ОРУДИЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ
TILLAGE TOOL

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к навесным плугам для отвальной вспашки почв, предназначенным для гладкой пахоты различных почв.
Известен плуг оборотный, включающий поворотную раму с укрепленными на ней посредством вертикальных поворотных осей плужные корпуса и механизм поворота плужных корпусов, при этом каждый плужный корпус снабжен лево- и правооборачивающими крыльями, установленными с возможностью поворота вокруг автономной оси, связанной с механизмом поворота плужных корпусов, установленных по одному на каждой оси (а.с. СССР №812199, МПК А01В 3/30).
К недостаткам известной конструкции можно отнести необходимость поворота рамной конструкции при смене направления движения относительно вертикальной оси, а также наличие поворотных крыльев и механизмов поворота плужных корпусов, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках плуга, усложняет конструкцию и снижает надежность эксплуатации плуга в целом.
Известен навесной оборотный плуг, содержащий монтируемую на тракторе поперечную навесную балку с вертикальной стойкой, оборотную раму с осью, шарнирно соединенной с навесной балкой с возможностью относительного поворота в вертикальной плоскости, левые и правые плужные корпуса, закрепленные с обеих сторон рамы, опорные колеса и устройство реверсивного поворота рамы, включающее исполнительный механизм, взаимодействующий с рамой, и привод, выполненный в виде гидроцилиндра, корпус которого шарнирно соединен с вертикальной стойкой навесной балки, а шток шарнирно соединен с исполнительным механизмом (патент РФ на изобретение №2300180, МПК А01В 3/42).
Однако известному устройству присущи следующие недостатки: необходимость реверсивного оборота рамы относительно горизонтальной оси на угол 180° при смене направления движения плуга и выполнение рамы плуга удлиненной, усложненная конструкция привода рамы, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и качества обработки почвы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание почвообрабатывающего орудия - трансформера для гладкой пахоты, характеризующегося компактностью в транспортном положении, уменьшением габаритных размеров и снижением металлоемкости, а также простотой в применении и надежностью в эксплуатации.
Технический результат, получаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в возможности трансформации элементов конструкции из рабочего в транспортное положение при обеспечении качественной гладкой вспашки почвы без образования гребней за счет применения отвальных рабочих органов оригинальной конструкции.
Поставленная задача решается тем, что согласно техническому решению орудие почвообрабатывающее включает рамную конструкцию с опорными колесами и навеской, содержащую центральный, продольно расположенный брус, переднюю и заднюю пары секций, при этом каждая секция включает соединенные между собой брусья, на одном из которых, размещенном под углом к центральному брусу рамы, закреплены рабочие органы, выполненные левооборачивающими или правооборачивающими, а секции каждой пары расположены с противоположных сторон от центрального бруса и закреплены на нем с возможностью подъема в вертикальное нерабочее положение. При этом брусья с рабочими органами, расположенные с противоположных сторон от центрального бруса из передней и задней пар секций соответственно, размещены параллельно или на одной геометрической оси с допустимым отклонением от такого расположения на величину до 10°. Кроме того, брусья с рабочими органами передних секций размещены под углом 40-50° к центральному брусу рамы, а брусья с рабочими органами задних секций размещены под углом 130-140° к центральному брусу рамы по направлению движения. Секции каждой пары расположены со смещением относительно друг друга по направлению движения орудия. Крепление секций к центральному брусу выполнено шарнирным, каждая секция снабжена гидроцилиндром, соединяющим центральный брус и один из брусьев