Дефлекторная стрельчатая лапа
Владельцы патента RU 2702770:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к рабочим органам культиваторов. Дефлекторная стрельчатая лапа содержит стойку, стрельчатый лемех с углом крошения и установленный над ним дефлектор, выполненный с возможностью перемещения по стойке и поворота в вертикальной плоскости. Дефлектор выполнен стрельчатой треугольной формы с отогнутой вниз концевой частью по всей ширине на 40…45 мм под углом до 20° и является зубчатым. Стойка от стрельчатого лемеха до дефлектора выполнена в сечении в виде прямоугольного треугольника. Обеспечивается повышение качества крошения почвы и выровненности поверхности, создание мелкокомковатой структуры, снижение забиваемости стойки, повышение производительности, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к рабочим органам культиваторов.
Уровень техники
Известна стрельчатая лапа культиватора, состоящая из стойки, двух лезвий, которые вставлены в пазы лапы и закреплены болтами к основе лапы. (см. Патент RU 139150, Стрельчатая лапа культиватора/Лебедев А.Т., Очинский В.В., Марьин Н.А. и др, опубликовано 10.04.2014)
Недостатками такой стрельчатой лапы следует считать:
- в процессе работы на лезвие лапы оказывается импульсное разнонаправленное воздействие, поэтому установка лезвия в пазы и крепление их болтами небольшого диаметра недостаточно надежно;
- наличие лапы с пазами и угла крошения увеличивает площадь лобового сечения, что приводит к росту тягового сопротивления;
- усложнена конструкция лапы.
Известна двухъярусная стрельчатая лапа культиватора. Она включает расположенные в два яруса стрельчатые лемеха, закрепленные на одной стойке, причем верхний стрельчатый лемех смещен назад относительно нижнего стрельчатого лемеха. Стрельчатые лемеха рыхлительные, с углом крошения α=28°, ширина захвата нижнего стрельчатого лемеха 270 мм, верхнего 330 мм (см. Н.И. Кленин, В.А. Сакун. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины - М. КолосС, 1994. - с. 189…190).
В качестве недостатков необходимо отметить следующие. Она может использоваться только на гребневых посевах. Почва в процессе работы из-за большого угла крошения и установки верхнего стрельчатого лемеха сильно отбрасывается, происходит образование гребней, поэтому работает двухъярусная стрельчатая лапа с ограниченной скоростью. Подрезанные сорняки зависают на стойке, особенно между нижним и верхним стрельчатыми лемехами.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности существующих признаков является дефлекторная лапа принятая авторами за прототип (патент US 303780 A, кл. А01В 17/00, опубл. 19.04.1994)
Она включает стойку, установленный на ней стрельчатый лемех с углом крашения, расположенный над ним пластичный лемех (дефлектор) с возможностью поворота в вертикальной плоскости и перемещением по стойке «вверх вниз», разной формы.
В качестве недостатков можно отметить следующие.
- Дефлектор плоский по всей площади. Отбрасываемая стрельчатой лапой почва ударяется о дефлектор. Часть ее возвращается в зону обработки, а часть в виду того, что дефлектор плоский скользит по нему и разбрасывается вне зоны обработки. Нет ни каких ограничений по концам дефлектора.
- Стойка выполнена прямоугольного сечения, поэтому растительные остатки в виду симметричности стойки могут зависать на ней, дестабилизируя процесс обработки почвы.
Раскрытие изобретения
Технический результат который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению производительности, обеспечению выровненной поверхности, снижению забиваемости стойки растительными остатками и подрезаемыми сорняками.
Технический результат достигается тем, что дефлекторная стрельчатая лапа, включающая стойку, стрельчатый лемех с углом крошения, установленный над стрельчатым лемехом дефлектор, имеющий возможность перемещаться по стойке и поворачиваться в вертикальной плоскости, при чем, дефлектор выполнен стрельчатой треугольной формы с отогнутой вниз концевой частью по всей ширине на 40…45 мм под углом до 20°, и является зубчатым, при этом стойка от стрельчатого лемеха до дефлектора выполнена в сечении ввиде прямоугольного треугольника.
Краткое описание чертежей и иных материалов.
