ДИСКОВАЯ ФРЕЗА РАБОЧЕГО ОРГАНА ОРУДИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГРУНТА

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, в частности к рабочим органам орудий типа культиваторов для обработки почвы и может быть использована в мотоблоках, предназначенных для использования в приусадебных хозяйствах и на семейных фермах.
Известна дисковая фреза рабочего органа орудия для обработки почвы, включающая диск и зубья, изогнутые концы которых расположены на одинаковом расстоянии от оси диска (SU, №1787336, А 1, «Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы», 5 МПК А 01 В 33/10, заявлено 06.03.1991, опубликовано 15.01.1993, бюллетень №2, прототип).
Зубья выполнены в виде равномерно расположенных по окружности шести пластинчатых ножей, закрепленных в шахматном порядке с двух сторон на диске с помощью болтовых соединений.
Изогнутые концы зубьев расположены под разными углами к плоскости диска, величины которых выбирают с помощью сложного математического выражения. Диаметрально противоположные зубья расположены с разных сторон к плоскости диска.
Недостатками этой фрезы являются сложность конструкции, большая металлоемкость, ограниченные функциональные возможности и недостаточное качество обработки почвы.
Сложность конструкции и большая металлоемкость фрезы обусловлены тем, что она состоит из нескольких отдельных металлоемких деталей - диска и шести зубьев, выполненных в виде пластинчатых ножей, которые соединяют между собой с помощью болтовых соединений только непосредственно при сборке рабочего органа, что повышает трудоемкость ее изготовления и монтажа.
Ограниченные функциональные возможности объясняются тем, что фреза имеет только передние рабочие кромки, предназначенные для обработки мягких грунтов и при вращении только в одну сторону. Для обработки уплотненных грунтов, целины и прополки такая фреза мало эффективна.
Недостаточное качество обработки почвы вызвано тем, что фреза имеет всего шесть зубьев, в результате чего одиночный однотипный зуб, радиально расположенный с правой или левой стороны диска, не обеспечивает интенсивную обработку и рыхление почвы за один оборот рабочего органа.
Задачей полезной модели является путем выполнения фрезы в виде моноблочной конструкции с увеличенным и парным расположением однотипных зубьев обеспечить ее упрощение, снижение металлоемкости, расширение функциональных возможностей и повышение качества обработки почвы.
Поставленная задача решается тем, что в дисковой фрезе рабочего органа орудия для обработки почвы, включающей диск и зубья, изогнутые концы которых расположены на одинаковом расстоянии от оси диска, согласно полезной моделе, диск и зубья выполнены в виде цельной детали, при этом зубья в плане имеют форму неравнобедренных треугольников и выполнены с заточкой передних и задних кромок, причем зубья каждой пары диаметрально противоположных зубьев расположены с одной стороны диска и под одинаковыми углами к его плоскости, а зубья разных пар диаметрально противоположных зубьев расположены под разными углами к плоскости диска.
Приведенные признаки, характеризующие полезную модель, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и достижения решаемой технической задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявляемой дисковой фрезы от известных в технике аналогичных технических решений.
Новая совокупность существенных признаков, которыми характеризуется эта дисковая фреза, является достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты, так как решает поставленную задачу.
Приведенные признаки не является обязательными, но, по мнению заявителя, являются лучшими и не исключают возможности иного конкретного эквивалентного выполнения дисковой фрезы в пределах указанной сущности полезной модели.
Причинно-следственная связь отличительных признаков при их взаимодействии с известными признаками в обеспечении новых технических свойств дисковой фрезы, обусловленных поставленной технической задачей, заключается в следующем.
Выполнение диска и зубьев фрезы в виде цельной детали обеспечивает создание простой моноблочной конструкции, которая может быть изготовлена из заготовки полученной из тонкого листа металла, что снижает ее металлоемкость.
В связи с тем, что зубья в плане имеют форму неравнобедренных треугольников, обеспечивается возможность изменять угол захода зуба в почву, то есть переворачивать фрезу в зависимости от состояния и засоренности почвы сорными растениями.
При этом в качестве рабочей кромки может использоваться, как передняя, так и задняя кромка зуба.
Это расширяет функциональные возможности дисковой фрезы и позволяет вести обработку одним и тем же инструментом, как мягких грунтов и прополку, так и обработку уплотненных грунтов и целины.
Заточка передних и задних кромок зубьев снижает сопротивление резания и повышает качество обработки почвы.
Расположение зубьев каждой пары диаметрально противоположных зубьев с одной стороны диска и под одинаковыми углами к его плоскости дает возможность этой паре зубьев за один оборот фрезы вести обработку шлейфа почвы с удвоенной интенсивностью, что снижает нагрузку на один зуб и повышает качество обработки почвы.
Расположение зубьев разных пар диаметрально противоположных зубьев под разными углами к плоскости диска дает возможность каждой паре зубьев за один оборот фрезы вести обработку перекрывающих друг друга по ширине шлейфов почвы с удвоенной интенсивностью, что снижает нагрузку на один зуб и также повышает качество обработки почвы по ширине захвата фрезы.