секции, обеспечивающим подъем в вертикальное нерабочее положение секций поворотом на угол 80°-100° относительно геометрической оси, проходящей через шарнирные соединения. Опорные колеса могут быть прикреплены со стороны задних секций, а центральный брус и брусья секций с закрепленными на них рабочими органами выполнены составными, по крайней мере, из двух брусьев прямоугольного сечения. Навеска может быть снабжена быстросъемным устройством и шарнирным крепежным звеном для присоединения к трактору. Орудие почвообрабатывающее характеризуется компактностью в транспортном положении, при этом ширина орудия составляет не более 2,5 метров. Секции каждой пары снабжены лево- и правооборачивающими рабочими органами, при этом рабочие органы являются отвальными и выполнены с возможностью обработки почвы без образования гребней. Правооборачивающие рабочие органы представляют собой укрепленные на плоской стойке правый и левый плоские лемеха с режущими кромками, вертикальный лемех и отвал, при этом правый и левый лемеха расположены под наклоном к горизонтальной плоскости и плоской стойке, а левооборачивающие рабочие органы представляют собой зеркальное отображение конструктивных элементов правооборачивающего рабочего органа относительно плоскости стойки. Кроме того, и правооборачивающий и левооборачивающий рабочий орган может быть снабжен кожухом, размещенным за вертикальным лемехом и выполненным закрывающим часть рабочего органа между нижней частью стойки, нижней частью вертикального лемеха и левым лемехом с образованием полости, при этом отвал рабочего органа может быть выполнен из металлического листа, изогнутого по радиусу, и представляет собой продолжение криволинейной поверхности, образованной лентой вертикального лемеха, причем верхний удаленный от стойки угол отвала выполнен отогнутым по ходу движения орудия. Правооборачивающий рабочий орган также характеризуется отношением ширины захвата правого лемеха к ширине захвата левого лемеха по направлению движения почвообрабатывающего орудия, которое находится в пределах 0,6-0,8. Соответственно для левооборачивающего лемеха такое соотношении находится в пределах 1,2-1,6. Рабочий орган может быть снабжен направляющей пластиной, соединенной с отвалом и расположенной над вертикальным лемехом перед отвалом по ходу движения почвообрабатывающего орудия. Конструктивно вертикальный лемех выполнен из металлического листа в форме параллелограмма с образованием острых 70-85° и тупых 95-110° рабочих углов, изогнутого в виде спирали, при этом режущие кромки левого и правого лемехов размещены на 30-70 мм выше относительно тупого рабочего угла вертикального лемеха и расположены в одной горизонтальной плоскости с допустимым отклонением от такого расположения на величину до 5°. В правооборачивающем рабочем органе угол наклона плоскости левого лемеха к плоскости составляет 30-40°, а угол наклона плоскости правого лемеха к горизонтальной плоскости составляет 35-50°, угол в горизонтальном сечении рабочего органа, образованный режущей кромкой левого лемеха и плоской стойкой, составляет 30-40°, а угол в горизонтальном сечении рабочего органа, образованный режущей кромкой правого лемеха и плоской стойкой, составляет 35-50°.
В другом варианте исполнения правооборачивающие рабочие органы, закрепленные на брусе секции, представляют собой закрепленные на основании плоскую стойку с криволинейными передней и задней торцевыми поверхностями дугообразной формы, правый и левый плоские лемеха, и отвал, прикрепленный на стойке с правой стороны под углом 15-60 к направлению движения, при этом длина левого лемеха составляет не менее 1/3 длины правого, а правый лемех выполнен с выступающим носком, а левооборачивающие рабочие органы также представляют собой зеркальное отображение конструктивных элементов правооборачивающего рабочего органа относительно плоскости стойки. Выступающий носок правого лемеха правооборачивающего рабочего органа выполнен с криволинейной режущей кромкой или долотообразным с прямолинейной режущей