ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, преимущественно к рабочим органам почвообрабатьшающих орудий и может найти применение при создании культиваторов, машинных плугов, дисковых борон и других почвообрабатывающих орудий различного назначения.
Известно устройство плужного лемеха для нарезки борозд и посева семенного материала, содержащего стрельчатый рабочий орган и средства его крепления (см. заявку РФ на изобретение  2000124403 13, БИ-26,2002 г.).
Несмотря на большое разнообразие почвообрабатывающих орудий, рабочие органы плугов, культиваторов, борон во всех случаях испытывают значительный абразивный износ при трении о почву, что снижает срок их службы. Поэтому режупще части обычно затачивают, изготавливают из высокопрочных сортов стали, поверхностные слои подвергают закалке, наплавке и т.п.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является почвообрабатывающее орудие плуга или культиватора, содержащее режущие, направляющие и защитные элементы и средства их крепления (см. Ю.И.Воронов, Л.Н.Ковалев, А.Н.Устинов Сельскохозяйственные машины, Москва, ВО «Агропромиздат, 1990г., с. 9 - прототип)
Материалом для упомянутых элементов является сталь различных сортов, а для защитных элементов наиболее изнашиваемых областей рабочих органов применяют более износостойкие накладные или наплавляемые элементы. В частности, для сохранения остроты и повьппения износостойкости лезвияпромышленность вьшускает рабочие
органы культиваторов, борон и лемеха плугов, тыльная сторона которых вдоль режущей кромки на ширину десятков мм упрочнена твердым сплавом. У таких рабочих органов твердый нижний слой изнашивается медленнее верхнего, вследствие чего он выступает вперед, образуя лезвие достаточной остроты.
Недостатком такого почвообрабатывающего орудия является сравнительно невысокий ресурс и надежность прежде всего его режущих частей, работающих в тяжелых условиях абразивного износа при глубокой вспашке почвы с высоким удельным сопротивлением.
Решаемой задачей полезной модели является создание современного, надежного, многофункционального и эффективного машинного почвообрабатывающего орудия с высокими ресурсом и износостойкостью его рабочих органов в различных, в том числе, тяжелых условиях эксплуатации на суглинистых и песчаных почвах.
Указанная задача решается тем, что в почвообрабатьшающем орудии, содержащем режущие, направляющие и защитные элементы, согласно полезной модели, по крайней мере режущие элементы дополнительно снабжены неподвижно закрепленными на рабочей поверхности защитными керамическими вставками или накладками, причем отнощение щирины каждой из них к дшше находится в диапазоне 0,2-5, отношение толщины защитного элемента к егодлиненаходится в диапазоне 0,1 - 1,
отношение величины зазора между защитными элементами к ихдлине
находится в диапазоне 0,1 -10, а вылет запщтных элементов над основой рабочего органа находится в диапазоне 0-5 мм.
Кроме того, защитные керамические вставки или накладки могут иметь в плане форму круга, овала, правильного или неправильного многоугольника, а в сечении - форму прямоугольника, трапеции или криволинейной фигуры.
Кроме того, защитные керамические вставки или накладки могут бьпъ закреплены на поверхности режущих элементов механически, клеем, пайкой или выполнены плазменным напылением.
Кроме того, защитные керамические вставки или накладки, расположенные на передней носовой части режущего элемента могут иметь
заточку острия для уменьшения абразивного износа элементов рабочего органа, расположенных за ним.
Кроме того, режущие элементы почвообрабатывающего орудия могут быть установлены неподвижно или с возможностью вращения относительно его несущей рамы.
Кроме того, направляющие рабочие поверхности почвообрабатывающего оруЦщя могут быть снабжены дополнительнымизносостойким покрытием толщиной 0,1 - 1,5 мм
на основе металлических легированных сплавов, металлокерамических или углеродсодержащих соединений, алмазного напыления или керамики с низким коэффициентом трения.
Такое вьщолнение почвообрабатывающего орудия, упрочненного керамикой, позволяет кардинально повысить износостойкость наиболее нагруженных режущих и отвальных элементов большинства типов почвообрабатывающих орудий для различных видов обрабатываемых почв за счет того, что абразивному износу при такой конструкции устройства подвергаются прежде всего именно керамические защитные элементы орудия. Износ стальной основы между керамическими вставками на рабочих поверхностях при этом во много раз снижается благодаря экранирующему действию защитных вставок, при котором частицы грунта действуют на промежуточные стальные элементы почвообрабатывающего орудия с меньшим нормальным усилием, а дополнительное защитное покрытие на направляющих элементах орудия снижает необходимое тяговое усилие и дополнительно повышает его надежность.
Отношение ширины каждого из защитных элементов к длине не должно быть превьппено пятикратно в силу того, что в этом случае керамические вставки или накладки являются неустойчивыми к ударным рабочим нагрузкам.
Отношение толщины защитного элемента к егодлинеможет достигать
ОД только для сравнительно тонких или малых защитных элементов и не должно превьщ1ать 1, поскольку при этом значительно увеличивается вьшет вставок над основной поверхностью.
