Устройство для рыхления почвы

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Есавкин Вячеслав Иванович Есавкин Сергей Вячеславович Есавкин Артур Эдуардович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) Устройство для рыхления почвы, содержащее установленные на раме силовую установку, опорные колеса, рукоятки управления и приводные рабочие органы, шнековый с режущей кромкой и разрыхляющий, смонтированные на валу, расположенном наклонно в продольно-вертикальной плоскости орудия, отличающееся тем, что шнековый рабочий орган выполнен в виде однозаходного коническо-цилиндрического шнека с постоянным шагом на конической части, а на цилиндрической части шагом большим в 1,3 раза, установленный на тихоходном валу силовой установки, а разрыхляющий рабочий орган установлен соосно со шнековым рабочим органом на быстроходном валу силовой установки за цилиндрической частью шнека и выполнен в виде Г-образных радиальных ножей, жестко установленных на кронштейнах быстроходного вала, смещенных вдоль оси вала по направлению винтовой линии, проведенной на быстроходном валу с шагом, равным шагу винтовой линии конического шнека, умноженному на отношение частот вращения тихоходного и быстроходного валов.(56) 1. Волков В.М. Сделай сам. - Минск Полымя, 1991. - 128 с (аналог). 2. Патент РФ 2044427, МПК 01 33/00,01 33/10, 1995 (прототип). Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к малогабаритным механизированным орудиям для рыхления почвы, и может быть использовано для рыхления грунта на строительных объектах. Известно устройство для рыхления почвы, содержащее раму с установленным на ней двигателем, который с помощью механической передачи приводит в движение фрезерные рабочие органы, установленные на валу, расположенном поперечно к направлению движения 1. Указанное устройство хорошо работает на окультуренных почвах, обладает большой производительностью, однако, при работе на каменистых грунтах, фреза и весь механизм привода подвергаются большим динамическим нагрузкам, кроме того, при наличии в грунте тонких корневищ деревьев, пырея, они навиваются на фрезу, превращая ее в своеобразное колесо, которое не рыхлит грунт, а только тянет весь рыхлитель. Поэтому при работе возникает необходимость частой очистки фрезы, что повышает трудозатраты и снижает производительность. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому и принятому за прототип является устройство для рыхления почвы, содержащее установленные на раме силовую установку, опорные колеса, рукоятки управления, приводной рабочий орган, выполненный в виде двухзаходного конического шнека, смонтированного на расположенном наклонно в продольно-вертикальной плоскости орудия и направленным острым концом вниз с линейно-увеличивающимся от своего острого конца шагом винтовой линии и снабженного в своей задней части гребневидными рыхлительными элементами 2. Недостатком этого устройства является то, что для привода рабочего органа, выполненного в виде двухзаходного конического шнека, необходимо использовать редукторы с большим передаточным числом, чем для привода шнека однозаходного, так как двухзаходный шнек обеспечивает большую скорость передвижения. Применение редуктора с большим передаточным числом способствует повышению металлоемкости устройства,снижению коэффицента полезного действия механической передачи и, соответственно,повышению энергоемкости. Кроме того, трудоемкость изготовления двухзаходного шнека выше, чем однозаходного. Применение на коническом шнеке в задней его части гребневидных рыхлительных элементов способствует дополнительному рыхлению почвы, но с увеличением износа рыхлительных элементов, с повышением влажности почвы, измельчение корневищ ухудшается и они могут навиваться на шнек, то есть возникает необходимость его очистки, что повышает трудозатраты. К тому же одинаковая скорость вращения конического шнека и его гребневидных рыхлительных элементов также снижает качество измельчения растительности и почвы. Задачей полезной модели является снижение трудозатрат при эксплуатации, при изготовлении рабочих органов, снижении энергозатрат и повышении качества рыхления. Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем установленные на раме силовую установку, опорные колеса, рукоятки управления и приводные рабочие органы, шнековый с режущей кромкой и разрыхляющий, смотнированные на валу, расположенном наклонно в продольно-вертикальной плоскости орудия, шнековый рабочий орган выполнен в виде однозаходного коническо-цилиндрического шнека с постоянным шагом на конической части, а на цилиндрической части шагом большим в 1,3 раза, установленный на тихоходном валу силовой установки, а разрыхляющий рабочий орган уста 2 76912011.10.30 новлен соосно со шнековым рабочим органом на быстроходном валу силовой установки за цилиндрической частью шнека и выполнен в виде Г-образных радиальных ножей, жестко установленных на кронштейнах быстроходного вала, смещенных вдоль оси вала по направлению винтовой линии, проведенной на быстроходном валу с шагом, равным шагу винтовой линии конического шнека, умноженному на отношение частот вращения тихоходного и быстроходного валов. Полезная модель поясняется чертежом, где приведен общий вид предлагаемого устройства (вид сбоку). Обозначения 1 - рама 