Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган



Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган
Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган
Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган

 


Владельцы патента RU 2514994:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для сплошной обработки почвы. Рабочий орган содержит прутковый каток с чередующимися прутками квадратного сечения и подшипниковые узлы. Подшипниковые узлы закреплены к задним звеньям четырехзвенной параллелограммной подвески. Под катком установлен плоский нож со стойками, имеющими возможность перемещения вверх-вниз, вперед-назад. Прутки катка образуют ромбовидную поверхность путем чередования прутков, установленных параллельно оси катка и под углом к ней. К наружным передним граням параллельно расположенных прутков в шахматном порядке закреплены иглы. Часть игл входит во внутреннее пространство пруткового катка, а часть - выходит наружу. Вылет игл наружу составляет 0,4…0,5 от вылета внутрь пространства пруткового катка. Угол крошения плоского ножа составляет 5…7°. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность работы машины и степень крошения почвы, увеличить производительность и снизить материалоемкость. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для сплошной обработки почвы.

Уровень техники

Известен комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, включающий последовательно распложенные плоские ножи и прутковый каток. Нож установлен под углом 25…35° к направлению движения и закреплен к раме. Использование вместо стрельчатых лап ножей снижает тяговое сопротивление (см. Мазитов Н.К. Машины почвоводоохранного земледелия. - М.: Россельхозиздат, 1987. - С.13…15).

В качестве недостатков необходимо отметить следующее: так как используются радиальные грядили, сохраняется повышенная вариабельность глубины обработки, из-за небольшого угла крошения ножей ухудшается процесс крошения ими почвы.

Наиболее близким по технической сущности является комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган парового модульного культиватора, содержащего четырехзвенные параллелограммные подвески, к задним звеньям каждой пары которых крепится двухцилиндровый каток с расположенным под ним по всей длине плоским ножом. Ребра наружного цилиндра выполнены с поочередным чередованием из прутка квадратного сечения и круглозвенной цепи. Внутренний цилиндр гладкий (см. Патент РФ №78625, кл. А01В 33/00, опубл. 2008 г.).

Одним из существенных недостатков его является нависание на плоском ноже растительных остатков, подрезанных сорняков. Использование внутреннего цилиндра и круглозвенных цепей увеличивает его материалоемкость.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности работы машины, повышению степени крошения почвы, увеличению производительности, снижению материалоемкости.

Технический результат достигается тем, что комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, содержащий прутковый каток с чередующимися прутками квадратного сечения, подшипниковые узлы, закрепленные к задним звеньям четырехзвенной параллелограммной подвески, установленный под катком плоский нож со стойками, имеющими возможность перемещения вверх-вниз, вперед-назад, при этом прутки образуют ромбовидную поверхность катка путем чередования прутков, установленных параллельно оси и под углом к ней, причем к наружным передним граням параллельно расположенных прутков в шахматном порядке закреплены иглы, часть которых входит во внутреннее пространство пруткового катка, часть - выходит наружу, при этом вылет игл наружу составляет 0,4…0,5 от вылета внутрь пространства пруткового катка, а угол крошения плоского ножа составляет 5...7°, причем угол наклона прутков к оси пруткового катка составляет 18…27° и равен углу трения почвы по стальной поверхности.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 - схема комбинированного почвообрабатывающего рабочего органа, общий вид.

На фиг.2 - схема сил, действующих на плоский нож.

На фиг.3 - схема взаимодействия игл с комками почвы и ножом.

Осуществление изобретения

Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган включает прутковый каток 1 (фиг.1), выполненный из прутков 2 квадратного сечения. Один ряд 3 прутков 2 расположен параллельно оси (не показана) пруткового катка 1, а другой 4 - под углом, причем угол наклона ряда прутков 4 к горизонтальной оси должен быть равен углу трения почвы по стальной поверхности 18…27° (см. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1994). В противном случае происходит снижение надежности работы (проверено опытным путем). Комбинация прутков 2 образует ромбовидную поверхность (не отмечена) пруткового катка 1. На передних гранях 5 прутков 2 ряда 3 закреплены в шахматном порядке иглы 6. По опыту плоских зубовых борон междуследие принято в пределах от 45 до 50 мм (см. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2006. - С.61…63). Длина иглы 6 включает три части: аи+bии (фиг.3). Величина bи - это ширина грани прутка 2 квадратного сечения. Наиболее часто используются прутки сечения 14×14 мм или 16×16 мм. Внутренний вылет иглы 6, заходящий в пустотелое пространство пруткового катка 1 «аи», должен соответствовать размеру наиболее часто находящихся на поверхности почвы комков 7. Это комки 7 почвы размером 50…60 мм. Наружный вылет иглы 6 «си» должен обеспечивать очистку плоского ножа 8 от растительности (растительные остатки, подрезанные сорняки). При диаметре стеблей растений 10…15 мм вылет иглы 6 должен равняться двукратному значению, то есть 20…30 мм, чтобы не забивалась сама игла 6 (доказано опытным путем).

