КОРПУС ПЛУГА

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к плугам для работы на различных по физико-механическому составу почвах.
Известен корпус плуга,, содержащий лемех, отвал и закрепленные на нем рыхлящие элементы, которые смещены относительно друг друга, а их передняя часть выполнена в виде остроугольного треугольника с заточкой по его двум сторонам, и дополнительно каждый рыхлящий элемент снабжен отвальной поверхностью, сопряженной с не заточенной стороной треугольника и имеет цилиндрическую поверхность, внутренняя сторона которой обращена к лемеху (см. авт. св-во СССР №1584769, М. кл. А 01 В 15/08, опубл. 15.08.90 г.).
Данная конструкция позволяет по мнению ее создателей исключить оборот почвенного пласта и улучшить его крошение.
Однако в процессе работы известного корпуса плуга, рыхлящие элементы являются препятствием для движения пласта по поверхности отвала. Это связано с тем, что направление движения пласта в различных точках лемешно-отвальной поверхности являются переменной величиной и зависит от многих факторов. Это в итоге приводит к тому, что рыхлящие элементы создают очаги
залипания поверхности отвала даже сухой почвой, создают мертвые зоны, и в итоге это изменяет траекторию движения пласта при пахоте. При этом пласт будет двигаться по поверхности, образованной залипшей почвой, что приведет к значительному возрастанию тягового сопротивления и ухудшению качества почвы.
Известен корпус плуга, выбранный в качестве ближайшего аналога, содержащий лемех, отвал башмак и режущие элементы флюгерного типа, которые установлены в зоне стыка лемеха с отвалом (см. патент RU №2028738, МПК-6, опубл. 20.02.1995 г.).
По мнению создателей данный известного корпуса плуга улучшает качеству крошения почвы, даже переуплотненных, пересушенных, тяжелых почв.
По мнению создателей известной конструкции это достигается тем, что в зоне стыка лемеха и отвала корпуса плуга установленные режущие элементы флюгерного типа, независимо от условий функционирования плуга всегда направлены по направлению движения пласта в местах их установки. При этом, режущие элементы выполнены в виде плоского треугольного ножа, лезвие которого выполнено с двухсторонней заточкой и расположено к лемешно-отвальной поверхности под углом резания, равным или меньшим угла трения почвы о сталь.
Однако данная известная конструкция достаточно сложна.
Её сложность связана, с тем, что известная конструкция режущих ножей содержит значительное количество дополнительных конструктивных элементов, обеспечивающих возможность изменения направления режущего элемента флюгерного типа: ось, подшипники, гайка, стакан.
Кроме того, известная конструкция сложна в обслуживании, в частности, при ее установке требуется соблюдение специальных условия при выборе места установки стакана : при работе корпуса плуга крышка стакана должна располагаться выше лезвия лемеха и не соприкасаться с дном борозды. Причем, установка режущих элементов осуществляется только в строго определенной зоне: зоне стыка лемеха и отвала корпуса плуга.
Кроме того конструкция режущего элемента флюгерного типа - это конструкция самоустанавливающаяся. Именно это и не позволяет оказывать существенного влияние на процесс крошения почвы. Известная конструкция позволяет, как и указано в описании к ней, только разрезать отрезанный пласт почвы на число частей, на единицу больше числа установленных на корпусе режущих элементов.
При этом, наличие в конструкции флюгерного типа подшипниковых узлов, и их постоянный контакт с почвой, не может обеспечить достаточной надежности работы известного узла и, как следствие, требуемого качества воздействия на отрезанный пласт почвы. Это связано с большой степенью вероятности выхода из строя подшипниковых узлов, в связи со сложными для них условиями работы, что в итоге приводит к заклиниванию режущего элемента и к потере режущими элементами возможности регулировать угол резания, а в некоторых случаях, к значительному возрастанию тягового сопротивления корпуса.
Кроме того, наличие одной точки закрепления режущих элементов - посредством оси, а также место ее крепления - в зоне стыка лемеха и отвала, также не может обеспечить достаточной надежности работы известного узла, что объясняется постоянными значительными нагрузками на ось крепления, причем именно в зоне стыка и, большой вероятностью ее (оси) поломки, в частности при встрече с камнями.
Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлена данная полезная модель, является создание конструкции корпуса плуга, снабженного режущим элементом,
простым по конструкции, надежным в работе и обслуживании и обеспечивающего высокое качество обработки почвы.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном корпусе плуга, содержащем лемех и отвал, оснащенный режущим элементом, установленным с возможностью изменения угла его установки, согласно полезной модели, режущий элемент установлен на крыле отвала, изменение угла его установки достигается изменением положения его задней части относительно поверхности дна борозды от положения параллельно этой поверхности, до положения к ней под углом до 30° в сторону верхней части крыла отвала.
Установка режущего элемента на крыле отвала, осуществление изменения угла его установки изменением положения только его задней части и заявляемые параметры изменения величины угла относительно поверхности дна борозды, способствует решению поставленной перед полезной моделью задачи.
Так установка режущего элемента на крыле отвала значительно упрощает обслуживание заявляемой конструкции, что
обеспечивается за счет доступности места его закрепления, упрощающего установку, ремонт и профилактические осмотры данного узла.
Значительное уменьшение номенклатуры деталей, входящих в состав узла режущего элемента и предназначенных для обеспечения возможности изменения положения его задней части относительно поверхности дна борозды и использование для этой цели простых конструктивных элементов (помимо самого режущего элемента, это прорезь на поверхности отвала и болтовые соединения, с помощью которых осуществляется соответственно закрепление передней части режущего элемента и крепление его задней части на крыле отвала), способствует значительному упрощению конструкции в целом. Использование простых по конструкции и обслуживанию элементов способствует повышению надежности конструкции в целом, за счет практически исключения выхода их из строя.
При этом, именно установка режущего элемента на крыле отвала способствует повышению качества обработки почвы. Это обеспечивается за счет использования механизма дополнительной деформации перемещающегося по отвалу пласта почвы, оказываемого режущим элементом, установленным в месте
наибольшего развития влияния геометрических параметров рабочей поверхности корпуса плуга на оборот пласта и качество его крошения. Это связано с тем, что технологическое свойство рабочей поверхности корпуса плуга оборачивать пласт или его оборачивающая способность и качество крошения пласта, обеспечивается геометрической формой его рабочих органов, а своего наибольшего развития влияние геометрических параметров рабочей поверхности корпуса плуга на оборот пласта и качество крошения, получает именно в задней части отвала, в частности, на его крыле.
Возможность изменения угла его установки за счет изменения положения только его задней части еще в большей степени упрощает конструкцию в целом, упрощает ее обслуживание и повышает надежность и улучшает качество обработки почвы.
Так упрощение конструкции связано со значительным снижением номенклатуры конструктивных элементов и использованием для этих целей конструктивно простых элементов (прорезь на поверхности крыла отвала и болтовое соединение для крепления задней части режущего элемента в требуемом положении, то есть под требуемым углом, по отношению к поверхности дна борозды).
Упрощение обслуживания заявляемой конструкции обеспечивается за счет осуществления приема изменения угла установки режущего элемента простым перемещением в выполненной на крыле отвала прорези задней части режущего элемента и после ее установки относительно поверхности дна борозды под требуемым углом, простой фиксацией данного положения с помощью болтового соединения.
Возможность изменения угла установки только задней части режущего элемента и, следовательно при наличия крепления его передней части, способствует значительному повышению надежности работы данного режущего элемента и, как следствие корпуса плуга в целом, поскольку в данном случае, за счет наличия крепления режущего элемента в двух точках, сведены к минимуму поломки режущего элемента во время работы.
Заявляемые величины изменения угла установки режущего элемента относительно поверхности дна борозды в заявляемых пределах позволяет улучшить степень обработки почвы в зависимости от ее состояния.
Это обеспечивается за счет осуществления дополнительной деформации сдвига пласта почвы, подрезанного лемехом и перемещающегося по отвалу. Высокое качество
крошения почвы заявляемым устройством на почвах различного механического состава достигается изменением угла наклона задней части режущего элемента относительно поверхности дна борозды в заявляемых пределах, что обеспечивает возможность регулирования степени сдвига пласта в зависимости от ее состояния: чем тяжелее почва, тем для достижения высокой степени ее крошения требуется большая степень ее дополнительного деформирования.
