Комбинированное почвообрабатывающее орудие

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Агейчик Валерий Александрович Яблонский Максим Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Комбинированное почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с закрепленными на ней на валах режущими сферическими дисками и расположенный между средними режущими дисками на пересечении линий их размещения рыхлящий рабочий орган, причем орудие снабжено смонтированными на раме и установленными за дисками в горизонтальной плоскости в виде стрелы плоскорежущими лапами, установленным за ними катком и щелерезами, размещенными сзади крайних режущих дисков, по стыкам их режущих кромок, при этом режущие диски и плоскорежущие лапы установлены в два яруса, а режущие диски размещены в верхнем ярусе, имеют положительный задний угол резания и расположены на расстоянии друг от друга с перекрытием в поперечном направлении, причем расстояние между валами режущих дисков определяется по уравнению/ , Фиг. 1 85252012.08.30 где- диаметр режущего диска- величина перекрытия дисков в поперечном направлении- угол между направлением движения агрегата и линией размещения режущих дисков,причем каток выполнен в виде закрепленных на раме на горизонтальных валах под углами атаки, образующими с центральной осью острые углы, ротационных рабочих органов, каждый из которых выполнен в виде двухзаходней спирали, витки которой связаны с валом по ширине его захвата посредством систем упругих элементов, причем спираль второго захода снабжена установленными на его рабочей поверхности зубьями, при этом система упругих элементов захода спирали с зубьями смещена по фазе относительно системы захода спирали без зубьев на острый угол, отличающееся тем, что каждый из режущих сферических дисков имеет по 6-8 перфорированных отверстий, диаметр которых в 10-12 раз меньше наружного диаметра торцевой окружности грани сферического диска, равномерно расположенных своими центрами на одной концентрической окружности с центром на оси симметрии и вращения диска, диаметр которой равен половине наружного диаметра сферического диска, причем к каждому перфорированному отверстию сферического диска с его выпуклой верхней стороны по контуру отверстия присоединена труба высотой 56 мм, толщина которой равна средней толщине диска, имеющая наружную и внутреннюю поверхности в виде усеченного прямого кругового конуса, при этом больший внутренний диаметр трубы равен диаметру перфорированного отверстия сферического диска и стыкуется с ним по их контурам, а острый угол между образующей наружной конусной поверхности трубы и ее продольной осью симметрии больше угла трения частиц почвы о выпуклую поверхность сферического диска и наружную поверхность трубы.(56) 1. Патент на полезную модель РБ 5184 , МПК 01 49/02, 2009. Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным орудиям для безотвальной обработки почвы. Известно 1 комбинированное почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с закрепленными на ней на валах режущими сферическими дисками и расположенный между средними режущими дисками на пересечении линий их размещения рыхлящий рабочий орган, причем орудие снабжено смонтированными на раме и установленными за дисками в горизонтальной плоскости в виде стрелы плоскорежущими лапами, установленным за ними катком и щелерезами, размещенными сзади крайних режущих дисков, по стыкам их режущих кромок, при этом режущие диски и плоскорежущие лапы установлены в два яруса, а режущие диски размещены в верхнем ярусе, имеют положительный задний угол резания и расположены на расстоянии друг от друга с перекрытием в поперечном направлении, причем расстояние между валами режущих дисков определяется по уравнению/ ,где- диаметр режущего диска- величина перекрытия дисков в поперечном направлении- угол между направлением движения агрегата и линией размещения режущих дисков,причем каток выполнен в виде закрепленных на раме на горизонтальных валах под углами атаки, образующими с центральной осью острые углы, ротационных рабочих органов, каждый из которых выполнен в виде двухзаходней спирали, витки которой связаны с валом по ширине его захвата посредством систем упругих элементов, причем спираль второго захода снабжена установленными на его рабочей поверхности зубьями, при