножей высотой h (в частности 5 см) и рыхлителей высотой 2h, расположенных на поверхности диска по логарифмической спирали с радиусами кривизны, изменяющимися по геометрической прогрессии с “лево” и “право” исходящими ветвями с поочередным их расположением на основании рабочего органа шириной захвата L см, в частности 100, 150 см. Это способствует смягчению, уравновешиванию кратковременных инерционных нагрузок и снижению коэффициентов резания, крошения и рыхления почвы без мульчирования и распыления плодородного гумусного слоя, особенно при глубокой безотвальной обработке почвы (до 30. . . 40 см) с оставлением стерни. Кроме этого, ввиду того что межосевое расстояние между дисками 5 превышает значение величины их диаметра, в частности, на 3 см, а привод дисков снабжен цилиндрической пружиной с числом рабочих витков n5 (3 шт.), изготовленной из пружинной стали (Ст. 60 С₂), и защищен обоймой 12 и манжетой-пыльником 13, а диски 5 чистиками 8, то стабильность и надежность работы рабочего органа обеспечена без защемления-заклинивания комками почвы, инородными предметами и обволакивания растительными остатками с попаданием пыли и каких-либо частиц в привод.

Предлагаемое изобретение простое по изготовлению, надежно по работоспособности, эффективно при обработке почвы, так как основано на усовершенствовании плоскорежущих лап, широко использующихся в сельскохозяйственном производстве, и может найти широкое применение в области сельскохозяйственного машиностроения, в частности при модернизации почвообрабатывающих машин для поверхностного и глубокого безотвального рыхления почвы.

Применение изобретения позволяет повысить эффективность обработки почвы, улучшая качество крашения и рыхления с сохранением ее гумусного слоя.

Источники информации
1. А.с. СССР 1375148, А 01 В 35/22, 1989 г.

2. А.с. СССР 1482546, А 01 В 35/02, 49/02, 1989 г.

3. А.с. СССР 1192649, А 01 В 35/24, 35/26, 1985 г.

Формула изобретения

Почвообрабатывающий рабочий орган, включающий стойку, наральник, основание и установленные вдоль основания в ряд вращающиеся диски, отличающийся тем, что он снабжен закрепленными перед дисками под углом к основанию лемехами, а передняя грань стойки и лобовая поверхность наральника выполнены в виде треугольной призмы и клина, соответственно с углами заострения , при этом диски имеют круглую форму с режущей кромкой под углом , установлены с возможностью горизонтального вращения без перекрытия и снабжены дополнительно установленными на их поверхности режущими ножами и рыхлителями, а в нижней части – чистиками, кроме того, ножи выполнены в виде пластин с кривизной по логарифмической спирали с лево- и правоисходящими ветвями и Т-образной формой в поперечном сечении и имеют двустороннюю заточку под углом , рыхлители выполнены в виде конуса с углом заострения и высотой, равной удвоенной высоте ножей, и расположены на дисках между ножами на одинаковом расстоянии от оси дисков, диски с лево- и правоисходящими ветвями установлены на основании поочередно, а их привод имеет пружину кручения.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.01.2003

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2004

Извещение опубликовано: 27.07.2004