Глубокорыхлитель почвы и грунта

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для глубокого рыхления почвы. Глубокорыхлитель содержит наклонную к горизонту и направлению движения ножевидную стойку с заостренной лобовой гранью и закрепленным в нижней части стойки долотом. Долото имеет носок, расположенный спереди лобовой грани стойки. Долото имеет износостойкое покрытие на рабочей поверхности. Долото выполнено в виде части полого цилиндра с осью симметрии, размещенной под углом к горизонту. Овальная часть в плоскости сечения цилиндра установлена горизонтально в нижней части стойки и образует носок с боковинами. Плоскость сечения полого цилиндра образует эллиптическую режущую кромку. В верхней части полого цилиндра в качестве долота в его торцевой части выполнен продольный паз отгибом части цилиндра в направлении движения. Отогнутая часть цилиндра образует защитный козырек для предохранения от нависания корневых остатков нижней части стойки. В теле усеченной части полого цилиндра в параллельной плоскости овальной части выполнены монтажные отверстия для сопряжения с бонками в нижней части стойки. Долото с нижней частью стойки сопряжено парами цилиндрических штифтов. Штифты размещены с возможностью демонтажа в монтажных отверстиях долота и бонках стойки. Бонки имеют цилиндрическую ответную поверхность (Глуборыхлитель обеспечит высокое качество рыхления почвенных горизонтов при существенном снижении энергозатрат). 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к конструкциям и технологиям изготовления глубокорыхлителей.

Известен глубокорыхлитель, содержащий раму, установленный на нем под тупым углом к направлению движения брус с передней режущей кромкой, поярусно расположенные по длине бруса рабочие органы в виде долот и стрельчатых лап с выступающими вперед лезвиями, при этом ширина захвата рабочих органов выполнена переменной, уменьшающейся от верхнего яруса к нижнему, в котором, с целью повышения качества противоэрозионной подготовки почвы путем повышения ее фильтрационных свойств, каждый рабочий орган соединен с брусом через перпендикулярно расположенную к нему стойку с режущей кромкой, при этом ширина захвата каждого рабочего органа определяется следующими зависимостями:

B₃=B_ст+2·L·tgβ·ctgψ;

В₂=В₃+2а₃·ctgψ;

B₁=B₂+2a₂·ctgψ,

Где B₁, В₂, В₃ - ширина захвата рабочих органов соответственно первого, второго и третьего ярусов;

а₂, а₃ - высота рабочей части стоек второго и третьего ярусов;

ψ=40-50°;

L - длина выступающей части рабочего органа от носка его лезвия до режущей кромки стойки;

В_ст - ширина стойки;

В - угол крошения;

рабочие органы верхних ярусов выполнены в виде стрельчатых лап, а нижнего - в виде долота (SU, авторское свидетельство № 1466668 А1, М.кл.⁴ А 01 В 13/16. Глубокорыхлитель/ А.К.Игамбердиев, А.С.Кушнарев (СССР). Заявка № 4234728/30-15; Заявлено 02.03.1987; Опубл. 23.03.1989, Бюл. № 11 // Открытия. Изобретения. - 1989. - № 11).

К недостаткам описанного глубокорыхлителя относятся большие энергозатраты на выполнение технологического процесса, нетехнологичность изготовления стойки, лап и долота, низкая технологичная надежность, забивание и нависание растительными и корневыми остатками, разрушение средств крепления в местах сопряжения долота со стойкой.

Известен также рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий изогнутый в поперечно-вертикальной плоскости нож, нижняя часть которого отогнута от его поверхности, в котором, с целью повышения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления, нижняя часть ножа расположена со смещением вперед по направлению движения, а режущие кромки ножа и его отогнутой части имеют форму направленной выпуклостью назад параболы, определяемой по уравнению

r=a(1+cosρ),

где r - полярный радиус;

ρ - полярный угол, равный 0-90°;

а - длина рабочей части ножа,

при этом верхняя часть выполнена вертикальной и размещена со смещением в поперечном направлении от линии отгиба нижней части ножа, а угол между ножом и его отогнутой нижней частью равен 60-120° (SU, авторское свидетельство № 1436898, А1. М.кл.⁴ А 01 В 35/20. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия/ А.А.Аникин, В.В.Юдкин, В.М.Бойков и др. (СССР). - Заявка № 4134093/30-15; Заявлено 14.07.1987; Опубл. 15.11.1988, Бюл. № 42 // Открытия. Изобретения. - 1988. - № 42).

