ДОЛОТО ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЯ ПОВЫШЕННОЙ АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к области режущих органов плугов в сельском хозяйстве, в частности к деталям рабочих органов почвообрабатывающих машин, предназначенных для глубокого рыхления почвы.
Глубокое рыхление предполагает обработку почвы без оборота пласта с сохранением поверхностного слоя. Обработка глубокорыхлителями разрушает образовавшуюся за предшествующие годы плужную подошву, что позволяет сохранять необходимую влагу в почве, а также предупреждать развитие ветровой и водной эрозии почв на полях.
По патенту RU 2648713 С1, МПК А01В 15/02, А01В 35/20, А01В 13/08, опубл. 28.03.2018 г. известно долото глубокорыхлителя, представляющее собой термоупрочненную криволинейную пластину, по всей площади рабочей поверхности и перпендикулярно боковым сторонам долота наплавлены валики высотой 4-6 мм и шириной 8-10 мм с шагом 20 мм, имеющие твердость 60-62 HRC и структуру, в которой присутствуют карбидные составляющие. Техническим результатом использования долота глубокорыхлителя является повышение абразивной износостойкости при его использовании для обработки связных суглинистых почв.
Недостатком долота глубокорыхлителя является регулярный шаг, между наплавленными валиками, обусловленный эмпирическим подходом к повышению износостойкости.
По патенту CN 205161039 U, МПК А01В 13/08, опубл. 20.04.2016 г. известен бионический полиномиально-изогнутый глубокорыхлитель с пониженным сопротивлением, состоящий из прикрепленного к стойке с помощью болтов долота, при этом стойка глубокорыхлителя имеет специальную бионическую форму, геометрия нижней части соответствует полиному четвертой степени. Известный варианты бионического полиномиально-изогнутого глубокорыхлителя с пониженным сопротивлением, в которых долото глубокорыхлителя представляет собой плоскую прямоугольную пластину шириной 40 мм и длиной 165 мм, имеет заточку режущей части с тыльной стороны и специальную бионическую форму на ее лицевой стороне, повторяющую контур лапы барсука. Техническим результатом использования глубокорыхлителя в целом, и долота в частности, является уменьшение тягового сопротивления при обработке почвы.
Недостатком бионического полиномиально-изогнутого глубокорыхлителя является достижение технического результата посредством использования сложных для изготовления полиномиально изогнутых поверхностей из прочных материалов, обусловленное эмпирическим подходом к повышению износостойкости.
Ближайшим аналогом (прототипом) разработанной полезной модели является долото (патент RU 179169 U1, МПК А01В 15/00, А01В 35/20, А01В 39/20, опубл. 03.05.2018г.), изготовленное из стали и имеющее заточку режущей кромки, крепежные отверстия, отличающееся тем, что долото выполнено цельнокроеным из листовой стали 30ХГСА толщиной 22 мм в виде тела с зеркально расположенными режущими кромками, угол заточки которых равен 19°, при этом тело выполнено в виде прямоугольника длиной 195 мм и шириной 70 мм, рабочая поверхность наплавлена электродами Т590 до твердости 59,0 HRC, нерабочая поверхность термообработана до твердости 40 HRC, на которой приварены два кронштейна крепления к стойке рабочего органа, выполненные из стали 20 толщиной 8 мм, и каждый из которых имеет два фрезерованных эллипсовидных отверстия, расстояние между центрами которых соответствует расстоянию между центрами посадочных мест стойки рабочего органа, рабочая поверхность расположена относительно тела под углом 165°. Техническим результатом использования долота является увеличение ресурса эксплуатации долота рабочего органа с эффектом самозатачивания при рыхлении почвы без переворачивания слоев.
Недостатком долота является избыточный расход наплавочных электродов, обусловленный эмпирическим подходом к повышению износостойкости.
Технической задачей полезной модели является повышение срока службы (рабочего ресурса, т.е. ресурса эксплуатации) сменных долот глубокорыхлителей для обработки почв со вскрытием плужной подошвы за счет нанесения на рабочие поверхности долот защитных покрытий, геометрия которых определена посредством аналитических расчетов и проверена по результатам математического моделирования.
Поставленная техническая задача достигается тем, что долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости, как и устройство, которое является ближайшим аналогом, выполнено цельнокроеным из листовой стали в виде тела с зеркально расположенными режущими кромками, угол заточки которых равен 19°, при этом тело выполнено в виде прямоугольника, рабочая поверхность наплавлена электродами, нерабочая поверхность термообработана, на нерабочей поверхности приварены два кронштейна крепления к стойке рабочего органа, каждый из которых имеет два фрезерованных эллипсовидных отверстия, расстояние между центрами которых соответствует расстоянию между центрами посадочных мест стойки рабочего органа, рабочая поверхность расположена относительно тела под углом.
