Рабочий орган для рыхления почвы

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для глубокого рыхления почвы. Рабочий орган содержит стойку (С) из набора упругих пластин (УП) прямоугольного сечения, установленных с зазором относительно продольной плоскости симметрии рабочего органа, и долото на нижнем участке С, выполненное в виде стержня и зафиксированное в наклонном отверстии внутри С. В верхней и нижней частях УП сопряжены друг с другом. Фронтальные части УП в зеркальном отражении снабжены лезвиями с режущими кроками на наклонных и вертикальных участках С, а в средней части УП выполнены выпуклыми по форме на фронтальной части в виде ветвей параболы (диаметрально направленные цилиндрические параболы). Места взаимного контакта УП сопряжены по дуге окружности с выпуклостями С. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению.

Известен глубокорыхлитель, содержащий закрепленную на раме стойку с долотом и размещенные под острым углом к ней и одна к другой дополнительные стойки с долотами, в котором с целью снижения энергоемкости рыхления почвы передняя кромка каждой стойки установлена под острым углом к горизонтальной плоскости, причем дополнительные стойки закреплены на тыльной стороне долота основной стойки и их передние кромки смещены от носка долота основной стойки в сторону, противоположную направлению движения, при этом ось симметрии каждого дополнительного долота размещена в одной плоскости с продольной осью дополнительной стойки.

Проведенные экспериментальные исследования в НПО "Орошение" 1991 г. описанного рабочего органа показали, что выполняемый им процесс энергоемок. При рыхлении светлокаштановой почвы в условиях ОПХ "Орошение" в Волгоградской области на средней глубине 60 см тяговое сопротивление одного рабочего органа составило 48,5 кН. Представленный рабочий орган приемлем лишь при агрегатировании рыхлителя с тяжелыми тракторами класса 50 и 60 (К-701 М и Т-130.1. Г-3). Эксплуатация указанных тракторов в орошаемом земледелии из-за сильного переуплотнения почв запрещена. Визуальная оценка хода выполнения технологического процесса показывает, что место стыка основного долота с дополнительными наклонными стойками является очагом залипания и нависания корневых и растительных остатков. Тяговое сопротивление рабочего органа глубокорыхлителя в данном случае достигает 60.70 кН. Тракторист вынужден либо уменьшить глубину рыхления, либо останавливать агрегат и очищать рабочий орган от почвы и корней. Визуальная оценка поперечных сечений грунта по ходу движения стойки глубокорыхлителя показывает, что дополнительные долота в нижней части стойки производят лишь рыхление в локальных зонах.

Известна также стойка почвообрабатывающего рабочего органа, содержащая набор упругих пластин прямоугольного сечения, узел крепления пластин к раме почвообрабатывающего орудия и узел крепления пластин к режущим элементам рабочего органа, в которой с целью снижения тягового сопротивления и повышения устойчивости хода рабочего органа по глубине обработки узел крепления пластин к режущим элементам смещен назад по ходу движения относительно узла крепления пластин к раме, при этом пластины установлены с зазором относительно продольной плоскости симметрии рабочего органа. Этот рабочий орган принят за прототип.

Наклонные участки на верхней и нижней частях стойки оказывают благоприятное влияние на выполнение технологического процесса, так как стойка рабочего органа самоочищается от растительных остатков. Однако отсутствие режущих кромок на фронтальной части упругих пластин стойки приводит к тому, что на стыке наклонных участков растительные и корневые остатки нависают и вместе с землей образуют уплотненное ядро. Это обстоятельство приводит к увеличению тягового сопротивления орудия. Следует также отметить низкую крошащую способность описанной стойки в варианте глубокорыхлителя. Для интенсивного рыхления пласта почвы и грунта "режущий элемент 6" рабочего органа должен быть широкозахватным, причем ширина захвата лапы должна превышать на два-три порядка ширину стойки (вариант плоскореза). Однако в этом случае резко возрастает общее тяговое сопротивление рабочего органа. При затуплении "режущей кромки 6" на ее нижней плоской части образуется затылочная фаска. Это приводит к тому, что на "режущей кромке 6" получается реактивная сила, вектор которой направлен на выглубление лапы из почвы. При выглублении режущего элемента с плоской лапой упругие пластины на фронтальной части принимают бочкообpазную форму. Между внутренними поверхностями упругих пластин заклиниваются комья почвы и растительные остатки. При ширине стойки, превышающей ее исходную толщину в три-четыре раза, тяговое сопротивление рабочего органа возрастает в десять-двенадцать раз.