К недостаткам данного рабочего органа относятся большие энергозатраты и нетехнологичность конструкции, а также низкая монтажеспособность.

Кроме описанных, известен рабочий орган почвообрабатывающего орудия, включающий установленный на стойке носок, на котором закреплено S-образное долото, в котором, с целью повышения обработки почвы и снижения тягового сопротивления, долото имеет в передней части выгнутую форму в поперечном сечении, а задней - выпуклую, причем кривизна поверхности долота уменьшается от краев к точке перегиба; долото симметрично относительно поперечной оси вращения, проходящей через точку перегиба (SU, авторское свидетельство № 1303051 А1, М.кл.⁴ А 01 В 13/18. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия / И.М.Панов, Ю.А.Кузнецов, А.В.Павлов и др. (СССР). - Заявка № 3555713/30-15; Заявлено 23.02.1983; опубл. 15.04.1987, Бюл. № 14 // Открытия. Изобретения. - 1987. - № 14).

К недостаткам описанного рабочего органа относятся большое тяговое сопротивление и низкая степень крошения почвогрунтов.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится орудие для культивации почвы, содержащее раму и установленный на ней под острым углом к продольно-вертикальной плоскости рабочий орган, который выполнен в виде ножевидной стойки с заостренной лобовой гранью и закрепленным в нижней части стойки долотом, в котором, с целью повышения качества обработки переувлажненных почв, долото выполнено прямоугольного сечения с наклонной вверх и назад верхней поверхностью его носовой частью и с вертикальной и отходящей назад боковой поверхностью, причем боковая поверхность расположена параллельно движению, являясь опорной поверхностью, с возможностью бокового взаимодействия с почвой, обеспечивая сопротивление воздействующим на стойку боковым усилиям для исключения столкновения орудия с его курса путем взаимодействия между наклонной стойкой и почвой, вызывающих боковые усилия; долото в своей передней части имеет носок, который выступает вперед и вниз, обеспечивая заглубление стойки в почву, и при его заглублении удерживает стойку в почве при работе орудия за счет давления, оказываемой почвой на поверхность носка; наклонная верхняя поверхность носовой части долота расположена перед передней лобовой гранью стойки для внедрения в почву; задний конец боковой поверхности долота смещен к задней части кромки стойки для контактирования его боковых сторон с почвой для исключения воздействия на орудие боковых усилий; перед стойкой в одной с ней плоскости расположен режущий диск; стойки на раме установлены ступенчато относительно направления движения орудия; за каждой стойкой установлен с возможностью вращения относительно горизонтальной оси каток; рама имеет передний брус, расположенный горизонтально и перпендикулярно к направлению движения орудия, с приспособлением для присоединения к трактору, боковые брусья, закрепленные на противоположных концах переднего бруса и расположенные параллельно направлению движения орудия, и задний брус, расположенный между боковыми и соединенный с ними; задний брус расположен под острым углом к направлению движения орудия; рама имеет колесо для регулирования глубины хода стоек (SU, патент № 1435137 A3, М.кл.⁴ А 01 В 13/16. / Пол Коронка (GB). - Заявка № 3867697/30-15; Заявлено 28.11.1984; Опубл. 30.10.1988, Бюл. № 40 Открытия. Изобретения. - 1988. - № 40).

К недостаткам описанного орудия, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, несмотря на наличие наклонной к горизонту стойки с режущей кромкой на фронтальной части, относятся низкое качество крошения грунта и пахотного плодородного слоя, малый срок службы долота, большое тяговое сопротивление и отсутствие его монтажепригодности.

Сущность заявленного изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение качества мелиоративной обработки переуплотненных орошаемых земель.

