КУЛЬТИВАТОР
CULTIVATOR

Изобретение относится к области сельскохозяйственных машин и может быть использовано в различных конструкциях почвообрабатывающих агрегатов.
Известны конструкции культиваторов. Так, например, в кн.: «Сельскохозяйственные машины и основы эксплуатации МТП» / Б.Н.Четыркин и др. - М.: Колос, 1981 г., на стр.44-45 описан и на рис.28 показан культиватор садовый навесной модели КСГ-5. Такой культиватор состоит из рамы, на которой с помощью стоек установлены рабочие органы. Существенным недостатком такого культиватора является то, что рабочие органы его закреплены на стойках, имеющих высокую жесткость, поэтому при встрече рабочих органов с инородными предметами, находящимися в почве, или камнями они остаточно деформируются, что в итоге в дальнейшем требует соответствующих затрат на их восстановление и ремонт.
Известен также культиватор КПС-4 (см.кн. Карпенко А.Н., Халанский В.Н. «Сельскохозяйственные машины», 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат: 1989 г.), описанный на стр.54-56 и показанный на рис.11.6 этой книги. Конструкция такого культиватора в целом аналогична вышеописанной, однако его рабочие органы жестко закреплены на стойках, выполненных из упругого материала и имеющих S-образную форму. Такое крепление рабочих органов более эффективно в сравнении с теми, которые описаны в аналоге, т.к. за счет их упругих свойств можно получить более высокие агротехнические показатели обработки почвы и в случае контакта с инородными предметами избежать остаточных деформаций и поломок. Однако, несмотря на достаточно высокую эффективность их использования им присущ весьма важный недостаток, заключающийся в том, что изгибная жесткость S-образных форм стоек имеет постоянную величину и поэтому последние предназначены для узкого культивирования почв, имеющих заранее заданную плотность, а потому использовать их на других видах почв, где разброс плотности последних довольно широк, не представляется возможным. Так, например, при высокой плотности почвы S-образной формы стойки получат более высокий угловой поворот, чем при обработке почв с меньшей плотностью, а это вызовет неравномерности обработки последней.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является обеспечение устойчивости движения рабочих органов культиваторов в почвах, имеющих различную плотность.
Поставленная цель достигается тем, что в S-образных пружинных подвесках, в продольной их плоскости, выполнены сквозные пазы и поперечно расположенные относительно них насечки, взаимодействующие с ответными, изготовленными на криволинейной формы упорных пластинах, жестко присоединенных к втулкам, подвижно установленным на пальцах, шарнирно связанных с рамой культиватора и также подвижно расположенных в упомянутых сквозных пазах S-образных пружинных подвесок, причем втулки с криволинейной формы упорными пластинами подпружинены пружинами сжатия относительно пальцев, шарнирно связанных с рамой культиватора.
На фиг.1 показан общий вид S-образной пружинной подвески рабочего органа в перспективе, а на фиг.2 - в разрезе укрупненный узел фиксирующего устройства рабочей длины S-образной пружинной подвески.
Культиватор состоит из рамы 1, на которой жестко закреплена одним своим концом S-образная пружинная подвеска 2 с лапой 3. В S-образной пружинной подвеске 2 выполнен сквозной паз 4, по краям которого нанесена насечка 5, взаимосвязанная с ответной нарезанной на упорной пластине 6. Упорная пластина 6 жестко соединена с втулкой 7 и во внутренней ее полости размещена пружина сжатия 8, один конец которой уперт в упорную пластину 6, а другой - в шайбу 9, жестко закрепленную на пальце 10. Сам палец 10 шарнирно присоединен к оси 11, установленной в кронштейнах 12, жестко закрепленных на раме 1 культиватора.
КР
Работает культиватор следующим образом. При обработке почвы рабочим органом (лапа 3) на нее действует нагрузка Р, возникающая от преодоления последним почвы, в которую заглублена лапа 3. Для упрощения задачи считаем, что такая нагрузка является постоянной, т.е. P=const, и не вызывает упругой деформации S-образной пружинной подвески 2, при этом лапа 3 находится на заданном углублении в почве и двигается совместно с рамой 1 культиватора достаточно устойчиво. Представим теперь, что эта нагрузка увеличилась в связи с тем, что культиватор стал обрабатывать почву с плотностью, намного большей, чем в первом случае и настолько, что она вызвала угловую упругую деформацию S-образной пружинной подвески 2 по стрелке А, причем такая угловая деформация, связанная с перемещением лапы 3 в левую часть чертежа, способствует ее положению, показанному на фиг.1 пунктиром, что тем самым исключает технологический процесс резания почвы, переходящий в процесс ее отвала. Такое явление вызвано малой жесткостью участка S-образной пружинной подвески 2, расположенного между точкой приложения нагрузки Р и местом заделки ее на раме 1 культиватора. Известно, что такая деформация наступила от действия критической силы Р, которая определяется по известной зависимости (см. кн.: Феодосьев В.И. «Сопротивление материалов». М.: Наука, 1970 г., стр.417-422, разд.: «Большие перемещения гибкого стержня»):
где EJ - жесткость поперечного сечения гибкого стержня,
l - длина рассматриваемого участка гибкого стержня.
KP
Из этой зависимости видно, что одним из важнейших ее показателей является длина стержня l, т.е. чем она меньше, тем значение Р больше при тех же параметрах Е и J. Поэтому в предложенном техническом решении и использован этот принцип за счет изменения рабочей длины S-образной пружинной подвески 2 следующим образом. Если культиватор эксплуатируется на более плотных почвах, то за счет перемещения в ручную по стрелке В (см. фиг.2) втулки 7 совместно с упорной пластиной 6 и, сдеформировав пружину сжатия 8, поворачивают по стрелке С палец 10 на оси 11 на определенный угол, например α, и после этого, отпустив втулку 7, последняя, под действием сил упругого сопротивления, ранее сжатой пружины сжатия 8, совместно с упорной пластиной 6 зафиксирует палец 10 в этом новом положении. Это в итоге позволяет уменьшить рабочую длину S-образной пружинной подвески 2 и тем самым повысить ее сопротивление воздействию силы Р, приложенной к лапе 3 культиватора. Осуществляя описанную операцию поворота пальца 10 на различные углы в зависимости от плотности обрабатываемых почв, можно получить требуемую устойчивость движения лапы 3 культиватора и тем самым обеспечить качество обрабатываемых угодий. При этом длина паза 4 может быть выполнена значительно большой и в каждом конкретном случае должна быть установлена экспериментальным путем.
Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения в сравнении с известными очевидно, т.к. оно позволяет расширить эксплуатационные показатели культиватора, работающего на различных почвах, имеющих разную плотность.