кромкой, при этом режущие кромки левого и правого лемехов расположены в одной плоскости, а режущая кромка выступающего носка правого лемеха смещена на 2-6 см вниз относительно режущих кромок левого и правого лемехов. Стойка рабочего органа может быть снабжена обтекателем, закрепленным со стороны передней торцевой поверхности. Отвал рабочего органа может быть выполнен криволинейным из металлического листа, изогнутого по радиусу, при этом верхний удаленный от стойки угол отвала выполнен отогнутым по ходу движения орудия, а угол, образованный нижней кромкой отвала и основанием рабочего органа, имеет величину до 30°. В рабочем органе углы расположения лемехов относительно направления движения могут быть выбраны из интервала значений 30-60°, а углы наклона плоскости левого и правого лемехов к горизонтальной плоскости основания рабочего органа могут составлять 15-60°, при этом в правооборачивающем рабочем органе правый лемех смещен относительно левого лемеха по направлению движения, а в левооборачивающем - левый лемех смещен относительно правого лемеха по направлению движения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично представлены изображения заявляемого устройство в целом и отдельных его конструктивных узлов и деталей, в частности:
На фиг.1 представлено изображение орудия почвообрабатывающего (вид сверху);
На фиг.2 - изображение орудия почвообрабатывающего в транспортном положении (вид сзади);
На фиг.3 - изображение секции орудия (вид сверху);
На фиг.4 - изображение орудия почвообрабатывающего с правооборачивающими рабочими органами, находящимися в рабочем горизонтальном положении (вид сбоку);
На фиг.5 - изображение рабочего органа орудия почвообрабатывающего (вид спереди);
На фиг.6 - изображение рабочего органа орудия почвообрабатывающего с признаками, представленными в п.10 формулы изобретение (вид сбоку со стороны левого лемеха);
На фиг.7 - изображение рабочего органа орудия почвообрабатывающего с конструктивными элементами, представленными в п.10 формулы изобретения (вид сверху);
На фиг.8 - схема расположения левого и правого лемехов в горизонтальной проекции;
На фиг.9 - изображение части рабочего органа со стороны левого лемеха;
На фиг.10 - изображение части рабочего органа со стороны правого лемеха;
На фиг.11 - изображение заготовки вертикального лемеха, выполненной в форме параллелограмма;
На фиг.12 - изображение общего вида рабочего органа в конструктивном выполнении в соответствии с п.11 изобретения;
На фиг.13 - изображение рабочего органа с признаками, представленными в п.11 формулы изобретения (вид сбоку, справа);
На фиг.14 - изображение рабочего органа в конструктивном исполнении в соответствии с п.11 формулы изобретения (вид сверху).
Позициями на чертежах обозначены:
1 - рамная конструкция, выполненная из брусьев,
2 - опорные колеса,
3 - навеска,
4 - передняя левая секция,
5 - передняя правая секция,
6 - задняя левая секция,
7 - задняя правая секция,
8 - центральный брус,
9 - рабочие органы,
10 - гидроцилиндр,
11 - шарнирное соединение секций с центральным брусом,
12 - быстросъемное устройство (БСУ),
13 - шарнирное крепежное звено навески,
14 - плоская стойка,
15 - правый плоский лемех,
16 - левый плоский лемех,
17 - режущие кромки лемехов,
18 - дополнительные режущие кромки лемехов,
19 - вертикальный лемех,
20 - отвал,
21 - кожух,
22 - направляющая пластина (углосним),
23 - пластина для крепления лемеха,
24 - основание рабочего органа,
25 - выступающий носок правого лемеха,
26 - торцевая поверхность стойки,
27 - обтекатель.
Заявляемое орудие почвообрабатывающее выполнено по принципу трансформера - с возможностью изменения конфигурации устройства за счет изменения положения конструктивных элементов при переводе орудия из транспортного в рабочее состояние. Кроме того, орудие характеризуется наличием как право- так и левооборачивающих рабочих органов, представляющих собой зеркальное отражение конструктивных элементов, составляющих рабочий орган относительно плоскости стойки рабочего органа.