Технический результат - снижение энергоемкости и повышение срока службы долота.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном глубокорыхлителе почвы и грунта, содержащем наклонную к горизонту и направлению движения ножевидную стойку с заостренной лобовой гранью и закрепленным в нижней части стойки долотом, имеющим носок, расположенный спереди лобовой грани стойки, согласно изобретению долото с износостойким покрытием рабочей поверхности выполнено в виде части полого цилиндра с осью симметрии, размещенной под углом к горизонту, овальная часть которого установлена горизонтально в нижней части стойки и образует носок с боковинами с эллиптической режущей кромкой, при этом в верхней части полого цилиндра в его торцовой части выполнен продольный паз отгибом части цилиндра в направлении движения, образуя при этом защитный козырек нижней части стойки, в теле усеченной части полого цилиндра в параллельной плоскости овальной части выполнены монтажные отверстия для сопряжения с бонками в нижней части стойки, имеющими цилиндрическую ответную поверхность покрытую слоем упругодеформируемого металла; долото с нижней части стойки сопряжено парами цилиндрических штифтов покрытием из упругодеформируемого металла, размещенных с возможностью демонтажа в монтажных отверстиях долота и бонках стойки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен глубокорыхлитель почвы и грунта в рабочем положении, вид спереди.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, продольно-вертикальный разрез долота в месте сопряжения с нижней частью, наклонной к горизонту и направлению движения стойки.

На фиг.3 представлено долото, продольно-вертикальное сечение, вид сбоку.

На фиг.4 - то же, вид в плане.

На фиг.5 - то же, вид сзади.

На фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.2, сопряжение с монтажными штифтами долота с бонками на ответной части стойки, снабженными покрытием из упругодеформируемого материала.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Глубокорыхлитель почвы и грунта содержит наклонную к горизонту и направлению движения стойку 1 с заостренной лобовой гранью 2 и закрепленным в нижней части 3 стойки 1 долотом 4. Долото 4 имеет носок 5, расположенный спереди лобовой грани 2 стойки 1. Долото 4 имеет рабочую поверхность 6 с износостойким покрытием. Долото 4 выполнено в виде части полого цилиндра с осью симметрии, размещенной под углом к горизонту. Овальная часть 7 цилиндра установлена горизонтально в нижней части 3 стойки 1. Носок 5 с боковинами 8 и 9 овальной части 7 имеет эллиптическую режущую кромку 10. В верхней части полого цилиндра в его торцевой части 11 выполнен продольный паз 12 сечением вдоль образующих поверхности цилиндра и отгибом части 13 цилиндра в направлении движения, образуя при этом защитный козырек 14. Защитный козырек 14 исключает нависание корневых и растительных остатков на нижней части 3 стойки 1. В теле усеченной части полого цилиндра в качестве долота 4 в параллельной плоскости овальной части 7 выполнены соосные монтажные отверстия 15 долота 4; монтажными отверстия 15 бонками 16 и 17 в нижней части 3 стойки 1 и посредством штифтов 18 и 19 образуется разъемное соединение. Бонки 16 и 17 имеют ответную цилиндрическую поверхность 20. Поверхность 20 бонок 16 и 17 покрыты слоем упругодеформируемого металла, например, бронзы толщиной 0,6-1,2 мм. Долото 4 с нижней частью 3 стойки 1 сопряжено парами цилиндрических штифтов 18, 19. Штифты 18, 19 размещены с возможностью демонтажа в монтажных отверстиях 15 и бонках 16 и 17 стойки 1. Поверхности штифтов 18 и 19 имеют покрытие из упругодеформируемого металла, например, бронзы толщиной 0,2-0,8 мм. Ось симметрии цилиндра наклонена к горизонту под углом 10...35°. Монтажная часть 21 стойки 1 имеет отверстия 22 для соединения крепежными средствами с рамой мелиоративного орудия. Верхняя монтажная часть 21 с нижней частью 3 стойки 1 соединена наклонным к горизонту участком 23. На лобовой грани 2 участка 23 выполнено лезвие 24.

Глубокорыхлитель почвы и грунта работает следующим образом.