Кроме того, дисковая фреза рабочего органа орудия для обработки почвы характеризуется и другими отличительными признаками.
Ниже приведены отличительные признаки, которые развивают и дополняют полезную модель в отдельных вариантах ее выполнения и используются в зависимости от конкретных условий изготовления и эксплуатации для усиления достигаемого технического результата.
1
Так, в дисковой фрезе рабочего органа орудия для обработки почвы, согласно полезной моделе, передняя кромка каждого зуба расположена под углом α=(-)5-(+)10° к радиусу, проходящему через вершину зуба.
1
Выбранный диапазон значений упомянутого угла α передней кромки зуба определен опытным путем и является наиболее оптимальным для обработки этой дисковой фрезой уплотненных грунтов и целины.
1
Выбор упомянутого угла α передней кромки зуба меньше нижнего предельного значения нецелесообразен, так как при этом уменьшается ширина зуба у основания, что снижает прочность и срок службы дисковой фрезы.
1
Выбор упомянутого угла α передней кромки зуба больше верхнего предельного значения также нецелесообразен, так как при этом существенно снижается эффективность обработки уплотненных грунтов и целины.
2
В дисковой фрезе рабочего органа орудия для обработки почвы, согласно полезной моделе, задняя кромка каждого зуба расположена под углом α=(+)15-(+)30° к радиусу, проходящему через вершину зуба.
2
Выбранный диапазон значений упомянутого угла α задней кромки зуба определен опытным путем и является наиболее оптимальным для обработки этой дисковой фрезой мягких грунтов и прополки.
2
Выбор упомянутого угла α задней кромки зуба меньше нижнего предельного значения нецелесообразен, так как при этом уменьшается ширина зуба у основания, что снижает прочность и срок службы дисковой фрезы.
2
Выбор упомянутого угла α задней кромки зуба больше верхнего предельного значения также нецелесообразен, так как при этом существенно снижается эффективность обработки мягких грунтов и прополки.
1
2
3
4
5
Кроме того, в дисковой фрезе рабочего органа орудия для обработки почвы, согласно полезной моделе, зубья первой пары диаметрально противоположных зубьев расположены под углом β=0° к плоскости диска, зубья второй пары диаметрально противоположных зубьев расположены под углом β=8-18° к плоскости диска слева, зубья третьей пары диаметрально противоположных зубьев расположены под углом β=8-18° к плоскости диска справа, зубья четвертой пары диаметрально противоположных зубьев расположены под углом β=21-31° к плоскости диска слева, а зубья пятой пары диаметрально противоположных зубьев расположены под углом β=21-31° к плоскости диска справа.
1-5
Выбранный диапазон значений упомянутых угла β расположения зубьев первой - пятой пар диаметрально противоположных зубьев определен опытным путем и является наиболее оптимальным для обеспечения высокого качества обработки этой дисковой фрезой мягких грунтов и прополки, а также обработки уплотненных грунтов и целины.
1-5
Выбор упомянутых углов β расположения зубьев первой - пятой пар диаметрально противоположных зубьев меньше нижнего предельного значения нецелесообразен, так как при этом уменьшается ширина захвата, как фрезы, так и рабочего органа в целом.
1-5
Выбор упомянутых углов β расположения зубьев первой - пятой пар диаметрально противоположных зубьев больше верхнего предельного значения также нецелесообразен, так как при этом уменьшается величина заглубления, как фрезы, так и рабочего органа в целом, что снижает качество обработки почвы.
В дальнейшем полезная модель поясняется подробным описанием конструкции со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 изображена дисковая фреза рабочего органа орудия для обработки почвы.
На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.
1
1
На фиг.3 изображен разрез B-B на фиг.1
2
2
На фиг.4 изображен разрез B-B на фиг.1
3
3
На фиг.5 изображен разрез B-B на фиг.1
4
4
На фиг.6 изображен разрез B-B на фиг.1
5
5
На фиг.7 изображен разрез B-B на фиг.1
На фиг.8 изображен рабочий орган орудия для обработки почвы, состоящий из дисковых фрез.
На фиг.9 изображена схема работы фрезы рабочего органа орудия для обработки почвы при обработке уплотненной почвы и целины.
На фиг.10 изображена схема работы фрезы рабочего органа орудия для обработки почвы при обработке мягкой почвы и прополке.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Дисковая фреза 1 (фиг.1-7) включает (фиг.1) диск 2 и зубья 3, изогнутые концы которых расположены на одинаковом расстоянии от оси диска 2, который равен радиусу R дисковой фрезы 1. Диск 2 и зубья 3 выполнены в виде цельной детали. Зубья 3 отогнуты в разные стороны относительно плоскости диска 2 по линии окружности, радиус которой равен радиусу r диска 2 дисковой фрезы 1. Зубья 3 в плане имеют форму неравнобедренных треугольников и выполнены с заточкой передних и задних кромок 4, 5 (фиг.2). Зубья 3 каждой пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены с одной стороны диска 2 и под одинаковыми углами β или β или β или β или β к его плоскости. Зубья 3 разных пар диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под разными углами β, β, β, β, β к плоскости диска 2.