Орудие почвообрабатывающее представляет собой рамную конструкцию 1 с опорными колесами 2 и навеской 3 (фиг.1). Рамная конструкция 1 содержит центральный брус 8, расположенный продольно по направлению движения орудия и две пары секций - передней и задней (фиг.3). Каждая пара представлена секциями, расположенными слева и справа от центрального бруса 8. При этом передняя левая секция 4 и задняя правая секция 7 выполнены с правооборачивающими рабочими органами 9, а передняя правая секция 5 и задняя левая секция 6 - с левооборачивающими рабочими органами 9. Секции каждой пары расположены со смещением по направлению движения орудия и закреплены на центральном брусе 8 при помощи шарнирных соединений 11. Каждая секция (фиг.3) представляет собой жестко соединенные между собой брусья, на одном из которых закреплены рабочие органы 9. Секции выполнены с возможностью перемещения из горизонтального, рабочего, в вертикальное, транспортное, положение, которое обеспечивается с помощью гидроцилиндра 10, соединяющего центральный брус 8 и один из брусьев секции. Подъем (перемещение) обеспечивается посредством поворота брусьев секции относительно оси, проходящей через шарнирные соединения 11 на угол 80-110°. Брусья с рабочими органами 9 передней пары секций размещены под углом 40-50° к центральному брусу рамы 8, а брусья с рабочими органами 9 задней пары секций размещены под углом 130-140° к центральному брусу рамы 8 по направлению движения (фиг.1). Центральный брус 8 рамы может быть выполнен составным из двух и более брусьев для усиления конструкции. Для орудия почвообрабатывающего транспортным является положение, при котором все секции подняты в вертикальное положение (фиг.2), а рабочим - положение, при котором две диагонально расположенные секции опущены вниз, например передняя левая секция 4 и задняя правая секция 7 с правооборачивающими рабочими органами 9, а две другие - диагонально расположенные секции - передняя правая секция 5 и задняя левая секция 6 с левооборачивающими рабочими органами 9, подняты вверх. Навеска 3 может быть снабжена шарнирным крепежным звеном 13 и быстросъемным устройством (БСУ) 12 для присоединения к трактору (фиг.4). Каждый правооборачивающий рабочий орган 9 представляет собой плоскую стойку 14, к которой приварены пластины 23 для крепления лемехов 15, 16, 19 и отвала 20. На пластинах 23 закреплены правый 15 и левый 16 плоские лемеха с режущими кромками 17, выполненные в виде четырехугольников, вертикальный лемех 19, все кромки которого являются режущими и изогнутый по радиусу отвал 20 (фиг.5). Вертикальный лемех 19 представляет собой параллелограмм, вырезанный из металлического листа, с внутренней заточкой каждой из сторон, изогнутый в виде части ленточной спирали. Углы параллелограмма (фиг.11) выбраны из диапазона 70-85° для острых (β) и 95-110° для тупых (α) рабочих углов. Основным рабочим углом вертикального лемеха 19 является один из острых углов (β). Все кромки 17 вертикального лемеха 19 являются режущими. Форма, размер и кривизна вертикального лемеха подобраны таким образом, что представляется возможным продлить его срок службы путем использования дополнительных режущих кромок 18 в качестве основных при затуплении режущей кромки 17 вертикального лемеха 19. Левый 16 и правый 15 лемеха выполнены плоскими, имеют дополнительные режущие кромки 18, расположенные с противоположных сторон от основных режущих кромок 17.
Расположение левого 16 и правого 15 лемехов в правооборачивающем рабочем органе может характеризоваться комбинациями следующих параметров:
размещением режущих кромок 17 левого 16 и правого 15 лемехов на расстоянии h=30-70 мм выше острого рабочего угла (β) вертикального лемеха 19 и расположением их в одной горизонтальной плоскости с допустимым отклонением от такого расположения на величину до 5°;
смещением левого 16 и правого 15 лемеха друг относительно друга по направлению движения, которое составляет 20-200 мм;
1
1
отношением ширины захвата правого лемеха l к ширине захвата левого лемеха l по ходу движения почвообрабатывающего орудия, которое находится в пределах 0,6-0,8;
лев
прав
лев
прав
углом наклона плоскости левого γ и правого γ лемехов к горизонтальной плоскости, составляющим 15-60° (в одном из вариантов исполнения см. фиг.9, 10 угол наклона плоскости левого γ лемеха составляет 20-30°, а угол наклона плоскости правого лемеха γ к горизонтальной плоскости составляет 30-45°);
лев
углом δ в горизонтальном сечении рабочего органа, образованным режущей кромкой левого лемеха и плоской стойкой, который составляет 30-40°;
прав
углом δ в горизонтальном сечении рабочего органа, образованным режущей кромкой правого лемеха и плоской стойкой, который составляет 35-50°.
