ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СТРЕЛЬЧАТАЯ ЛАПА

Область техники, к которой относится полезная модель:
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к рабочим органам культиваторов.
Уровень техники
Известна стрельчатая лапа, включающая стрельчатый лемех, прикрепленный к жесткой стойке. Угол наклона лезвия к горизонтальной плоскости, угол крошения α=23…30°, угол раствора лезвий γ=60…65°, ширина захвата b=270, 330 мм. (Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М: КолосС, 2006, с. 73…76).
В качестве недостатков необходимо отметить следующее: стрельчатая лапа стабильно может работать только на глубине свыше 70…80 мм. Из-за большого угла крошения а происходит отбрасывание почвы, особенно, с увеличением рабочей скорости движения. Это приводит к образованию неровной поверхности, увеличивается площадь испарения почвенной влаги. В связи с этим ограничивается рабочая скорость движения, а следовательно, снижается производительность.
Наиболее близким по технической сущности является рабочий орган культиватора, содержащий стойку и закрепленный на ней стрельчатый лемех. Диск установлен на дополнительной стойке, состоящей из двух частей, соединенных между собой круглыми пластинами с прорезями. (Патент RU 100695 «Рабочий орган культиватора» Опубл. 27.12.2010 г. Бюл. №36)
Основным недостатком является то, что после прохода такого рабочего органа влажная почва выносится на дневную поверхность, обнажается дно бороздки за стрельчатым лемехом. Это оголяет влажную почву и приводит к дополнительному испарению почвенной влаги.
Происходит забивание стойки растительностью (растительные остатки и подрезаемые сорняки).
Раскрытие полезной модели.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к исключению выноса влажной почвы на дневную поверхность, снижению затрат энергии, снижению забиваемости растительностью, повышению выровненности поверхности почвы, производительности.
Технический результат достигается тем, что стрельчатый лемех выполнен в виде плоского стрельчатого ножа, при этом сверху на него установлена плита со стойкой, к которой закреплен наральник криволинейной формы.
Наральник выходит в вертикальной плоскости за пределы плоского стрельчатого ножа, при этом нижняя часть наральника заточена, а верхняя часть соединена со стойкой с помощью зацепа.
Краткое описание чертежей:
На фиг. 1 - энергосберегающая стрельчатая лапа, вид сбоку.
На фиг. 2 - энергосберегающая стрельчатая лапа, вид сверху.
На фиг. 3 - схема взаимодействия наральника с почвой и растительными остатками.
Осуществление полезной модели.
Энергосберегающая стрельчатая лапа включает стрельчатый лемех, выполненный в виде плоского стрельчатого ножа 1 (фиг. 1, 2). На него установлена стойка 2 с приваренной внизу пластиной 3. Плоский стрельчатый нож 1 крепится к плите 3 с помощью двух болтов 4, 5. При этом болт 4 так же крепит к плите 3 пластину 6, которая приварена к наральнику 7. Верхняя часть наральника 7 закреплена к стойке 2 зацепом 8. Наральник 7 криволинейной формы изготовлен из полосовой стали шириной 30-40 мм и толщиной 5-6 мм. Наральник 7 подвергается большому воздействию почвы, изнашивается, поэтому его несколько раз затачивают, а затем меняют.
Наральник 7 выходит внизу за пределы плоского стрельчатого ножа ножа 1.
Чтобы исключить сгруживание растительности и почвы, должно соблюдаться следующее условие:
,
где δ - угол наклона нижней части наральника к поверхности почвы, град.;
с
п
φ, φ - углы трения наральника с растительностью и почвой, град.
с
п
При φ=22°; φ=26°; δ<90-48<42°.
Можно принять δ=35…40°.
Высота наральника h определяется из равенства кинетической и потенциальной энергии:
где V - скорость движения почвообрабатывающего орудия, м/с;
f - коэффициент трения почвы с растительностью по стальной поверхности.
Отсюда:
При V=2,5 м/с: .
Тяговое сопротивление стрельчатой лапы, состоящей из лемеха и стойки с наральником, включает усилие на подрезание и деформацию пласта почвы, на преодоление сил трения и на отбрасывание почвы:
,
Т
где F - тяговое сопротивление, Н;
2
k - удельное сопротивление почвы, Н/м;
b - ширина захвата лапы, м;
l - ширина грани лемеха, м;
с
t - толщина стойки с наральником, м;
α - угол крошения лемеха лапы, град;
-1
ε=0,06…0,08 - скоростной коэффициент, (км/ч)
л
t - толщина лемеха, м;
0
h - глубина обработки, см; h=6 см;
φ - угол трения почвы по поверхности лапы, град;
3
ρ - объемная масса почвы, кг/м;
-1
τ=0,08…0,10 - коэффициент глубины обработки, см;
Р
0
V - рабочая скорость движения агрегата, км/ч; V=6 км/ч.
л
с
Р
Как видно из формулы, тяговое сопротивление зависит от параметров лапы (t; l; α; b; t), технологических свойств почвы (k; φ), эксплуатационных показателей (V).
Л
При α=0, резание происходит не клином, а ножом с толщиной лезвия t. Это существенно уменьшает тяговое сопротивление.
.
Энергосберегающая стрельчатая лапа работает следующим образом:
В процессе движения почвообрабатывающего орудия плоский стрельчатый нож 1 заглубляется в почву на глубину 40-60 мм. При этом нижняя часть наральника 7 отрезает почву и перемещает ее на верхнюю часть наральника 7, откуда почва по криволинейной траектории сбрасывается на поверхность. Это исключает забивание стойки 2.
Плоский стрельчатый нож 1 подрезает корневую систему сорняков.
Скорость продольного движения подрезаемого пласта почвы по грани пластинчатого лемеха:
Г
V=V·cosα
где V - скорость движения агрегата, м/с;
α - угол крошения плоского стрельчатого ножа, град.
Г
При α=0: V=V.
Имея угол крошения α=0, не происходит сдвига почвы, что обеспечивает выровненную поверхность, снижающую площадь испарения почвенной влаги. Не оголяется дно с влажной почвой. Располагаясь ниже стрельчатого лемеха, наральник разрезает почву в зоне прохождения болтов 4 и 5, что исключает зависание на них почвы и растительности.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- плоский стрельчатый нож заглубляется на 40…60 мм, исключает вынос влажной почвы на дневную поверхность;
- благодаря отсутствию угла крошения сущесвенно снижается тяговое сопротивление;
- наличие криволинейного наральника позволяет работать на повышенных скоростях, увеличивая тем самым производительность почвообрабатывающего орудия, исключается зависание растительности;
- почва не смещается в стороны, не оголяется влажное дно, не увеличивается площадь поверхности, обеспечивается ее выровненность.