Рабочий орган для поверхностной обработки почвы

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к орудиям для поверхностной обработки почвы. Рабочий орган содержит стойку с рабочей кромкой и задней стенкой. На задней стенке стойки закреплена плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой. Рабочая кромка стойки образована с переменным углом заточки по ее высоте. Заточка с минимальным углом выполнена на части стойки, обрабатывающей поверхностный слой. Изменение угла заточки рабочей кромки по высоте стойки описано уравнением второго порядка h_c ²= 2 ρi, где h_с - высота стойки; i - угол заточки; ρ - фокальный параметр параболы. Режущая кромка на крыльях плоскорежущей лапы образована заточкой передней грани с переменным углом, уменьшающимся в направлении свободного конца каждого крыла от стойки. Изменение угла заточки рабочей кромки крыла лапы описано управлением прямой вида i₁=(Аb_л+С)/В, где i₁ - угол заточки; b_л - длина крыла лапы от стойки до свободного конца; А, В, С - коэффициенты пропорциональности, выполненные на основе экспериментальных данных. Упомянутая лапа с задней стенкой стойки сопряжена посредством паза и зафиксирована в нем посредством клина. Применение изобретения позволит повысить качество обработки эрозионных почв. 4 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к средствам механизации сельскохозяйственного производства, а именно в качестве рабочего органа культиваторов для поверхностной обработки эрозионно-опасных почв, насыщенных сорной растительностью.

Известен рабочий орган культиватора, включающий стойку с режущей кромкой на фронтальной части и сопряженную с ней плоскорежущую лапу с односторонним лезвием на внешней кромке, в котором снабженная пяткой нижняя часть стойки сопряжена с упругим элементом, удаленные концы которого размещены на опорных площадках и в нишах крыльев плоскорежущей лапы, причем на удаленных концах упругого элемента выполнены окна с установленными в них фиксаторами ниш; фронтальная часть упругого элемента снабжена режущей кромкой; упругий элемент и плоскорежущая лапа выполнены из разнокачественных материалов; упругий элемент выполнен плоским; упругий элемент выполнен с изогнутой вниз по отношению к удаленным концам полкой; удаленные концы упругого элемента выполнены фигурными; ниши крыльев плоскорежущей лапы выполнены в виде двух оппозитно размещенных усеченных неравнобоких четырехугольных пирамид, основания которых совмещены с нижней плоскостью плоскорежущей лапы, а одна из боковых граней, образованная локальным срезом части крыла, параллельной заднему обрезу и смещенной от него на величину опорной площадки, образует щель для размещения удаленного конца упругого элемента; фиксаторы выполнены в виде локальных выпуклостей на верхних основаниях усеченных пирамид и направлены выступающими частями к нижней плоскости плоскорежущей лапы; пятка стойки соединена с упругим элементом посредством заклепок; пятка снабжена лезвием, смещенным назад относительно режущей кромки упругой пластины; передняя и задняя кромки плоскорежущей лапы выполнены по конгруэнтным линиям (RU, патент 2104624 C1, МПК⁶ А 01 В 35/26. Рабочий орган культиватора //Салдаев А. М. , Чамурлиев О. Г. , Андреев И.Н., заявлено 26.07.1996, опубликовано 20.02.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся неудовлетворительное качество крошения и неполное подрезание сорной растительности.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является плоскорежущая лапа, включающая стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, в которой плоскорежущая лапа снабжена скалывающими элементами, размещенными уступами и со смещением назад от режущей кромки лапы; скалывающий элемент выполнен в виде призмы, одна из боковых граней которой ортогональна к верхней плоскости лапы и к направлению ее движения, а высота призмы больше или равна толщине стрельчатой плоскорежущей лапы (RU, патент 2105446 С1, МПК⁶ A 01 В 35/26. Плоскорежущая лапа //Салдаев А.М., Сапунков А.П., Сапункова А.А., заявлено 25.04.1996, опубликовано 27.02.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся неполное подрезание корней сорняков крыльями плоскорежущей лапы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение качества обработки эрозионно-опасных почв с сильной сорной растительностью в междурядьях пропашных, в т.ч. и бахчевых культур и на поверхности паровых и т.п. полей.