Отвал 20 выполнен из металлического листа, изогнутым по радиусу, при этом вертикальный лемех 19 и отвал 20 закреплены на стойке 14 таким образом, что отвал представляет собой продолжение криволинейной поверхности, образованной лентой вертикального лемеха. Верхний удаленный от стойки угол отвала 20 выполнен отогнутым по ходу движения орудия. С целью устранения залипания почвы, рабочий орган снабжен кожухом 21, размещенным за вертикальным лемехом 19 и выполненным закрывающим часть рабочего органа между нижней частью стойки 14, нижней частью вертикального лемеха и левым лемехом с образованием полости (фиг.6). Верхняя часть отвала 20 является выступающей относительно верхней режущей кромки вертикального лемеха 19, над которой в зоне рабочего органа размещена направляющая пластина 22 (фиг.7). Левооборачивающий рабочий орган конструктивно выполнен аналогичным образом и отличается от правооборачивающего рабочего органа только зеркальным расположением всех конструктивных элементов относительно плоской стойки.
На фиг.12-14 представлен один из вариантов выполнения правоборачивающего рабочего органа, в котором стойка 14, правый 15 и, прикрепленный позади стойки 14, левый 16 лемеха закреплены на основании 24 посредством крепежных пластин. Правый лемех 1 имеет выступающий носок 6, который может быть выполнен с криволинейной режущей кромкой или долотообразным с прямолинейной режущей кромкой. Стойка 14 выполнена плоской с криволинейными передней и задней торцевыми поверхностями 26. На передней торцевой поверхности 26 стойки 14 может быть закреплен обтекатель 27 для устранения залипания почвы на стойке 14, выполненный из металлического прутка (фиг.13). Отвал 20 рабочего органа закреплен на стойке 14 с правой стороны под углом 15-60° к направлению движения. Отвал 20 может быть выполнен съемным, а угол µ, образованный нижней кромкой отвала и основанием рабочего органа, имеет величину не более 30°.
Результат, при котором достигается наилучшее качество обработки почвы и уменьшение тягового сопротивления, характеризуется следующими параметрами расположения левого 16 и правого 15 лемехов рабочего органа, представленного на фиг.12-14:
- углы расположения правого и левого лемехов относительно направления движения φ и ρ соответственно (фиг.13) выбраны из интервала значений 35-50°;
- длина левого лемеха составляет не менее 1/3 длина правого лемеха;
- режущие кромки 17 левого 16 и правого 15 лемехов расположены в одной плоскости;
- углы наклона плоскости левого ω и правого ε лемехов к плоскости основания составляют 15-60°;
- правый лемех смещен относительно левого лемеха по направлению движения на величину 50-200 мм;
- режущая кромка выступающего носка правого лемеха смещена на 2-6 см вниз относительно режущих кромок левого и правого лемехов.
Левооборачивающий рабочий орган, выполненный согласно п.11 формулы изобретения, аналогичен правооборачивающему рабочему органу, представленному на фиг.12-14, и отличается только зеркальным расположением всех составляющих рабочий орган элементов относительно плоской стойки.
Заявляемое орудие почвообрабатывающее работает следующим образом.
