ПЛОСКОРЕЖУЩИЙ РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
FLAT-CUTTING WORK TOOL FOR SOIL CULTIVATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к изготовлению режущих рабочих органов для обработки почвы.
Известен способ упрочнения плоскорежущего рабочего органа для обработки почвы в целях уменьшения износа и тягового сопротивления, в котором упрочнение выполнено из твердосплавов в виде выступающих над поверхностью лезвия валков и один конец из которых совпадает с кромкой лезвия (SU 1611231 A1). Недостатком данного рабочего органа является низкая эффективность такого упрочнения.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ упрочнения плоскорежущих стрельчатых лап, включающий упрочнение плоскорежущих лап с пилообразным лезвием, на котором выполнены наплавленные выступы и ненаплавленные выемки, упрочненные с помощью высокоэнергетического метода нагрева токами высокой частоты (SU 1493122 A1).
Недостатком известных конструкций и способов упрочнения является то, что выступы и впадины расположены практически перпендикулярно тяговому усилию, что повышает тяговое сопротивление и увеличивает износ рабочего органа.
Это обусловлено тем, что степень затупления зависит от геометрических форм лезвия, а также от физико-механического состояния почвы. В известных упрочненных рабочих органах при эксплуатации создаются такие условия, что скольжение по поверхности лезвия частиц почвы прекращается и они перед лезвием вдавливаются в почву. Образуется зона смятия. Эта зона зависит от толщины лезвия и величины трения почвы о сталь. Кроме того, при перемещении затупленного лезвия в почве происходит разрушение связей между частицами и относительное их перемещение, т.е. сопротивление почвы характеризуется силами внутреннего трения и трения почвы о сталь, что определяет в итоге тяговое сопротивление.
Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности стрельчатых лап и уменьшение их тягового сопротивления.
Настоящая задача решается тем, что плоскорежущий рабочий орган для обработки почвы, содержащий лезвие, с дискретно расположенными на внешней стороне участками упрочненного слоя, направленными под углом к режущей кромке, отличается тем, что на другой стороне лезвия дополнительно наносят упрочняющий слой аналогичными участками, причем данные участки упрочняющего слоя располагают по месту проекции дискретных разрывов упрочняющих участков внешней стороны лезвия.
Упрочняющие участки выполняют в виде полос и располагают на лезвии лапы под углом ±12° к направлению приложения тягового усилия.
На фиг.1 показана схема стрельчатой лапы.
На фиг.2 показаны разрез по А-А упрочненного лезвия и схема расположения упрочненных твердым сплавом участков и высокоэнергетическим нагревом.
На фиг.3 показаны зоны по разрезу Б-Б упрочнения твердым сплавом и высокоэнергетическим нагревом.
На фиг.4 - вид лезвия по разрезу Б-Б после некоторой наработки.
На фиг.5 - вид внешней поверхности лезвия после некоторой наработки.
На фиг.6 - износ плоскорежущего рабочего органа в зоне налипания почвы.
Плоскорежущий рабочий орган для обработки почвы выполнен в виде стрельчатой лапы 1, каждое крыло 2 которой выполнено с лезвием 3. Лезвия 3 имеют с внешнюю сторону 4 и внутреннюю 5. На внешней 4 и внутренней 5 стороне лезвия 3 участками с дискретными разрывами нанесены упрочняющие слои 6 и 7 направленными в сторону лезвия 3. Участки 7 упрочняющего слоя располагают по месту проекции дискретных разрывов упрочняющих участков 6 внешней стороны 4 лезвия 3.
Рабочий орган для обработки почвы работает следующим образом.
При движении в почве лезвие 3 подрезает пласт почвы с находящимися в ней корнями. Подрезаемый пласт перемещается по верхней поверхности лезвия 3 и обрушивается с задней стороны на дно борозды, в результате чего происходит его крошение. В процессе подрезания пласта на лезвие рабочего органа действуют значительные удельные нагрузки, почва уплотняется и уплотненный участок перемещается вдоль лезвия, вызывая его износ. Известно, что коэффициент трения почвы о сталь достигает 0,8. Поэтому при расположении участков под углом ±12° к направлению приложения тягового усилия в выемках между упрочненными участками, образованными в результате изнашивания, не происходит «залипания» почвы. Это снижает тяговое сопротивление рабочего органа и удельное давление на лезвие со стороны почвы. Авторами экспериментально установлено, что рядом с зонами «залипания» почвы 8 (фиг.6) существенно увеличивается износ в результате повышения удельного давления почвы.
