БОРОНА ДИСКОВАЯ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, преимущественно к почвообрабатывающим орудиям.
Известно дисковое почвообрабатывающее орудие RU №2185044 от 20.07.2002 г, содержащее раму с поперечными балками, на которой рядами на индивидуальных стойках, через подшипниковый узел установлены сферические диски. Диски имеют наклон к вертикали и регулируемый угол атаки. Вогнутость дисков четного ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда, а диски второго и третьего ряда направлены вогнутостью в одну сторону. При этом каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска на величину равную частному от деления междискового расстояния в ряду на количество рядов. Недостатком такой расстановки дисков является то, что при работе орудие легко перекашивается таким образом, что диски последующих рядов попадают в борозду оставляемую предыдущими дисками, создавая огрехи. Кроме того равномерное смещение дисков последующего ряда, относительно предыдущего правильно только для дисков без наклона к вертикали. Для дисков имеющих наклон к вертикали след оставляемый диском тоже наклоняется в сторону выпуклости диска. При этом в смежных следах оставляемых дисками, вогнутые поверхности которых обращены наружу пространства между следами получается значительное перекрытие. Это способствует сбиванию последующих дисков в готовую борозду, вызывая огрехи, и приводит к повышенному расходу топлива на лишнее перемешивание земли.
Известна борона дисковая RU №2292695 С2 от 27.06.2005 г, содержащая раму с поперечными балками, на которой рядами на индивидуальных стойках, через подшипниковый узел установлены сферические диски. Диски имеют наклон к вертикали и регулируемый угол атаки. Вогнутость дисков последующего ряда противоположна вогнутости предыдущего ряда. Причем диски четных рядов смещены относительно предыдущих рядов на расстояние:
ч
Δ=2t±0,1D,
где: t - частное от деления междискового расстояния в ряду на количество рядов;
D-диаметр диска.
А диски 3-го ряда смещены относительно дисков предыдущего ряда на расстояние:
3
Δ=t±0,1D.
Расстановка дисков в этом техническом решении удачнее. Однако приводимые формулы имеют слишком большой допуск и не раскрывают сущность вопроса. Например, при D=560 мм и t=100 мм смещение составит Δ=100±56 мм.
Если же смещение дисков будет одинаковым, орудие будет иметь те же недостатки что и предыдущее.
Попытка привязать величину взаимного поперечного смещения дисков в соседних рядах в зависимости от пространственной ориентации этих дисков показана в бороне дисковой RU №72809 U1 от 10.05.2008 г, содержащей раму с поперечными балками, на которой рядами на индивидуальных стойках, через подшипниковый узел установлены сферические диски. Диски имеют наклон к вертикали и регулируемый угол атаки. Вогнутость дисков четного ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда, а диски второго и третьего ряда направлены вогнутостью в одну сторону. Диски 2-го, 3-го и 4-го ряда смещены в поперечном направлении относительно дисков 1-го ряда в последовательности 1-2-3-4. При этом взаимное поперечное смещение дисков в соседних рядах, в зависимости от пространственной ориентации этих дисков, находится в зависимости:
b<a<с,
где: a - величина поперечного смещения смежных дисков, вогнутость которых обращена в одну сторону; b - величина поперечного смещения смежных дисков, вогнутость которых обращена наружу пространства между следами этих смежных дисков; с - величина поперечного смещения смежных дисков, вогнутость которых обращена внутрь пространства между следами этих смежных дисков. Однако зависимость поперечного смещения дисков выбрана неудачно. Во-первых, для дисков имеющих наклон к вертикали след оставляемый диском тоже наклоняется в сторону выпуклости диска. При этом в смежных следах оставляемых дисками, вогнутые поверхности которых обращены наружу пространства между следами получается значительное перекрытие. Это способствует сбиванию дисков в готовую борозду, вызывая огрехи, и приводит к повышенному расходу топлива на лишнее перемешивание земли.. Во-вторых, величина c - сделана самой большой, в расчете, что диски своей задней частью отрывают и сдвигают часть земли за пределами своего следа. Однако, на практике этого не происходит. На тяжелых почвах и при развитой корневой системе в этом месте остаются огрехи.