Тогда длина иглы 6:

L=аи+bии=60+14+26=100 мм.

При этом вылет игл 6 наружу составляет

26 60 = 0,43

от вылета иглы 6 внутрь пруткового катка 1.

Иглы 6 крепятся к передним граням 5 прутков 2, потому что при вращении пруткового катка 1 иглы 6 устанавливаются на активную очистку ножа 8 от растительных остатков (А) и после очистки находятся в вертикальном положении (Б), что обеспечивает сход с них счищаемых растительных остатков (не показаны). Использование прутков 2 квадратного сечения позволяет, во-первых, упростить установку на передние грани 5 игл 6, во-вторых, точно выдержать установку именно на те передние грани 5, которые обеспечивают необходимую траекторию движения игл 6, позволяющую как счищать нависающие на нож 8 растительные остатки, так и свободно, под действием сил тяжести, сбрасывать их на обработанную поверхность почвы.

Подшипниковые узлы 9 пруткового катка 1 крепятся к заднему звену 10 четырехзвенной параллелограммной подвески 11, соединенной с рамой (не показана) почвообрабатывающей машины.

Диаметр пруткового катка 1 должен обеспечивать перекатывание без сгруживания, толкания вперед комков 7 почвы.

D = d к c t g 2 ( φ 1 + φ 2 2 ) ,  мм ,                                                                 (1)

где d к - диаметр наиболее часто встречающихся на поверхности комков почвы, мм;

φ1 - угол трения почвы по поверхности катка;

φ2 - угол трения почвы по почве.

Приняв по известным данным: dк=60 мм; φ1=18°; φ2=22° (см. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1994. - С.163), получим:

D = 60 c t g 2 ( 18 + 22 2 ) = 60 7,5 = 450 м м

Диаметр пруткового катка 1 должен быть не менее 450 мм.

Отличительной особенностью предлагаемого пруткового катка 1 является то, что его ромбовидная поверхность улучшает качественные показатели работы. Она образована не путем расположения прутков 2 по винтовой линии напротив друг друга, а путем чередования одного ряда 3 прутков 2, расположенных параллельно оси пруткового катка 1, с рядом 4 прутков 2, расположенных под углом 18…27° к ней.

Установленные поперек друг друга прутки 2 не могут выравнивать поверхность почвы, так как их действия направлены навстречу друг другу.

В представленном варианте ряд 4 прутков 2 смещает почву, выравнивая поверхность, а ряд 3 прутков 2, параллельно расположенных оси пруткового катка 1, захватывает комки 7 почвы и подает их во внутреннее пространство (не обозначено) пруткового катка 1, где они подвергаются воздействию игл 6. Улучшается степень крошения почвы. Если угол наклона прутков к оси пруткового катка 1 будет меньше угла трения почвы по стальной поверхности, то смещение комков 7 в сторону будет тормозиться, а если больше - станет интенсивным, что ухудшает выравнивание поверхности (установлено опытным путем). Кроме того, опыт показывает, что такие прутковые катки технологичны в изготовлении.

Сопротивление почвы резанию зависит от объема почвы, сминаемого лезвием плоского ножа 8 Vл и коэффициента объемного смятия почвы q.

F Р = V л q , H .                                                                                              (2)

Реакции почвы:

F П = k h l , H ;                                                                                              (3)   

h=c+a·cosα; c=b·sinα; h=b·sinα+а·cosα;

где k - удельное сопротивление почвы, Па;

h - высота лобовой части ножа, м;

а, b - толщина и ширина ножа, м;

α - угол наклона ножа к горизонтальной плоскости, угол крошения, град.

Отсюда:

F П = k ( b sin α + a cos α ) l .                                                                    (4)

Сила трения:

F T P = F П sin α f 1 ,                                                                                     (5)

где f1 - коэффициент трения почвы по поверхности ножа. Как видно из формул (4); (5), чем меньше угол крошения α ножа 8, тем меньше силы Fп и Fтp. Поэтому принимаем α=5…7° (установлено опытным путем).

Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган работает следующим образом.

Плоский нож 8 подрезает пласт почвы. При наезде пруткового катка 1 на комок 7 почвы возникает напряжение сжатия:

σ = q Δ ,  H/м 2 ,                                                                                        (6)

где ∆ - линейная деформация почвы, м.

При достижении критического значения нормального напряжения σ комок 7 почвы разрушается.

Однако при этом сжимается и почва под комком 7, комок 7 приобретает ускорение gK. Тогда на комок действует не вся сила тяжести (вес катка):

F к = m ( g g к ) ,  H ,                                                                                (7)

где m - масса катка, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Комок 7 может полностью вдавиться в нижележащую почву, сохранив свою целостность, что потом отрицательно скажется на качестве посева (доказано опытным путем). Необходимо исключить gк - комок 7 должен оставаться неподвижным.

Расположенный под прутковым катком 1 плоский нож 8 обеспечивает стесненное сжатие комка 7. Исключаются затраты энергии на перемещение комка 7, придание ему ускорения gк, и вес пруткового катка 1 полностью идет на его деформацию и крошение.