2 - силовая установка 3 - опорные колеса 4 - рукоятки управления 5 - редуктор 6 - защитный корпус 7 - тихоходный вал 8 - быстроходный вал 9 передача быстроходного вала 10 - передача тихоходного вала 11 - шнековый коническоцилиндрический рабочий орган 12 - коническая часть шнека 13 - цилиндрическая часть шнека 14 - разрыхляющий рабочий орган 15 - Г-образные радиальные ножи 16 - кронштейны Г-образных ножей 17 - режущая кромка шнека 1 - шаг винтовой линии конической части шнека 18 - винтовая линия на наружной поверхности быстроходного вала 2 шаг винтовой линии, проведенной на наружной поверхности быстроходного вала 3 - шаг винтовой линии цилиндрической части шнека. Устройство содержит раму 1, установленную на опорные колеса 3, силовую установку 2 и редуктор 5, с которого вращение передается посредством передачи 9 на быстроходный вал 8 и передачей 10 на тихоходный вал 7. На тихоходном валу 7 установлен шнековый рабочий орган 11, а на быстроходном валу 8 установлен разрыхляющий рабочий орган 14 с Г-образными радиальными ножами 15 на кронштейнах 16, установленных по винтовой линии 18, проведенной на наружной поверхности быстроходного вала 8 с шагом 2. Поступательное движение рыхлителя обеспечивается однозаходным шнековым рабочим органом 11, а дополнительное рыхление обеспечивается разрыхляющим рабочим органом 14. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При запуске силовой установки 2 посредством редуктора 5 и при помощи передачи 10 приводится во вращение тихоходный вал 7 и коническо-цилиндрический рабочий орган 11, а при помощи передачи 9 приводится во вращение быстроходный вал 8 с разрыхляющими Г-образными радиальными ножами 15. При соприкосновении с поверхностью почвы вращающийся коническоцилиндрический шнек 11, подобно штопору, ввинчивается в пласт почвы, разрезая его в радиальном направлении, режущей кромкой 17, при этом обеспечивается поступательное перемещение рыхлителя относительно почвы, а цилиндрическая часть шнека за счет увеличенного шага в 1,3 раза большим, чем на конической части, осуществляет разрушение спирально нарезанного пласта почвы по ходу движения и его транспортировании к разрыхляющему рабочему органу 14, установленному на быстроходном валу. При большой скорости вращения рабочего органа 14 обеспечивается более тонкое измельчение растительности и снижаются трудозатраты на очистку рабочего органа и повышается качество рыхления. Использование однозаходного коническо-цилиндрического шнека снижает трудоемкость его изготовления, позволяет уменьшить передаточное число механических передач и снизить металлоемкость и энергоемкость всего устройства, так как для привода можно применять редукторы с малым передаточным числом, имеющие меньший вес и более высокий коэффициент полезного действия. Увеличение шага на цилиндрической части в 1,3 раза выбрано исходя из величины среднего коэффициента разрыхления для грунтов 1 и 2-й категории и обеспечения им непрерывного транспортирования и рыхления грунта разрыхляющим рабочим органом. Применение на разрыхляющем рабочем органе 14 Г-образных ножей позволяет обеспечить дополнительное резание пласта почвы в радиальном и осевом направлениях, то 3 76912011.10.30 есть в продольно-вертикальной плоскости, Г-образной режущей кромкой, направленной по направлению движения рыхлителя и радиальной режущей кромкой в поперечном направлении движения. Установка Г-образных ножей 15 на кронштейнах 16 быстроходного вала 8 по направлению винтовой линии обеспечивает рыхление почвы и создает дополнительное тяговое усилие для всего устройства. Суммарное тяговое усилие будет состоять из тягового усилия конического шнека и тягового усилия рыхлителя, но это условие выполнимо при равенстве поступательной скорости перемещения рыхлителя, обеспечиваемой шнековым рабочим органом и поступательной скорости, обеспечиваемой разрыхляющим рабочим органом или же при скорости поступательного перемещения от разрыхляющего рабочего органа, превышающей скорость от шнекового рабочего органа примерно на 10-15 . При таком условии возможно обеспечить работу устройства с еще большим суммарным осевым усилием. Таким образом, дополнительный разрыхляющий рабочий орган обеспечивает более тонкое измельчение почвы и позволяет создать дополнительное осевое усилие для всего устройства. Поступательная скорость перемещения рыхлителя, обеспечиваемая шнековым рабочим органом, может быть определена(1) 111,где 1 - шаг винтовой линии конической части шнека 1 - число оборотов тихоходного вала. Поступательная скорость перемещения устройства, обеспечиваемая разрыхляющим рабочим органом(2) 222,где 2 - шаг винтовой линии, проведенной на наружной поверхности быстроходного вала 2 - число оборотов быстроходного вала. При равенстве этих скоростей получаем 211/2,то есть шаг 2 равен шагу винтовой линии конического шнека 1, умноженному на отношение частот тихоходного 1 и быстроходного 2 валов. Применение полезной модели обеспечит тонкое измельчение растительности, снижение трудозатрат на очистку рабочих органов, их изготовление, снижение металлоемкости,энергоемкости, а дополнительный разрыхляющий рабочий орган позволит создать большее тяговое усилие, позволяющее повысить производительность устройства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4