Технический результат - создание мульчирующего слоя в верхнем горизонте агрономически ценными почвенными фракциями, полное механическое уничтожение сорняков, качественная обработка верхнего слоя с посевным ложем при обработке паров и полей для посева теплолюбивых культур, исключение выноса эрозионно-опасных частичек почвы вместе с влажным нижним слоем.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном рабочем органе для поверхностной обработки почвы, включающем стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, согласно изобретению рабочая кромка стойки образована с переменным углом заточки по ее высоте, причем заточка с минимальным углом выполнена на части стойки, обрабатывающей поверхностный слой, а режущая кромка на крыльях плоскорежущей лапы образована заточкой передней грани с переменным углом, уменьшающимся в направлении свободного конца каждого крыла от стойки, причем лапа с задней стенкой стойки сопряжена посредством паза и зафиксирована в нем посредством клина, изменение угла заточки рабочей кромки по высоте стойки описано уравнением второго порядка h_c ² = 2ρiⁱ, где h_с - высота стойки; i - угол заточки; ρ - фокальный параметр параболы, а изменение угла заточки режущей кромки крыла лапы описано уравнением прямой вида i₁ = -(Ab_л+C)/B, где i₁ - угол заточки; b_л - длина крыла лапы от стойки до свободного конца; А, В, С - коэффициенты пропорциональности, выполненные на основе экспериментальных данных.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен рабочий орган для поверхностной обработки почвы, вид сбоку.

На фиг.2 - то же, вид в плане.

На фиг. 3 изображен график изменения угла заточки рабочей кромки стойки по ее высоте.

На фиг.4 показаны графики изменения углов заточки режущих кромок на крыльях плоскорежущей лапы предлагаемого рабочего органа (i_I=f(b_л)) и серийного рабочего органа (i₂=f(b_л)).

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

Рабочий орган для поверхностной обработки почвы включает стойку 1 с рабочей кромкой 2 и задней стенкой 3, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа 4 с передней режущей кромкой 5. Стойка 1 снабжена монтажным участком 6. Монтажный участок 6, наклонная стойка 1 и задняя стенка 3 выполнены единой деталью из листовой стали толщиной не более 8 мм. Материал - сталь 40Х. Рабочая кромка 2 стойки 1 образована с переменным углом заточки i по ее высоте h_c. Изменение угла заточки i рабочей кромки 2 по высоте h_с стойки 2 описано уравнением второго порядка вида
h_c ² = 2ρiⁱ,
где h_c - высота стойки 1;
i - угол заточки рабочей кромки 2 стойки 1;
ρ - фокальный параметр параболы.

Изменение угла заточки i по высоте h_с стойки 1 представлено графиком i= f(h_c) на фиг.3.

Угол резания δ_I режущей кромки 2 по высоте стойки 1 находится расчетом по формуле
δ₁ = arctg[tgi•Sin(180^oC-β)]
где β - угол наклона рабочей кромки 2 к горизонту (см. фиг.1).

Заточка с минимальным углом i_min (на графике показана т. 1 на фиг.3) выполнена на части стойки 1, обрабатывающая поверхностный слой (a_ном). Этим выполняется условие полного перерезания сорной растительности на поверхности поля с минимальным усилием и исключаются нависания вегетативной массы на фронтальной части стойки 1.

Режущая кромка 5 на крыльях 6 и 7 (см. фиг.2) плоскорежущей лапы 4 образована заточкой передней грани с переменным углом по длине крыльев. Угол заточки i_I (например, правого крыла 7) уменьшается от стойки 1 в направлении свободного конца каждого крыла 6(7). Изменение угла заточки i_I режущей кромки крыла лапы описано уравнением прямой вида

где i - угол заточки режущей кромки 5;
b_л - длина крыла 6(7) лапы 4 от стойки 1 до свободного конца;
А, В, C - коэффициенты пропорциональности, выполненные на основе экспериментальных данных.

Переменный угол резания δ₁ каждым крылом 6(7) определяется из аналитической зависимости

где γ - угол раствора режущих кромок 5 на крыльях 6 и 7 лапы 4.

Угол заточки i_I режущих кромок 5 на крыльях 6 и 7 показан графиком функции _I= f(b_л) на фиг.4. Здесь же для сравнения представлен пунктирной линией график изменения угла заточки i₂=f(b_л) серийно выпускаемой стрельчатой лапы по ГОСТ 1343-76.

Упомянутая выше лапа 4 с задней стенкой 3 стойки 1 сопряжена посредством паза 8 и зафиксирована в нем посредством плоского клина 9. Для этого на задней стенке 3 и на монтажной части лапы 4 выполнены прямоугольные отверстия. Клин 9 прочно и надежно удерживает лапу 4 в пазе 8 задней стенки 3.

Рабочий орган функционирует следующим образом.

При установившемся движении, например при обработке междурядий пропашных культур, насыщенных сорняками, первым в работу вступает наклонная к горизонту под углом β рабочая кромка 2 (см. фиг.1). Стебли сорной растительности за счет угла наклона кромки 2 и поступательного перемещения стойки 1 сначала скользят сверху вниз. Этому способствуют два условия: 1) отсутствие опоры для резания; 2) в работе первым в контакт со стеблем вступает более "тупая", т. е. с меньшим углом заточки рабочая кромка 2. При достижении поверхности поля (междурядья) стебель притормаживается. За счет инерции покоя и трения о поверхность верхнего сухого (иссушенного) слоя почвы стебель приобретает упругую опору и разрезается тонкой режущей кромкой на две равные или неравные части. За счет сил трения разрезанные куски стебля остаются на поверхности междурядья. Нижняя очищенная часть стойки 1 вертикально подрезает слой почвы на заданную глубину культивации. В случае нависания инородных предметов (шпагат, вязальная проволока) или толстых корней сорняков, последние за счет угла наклона β рабочей кромки 2 к горизонту увлекаются в нижние слои почвы.

Далее в работу вступают режущие кромки 5 на крыльях лап 6 и 7. Режущими кромками 5 лапы 4 корни сорняков перерезаются на глубине 6-12 см от поверхности поля. Несрезанные корни при движении лапы 4 перемещаются (сползают) в направлении свободных концов крыльев 6 и 7 с более острыми кромками, нежели у стойки 1. Оcтрозаточенными кромками 5 срезаются на части корни сорняков не только встречающиеся по фронту, но и сползающие в боковых направлениях, например корни вьюнка.

Таким образом, заточка с переменными углами стойки 1 и крыльев 6 и 7 лапы 4 обеспечивает не только полное подрезание сорной (нежелательной) растительности, но и рыхление верхнего слоя почвы без выноса нижних слоев на дневную поверхность; выравнивание поверхности поля; полное разрушение почвенной корки; крошение глыб и комьев почвы до агрономически ценных фракций; полное уничтожение проростков и всходов холодостойких сорняков; устойчивое выполнение технологического процесса при минимальном тяговом сопротивлении рабочего органа на более высоких рабочих скоростях (10-12 км/ч) за счет отсутствия обволакивания рабочих органов (стойки и лапы) растительными остатками предшественников и сорняками; уменьшения числа культивации на паровом поле; сохранение и увеличение запасов почвенной влаги; формирование выровненного почвенного ложа.

Формула изобретения

Рабочий орган для поверхностной обработки почвы, включающий стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, отличающийся тем, что рабочая кромка стойки образована с переменным углом заточки по ее высоте, причем заточка с минимальным углом выполнена на части стойки, обрабатывающей поверхностный слой, а режущая кромка на крыльях лапы образована заточкой передней грани с переменным углом, уменьшающимся в направлении свободного конца каждого крыла от стойки, причем лапа с задней стенкой стойки сопряжена посредством паза и зафиксирована в нем посредством клина, изменение угла заточки рабочей кромки по высоте стойки описано уравнением второго порядка вида h_c ²= 2ρi, где h_c - высота стойки, мм; i - угол заточки; ρ - фокальный параметр параболы, а изменение угла заточки режущей кромки крыла лапы описано уравнением прямой вида i= -(Аb_л+С)/В, где i - угол заточки; b_л - длина крыла лапы от стойки до свободного конца, мм; А, В, С - коэффициенты пропорциональности, полученные на основе экспериментальных данных.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4