Новым в разработанном долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости является то, что на рабочую поверхность посредством ручной электродуговой наплавки электродами Т590 наплавлены валики сферической формы, причем валики имеют твердость в диапазоне 60-62 HRC, оси симметрии валиков образуют угол 150° с осью симметрии тела с зеркально расположенными режущими кромками, причем первые два ряда валиков расположены на расстоянии 10 мм между геометрическими центрами друг друга, а аналогичное расстояние между геометрическими центрами валиков двух вторых рядов составляет 20 мм.
Рассмотрим причинно-следственную связь поставленной технической задачи и конструктивных особенностей долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости, обеспечивающих ее достижение. Поставленная техническая задача достигается посредством уменьшения скорости эрозии на поверхности долот глубокорыхлителя при его использовании в среде с высокой изнашивающей способностью, сохранения геометрической формы торца режущей части за весь период эксплуатации. Сказанное выше поясняется с помощью фиг. 1, где изображено долото глубокорыхлителя - вид с лицевой стороны и разрез долота в осевой плоскости. Оно включает в себя: 1 - основу долота глубокорыхлителя; 2 - сформированные наплавкой валики; 3 - крепление к стойке рабочего органа.
Зеркальное расположение режущих кромок на теле долота обеспечивает продление срока службы долота, т.к. при износе одной режущей кромки долото разворачивается, и работа осуществляется другой режущей кромкой. Долото легко переустанавливается путем демонтажа двух болтов после износа одной стороны. Повышается длительность использования одного долота.
Валики полуцилиндрической формы, имеющие твердость 60-62 HRC, нанесенные на лицевой поверхности долота методом ручной электродуговой наплавки электродами Т590, обеспечивают образование рифленой поверхности, что при перемещении массива почвы создает условия для уменьшения площади контактирования абразивной массы не только с рабочей поверхностью, но и с самими валиками, снижая тем самым скорость эрозии на режущей поверхности долота.
Кроме того, расположение рабочей поверхности относительно тела под углом 165° обеспечивает плавный пропорциональный наклон, что позволяет проникать в пахотный слой земли с пониженным коэффициентом сопротивления, и, как следствие - снижает требуемую тяговую мощность, тем самым уметшая эксплуатационные расходы. Угол установки обеспечивается конструкцией стойки, на которой монтируется долото.
Заявленные характеристики поясняются схемой, представленной на фиг. 2. При движении долота 1 в почвенной массе, ее контактирование происходит прежде всего с вершинами валиков 2, обеспечивая между ними пустое пространство, где влияние абразивных частиц минимально. Как следует из фиг. 2, контакт почвы и валиков происходит по их вершинам, что минимизирует площадь соприкосновения почвенной среды с ними. Изложенные в данном абзаце положения указывают на то, что уменьшение скорости эрозии происходит за счет конструктивных особенностей рабочей поверхности, обусловленных наличием наплавленных валиков.
Таким образом, уменьшение скорости эрозии на режущей части долота достигается за счет совокупности следующих материаловедческих и конструктивных факторов: первый - высокая твердость валиков; второй - минимальная степень контактирования абразивных частиц почвы с металлом сформированных валиков и детали; третий - увеличение твердости металла в пространстве между валиками и сохранение ее первоначального значения на рабочей поверхности.
В конкретной реализации использовался глубокорыхлитель Gaspardo Artiglio. Использовалось долото с заявленными конструктивными характеристиками и геометрическими параметрами. Долото устанавливалось на стойку глубокорыхлителя Gaspardo Artiglio 400 посредством крепления болтами. При начале движения глубокорыхлителя Gaspardo Artiglio режущая кромка долота заглублялась на глубину 30 см. Выполнение верхней заточки под углом 19° при начале выполнения работ позволяло без труда заглубить глубокорыхлитель на заданную агротехническими требованиями глубину. Ресурс лезвия одной стороны - не менее 60 Га. При истирании режущей кромки с одной стороны долото разворачивалась на другую сторону и работы продолжались. Общий ресурс долота составляет не менее 120 Га.
Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает появление у заявленной конструкции долота глубокорыхлителя новых свойств, отличных от аналога и прототипа, а именно: на лицевой поверхности долота методом ручной электродуговой наплавки электродами Т590 нанесены валики сферической формы, имеющие твердость 60-62 HRC, первые два ряда валиков расположены на расстоянии 10 мм между центрами друг друга, вторые два ряда дублируются на расстоянии 20 мм между центрами от предыдущего ряда последнего валика до следующего ряда первого валика, образующие угол 150 градусов, направленный к центру долота. Таким образом, заявленные признаки изобретения соответствуют критерию «новизна».
Результаты наблюдений позволили установить, что срок службы долото глубокорыхлителя, изготовленного в соответствии с формулой полезной модели в 9.5 раза выше, по сравнению с прототипом, что свидетельствует о достижении поставленной технической задачи.