Выполнение упрочнения лезвия 3 проводят следующим образом. На лезвие определенной длины, например, на внешней стороне 4 электроискровым методом наносят участки упрочняющего слоя 6 из твердого сплава методом электроискрового упрочнения разной ширины (m) с одинаковой длины между ними промежутками (n), а с другой стороны лезвия высокоэнергетическим методом нагрева (токами высокой частоты) упрочняются участки 7, расположенные по месту проекции дискретных разрывов упрочняющих участков 6 внешней стороны 4 лезвия 3.
В процессе незначительной эксплуатации лезвие со стороны режущей кромки формируется таким образом, что она имеет не только пилообразную форму, но и гребневидную (как «разведенное» плотно ножовки или пилы). Эта форма лезвия (по сравнению с известными) уменьшает возможность образования затылочной фаски у лезвия (за счет переменной твердости как вдоль лезвия, так и по сечению), устраняет возможность закругления режущей кромки, что в совокупности уменьшает тяговое сопротивление и улучшает эксплуатационные свойства полольных и стрельчатых лап.
Пример. На стрельчатую лапу СЗС-2,1 электроискровым методом, с помощью шаблона, наносили твердый сплав ВК6 отдельными участками (фиг.1) шириной 5-6 мм и оставляли неупрочненные участки 5-6 мм (твердость HRCэ 53-60). Затем с другой стороны с использованием высокочастотного генератора ВЧИ3-160-0,066 специальным индуктором (имеющим с 3-х сторон ферритное покрытие) упрочняли отдельные участки лезвия стрельчатой лапы под слоем охлаждающей жидкости и в том же направлении, что и участки, упрочненные электроискровым методом, но асимметрично наплавленным (твердость HRCэ 60-65).
На фиг.2 показаны разрез упрочненного лезвия и схема расположения упрочненных участков твердым сплавом и высокоэнергетическим нагревом. После некоторой наработки (фиг.4, 5) лезвие принимает пилообразную форму с эффектом «разведенного» полотна ножовки или пилы.
Испытание плоскорежущего рабочего органа для обработки почвы проводили в полевых условиях на почве легкий суглинок при высеве пшеницы.
Установили на сеялки рабочие органы так, чтобы все плоскорежущие рабочие органы (стрельчатые лапы) находились в одинаковых условиях износа. Наработка на каждую стрельчатую лапу составила 9,33 га, после этого их сняли с посевного агрегата, очистили от почвы, промыли и просушили, а затем взвесили, измерили угол затылочной фаски, ширину затылочной фаски и линейный износ лезвия лапы и полученные результаты свели в таблицу.
Таблица
№ образца
Наработка на 1 лапу, га
Линейный износ лапы, мм
Ширина затылочной фаски, мм
Угол затылочной фаски, град
Известной конструкции
1
9,33
3,8
2,41
52
2
3,4
2,2
51
3
3,1
2,35
50
4
2,9
2,40
49
5
3,4
2,0
50
6
3,0
1,9
48
7
3,1
2,5
53
8
3,6
2,7
52
9
3,3
3,8
54
Предлагаемой конструкции
10
9,33
2,3
1,8
37
11
2,5
1,75
36
12
2,8
1,9
38
13
2,6
2,8
39
14
2,3
1,7
37
15
2,6
1,9
39
16
2,4
1,6
36
17
2,5
1,8
38
18
2,7
1,9
40
Лапы, подвергнутые отжигу
19
9,33
13,3
15,96
41
20
13,7
6,03
42
21
13,5
6,0
40
22
13,9
6,14
43
Анализ результатов полевых испытаний плоскорежущего рабочего органа для обработки почвы показывает, что линейный износ и ширина затылочной фаски уменьшились на 22-28% и 20-26% соответственно, а по отношению к отожженной в несколько раз. Таким образом, эксплуатационные свойства рабочего органа повысились по отношению известной технологии расположения упрочненных участков на лезвии.
Это объясняется тем, что при использовании предлагаемых конструктивных признаков достигается минимальное скольжение частиц почвы вдоль лезвия и тем самым уменьшается износ крыльев лап. Режущая часть лезвия имеет переменную твердость, это обеспечивает эффект самозатачивания, а гребнистая форма в процессе непродолжительной эксплуатации стрельчатой лапы снижает возможность закругления отдельных зубьев лезвия и смятия почвы.
В итоге уменьшается тяговое сопротивление и улучшаются эксплуатационные свойства полольных и стрельчатых лап.