Механизм дополнительной деформации перемещающегося по отвалу пласта почвы происходит следующим образом. При движении плужного корпуса лемех подрезает пласт почвы, который затем перемещается по отвалу и взаимодействует с режущим элементом, установленным на крыле отвала. Перемещающийся по отвалу пласт почвы, встречая на своем пути режущий элемент, задняя часть которого установлена заявляемым образом относительно поверхности дна борозды, меняет направление своего движения вверх или вниз (сдвигается) в зависимости от угла его установки. Помимо сдвига в ту или иную сторону движущегося отвалу пласта почвы, режущий элемент, установленный на крыле отвала заявленным образом, оказывает воздействие на подрезанный пласт почвы, разделяя (разрезая) его на доли. При этом в образовавшихся долях за счет деформаций сдвига,
сжатия и растяжения, создаваемых режущим элементом, установленным заявленным образом, происходит образование множества трещин, благодаря которым и осуществляется крошение почвенных агрегатов на агрономические фракции. Кроме того, вокруг режущего элемента, установленного именно заявляемым образом, происходит интенсивное рыхление почвы, что еще больше усиливает степень ее крошения.
Заявляемые пределы изменения угла установки задней части ножа необходимы и достаточны для достижения указанного технического результата и многократно опробованы.
Так установлено, что при расположении задней части режущего элемента ниже плоскости, параллельной дну борозды (в сторону от верхней части крыла отвала, то есть в сторону лемеха) и большим 30° в сторону верхней части крыла отвала, происходит сгруживание почвы перед режущим элементом, что приводит к увеличению тягового сопротивления (энергоемкости процесса обработки). При использовании данных углов установки режущие элементы воздействуют на пласт почвы как препятствие. В данных случаях, независимо от состояния почвы, получается очень низкое качество обработки почвы.
Заявляемая полезная модель представлена на чертежах.
На фиг.1 - представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Рабочий орган плужного корпуса содержит лемех 1, отвал 2, на крыле 3 которого с помощью болтовых соединений 4, 5 закреплен режущий элемент 6. Режущий элемент 6 закреплен на крыле 3 отвала таким образом, что задняя его часть 7 имеет возможность изменять свое положение. Положение задней части 7 режущего элемента 6 может изменяться в плоскости рабочей поверхности крыла 3 отвала 2 относительно поверхности 8 дна борозды от положения параллельного ей - вдоль линии О-О до положения к ней под углом до 30° в сторону верхней части крыла 3 отвала 2 - вдоль линии О-К.
На крыле 7 отвала 2 выполнена сквозная прорезь 9.
Положение задней части 7 режущего элемента 6 изменяется путем ее перемещения в прорези 9, относительно его передней части 10. Передняя часть 10 режущего элемента 6 закреплена на крыле 7 отвала 2 с помощью болтового соединения 5. Перед началом перемещения задней части 7 режущего элемента 6 оба болтовых соединения 4 и 5 несколько ослабляются, а после
установки задней части 7 режущего элемента 6 под нужным углом, закрепляется как болтовое соединение 4, так и болтовое соединение 5.
Экспериментально установлено, что на легких по фракционному составу почвах угол установки задней части 7 режущего элемента 6 следует выбирать от 15 до 20° относительно поверхности 8 дна борозды в сторону верхней части крыла 3 отвала 2.
На средних почвах угол установки задней части 7 режущего элемента 6 следует выбирать 5-10° относительно поверхности 8 дна борозды в сторону верхней части крыла 3 отвала 2.
На тяжелых почвах заднюю часть 7 режущего элемента 6 следует устанавливать либо от положения параллельно поверхности дна борозды до положения к ней под углом до 5°, в сторону верхней части крыла 3 отвала 2, либо этот угол выбирать от 20° до 30°.
Рабочий орган работает следующим образом.
В процессе движения лемех 1 подрезает пласт почвы, который перемещается по рабочей поверхности крыла 3 отвала 2, где взаимодействует с режущим элементом 6, который в свою
очередь воздействует на пласт почвы, подрезает и сдвигает, деформируя его при этом. Во время контакта пласта почвы с поверхностью режущего элемента 6 в нем (в пласте) за счет одновременного воздействия деформаций сдвига, сжатия и растяжения, происходит зарождение множества трещин, которые и обеспечивают требуемое качество крошения пласта.