Монтажной частью 21 стойку 1 фиксируют на раме мелиоративного орудия. Долото 4 парами штифтов 18 и 19 фиксируют в бонках 16 и 17 в нижней части 3 стойки 1. Рабочая поверхность 6 долота 4 покрыта износостойким прочным материалом. В качестве последнего могут быть использованы стали У9-У11 толщиной 0,8-1,5 мм. Материал долота 4 - сталь 3 - сталь 20. Тонкую листовую конструкционную стальную пластину, равную развертке полого цилиндра, соединяют, например, взрывом. Далее полый цилиндр разделяют на две части наклонной плоскостью под углом 10-35° к оси симметрии.

При опускании рамы орудия поверхность поля касается носок 5 долота 4, а его режущей кромкой 10 подрезается верхний слой почвы. За счет лобового сопротивления рабочей поверхности 6 на носке 5 и боковинах 8 и 9 долото 4 вместе с нижней частью 3 стойки 1 увлекается в пахотный горизонт. Козырек 14 исключает нависание пожнивных растительных и корневых остатков на нижней части - 3 стойки 1. При заглублении долота 4 вместе с нижней частью 3 стойки 1 в работу вступает ее наклонный участок 23. Лезвием 24 на фронтальной части участка 23 подрезается наклонная к горизонту стенка в пахотном слое и подпахатном горизонте. Наклонная к направлению движения режущая кромка лезвия 24 подрезает пласт почвы сверху вниз.

Это позволяет при минимальных энергозатратах деформировать и частично разрыхлить верхний плодородный слой. Форма стойки 1 и геометрия долота 4 позволяют грунт вместе с верхним слоем деформировать снизу вверх, как в направлении движения, так и в боковых. Боковиной 9 долота 4 и наклонной частью 23 стойки 1 грунт деформируется в нестесненных условиях. Плодородный слой крошится до агрономически ценных фракций. Разуплотнение грунта с плотностью 2,4-3,2 т/м³ происходит до величин 1,3-1,8 т/м³.

Этим обеспечивается проникновение естественных и искусственных осадков при орошении в слои до 1,0-1,4 м. При вегетации сельскохозяйственных растений на весь их период активной жизнедеятельности в корнеобитаемом горизонте поддерживаются порог влажности 70-80% НВ.

Боковина 8 долота 4 воспринимает на себя все боковые давления и обеспечивает устойчивый ход стойки 1 глубокорыхлителя. Высокочастотные ударные нагрузки от долота 4 к стойке 1 гасятся покрытиями из упругодеформируемого металла на поверхностях бонок 16 и 17 и штифтов 18 и 19.

Самозатачивание режущей кромки долота 4 обеспечивает достаточно длительный срок службы. При существенном износе носка 5 удалением пар штифтов 18 и 19 из отверстий 15 долота 4 и бонок 16 и 17 нижней части 3 стойки 1 производят замену долота 4.

Описанная совокупность существенных отличительных признаков обеспечивает достижение указанного выше технического результата.

1. Глубокорыхлитель почвы и грунта, содержащий наклонную к горизонту и направлению движения ножевидную стойку с заостренной лобовой гранью и закрепленным в нижней части стойки долотом, имеющим носок, расположенной спереди лобовой грани стойки, отличающийся тем, что долото с износостойким покрытием рабочей поверхности выполнено в виде части полого цилиндра с осью симметрии, размещенной под углом к горизонту и в нижней части усеченного горизонтальной плоскостью для образования носа с боковинами с эллиптической режущей кромкой, при этом в верхней части полого цилиндра в его торцевой части выполнен продольный паз отгибом части цилиндра в направлении движения, образуя при этом защитный козырек нижней части стойки, в теле усеченной части полого цилиндра в параллельной плоскости овальной части выполнены соосные монтажные отверстия для сопряжения с бонками в нижней части стойки, имеющими цилиндрическую поверхность, покрытую слоем упруго-деформируемого металла.

2. Глубокорыхлитель по п.1, отличающийся тем, что долото с нижней частью стойки сопряжено парами цилиндрических штифтов с покрытием из упруго-деформируемого металла, размещенных с возможностью демонтажа в монтажных отверстиях долота и бонках стойки.