1
Передняя кромка 4 каждого зуба 3 расположена под углом α=(-)5-(+)10° к радиусу, проходящему через вершину зуба 3.
2
Задняя кромка 5 каждого зуба 3 расположена под углом α=(+)15-(+)30° к радиусу, проходящему через вершину зуба 3.
1
Зубья 3 первой пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под углом β=0° к плоскости диска 2 (фиг.3).
2
Зубья 3 второй пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под углом β=8-18° к плоскости диска 2 слева (фиг.4).
3
Зубья 3 третьей пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под углом β=8-18° к плоскости диска 2 справа (фиг.5).
5
Зубья 3 четвертой пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под углом β=21-31°к плоскости диска 2 слева (фиг.6).
5
Зубья 3 пятой пары диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под углом β=21-31° к плоскости диска 2 справа (фиг.7).
Дисковые фрезы 1 устанавливают на рабочий орган 6 орудия для обработки почвы.
Рабочий орган 6 (фиг.8) содержит приводной вал 7 и закрепленные на нем с двух сторон ступицы 8 с поперечно расположенными фланцами 9.
К фланцам 9 крепят дисковые фрезы 1 с помощью болтовых соединений 10.
В процессе работы рабочий орган 6 совместно с дисковыми фрезами 1 совершает одновременно поступательное и вращательное движение (фиг.9, 10).
В связи с тем, что зубья 3 в плане имеют форму неравнобедренных треугольников, обеспечивается возможность изменять угол захода зуба 3 в почву, то есть переворачивать фрезу 1 в зависимости от состояния и засоренности почвы сорными растениями.
При этом в качестве рабочей кромки дисковой фрезы 1 может использоваться или передняя, или задняя кромка 4, 5 зуба 3.
Это расширяет функциональные возможности дисковой фрезы 1 и позволяет вести обработку мягких и уплотненных грунтов, а также прополку и обработку целины.
Заточка передних и задних кромок 4, 5 зубьев 3 снижает сопротивление резания (обработки) и повышает качество обработки почвы.
При обработке уплотненной почвы или целины (фиг.9) дисковые фрезы 1 крепят на фланцах 9 ступиц 8 таким образом, чтобы зубья 3 были развернуты в рабочее положение передней кромкой 4.
1
В этом положении передняя кромка 4 каждого зуба 3 расположена под углом α=(-)5-(+)10° к радиусу, проходящему через вершину зуба 3.
Дисковую фрезу 1 заглубляют в почву на необходимую глубину.
1-5
Из-за того, что зубья 3 разных пар диаметрально противоположных зубьев 3 расположены под разными углами β к плоскости диска 2, обеспечивается возможность каждой паре зубьев 3 за один оборот фрезы 1 вести обработку перекрывающих друг друга по ширине шлейфов почвы с удвоенной интенсивностью.
За счет этого снижается нагрузка на один зуб 3 и повышается качество обработки почвы по ширине захвата фрезы 1.
В примере конкретного выполнения ширина шлейфа одной дисковой фрезы 1 с десятью зубьями 3 (пять пар диаметрально противоположных зубьев 3), изогнутые концы которых расположены на одинаковом расстоянии от оси диска 2, равном радиусу фрезы 1 R=140 мм, составляла 70 мм. При этом радиус диска 2 дисковой фрезы 1 составлял r=70 мм.
Рабочий орган 6, состоящий, например, из восьми дисковых фрез 1, обеспечивает обработку почвы общей шириной захвата 560 мм.
При обработке мягкой почвы или прополке (фиг.10) дисковые фрезы 1 крепят на фланцах 9 ступиц 8 таким образом, чтобы зубья 3 были развернуты в рабочее положение задней кромкой 5, которая становится передней и выполняет функции рабочей кромки.
2
В этом положении кромка 5 каждого зуба 3 расположена под углом α=(+)15-(+)30° к радиусу, проходящему через вершину зуба 3.
Таким образом, предлагаемая конструкция дисковой фрезы за счет выполнения фрезы в виде моноблочной конструкции с увеличенным и парным расположением однотипных зубьев, обеспечивает ее упрощение, снижение металлоемкости, расширение функциональных возможностей и повышение качества обработки почвы.
Дисковая фреза рабочего органа для обработки почвы может быть многократно изготовлена промышленным способом из высокопрочной стали на машиностроительном предприятии с использованием универсального технологического оборудования.
Перечень обозначений
1. Дисковая фреза
2. Диск
3. Зуб
4. Передняя кромка зуба
5. Задняя кромка зуба
6. Рабочий орган
7. Приводной вал
8. Ступица
9. Фланец
10. Болтовое соединение
1
α - угол между передней кромкой 4 зуба 3 и радиусом, проходящим через вершину зуба 3
2
α - угол между задней кромкой 5 зуба 3 и радиусом, проходящим через вершину зуба 3
1-5
β - угол между зубьями 3 первой-пятой пары диаметрально противоположных зубьев 3 к плоскости диска 2
R - радиус дисковой фрезы 1
r - радиус диска 2 дисковой фрезы 1