Секция бороны гибкой

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройству для поверхностной обработки почвы.
Известна борона гибкая (патент США US 680939, 20.08.1901), содержащая соединенные между собой по краям брусья, имеющие зубья, и звенья, соединяющие брусья и подвижно сцепляющие их, удерживающие устройства, закрепленные на упомянутых брусьях, с закрепленными концами смежных звеньев, причем указанные устройства выполнены с опорами, расположенными под разными углами и позволяющими зубьям принимать наклонное или вертикальное положение в соответствии с направлением движения бороны. Недостатком данного рабочего органа можно считать установку угла наклона зубьев только в двух вариантах: вертикальном либо наклонном, под одним определенным углом, недостаточную надежность соединительных звеньев, имеющих конструкцию в виде стержня с загнутыми концами, круглую форму сечения зубьев, расположение брусьев со смещением друг относительно друга только в одну сторону, что в свою очередь влечет неравномерную нагрузку на тяговые петли.
Известен рабочий орган почвообрабатывающей машины - гибкая борона (патент США US 737324 A, 25.08.1903). Данная борона состоит из параллельных брусьев, имеющих цилиндрическую форму, одинаковых по длине и смещающихся в одну сторону относительно друг друга - в направлении от одного края бороны к другому, имеющих одинаковые интервалы между зубьями, с расположением зубьев в шахматном порядке. Соединение между соседними парами брусьев состоит из металлического звена, имеющего форму плоского швеллера с продольными фланцами, причем края звена загнуты в цилиндрические втулки, которые свободно охватывают соответствующие края брусьев, чтобы обеспечить их вращение внутри. Одна втулка каждого звена имеет верхние и нижние поперечные пазы, через которые проходит штифт, который также проходит и через отверстие в брусе, посредством чего вращательное движение бруса ограничено. Передние и задние звенья находятся в продольном смещении, а на краю тяги, не снабженном пазами, установлен дополнительно штифт, проходящий через соседнюю планку и удерживаемый от смещения в противоположном направлении стороной следующего смежного звена. Недостатком данного рабочего органа можно считать установку угла наклона зубьев только в двух вариантах: вертикальном или наклонном, под одним определенным углом, круглую форму сечения зуба, а также достаточно сложную и ненадежную конструкцию соединительных звеньев в части использования штифтов для ограничения вращения брусьев, прорезей в проушинах звеньев, расположение брусьев со смещением друг относительно друга только в одну сторону, что, в свою очередь, влечет неравномерную нагрузку на тяговые петли.
Известен рабочий орган почвообрабатывающей машины - гибкая борона (патент США US 965390 A, 26.07.1910), содержащий серию поперечно расположенных брусьев, каждый из которых имеет ряд жестко закрепленных зубьев, брусья крепятся между собой продольно расположенными звеньями, проходящими между соседними штангами бороны около их краев, и рядом несущих элементов. Несущие элементы и звенья соединены между собой таким образом, что брусья качаются относительно друг друга с ограничением по горизонтальным поперечным осям. Наклон зубьев бороны относительно поверхности почвы определяется конструкцией несущих элементов, которые имеют различный наклон гнезд по отношению к стержням бороны, больший наклон гнезда вверх от горизонтали позволяет стержням наклоняться до такой степени, чтобы удерживать зубья под наклоном, в то время как горизонтальное положение, которым обладают другие гнезда, позволяет стержням наклоняться только для удержания в вертикальном положении.
Недостатком данного рабочего органа является возможность установки угла наклона зубьев только в двух вариантах: вертикальном или наклонном, под одним определенным углом, круглую форму сечения зуба, а также недостаточную надежность соединительных звеньев, имеющих конструкцию в виде стержня с загнутыми концами.