Орудие почвообрабатывающее навешивают на трехточечную гидравлическую навеску трактора. Производят соединение гидравлических систем. Далее устанавливают требуемую глубину обработки почвы (20-30 см) путем регулировки высоты размещения опорных колес 2. За счет гидрофицированной навески трактора орудие опускается на поверхность обрабатываемого поля. Первоначально рабочими являются диагонально расположенные секции 4 и 7 с правооборачивающими рабочими органами 9, поэтому остальные две диагонально расположенные секции 5 и 6 переводят в транспортное положение поворотом на угол 80°-100° с помощью гидроцилиндров 10, которыми снабжены все секции. Гидроцилиндры 10 фиксируют эти секции в вертикальном нерабочем положении за счет гидрораспределителя трактора. При движении трактора орудие заглубляется на требуемую глубину обработки и правооборачивающими рабочими органами 9 производится крошение и оборот пласта почвы в правую сторону относительно направления движения трактора с почвообрабатывающим орудием. В конце поля орудие поднимается гидрофицированной навеской трактора. Трактор разворачивается, при этом производится подъем диагонально расположенных секций 4 и 7 с правооборачивающими рабочими органами 9 посредством гидроцилиндров 10 на угол 80°-100°, а секции 5 и 6 с левооборачивающими рабочими органами 9 опускаются из вертикального нерабочего в горизонтальное рабочее положение. При этом секции с левооборачивающими и правооборачивающими рабочими органами фиксируются через распределитель трактора гидроцилиндрами. После разворота трактора орудие опускается и заглубляется на установленную глубину. При движении агрегата с левооборачивающими рабочими органами 9 производится крошение и оборот пласта почвы в левую сторону относительно направления движения трактора с почвообрабатывающим орудием. При этом первый левооборачивающий рабочий орган 9 оборачивает пласт почвы в борозду, образованную последним правооборачивающим рабочим органом 9. Далее, при челночном движении трактора с почвообрабатывающим орудием процесс повторяется. Таким образом, образуется гладкая поверхность почвы без свальных гребней и/или развальных борозд.
Пример конкретного выполнения.
Изготовлено навесное орудие почвообрабатывающее, состоящее из рамы с опорными колесами и навеской, образованной центральным брусом, выполненным составным из четырех брусьев, двух передних и двух задних секций, размещенных со смещением по направлению движения орудия по обе стороны от центрального бруса и шарнирно закрепленных на нем с возможностью подъема в вертикальное нерабочее положение. Каждая секция представляют собой соединенные в треугольник жесткости брусья, один из которых, выполненный составным из двух брусьев, расположен под углом к центральному брусу и снабжен тремя рабочими органами. При этом брусья с рабочими органами передней пары секций расположены под углом 41° к центральному брусу, а брусья с рабочими органами задней пары секций расположены под углом 139° к центральному брусу. Один из брусьев секции соединен с центральным составным брусом посредством гидроцилиндра. Все брусья орудия представляют собой металлические трубы квадратного профиля 120×120×8. Габаритные размеры орудия: длина 4200 мм, ширина 3600 мм, высота 2000 мм. Рабочие органы установлены на брусе секции почвообрабатывающего орудия с возможностью обработки почвы по всей ширине захвата на глубину до 300 мм. Ширина захвата каждого рабочего органа почвообрабатывающего орудия составляет 620 мм, а ширина захвата всего почвообрабатывающего орудия с учетом перекрытий, образованных смещением рабочих органов друг относительно друга, составляет 3600 мм. Данное расположение рабочих органов предотвращает их забивание стерней и растительными остатками. Каждый рабочий орган составлен из плоской стойки, к которой посредством пластин прикреплены левый и правый плоские лемеха, вертикальный лемех, изогнутый отвал и защитный кожух. Вертикальный лемех представляет собой изогнутый в виде спирали параллелограмм с острыми 80 и тупыми 100 углами. Отвал выполнен из металлического листа и изогнут по радиусу. Отвал и лемеха выполнены съемными с целью увеличения срока службы всего устройства в целом. Для достижения оптимального результата и обеспечения качественной обработки почвы углы наклона левого и правого плоских лемехов к горизонтальной плоскости составляют 20° и 39° соответственно, а углы в горизонтальном сечении рабочего органа, образованные режущими кромками левого и правого лемехов и плоской стойкой, составляют 30° и 45° соответственно. Левый и правый плоские лемеха расположены так, что их режущие кромки размещены на 60 мм выше относительно тупого рабочего угла вертикального лемеха, а смещение левого и правого лемехов друг относительно друга по направлению движения почвообрабатывающего орудия составляет 30 мм.
Заявляемое техническое решение обеспечивает качественную гладкую обработку почвы по всей ширине захвата.