Стойка рабочего органа выполнена из двух упругих пластин. В верхней и нижней частях стойки упругие пластины сопряжены друг с другом. Упругие пластины в средней части на виде спереди выполнены выпуклыми по форме ветвей параболы. Левая упругая пластина изготовлена в зеркальном отражении правой упругой пластины. Фронтальные части упругих пластин снабжены лезвиями с режущими кромками. По направлению движения фронтальная часть каждой упругой пластины выполнена в верхней части стойки с острым углом наклона лезвия к горизонту, в средней выпуклой части боковин вертикальной, а в нижней части под тупым углом к направлению движения. Упругие пластины выполнены из листового металла толщиной 10 мм. Материал сталь 65Г или У8А. Лезвие подвержено объемной закалке до твердости 60.65 НRСэ.

Представленный рабочий орган относится к сельскому хозяйству и предназначен для рыхления переуплотненных почв в орошаемом земледелии. Рабочий орган изготовлен из двух упругих пластин, заготовки которых вырезаны из листового металла. Перед штамповкой упругих пластин на фронтальной части производят фрезерование лезвий и выполняют паз под сквозное отверстие для размещения долота. Для сборки упругих пластин в неразъемное соединение стойки на левой боковине выполняют технологические отверстия для выполнения сварочных работ. Форму выпуклости на средней части упругих пластин в виде цилиндрического параболоида достигают прессованием нагретой части боковины, а места взаимного контакта сопрягаемых поверхностей боковин плавно по дуге окружности переходят в зону выпуклых боковин. Закалку лезвий упругих пластин проводят после выполнения всех сварочных работ. Такое выполнение рабочего органа с выпуклостями в виде цилиндрических параболоидов исключает залипание почвой и нависание растительных остатков, а в целом надежность выполняемого процесса и долговечность рабочего органа на 5-6 лет эксплуатации с наработкой 500-600 га без реставрации режущих кромок упругих пластин.

На фиг. 1 показан рабочий орган для рыхления почвы, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид спереди.

Рабочий орган состоит из двух упругих пластин 1 и 2, образующих неразъемное соединение в виде объемной стойки 3, и долота 4, размещенного в наклонном отверстии 5 на нижнем участке стойки 3. Долото 4 в наклонном отверстии 5 стойки 3 зафиксировано цилиндрическими штифтами 6 в отверстиях 7 на боковой поверхности упругих пластин 1 и 2. Упругие пластины 1 и 2 выполнены из листового металла толщиной 10 мм обрезкой механическими ножницами по контуру. Фронтальные участки упругих пластин 1 и 2 снабжены лезвиями 8 с режущими кромками 9. Упругие пластины 1 и 2 изготовлены в зеркальном отражении. Средняя часть упругих пластин 1 и 2 выполнена с выпуклостью 10 в виде цилиндрического параболоида. Верхняя и нижняя части упругой пластины 1 своими плоскими поверхностями с противоположной стороны от лезвия 8 сопряжены с плоскими поверхностями упругой пластины 2. Внешние контуры упругих пластин 1 и 2 после взаимного сопряжения соединены прерывистыми сварными швами и образуют неразъемное соединение в виде монолитной стойки 3. Упругие пластины 1 и 2 стойки 3 взаимно соединены кольцевыми сварными швами, выполненными в технологических отверстиях 11. В верхней части стойки 3 просверлены отверстия 12 для соединения с рамой орудия посредством крепежных болтов. Выпуклости 10 в местах взаимного контакта сопряжены по дуге окружности с плоскими частями упругих пластин 1 и 2. Лезвия 8 на боковых гранях упругих пластин 1 и 2 выполнены фрезерованием фронтальной части. Угол заточки режущей кромки 9 на лезвии 8 составляет 18-21% Упругие пластины выполнены из углеродистой стали или 50, или 65Г, или У8А. После выполнения всех подготовительных операций режущие кромки 9 лезвий 8 на пластинах 1 и 2 подвергают объемной закалке до твердости 50. 65 НRСэ. Верхняя режущая кромка 9 наклонена к горизонту под углом 25^о. Нижняя режущая кромка 9 к направлению движения рыхлителя отклонена под углом 155^о.

Рабочий орган при рыхлении старопахотных почв работает следующим образом.