Известна гибкая борона (патент США US 1130225, 02.03.1915), имеющая несколько проходящих в поперечном направлении зубчатых брусьев. В качестве средства гибкого соединения брусьев, а также в качестве средства, создающего ограниченное гибкое перемещение между брусьями и соединительными элементами, предусмотрено множество звеньев или тяговых стержней, причем стержни на своих концах изогнуты под прямым углом и выполнены с возможностью разъемного и гибкого соединения друг с другом таким образом, что когда борона вытягивается в одном направлении, брусья наклоняются по своим осям, в результате чего зубья занимают наклонное положение, а когда борона вытягивается в противоположном направлении, наклоненные брусья приводят зубья в вертикальное положение под прямым углом к звеньям, как при нормальной работе бороны. Недостатком данного рабочего органа является установка угла наклона зубьев только в двух вариантах: вертикальном или наклонном, под одним определенным углом, круглую форму сечения зуба, недостаточную надежность соединительных звеньев, имеющих конструкцию в виде стержня с загнутыми концами.
Наиболее близкой по количеству существенных признаков к предлагаемой полезной модели является борона гибкая для глубокого рыхления почвы по патенту РФ на изобретение №2343654 (А01В 19/02, опубликовано 20.01.2009), содержащая подвижные последовательно размещенные пластины, отличающаяся тем, что пластины в виде зубьев выполнены треугольной формы под углом 60° с заточенными нижними кромками и ориентированы вдоль движения, обратного наклону режущей кромки пластин, при этом пластины соединены штангами, которые разделены промежуточными опорными втулками с зазором на стороны по 2 мм. Недостатками данного технического решения являются: установка пластин только с одним углом заострения в 60° исключает использование бороны на разных видах почв и при озимом бороновании всходов, а расположение пластин друг за другом и на равном расстоянии между соседними пластинами, влечет несплошную обработку, что отрицательно сказывается на качестве крошения почвы.
Задачей заявляемой полезной модели является создание секции бороны гибкой, пригодной для использования на почвах с различной степенью влажности и засоренности, позволяющей увеличить количество способов обработки почвы под различными углами атаки зубьев, а также снижение энергозатрат при бороновании, повышение качества обработки почвы.
Поставленная задача решается тем, что секция бороны гибкой состоит из брусьев одинаковой длины, которые расположены на равном расстоянии параллельно друг другу и под прямым углом к линии тяги, а на поверхности каждого из брусьев с одинаковым интервалом закреплены зубья, причем брусья смещены друг относительно друга таким образом, что зубья в секции расположены в шахматном порядке, при этом брусья соединены в. секцию посредством разборных шарнирных соединений, установленных по обоим краям каждого бруса, причем разборное шарнирное соединение включает кронштейн, состоящий из верхней пластины прямоугольной формы с согнутыми в одной плоскости под разными углами краями, образующими опорные площадки, и нижней пластины, изогнутой таким образом, чтобы между ее краями свободно располагался брус, двух петель замкнутой прямоугольной формы круглого сечения, уголка в виде согнутой под углом пластины и дополнительного упора, установленного на кронштейне.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых схематически показаны: на фиг. 1 - общий вид секции бороны гибкой, на фиг. 2 - соединение зуба с брусом, на фиг. 3 - шарнирное соединение в сборе, на фиг. 4 - кронштейн шарнирного соединения, на фиг. 5 - секция бороны гибкой в рабочем положении.
Секция бороны гибкой (фиг. 1) состоит из параллельных брусьев (1) с закрепленными на них зубьями (2), брусья соединены в секцию посредством разборных шарнирных соединений (3), установленных по обоим краям каждого бруса. Брусья могут иметь круглое, квадратное или прямоугольное сечение, зубья - ножевидное (в виде ромба), квадратное или круглое сечение.
Зубья соединены с брусом одним из способов (фиг. 2), исключающим их проворачивание вокруг собственной оси. Зуб (2) соединен с брусом (1): посредством гайки (4) и специальной шайбы (5), повторяющей профиль бруса и имеющей посадочное место для фиксации зуба по форме его сечения; посредством гайки (4) и прикрепленной к брусу шайбы с фасонным отверстием (6), повторяющим форму сечения зуба; посредством гайки и зуба, изготовленного с фасонным пояском (7), повторяющим форму профиля бруса.