этом система 2 85252012.08.30 упругих элементов захода спирали с зубьями смещена по фазе относительно системы захода спирали без зубьев на острый угол. Недостатком известного устройства является низкий уровень качества крошения комков почвы и выравненности поверхности поля. Задача, которую решает полезная модель, заключается в повышении качества крошения комков почвы и выравненности поверхности поля. Поставленная задача решается с помощью комбинированного почвообрабатывающего орудия, содержащего раму с закрепленными на ней на валах режущими сферическими дисками и расположенный между средними режущими дисками на пересечении линий их размещения рыхлящий рабочий орган, причем орудие снабжено смонтированными на раме и установленными за дисками в горизонтальной плоскости в виде стрелы плоскорежущими лапами, установленным за ними катком и щелерезами, размещенными сзади крайних режущих дисков, по стыкам их режущих кромок, при этом режущие диски и плоскорежущие лапы установлены в два яруса, а режущие диски размещены в верхнем ярусе, имеют положительный задний угол резания и расположены на расстоянии друг от друга с перекрытием в поперечном направлении, причем расстояние между валами режущих дисков определяется по уравнению/ ,где- диаметр режущего диска- величина перекрытия дисков в поперечном направлении- угол между направлением движения агрегата и линией размещения режущих дисков,причем каток выполнен в виде закрепленных на раме на горизонтальных валах под углами атаки, образующими с центральной осью острые углы, ротационных рабочих органов, каждый из которых выполнен в виде двухзаходней спирали, витки которой связаны с валом по ширине его захвата посредством систем упругих элементов, причем спираль второго захода снабжена установленными на его рабочей поверхности зубьями, при этом система упругих элементов захода спирали с зубьями смещена по фазе относительно системы захода спирали без зубьев на острый угол, где каждый из режущих сферических дисков имеет по 6-8 перфорированных отверстий, диаметр которых в 10-12 раз меньше наружного диаметра торцевой окружности грани сферического диска, равномерно расположенных своими центрами на одной концентрической окружности с центром на оси симметрии и вращения диска, диаметр которой равен половине наружного диаметра сферического диска, причем к каждому перфорированному отверстию сферического диска с его выпуклой верхней стороны по контуру отверстия присоединена труба высотой 56 мм, толщина которой равна средней толщине диска, имеющая наружную и внутреннюю поверхность в виде усеченного прямого кругового конуса, при этом больший внутренний диаметр трубы равен диаметру перфорированного отверстия сферического диска и стыкуется с ним по их контурам, а острый угол между образующей наружной конусной поверхности трубы и ее продольной осью симметрии больше угла трения частиц почвы о выпуклую поверхностьсферического диска и наружную поверхности трубы. Техническим результатом при использовании полезной модели является повышение качества крошения комков почвы и выравненности поверхности поля за счет дополнительного крошения комков почвы присоединенными к перфорированным отверстиям сферических дисков трубами высотой 56 мм, без налипания почвы на поверхности труб и дисков. На фиг. 1 представлено комбинированное почвообрабатывающее орудие, вид сверху на фиг. 2 - разрез - на фиг. 1 на фиг. 3 - многозаходняя спираль с зубьями правой стороны комбинированного почвообрабатывающего орудия, общий вид на фиг. 4 - схема деформации почвы соседними заходами спирали с зубьями и без них на фиг. 5 - схема 85252012.08.30 относительных вертикальных колебаний соседних заходов спирали на фиг. 6 - разрез на фиг. 1. Комбинированное почвообрабатывающее орудие содержит раму 1 с навесным устройством 2 и опорными регулируемыми по высоте колесами 3. К раме 1 на валах 4 при помощи подшипников качения 5 закреплены режущие сферические диски 6. Между передними дисками 6 на пересечении линии размещения их центров 7 на одинаковой глубине с режущими дисками 6 установлен рыхлящий рабочий орган 8. На раме 1 за режущими дисками 6 закреплены плоскорежущие лапы 9. Они установлены в горизонтальной плоскости в виде стрелы. При этом режущие диски 6 и плоскорежущие лапы 9 установлены в два яруса, а режущие диски