Полезная модель поясняется примерами.
Пример №1. Работа плужного корпуса в полевых условиях при вспашке зяби на легких по механическому составу почвах с высоким содержанием песчаных частиц. Задняя часть режущего элемента установлена относительно поверхности дна борозды под углом наклона 15° в сторону верхней части крыла отвала.
В процессе обработки при движении плужного корпуса лемех подрезает пласт почвы, который затем перемещается по отвалу и взаимодействует с режущим элементом, установленным на крыле отвала. Режущий элемент оказывает воздействие на подрезанный пласт почвы: дополнительно разделяет (разрезает) его на доли и направляет далее по отвалу. При этом траектория перемещения подрезанного слоя почвы по отвалу совпадает с углом установки режущего элемента и поэтому воздействие на пласт
почвы минимально. Крошение пласта на более мелкие фракции происходит за счет разрезания (разделения) пласта почвы режущим элементом, в процессе которого образуется множество трещин за счет деформаций сжатия и растяжения, создаваемых режущим элементом.
В результате работа рабочего органа получена высокая степень крошения почвы.
Пример №2. Работа плужного корпуса в полевых условиях при вспашке зяби на средних по механическому составу супесчаных и на старопахотных почвах.
Задняя часть режущего элемента установлена под утлом 5° относительно поверхности дна борозды в сторону верхней части крыла отвала.
Процесс подрезания и перемещения по отвалу пласта почвы до режущего элемента описан в примере №1.
Встречая на своем пути режущий элемент пласт почвы меняет направление своего движения вниз (сдвигается). В результате этого происходит дополнительное (к возникающим в долях пласта почвы деформациям сжатия и растяжения), деформирующее воздействие, оказываемое сдвигом подрезанного и разделенного на доли пласта почвы.
В процессе обработки получена высокая степень крошения почвы, которая оценивалась по размерам комков, полученным в результате этой обработки, разделением их на фракции.
Пример №3. Работа плужного корпуса в полевых условиях при вспашке стерни на тяжелых суглинистых почвах.
Задняя часть режущего элемента установлена под утлом наклона 0° относительно поверхности дна борозды, то есть параллельно ей.
Процесс крошения аналогичен приведенному в примере №2.
В процессе обработки получена высокая степень крошения почвы, которая оценивалась по размерам комков, полученных после обработки.
Пример №4. Работа плужного корпуса в полевых условиях при вспашке зяби на тяжелых суглинистых почвах.
Задняя часть режущего элемента установлена по отношению к поверхности дна борозды под углом 30° в сторону верхней части крыла отвала.
Процесс крошения аналогичен приведенному в примере №2, кроме того, что направление движения
перемещающегося по отвалу подрезанного пласта почвы меняется на движение вверх.
В процессе обработки получена высокая степень крошения почвы, которая оценивалась по размерам комков, полученных после обработки, разделением их на фракции.
Пример №5. Работа плужного корпуса в полевых условиях при вспашке любых типов почв. Задняя часть режущего элемента установлена относительно поверхности дна борозды под углом ниже плоскости, параллельной дну борозды (в сторону от верхней части крыла отвала, в сторону лемеха).
В процессе такой обработки имело место нагромождение почвы перед режущим элементом, что не только ухудшило качество обработки, за счет того, что движение пласта почвы происходило не по отвалу, а по нагроможденной перед режущим элементом почве, но и привело к увеличению тягового сопротивления (энергоемкости процесса обработки).
Степень крошения почвы оценивалась по размерам комков, полученных в результате обработки, разделением их на фракции. Результат: неудовлетворительный.
В процессе обработки установлено значительное увеличение затрат энергии рабочего органа.
Пример №6. Работа корпуса плуга в полевых условиях при вспашке любых типов почв. Задняя часть режущего элемента установлена относительно поверхности дна борозды под углом, большим 30° (в частности 40°) в сторону верхней части крыла отвала.
В процессе обработки имело место нагромождение почвы перед режущим элементом, что не только ухудшает качество обработки за счет того, что перемещение пласта почвы происходит не по отвалу, а по нагроможденной перед режущим элементом почве, но и увеличению тягового сопротивления (энергоемкости процесса обработки).
Результат обработки почвы: неудовлетворительный.