Указанное отношение величины зазора между защитными элементами к их длинеопределяет сравнительно широкий диапазон расстояний, на
котором могут находиться защитные элементы - от 1 до 100 и более мм. Зазор между указанными вставками вдоль выбранного направления не может быть менее одной толщины вставки по причине дороговизны изделия и технологической сложности и не должен превышать 10 размеров толпщны вставок - по причине увеличивающегося абразивного износа стальной основы орудия.
Вылет защитных керамических элементов над основой рабочего органа более 5 мм нецелесообразен по прочностным соображениям, а зэтлублять их в тело рабочего органа нежелательно по причине увеличивающегося износа. Толщину дополнительного покрытия на направляющих поверхностях орудия практически нецелесообразно выполнять менее 0,1 мм, а ее превьппение сверх 1,5мм технологически сложно и дорого.
Конкретный прим выполнения рабочих органов культиватора с защитными керамическими элементами показан на прилагаемом чертеже (фиг. 1,2), на котором даны общий вид культиватора и его поперечное сечение.
Универсальная стрельчатая лапа культиватора имеет два симметричных крьша 1 и крепежную пластину 2, Лезвия культиватора снабжены защитными керамическими вставками 3,4, установленные на рабочей поверхности режущего элемента с его тыльной или лицевой стороны. Керамические вставки или накладки 3,4, имеют прямоугольную, трапециидальную или иную в плане форму. Выделенный защитный керамический элемент 4 на передней части (острие) культиватора имеет специальную заточку и особое крепление в теле культиватора. Его размерытолщина, вылет и геометрия
могут отличаться от параметров других защитных элементов.
На свободной лицевой направляющей поверхности культиватора также имеется более тонкое износостойкое покрьггие 5, нанесенное преимущественно напылением, например, слоем керамики с низким коэффициентом трения толщиной 0,5 мм. Зоны размещения этого покрытия на культиваторе очерчены пунктирными линиями.
Керамические вставки 3,4 в конкретном примере выполнения культиватора имеют толщину порядка 3-10 мм, ширину 10 - 40 мм и среднюю длину 25 - 70 мм, для элемента 4 в носовой части размеры, как правило, наибольшие, в данном случае 8x40x60. При этом расстояние между защитными элементами вдоль лезвия может составлять от 5 до 30 мм и более. Расположение и геометрические размеры керамических пластин или накладок могут различаться в зависимости от условий износа и типа почвообрабатывающего орудия. Накладки 5 на лицевой поверхности культиватора могут иметь в плане форму круга.
Среднее отношениеширины и длины вставок и накладок в указанной
конструкции культиватора находятся в диапазоне 0,5 - 2. Среднее отношение толщины вставок к их длинев указанных случаях составляет примерно 0,2 - 0,3, а
отношение величины зазора между ними кдлине - около 0,4 - 0,6. В
зависимости от условий работы культиватора должны определяться, соответственно, геометрические параметры и место установки вставок или накладок в зоне максимального износа.
Защитные элементы 3,4 могут монтироваться в пазах глубиной, примерно равной или меньшей толщины вставок и шириной, примерно равной их ширине как с применением клеев, так и механически с использованием, например, болтовых соединений, схемы ласточкиного хвоста и др. На лицевой поверхности культиватора покрытие 5 может быть нанесено плазменным напылением керамических слоев, в частности, двуокиси алюминия толщиной Oj3 -1 мм.
Рабочий орган почвообрабатывающего орудия на примере культиватора функционирует следующим образом.
Основное направление движения культиватора в почвенном слое осуществляется вдоль его нижней режущей кромки вперед к его заостренной части, поэтому частицы почвенного слоя движутся преимущественно вдоль его длинной стороны крыльев 1, а в области подьема - по сложной траектории снизу вверх. Вдоль указанных направлений поверхности рабочих органов установлены вставки или накладки 3 из керамических материалов, обладающих в 3...10 раз более высокими характеристиками абразивного износа, чем основной металл культиватора. При его работе значительную часть пути слои почвы контактируют непосредственно с керамической поверхностью вставок или накладок 3. Эта часть пути различна для разных траекторий движения почвенных слоев и типов керамических вставок.
В данном случае защищенность рабочих частей культиватора максимальна. В областях между пластинами 3,4 абразивному износу подвергается непосредственно стальное несущее тело культиватора. Износ его зависит прежде всего от траектории движения частиц обрабатываемой почвы и от расстояния между защитными элементами 3,4, который сравнительно мал именно при указанных соотношениях толщины, ширины
защитных элементов и расстояний между ними. Для предложенного устройства важную роль играет и вылет защитных элементов за геометрические границы стальной поверхности культиватора. В большинстве случаев он может быть нулевым или иметь незначительную величину 0-5 мм,
В результате внедрения зшрочненных керамическими защитными элементами рабочих органов мащинных культиваторов, плугов и борон снижается стоимость обработки сельскохозяйственных площадей и повыщается производительность труда при невысоких капитальных затратах.Выпуск подобных почвообрабатывющих орудий
сельскохозяйственных машин с керамическими защитными элементами может быть налажен в условиях обычных предприятий по производству сельскохозяйственной техники.