размещены в верхнем ярусе, имеют положительный задний угол резания и расположены на расстояниидруг от друга с перекрытием в поперечном направлении, при этом расстояние между валами режущих дисков определяется по уравнению/ ,где- диаметр режущего диска- величина перекрытия дисков в поперечном направлении- угол между направлением движения агрегата и линией размещения режущих дисков. Сзади крайних режущих дисков 6, по стыкам их режущих кромок к раме 1 прикреплены левый 11 и правый 12 щелерезы. Они выполнены в виде односторонних плоскорежущих лап, однако у них стойка выполнена в виде ножа с двухсторонней заточкой. На раме 1 посредством левой 13 и правой 14 рамок закреплены на горизонтальных валах 15 под углами атаки, образующими с центральной осью острые углы ротационные рабочие органы, левый из которых выполнен в виде двухзаходней спирали с заходами 16 и 17, а правый выполнен в виде двухзаходней спирали с заходами 18 и 19, витки которых связаны с валами 15 по ширине их захвата с перекрытием плоскостей полевых обрезов крайнего переднего 4 и заднего центрального 7 корпусов каждой стороны плуга навесного симметричного посредством систем упругих элементов 20 и 21, состоящих каждая из трех упругих элементов, расположенных радиально к валам 15 под углами 120 между собой. На рабочей поверхности заходов 16 и 19 спиралей установлены игольчатые зубья 22, а спирали смежных заходов 17 и 18 выполнены без зубьев. Системы 21, крепящие заходы спиралей 16 и 19 с игольчатыми зубьями 22 к валу 15, смещены по фазе на острый угол ,равный 60, относительно системы 20, крепящей заходы спиралей 17 и 18 без зубьев. Спирали 16 и 17 выполнены с левым направлением навивки, т.е. совпадающими с направлениями оборота пласта всех плужных корпусов левой стороны плуга навесного симметричного за исключением первого, а спирали 18 и 19 выполнены соответственно с правым направлением навивки, т.е. совпадающими с направлениями оборота пласта всех плужных корпусов правой стороны плуга навесного симметричного за исключением первого. Валы 15 секций ротационных рабочих органов в виде спиралей образуют с центральной осью симметрии плуга острые углы. Каждый из режущих сферических дисков 6 имеет по 6-8 перфорированных отверстий 23, диаметр которых в 10-12 раз меньше наружного диаметра торцевой окружности грани сферического диска 6, равномерно расположенных своими центрами на одной концентрической окружности с центром на оси симметрии и вращения диска 6, диаметр которой равен половине наружного диаметра сферического диска 6. К каждому перфорированному отверстию 23 сферического диска 6 с его выпуклой верхней стороны по контуру отверстия присоединена, например, при помощи сварки труба 24 высотой 56 мм, толщина которой равна средней толщине сферического диска 6, имеющая наружную и внутреннюю поверхности в виде усеченного прямого кругового конуса, при этом больший внутренний диаметр трубы 24 равен диаметру перфорированного отверстия сферического диска 6 и стыкуется с ним по их контурам, а острый уголмежду образующей наружной конусной поверхности трубы 24 и ее 4 85252012.08.30 продольной осью симметрии больше угла трения частиц почвы о выпуклую поверхность сферического диска 6 и наружную поверхность трубы 24. Комбинированное почвообрабатывающее орудие работает следующим образом. При проходе орудия по полю рыхлящий рабочий орган 8 проводит вертикальный разрез почвы и первоначальное рыхление ее на глубину обработки режущих сферических дисков 6. Сами режущие сферические диски поочередно подрезают пласты в горизонтальной плоскости на глубину посева семян. Под воздействием режущих дисков 6 пласт почвы поднимается по их рабочей поверхности и крошится. При работе режущие сферические диски вращаются за счет разности давлений пласта об их лезвие и рабочую поверхность, обеспечивая тем самым скользящее резание, которое способствует уменьшению тягового сопротивления. Вращение передних режущих сферических дисков 6 обеспечивается за счет того, что они одним краем идут по взрыхленной рыхлящим рабочим органом 8 почве. Вращение остальных режущих сферических дисков 6 обеспечивается благодаря их размещению на определенном расстоянии друг от друга с перекрытиемв поперечном направлении. Это возможно при размещении валов режущих сферических дисков на расстоянии друг