ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ МАШИНА МОДУЛЬНОГО ТИПА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для сплошной обработки почвы.
Уровень техники
Известно прицепное гидрофицированное орудие КППУ-8 с рабочими органами в виде стрельчатых лап, которые крепятся к раме. В конструкции предусмотрен шлейф, состоящий из четырех секций сдвоенных катков (В.И.Хижняк, А.Ю.Несмиян. Современный культиватор для сплошной обработки почвы. «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК», Ставрополь «Агрус», 2011 с.216…219).
Недостатком данного комбинированного почвообрабатывающего агрегата является радиальная установка стрельчатых лап, что влечет за собой плохое копирование поверхности почвы и, как следствие, установку сдвоенных катков. Машина имеет только прицепной вариант.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является почвообрабатывающая машина КШП-8, содержащая раму с опорными колесами, секции с рабочими органами и прутковый каток. Прутки расположены под углом к оси катка (Прототип. Сельскохозяйственные машины. В.М.Халанский, И.В.Горбачев, М.: КолоС, 2006. - с.76-77).
В качестве недостатков данной машины необходимо отметить следующее: установка стрельчатых лап в четыре ряда усложняет конструкцию. Перемещение центра тяжести назад затрудняет использование таких машин в навесном варианте. Стрельчатые лапы смещают почву в стороны, создавая невыравненную поверхность, выносится влажная почва. Качество крошения не может быть достигнуто при однонаправленном воздействии на почву без создания подпора. Отбрасывание почвы лапами увеличивает энергозатраты.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предложенной полезной модели, сводится к повышению качественных показателей, высокой степени крошения почвы, стабильной глубине обработки, обеспечению выравненности поверхности, снижению затрат энергии, упрощению конструкции.
Технический результат достигается с помощью энергосберегающей почвообрабатывающей машины модульного типа, содержащей брус с размещенными на нем модулями с четырехзвенными секциями, прутковые катки с подшипниковыми узлами, стрельчатые лапы со стойками, при этом стрельчатые лапы каждого модуля последовательно расположены под прутковыми катками, причем стойки закреплены к рамке пруткового катка с возможностью перемещения «вверх-вниз», «вперед-назад», при этом прутки установлены по винтовой линии поперек друг друга, образуя ромбовидную поверхность катка.
Рамка и подшипниковые узлы пруткового катка закреплены к задним звеньям четырехзвенных секций, соединенных с брусом машины. Прутки катка выполнены многогранными.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - Энергосберегающая почвообрабатывающая машина вид сверху;
На фиг.2 - Энергосберегающая почвообрабатывающая машина вид сбоку;
На фиг.3 - Схема взаимодействия катка и лапы с почвой.
Осуществление полезной модели
Энергосберегающая почвообрабатывающая машина модульного типа состоит из бруса 1 (фиг.1) и модулей 2. Каждый модуль включает две четырехзвенных секции 3,4 соединенных с брусом 1. К задним звеньям 5 и 6 спереди крепятся подшипниковые узлы 7 и 8 пруткового катка 9, а сзади - рамка 10, включающая продольные кронштейны 11, 12 и поперечину 13. Поперечина 13 имеет возможность перемещаться «вперед-назад» по продольным кронштейнам 11, 12. К поперечине крепятся стойки 14, 15, 16 стрельчатых лап 17, 18, 19 с возможностью перемещения «вверх-вниз». Прутки 20 катка установлены по винтовой линии поперек друг друга, образуя ромбовидную поверхность катка.
Технологический процесс работы энергосберегающей почвообрабатывающей машины модульного типа осуществляется следующим образом.
к
кг
кв
л
н
тр
л
лг
лв
лв
Каток, перемещаясь в направлении скорости V, давит на почву с силой F. Разложив ее на две составляющие, получим F, преодолевающую сопротивление перекатыванию из-за образования перед ним почвенного валика и F, сжимающую почву сверху вниз. Стрельчатая лапа действует на почву с силой F которая является равнодействующей силы нормального давления F и силы трения F. Силу F также можно разложить на горизонтальную составляющую F, определяющую тяговое сопротивление лапы, и вертикальную F. При самостоятельной работе лапы сила F приводит к поднятию и отбрасыванию подрезанного пласта почвы. В соответствии с теорией академика В.П.Горячкина, сопротивление, связанное с отбрасыванием почвы, придания ей кинетической энергии:
0
2
F=ε·h·b·V, H
где ε - коэффициент скоростного сопротивления,
V - скорость рабочего движения машины, м/с.
h, b - глубина обработки и ширина захвата орудия, м;
При этом затраты непроизводительной энергии находятся в квадратичной зависимости от скорости рабочего движения.
кв
лв
При работе в паре с расположенным над лапами катком происходит наложение на почву деформаций разных знаков: под действием сил F - сверху, F - снизу, исключающих отбрасывание почвы. Комбинация рабочих органов создает разнонаправленные деформации, обеспечивающие повышение степени крошения почвы и снижение расхода энергии (эффект Баушингера).
Заталкиваемая лапами во внутреннее пространство катка, почва подвергается динамическому воздействию прутков, сепарируется через прутковую решетку и создает верхний мульчирующий слой «с» (фиг.3).
Расположение над стрельчатыми лапами ромбовидных отрезков прутков препятствует раздвиганию лапами почвы, смещению ее по сторонам, что способствует созданию более выровненной поверхности.
Прутки в процессе работы захватывают и выносят на дневную поверхность подрезанные сорняки, что исключает их приживаемость.
Модульный тип энергосберегающей почвообрабатывающей машины позволяет в упрощенном режиме менять ширину захвата за счет снятия или установки модулей. Она не имеет опорных колес, что упрощает конструкцию. Глубину хода стрельчатых лап регулируют поднятием или опусканием их в держателях. Стрельчатые лапы и опорная часть пруткового катка находятся в одной вертикальной плоскости, что обеспечивает точное копирование и выдерживание стабильной глубины обработки.