На фиг. 1 - дефлекторная стрельчатая лапа, вид сбоку;
На фиг. 2 - дефлекторная, стрельчатая лапа вид сверху;
На фиг. 3 - Схема накапливания растительности на стойке;
На фиг. 4 - Схема взаимодействия стойки с растительностью;
На фиг. 5 - схема сбрасывания растительности со стойки;
На фиг. 6 - вид поверхности при работе стрельчатой лапой;
На фиг. 7 - вид поверхности при работе стрельчатой лапой с дефлектором
Осуществление изобретения
Дефлекторная стрельчатая лапа культиватора (фиг. 1) включает стойку 1, к которой закреплен стрельчатый лемех 2 имеющий угол крашения α. Над ним установлен дефлектор 3 в виде треугольника (фиг 2). Концевая часть 4 треугольника отогнута вниз, выполнена зубчатой. Ширина отогнутой части 4, 40…45 мм, под углом до 20° Установка дефлектора 3 над лезвием стрельчатого лемеха «hн». Эта высота коррелирует с высотой отбрасывания подрезанной стрельчатым лемехом 2 почвы
где V - скорость рабочего движения культиватора, м/с;
f - коэффициент трения почвы по поверхности лемеха;
При V=9 км/ч (2,5 м/с) f=0,4;
Перемещение дефлектора 3 верх-вниз, осуществляется с помощью держателя 5.
Чтобы принять энергию удара, высота установки дефлектора 3 должна не превышать 
от лезвия стрельчатого лемеха 2. Следовательно, h0 - глубина обработки почвы, м. Например, при глубине обработки h0=0,08 м. высота установки дефлектора 3hн=1,5h0=0,12 м.
Угол наклона концевой части 4 к вертикальной плоскости δ:
δ<ϕ,
где ϕ - угол трения почвы по стальной поверхности:
При ϕ=22°; 
Принимаем 
Длину отогнутой концевой части 4 дефлектора определяют исходя из равенства:
где Fn - усилие на перемещение почвы вдоль дефлектора 3, Н;
- расстояние перемещения почвы по дефлектору 3, после стойки 1 м;
- ширина отогнутой концевой части 4 дефлектора 3, м;
Отсюда: 
Fтр=Fп⋅f; 
При 
Ширина отогнутой концевой части 4: 
Принимают ширину отогнутой концевой части дефлектора 3 - 40…45 мм. Исходя из того, что при обработке почвы до 80% комков должно быть размерами до 20 мм, зубчатая концевая часть 6 выполнена с расстояниями между зубьями равными 20 мм.
Треугольная форма стойки 1 обеспечивает снижение зависания на ней растительных остатков, (фиг. 3; 5). На стойке 1 прямоугольного сечения растительность зависает (фиг. 4). Со стойки 1 треугольного сечения она в большинстве своем сходит.
При перемещении почвы по дефлектору 3 на ее пути расположена отогнутая концевая часть 4 дефлектора 3. Она гасит поток почвы. (фиг. 3)
Энергия отбрасывания подрезанной почвы W0 расходуется на энергию удара почвы о дефлектор 3Wy и на энергию, идущую на перемещение почвы вдоль дефлектора 3Wп.
Энергия удара: Wy=W0 cos β:
Энергия отбрасывания: 
где β - угол установки дефлектора 3 к горизонтальной плоскости, град;
m - масса отбрасываемой почвы, кг.
Масса отбрасываемой почвы:
где S - площадь лемеха 2, м2;
h0 - глубина обработки почвы, м;
ρ - объемная масса почвы, кг/м3;
γ - половина угла раствора лезвий лемеха 2, град.
При Sл=0,02m2; h0=0.08 м; ρ=1000 кг/м3; γ=30°;
Отсюда: 
Энергия, идущая на перемещение почвы вдоль дефлектора 3:
Wu=W0-Wy;
Wy=W0⋅cosβ=6.0⋅0.93=5.5Дж;
Следовательно: Wu=6.0-5.5=0,5 Дж;
Таким образом, большая часть энергии идет на ударное воздействие почвы о дефлектор 3.
Технологический процесс обработки почвы осуществляется следующим образом.
В процессе работы культиватора стрельчатая лапа подбрасывает почву, образуя не выравненную поверхность (фиг. 6.) Ввиду наличия угла крошения и стрельчатой формы почва подбрасывается кверху, где она ударяется о дефлектор 3. Большая часть энергии идет на ударное воздействие и часть на перемещение почвы вдоль дефлектора 3. В концевой части 4 дефлектора 3 перемещение почвы гасится отогнутой задней концевой частью 4 дефлектора 3. Почва возвращается на поверхность, заделывая образованную стрельчатым лемехом 2 бороздку и выравнивая поверхность. Зубчатая концевая часть 6 измельчает почву, доводя ее до мелкокомковатой структуры (фиг. 7).
Создается выровненная поверхность, что исключает использование катков, тем самым уменьшая материалоемкость культиватора и расход топлива. Производительность культиватора повышается на 50%.
Дефлекторная стрельчатая лапа, содержащая стойку, стрельчатый лемех с углом крошения, установленный над ним дефлектор, выполненный с возможностью перемещения по стойке и поворота в вертикальной плоскости, отличающаяся тем, что дефлектор выполнен стрельчатой треугольной формы с отогнутой вниз концевой частью по всей ширине на 40…45 мм под углом до 20° и является зубчатым, при этом стойка от стрельчатого лемеха до дефлектора выполнена в сечении в виде прямоугольного треугольника.