от друга/ . Такое размещение режущих сферических дисков способствует повышению качества обработки за счет срезания почвы в виде узких лент и крошения их по отдельности. При этом часть поверхностного слоя почвы перемещается ими от центра к периферии. Двухъярусное размещение режущих сферических дисков и плоскорежущих лап позволяет снизить энергоемкость и повысить качество крошения почвы за счет уменьшения максимальной одноразовой площади скалывания. Плоскорежущие рабочие органы 9, расположенные в нижнем ярусе за режущими сферическими дисками 6, проводят глубокую обработку почвы. Они разрушают плужную подошву и необработанные гребешки, образующиеся после прохода режущих сферических дисков 6. Размещение плоскорежущих рабочих органов 9 в горизонтальной плоскости в виде стрелы обеспечивает выравнивание тягового сопротивления агрегата при местных колебаниях твердости почвы, выравнивает степень загрузки двигателя и трактора и, в конечном счете, способствует повышению качества обработки почвы. Щелерезы 11 и 12 подрезают почву в вертикальной и горизонтальной плоскостях, формируя ширину захвата орудия и снижая энергоемкость за счет исключения отрыва пласта крайними плоскорежущими органами 9. Небольшие щели, остающиеся после их прохода, используются трактористом при следующих проходах как направляющие. Поверхностный слой почвы после прохода вышеописанных рабочих органов подвергается дополнительной обработке двухзаходними спиралями. При движении спиралей под действием на валы 15 рамок 13 и 14 почвенные комки и глыбы подвергаются комплексному воздействию с одной стороны игольчатых зубьев 22, расположенных на первых заходах 16 и 19 спиралей, и витков вторых заходов 17 и 18 спиралей без зубьев,закрепленных на валах 15 соответственно системами 14, а также в результате реакции почвы на спирали центры валов 15 (точка 1 на фиг. 5) смещаются вниз относительно геометрических центров заходов 16-19 (точки 1 и 11). При вращении заходов 16-19 спиралей и смене упругих элементов систем 20 и 21 (одна или две пружины вверху), и изменении результирующих усилий пружин в системах 20 и 21 создаются вынужденные колебания между валами 15 и заходами 16-19 спиралей. При движении заходов 16-19 спиралей в почве на средней глубинесмена положений упругих элементов систем 20 и 21 вызывает колебание заходов спиралей, прикрепленных к одному и тому же валу в почве на величину . Смещение по фазе систем 20 и 21 на угол 60 вызывает колебания соседних заходов 16-17 и 18-19 каждой спирали в противофазе относительно друг друга. Амплитуда указанных относительных колебаний равна 258 мм 5 при различных параметрах систем 20 и 21. Сочетание полученной вибрации заходов 16-19 спиралей с деформацией почвы путем накалывания глыб и комков игольчатыми зубьями 22, движущи 5 85252012.08.30 мися на средней глубине , и деформацией смятия от витков заходов 17 и 18 спиралей,движущихся на средней глубине , позволяет получить эффект улучшения крошения почвенных глыб и комков (фиг. 4). При этом деформация сдвига почвы от воздействия игольчатых зубьев 22 на заходах 16 и 19 спиралей распространяется в верхние слои почвы и пересекается с деформацией смятия почвы от витков заходов 17 и 18 спиралей без зубьев,что сопровождается защемлением глыб и комков почвы и их интенсивным крошением при одновременном выравнивании поверхности почвы путем перемещения ее в сторону центральной оси симметрии орудия. Образованный почвозащитный мульчированный растительными остатками поверхностный слой почвы существенно замедлит смыв или вынос ветром с поверхности поля плодородных частиц, что будет способствовать увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. Присоединенными к перфорированным отверстиям сферических дисков трубами 24 и их верхними кромками осуществляется дополнительное крошение комков почвы со способствующим разравниванию просеиванием части их на поверхность поля, осуществляемое без налипания почвы на поверхности труб и дисков, т.к. острый угол между образующей наружной конусной поверхности трубы 24 и ее продольной осью симметрии больше угла трения частиц почвы о сферический диск и наружную поверхность трубы. Высота трубы 56 мм позволяет при этом уменьшить до минимума количество эрозионно опасных частиц почвы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7