При поступательном движении тягового средства долото 4 касается поверхности поля и своей режущей кромкой на скошенной грани врезается в поверхность поля. Под весом рамы орудия и рабочего органа, а также лобовым сопротивлением долота 4, вертикальная нижняя часть стойки 3 увлекается внутрь пахотного горизонта, увлекая за собой режущие кромки 9 левой и правой выпуклой 10 упругих пластин 1 и 2. При касании с поверхностью поля режущие кромки 9 выпуклостей 10 срезают увеличивающийся по ширине пласт почвы. За счет увеличения лобового сопротивления выпуклостей 10 резко возрастает вертикальная составляющая заглубляющей силы. Это приводит к тому, что долото 4 разрушает плужную подошву и внедряется в материковый грунт. По мере перемещения орудия режущие кромки 9 выпуклостей 10 в нижней части стойки 3 разрушают широкую полосу плужной подошвы и интенсивно ее разрушают. Процесс заглубления стойки 4 рабочего органа на выпуклостях 10 не занимает вертикальное положение. Далее верхняя наклонная часть стойки 4 своей режущей кромкой 9 разрезает пласт почвы с корневыми и растительными остатками. Режущие кромки 9 выпуклостей 10 срезают пласт почвы в виде двойного параболического цилиндра. Почва, срезаемая верхней частью выпуклостей 10 в пахотном горизонте, интенсивно крошится. Плужная подошва и материковый грунт разрушаются во внутренней полости противоположно направлен- ных выпуклостей 10. Нависшие стебли на верхней части стойки 3 скользят вниз по режущей кромке 9 лезвий 8 и при встрече с почвой перерезаются, тем самым исключается забивание рабочего органа. Нависшие корневые остатки с долота 4 скользят к носку в нижней части стойки 3, а далее поступают на режущую кромку 9 в ее нижней части, которые, перерезаясь, армируют стенку щели в нижней части. Выполнение стойки 3 из двух упругих пластин 1 и 2 позволяет выпуклостям 10, имеющие форму цилиндрических параболоидов, при неизменном положении рамы орудия, следовательно, и верхней части стойки 4 с отверстиями 12 оставаться относительно поверхности поля на равном расстоянии, деформироваться, что сжимаясь в направлении выходящих ветвей параболы, или восстанавливаясь, принимая исходные размеры. При встрече с более твердыми участками грунта долото 4 выглубляется, толкая нижнюю часть стойки 3 вверх. Это приводит к тому, что срезаемый пласт почвы внутри выпуклостей 10 преодолевает вертикальные деформации сжатия. Пласт почвы, лежащий на верхних внешних поверхностях выпуклостей 10, преодолевает растягивающее воздействие, направленное снизу вверх, и интенсивно крошится. При заглублении долота 4 при неизменном положения рамы орудия выпуклости 10 сжимаются в направлении продольно-вертикальной плоскости симметрии рабочего органа. Пласт почвы внутри выпуклостей 10 преодолевает деформации сжатия в горизонтальных плоскостях. Это позволяет проводить рыхление почвы разными видами деформации, направленных в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Описанный рабочий орган позволяет проводить рыхление с сохранением стержневого фона без выноса материкового горизонта на дневную поверхность. Выполнение выпуклостей 10 в виде разнонаправленных параболических цилиндров исключает залипание влажной почвы на поверхности рабочего органа и в местах перехода выпуклостей 10 в стойку 3.

В таблице представлены сравнительные данные технических характеристик базового серийного универсального трехстоечного рыхлителя РУ.65.2,5 (эталон) и экспериментального рыхлителя на рыхлении люцернища сорта ВНИИОЗ-16 четвертого года произрастания по результатам испытаний 1992 года в ОПХ "Орошаемое" Волгоградской области в конце августа (с 26 по 30.08.92 г.). Следует отметить, что при существенной разнице массы сравниваемых орудий и при меньших энергозатратах, степень разуплотнения почвы в 2,5 раза превышает показатели базового орудия. В орошаемом земледелии вторым важным фактором является водопроницаемость почвы. При разуплотнении почвы до периода влагозарядковых поливов происходит обогащение пахотного горизонта и рыхлого грунта кислородом из атмосферы воздуха.

Формула изобретения

РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ, содержащий стойку, выполненную из набора упругих пластин прямоугольного сечения, установленных с зазором относительно продольной плоскости симметрии рабочего органа и рыхлящий элемент, закрепленный на нижнем участке стойки, отличающийся тем, что пластины имеют верхний и нижний наклонные и средний вертикальный участки, при этом верхний и нижний участки пластин сопряжены друг с другом, а в средней части пластины выполнены выпуклыми от оси симметрии стойки в виде диаметрально направленных ветвей параболы, которые в местах взаимного контактирования сопряжены по дуге окружности, причем передняя кромка пластин в зеркальном отражении снабжены лезвиями, а рыхлящий элемент выполнен в виде стержня, размещенного наклонно в отверстии внутри стойки посредством фиксатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4