Часть комков 7 почвы попадает под прутки 2, а часть поступает во внутреннее пустотелое пространство пруткового катка 1. Эти комки 7 подвергаются интенсивному воздействию игл 6, расположенных на прутках 2, приводящему к их разрушению.

Внутренняя часть игл 6 перемещается по кривой, соответствующей укороченной циклоиде (не показана), наружная - удлиненной циклоиде 12 (фиг.3). Движение наружной части, расположенной вне окружности качения пруткового катка Rк, осуществляется по удлиненной циклоиде 12. Это способствует очистке плоского ножа 8 от зависающих после срезания сорняков и растительных остатков. Внутренняя часть игл 6 обеспечивает ударные воздействия на попавшие во внутреннее пространство пруткового катка 1 комки 7 почвы.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- повышается надежность работы машины за счет очистки плоского ножа от растительных остатков;

- установка на прутковый каток игл снижает материалоемкость путем ликвидации внутреннего цилиндра и цепей на катке;

- повышается на 20…25% степень крошения почвы за счет активного воздействия на комки игл (доказано опытным путем);

- повышается производительность за счет увеличения рабочей скорости движения с 10…12 км/ч до 14…16 км/ч.

- упрощается конструкция.

1. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, содержащий прутковый каток с чередующимися прутками квадратного сечения, подшипниковые узлы, закрепленные к задним звеньям четырехзвенной параллелограммной подвески, установленный под катком плоский нож со стойками, имеющими возможность перемещения вверх-вниз, вперед-назад, отличающийся тем, что прутки образуют ромбовидную поверхность катка путем чередования прутков, установленных параллельно оси и под углом к ней, причем к наружным передним граням параллельно расположенных прутков в шахматном порядке закреплены иглы, часть которых входит во внутреннее пространство пруткового катка, часть - выходит наружу, при этом вылет игл наружу составляет 0,4…0,5 от вылета внутрь пространства пруткового катка, а угол крошения плоского ножа составляет 5…7°.

2. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что угол наклона прутков к оси пруткового катка составляет 18…27° и равен углу трения почвы по стальной поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к рабочим органам для возделывания пропашных культур. Устройство содержит рабочий орган в виде пружины.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам с активными рабочими органами. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к малогабаритным самоходным ручным почвообрабатывающим машинам с приводом от электродвигателя, и может быть использовано для рыхления почвы в теплицах, парниках и на приусадебных участках.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к двухроторным почвообрабатывающим фрезам. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к прицепным комбинированным почвообрабатывающим агрегатам для мелкой обработки почвы. .

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, предназначенной для рыхления почвы одним человеком с помощью механизированных устройств, приводимых в действие автономным бензоприводом или электроприводом.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в качестве движителя для мотоблоков. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при создании новых моделей паровых культиваторов. .
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к фрезерным машинам и орудиям для обработки почвы. Машина включает раму с закрепленным на ней фрезбарабаном. Фрезбарабан состоит из секций с режущими ножами. За фрезбарабаном установлена просеивающая решетка. Машина снабжена дополнительным фрезбарабаном с секциями рыхлительных долотообразных ножей. Дополнительный фрезбарабан установлен перед основным фрезбарабаном. Машина оснащена гладким катком-уплотнителем, установленным за основным фрезбарабаном. Секции основного фрезбарабана выполнены с Г-образными длинными и короткими ножами. Ножи секций дополнительного фрезбарабана размещены равномерно в шахматном порядке под острым разновекторным углом к горизонтальной плоскости в вертикально-поперечной плоскости к поверхности поля. 3 ил.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим фрезам. Фреза содержит навеску, ротор, центральный конический и бортовой редукторы, защитный кожух, накопительную емкость. Накопительная емкость выполнена в виде решетчатого ковша. На днище емкости имеется выгрузной люк и опорная балка с прикатывающим катком на полых стойках. Внутри полых стоек установлены толкатели с пружинами. На оси катка имеются выступы. Выступы взаимодействуют с толкателями и производят встряхивание накопительной емкости при движении. Таким конструктивным решением обеспечивается качественное рыхление почвы и ее твердых комков, а также их окончательное устранение с поверхности поля. 6 ил.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к роторным плугам для воспроизводства плодородия почвы. Плуг роторный содержит навеску (1), раму (2) со смонтированной на ней рабочей секцией (3) со сферическими вырезными дисками (4). Секция (3) имеет привод от вала отбора мощности (5) трактора через карданную передачу (6), конический редуктор (7), карданную передачу (8) и цилиндрический редуктор (9). Цилиндрический редуктор (9) наклонен вперед по ходу движения на угол a=45°. По обе стороны навески (1) установлены два копирующих башмака (10) трапецеидальной формы. Башмаки (10) шарнирно закреплены на кронштейне (11) и имеют антифрикционное покрытие. Кронштейн (11) установлен шарнирно спереди на раме (2) и имеет механизм (12) регулировки положения копирующего башмака (10) по высоте. Такое конструктивное решение направлено на снижение тягового усилия трактора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх