Универсальная стрельчатая лапа
Владельцы патента RU 2648764:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной обработки почвы. Поверхность крыла универсальной стрельчатой лапы имеет максимальный угол крошения 24° в начале и минимальный 16° в конце крыла и отклонена в сторону лицевой поверхности от дна борозды на угол не более 1,4°. Таким конструктивным решением обеспечивается снижение энергоемкости взаимодействия универсальной стрельчатой лапы с почвой.
Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной обработки почвы.
Рабочие органы культиваторов делятся на подрезающие, вычесывающие, присыпающие, органы специального назначения. Подрезающие рабочие органы включают стрельчатые плоскорежущие и стрельчатые универсальные лапы. Угол крошения стрельчатых плоскорежущих лап α<16°, угол крошения универсальных стрельчатых лап α>16°.
К перспективному направлению модернизации стрельчатых лап можно отнести технические решения, связанные со снижением энергоемкости их взаимодействия с почвой.
Так, снижению энергоемкости способствует работа плоскорежущей лапы с переменным углом крошения β, где почвенный пласт деформируется за счет напряжений изгиба и кручения [Свечников, П.Г. Обоснование параметров плоскорежущей лапы с переменным углом резания для глубокого рыхления / П.Г. Свечников // Диссертация … кандидата технических наук: 05.20.01. - Челябинск, 1984, 225 с.]. Также снижению энергоемкости способствует отклонение лезвия крыла плоскорежущей лапы от дна борозды. [Павлюк, А.С. Рабочий орган плоскореза / А.С. Павлюк, Ю.А. Цехмейструк // Описание изобретения к авторскому свидетельству №1787338, МПК А01В 35/22, опубл. 15.01.93, бюл. №2].
Прототипом предлагаемого изобретения следует считать универсальную стрельчатую лапу, заявленную в учебнике А.Н. Карпенко и В.М. Халанского [Карпенко, А.Н. Сельскохозяйственные машины / А.Н. Карпенко, В.М. Халанский. - М.: «Агропромиздат», 1989. - стр. 54].
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие переменного угла крошения и угла отклонения лезвия крыла лапа от дна борозды.
Известно выражение для определения вертикальной силовой составляющей угла крошения [Старовойтов, С.И. Горизонтальная составляющая тягового сопротивления стрельчатой лапы с переменным углом крошения и с трансформированным лезвием / С.И. Старовойтов // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии, 2016, №1, с. 79-86.].
Уравнение (1) имеет физический смысл, если соблюдается следующее условие:
где ρ - плотность деформируемой почвы, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
h - высота, соответствующая высоте разрушения почвенных частиц, м;
Е - модуль упругости почвы первого рода, Па;
G - модуль упругости почвы второго рода, Па;
zп - длина деформируемой частицы, м;
Н - толщина деформируемого почвенного пласта, м;
αп - коэффициент для определения осевого момента инерции деформируемого кручением прямоугольного пласта;
βп - коэффициент для определения момента сопротивления сплошного прямоугольного сечения при кручении;
α1 - угол крошения в начале крыла стрельчатой лапы, рад.;
α2 - угол крошения в конце крыла стрельчатой лапы, рад.
Преобразуем условие (2).
;
;
.
Таким образом, угол крошения в начале крыла стрельчатой лапы [Старовойтов, С.И. Об углах универсальной стрельчатой лапы [Текст] / С.И. Старовойтов, A.M. Гринь, Д.Е. Лебедев // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии, 2016. - №3 (55). - С. 76-82.].
Отклонение поверхности крыла лапы в сторону лицевой поверхности от дна борозды
где β - угол отклонения лезвия режущей кромки поверхности крыла от дна борозды, рад.;
L - длина лезвия лапы, м;
εy - упругая составляющая относительной деформации сжатия, %.
Анализ выражений (3) и (4) показал, что при максимально возможной глубине хода универсальной стрельчатой лапы и верхнем пороге физической спелости суглинистой почвы угол крошения в начале крыла должен быть не более 24°, а угол между лезвием режущей кромки поверхности и дном борозды не более 1,4°.
Технический результат достигается тем, что поверхность крыла универсальной стрельчатой лапы, имеющая максимальный угол крошения 24° в начале и минимальный 16° в конце крыла, отклонена в сторону лицевой поверхности от дна борозды на угол не более 1,4°.
В процессе работы режущая кромка и лезвие правого, левого крыла работают на смятие и растяжение, а непосредственно крылья лапы на изгиб и кручение, что приведет к снижению энергоемкости универсальной стрельчатой лапы при обработке почвы.
Технический результат конструкции обеспечивает наличие отличительных признаков от прототипа, что соответствует критерию «новизна».
Универсальная стрельчатая лапа, отличающаяся тем, что поверхность крыла универсальной стрельчатой лапы, имеющая максимальный угол крошения 24° в начале и минимальный 16° в конце крыла, отклонена в сторону лицевой поверхности от дна борозды на угол не более 1,4°.