Разборное шарнирное соединение закреплено на брусе с помощью болтового соединения или с помощью зуба (фиг. 3). Разборное шарнирное соединение состоит из кронштейна (8), двух петель (9), либо петли (9) и звена (на фигуре не показано), уголка (10) и упора (11).
Кронштейн (фиг. 4) состоит из верхней (12) и нижней (13) пластин. Верхняя пластина имеет прямоугольную форму с согнутыми в одной плоскости под разными углами краями, образующими опорные площадки и предназначенными для фиксации наклона зуба в процессе движения секции. Причем на одной из опорных площадок предусмотрено крепление дополнительного упора (11), который позволяет зафиксировать зуб в вертикальном положении. Нижняя пластина кронштейна изогнута таким образом, чтобы между ее краями свободно располагался брус.
Петля (9) (фиг. 3) имеет замкнутую прямоугольную форму круглого сечения. Петли одной стороной подвижно соединены с нижней пластиной кронштейна шарнирного механизма, а противоположной стороной, также подвижно соединены с нижней пластиной кронштейна, установленного на краю соседнего бруса. Для соединения секций бороны гибкой в сцепку друг с другом, а также для присоединения к кронштейну почвообрабатывающей машины на крайних брусьях в кронштейнах шарнирных механизмов с внешней стороны установлены звенья для крепления соединительных кронштейнов, либо цепей.
Уголок (10) (фиг. 3) имеет вид согнутой под углом пластины, расположен снизу кронштейна шарнирного механизма и образует с ним замкнутый контур.
В рабочем положении (фиг. 5), когда к секции бороны гибкой приложена тяга, зубья, жестко соединенные с брусьями, под действием силы сопротивления почвы отклоняются в сторону, противоположную направлению движения. Кронштейны (8) одним краем согнутых опорных площадок верхних пластин опираются на петли (9), и зубья принимают наклонное положение под углом, равным разнице между 180° и углом согнутой опорной площадки кронштейна. Когда тяга приложена с противоположной стороны, кронштейны шарнирного механизма опираются на петли другой опорной площадкой верхней пластины, согнутой под иным углом, и все зубья секции также меняют угол наклона.
В зависимости от угла наклона зубья принимают «активное» - с меньшим углом наклона, «пассивное» - с большим углом наклона и вертикальное положение. На влажной почве для исключения залипания применяют «пассивное» положение зубьев. При оптимальной влажности почвы для уменьшения тягового сопротивления и при одновременном увеличении количества зубьев на один метр захвата применяют «активное» положение зубьев. На сухих почвах, требующих жесткой, агрессивной обработки, возможно применение традиционного вертикального положения зубьев.
Возможность изменения угла наклона зубьев позволяет повысить универсальность и расширить функциональные возможности данной полезной модели для обработки почвы.
Предлагаемое техническое решение позволяет использовать секцию бороны гибкой на более влажных почвах, т.е. обеспечить сохранение влаги на полях в более ранние сроки по сравнению с другими боронами, а благодаря использованию шарнирного соединения брусья совершают постоянные вибрационные и качательные движения, что позволяет максимально точно копировать рельеф почвы, исключить забивание орудия пожнивными остатками, легко преодолевать препятствия и, таким образом, более качественно выравнивать обрабатываемую поверхность. Кроме того, в соответствии с требованиями к качеству обработки почвы возможно регулирование числа зубьев на метр захвата почвы посредством установки дополнительного количества брусьев в секцию, либо соединением двух секций в сцепку друг с другом. Возможность изменения наклона зубьев позволяет подстраиваться под тяговое усилие трактора, тем самым снижая его удельные энергозатраты.