КУЛЬТИВАТОР
CULTIVATOR

Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственных машин и может быть использовано в различных конструкциях почвообрабатывающих агрегатов.
Известен культиватор КПС-4 (см. книгу 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 предусматривает, что его рабочие органы жестко закреплены на стойках, выполненных из упругого материала и имеющих S-образную форму. Такое крепление рабочих органов более эффективно, т.к. за счет их упругих свойств можно получит 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, и поэтому 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.
Известен также культиватор, конструкция которого признана изобретением (RU 2464757 С1, 27.10.2012). Такой культиватор содержит раму с жестко к ней присоединенными с помощью S-образных пружинных подвесок лапами, причем 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, а втулки с криволинейной формы упорными пластинами подпружинены пружинами сжатия относительно пальцев, шарнирно связанных с рамой культиватора. Такая конструкция обеспечивает устойчивость движения рабочих органов в почвах, имеющих различную плотность за счет изменения изгибной жесткости S-образных пружинных подвесок. Несмотря на свою эффективность использования указанная конструкция, так же как и предыдущая, обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что наличие сквозных пазов, выполненных в S-образных пружинных подвесках, способствует снижению усталостной прочности последних за счет возникновения высоких напряжений, создаваемых пазами, являющимися концентраторами. В то же самое время регулирование вручную изгибной жесткости S-образных пружинных подвесок не дает положительного результата в тех случаях, когда твердость почвы по ширине обработки ее культиватором также может быть весьма неоднородна.
Поэтому целью предлагаемого изобретения является создание такой конструкции культиватора, снабженного S-образными пружинными подвесками, который бы мог в автоматическом режиме в зависимости от изменения твердости обрабатываемой почвы менять в широком диапазоне изгибную жесткость своих S-образных пружинных подвесок друг независимо от друга.
Поставленная цель достигается тем, что на раме культиватора каждая S-образная пружинная подвеска жестко закреплена одним своим концом, при этом на раме жестко закреплены две опоры, в первой из которых с возможностью угловых поворотов размещен упругий стержень с нарезанными на нем шлицами, причем на шлицах подвижно расположена втулка, жестко закрепленная во второй опоре и подпружиненная винтовой пружиной сжатия относительно первой опоры, при этом на упругом стержне жестко закреплен рычаг, контактирующий своим концом с S-образной пружинной подвеской, а на S-образной пружинной подвеске жестко закреплен упор, имеющий конусную поверхность, причем упор размещен между втулкой и второй опорой.
На  фиг.1 показан общий вид S-образной пружинной подвески культиватора с лапой в перспективе с вырывом ее части.
Культиватор состоит из рамы 1, на которой жестко закреплена одним своим концом S-образная пружинная подвеска 2 с лапой 3. На раме 1 жестко закреплены опоры 4 и 5. В опоре 4 с возможностью угловых поворотов размещен упругий стержень 6 с нарезанными на нем шлицами 7, а его другой конец жестко закреплен в опоре 5. На шлицах 7 подвижно расположена втулка 8, подпружиненная винтовой пружиной сжатия 9 относительно опоры 4. На упругом стержне 6 жестко закреплен рычаг 10, контактирующий своим концом с S-образной пружинной подвеской 2. На S-образной пружинной подвеске 2 жестко закреплен упор 11, имеющий конусную поверхность 12 и плоскую поверхность 13, который размещен между втулкой 8 и опорой 5.
Работает культиватор следующим образом. При обработке почвы рабочим органом (лапа 3) на него действует нагрузка Р, возникающая от преодоления последним почвы, в которую он и заглублен. Для упрощения задачи считаем, что такая нагрузка является постоянной, т.е. Р=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. Предположим теперь, что это 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 фиг.1, что тем самым исключает заданный технологический процесс резания почвы, переходящий в процесс ее отвала. Однако в предложенном техническом решении этого не случится, так как произойдет демпфирование такой нагрузки, что и ограничит деформацию S-образной пружинной подвески 2 следующим образом. Понятно, что под действием упругой деформации S-образной пружинной подвески 2 по стрелке А произойдет некоторый угловой поворот рычага 10 по стрелке В, а так как он связан жестко с упругим стержнем 6, то и он получит подобное движение, создав одновременно добавочное сопротивление закрутки за счет уменьшения его рабочей длины, создаваемое положением втулкой 8 по стрелке С. Такое поступательное движение втулки 8 по шлицам 7 создаст упор 11, который также за счет перемещения S-образной пружинной подвески 2 по стрелке А получит движение по стрелке Е, войдя в пространство между втулкой 8 и опорой 5, и своей конусной поверхностью 12 обеспечит ее движение по стрелке С, сжимая при этом винтовую пружину сжатия 9. После исчезновения упругой деформации S-образной пружинной подвески 2 по стрелке А под действием сжатой винтовой пружины сжатия 9 втулка 8 возвратится в исходное положение, двигаясь в направлении, противоположном стрелке С, за счет того, что и упор 11 получит движение в направлении, обратном стрелке Е, совместно с S-образной пружинной подвеской 2. Далее описанный процесс буде повторяться неоднократно при всех режимах движения культиватора.
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.