Общим недостатком в представленных выше формулах является расплывчатость формулировки. Сферические диски расположены с разной пространственной ориентацией. Поэтому непонятно по каким точкам отслеживать величину поперечного смещения.
Целью данного технического решения является снижение энергоемкости и повышение качества обработки почвы, а также, снижение себестоимости бороны дисковой.
Указанная цель достигается за счет того, что в дисковой бороне, содержащей раму, на которой рядами на индивидуальных стойках, через подшипниковый узел установлены наклонно к вертикали сферические диски, обращенные вогнутостью в сторону направления движения. При этом взаимное поперечное смещение дисков в соседних рядах, в зависимости от пространственной ориентации этих дисков, находится в зависимости:
b>a>с,
где: a - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена в одну сторону; b - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена наружу пространства между следами этих смежных дисков; с - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена внутрь пространства между следами этих смежных дисков.
На фиг.1 показан вид спереди четырехрядной бороны дисковой со смещением дисков в последовательности 1-3-2-4. На фиг.2 показан вид спереди четырехрядной бороны дисковой со смещением дисков в последовательности 1-2-3-4. На фиг.3 показан вид спереди двухрядной бороны дисковой. На фиг.4 показан вид спереди трехрядной бороны дисковой. На всех фигурах цифра внизу показывает номер ряда, на котором стоит диск, а след оставляемый дисками первого ряда заштрихован.
Дисковая борона состоит из рамы 1, на которой рядами на индивидуальных стойках 2, через подшипниковый узел 3 установлены наклонно к вертикали сферические диски 4.
Дисковые бороны на индивидуальных стойках применяются в основном для заделки в почву растительных остатков и уничтожения сорняков, в том числе на целинных и залежных землях. В этом случае главной задачей бороны является обработка с максимальной шириной захвата, но без огрехов. Высота остающихся гребней, присыпанных рыхлым слоем земли, роли не играет. Более того гребнистое дно способствует лучшему впитыванию дождей и сохранению влаги в почве.
Задача решается за счет равномерного перекрытия всех следов дисков. При этом взаимное поперечное смещение дисков в соседних рядах должно быть разным, в зависимости от пространственной ориентации этих дисков. Для дисков имеющих наклон к вертикали след оставляемый диском тоже наклоняется в сторону выпуклости диска. При этом величина поперечного смещения смежных дисков, вогнутость которых обращена наружу пространства между следами этих смежных дисков, должна быть наибольшей. Величина поперечного смещения смежных дисков, вогнутость которых обращена внутрь пространства между следами этих смежных дисков, должна быть наименьшей. Это можно записать формулой:
b>a>с,
где: a - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена в одну сторону; b - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена наружу пространства между следами этих смежных дисков; с - величина поперечного смещения самой нижней точки смежных дисков, вогнутость которых обращена внутрь пространства между следами этих смежных дисков.
Величина смещений зависит от диаметра диска D, угла атаки диска α, угла наклона диска к вертикали β, глубины обработки h. Но глубина обработки h сама зависит от величин D, α, β и, кроме того, от вертикальной нагрузки на диск и твердости почвы. Практически, при диаметре диска D=560 мм, угле атаки диска α=15…25°, угле наклона диска к вертикали β=11…13°, оптимальными будут: b=160±5 мм a=110±5 мм и с=80±5 мм. При этом расстояние между дисками в одном ряду L будет меняться в зависимости от расположения дисков на всем орудии. Например:
У четырехрядной бороны дисковой, где вогнутость дисков последующего ряда противоположна вогнутости предыдущего ряда, со смещением дисков в последовательности 1-3-2-4 (фиг.1) расстояние между дисками в одном ряду составит L=460±5 мм.
У четырехрядной бороны дисковой, где вогнутость дисков последующего ряда противоположна вогнутости предыдущего ряда, со смещением дисков в последовательности 1-2-3-4 (фиг.2) расстояние между дисками в одном ряду составит L=480±5 мм.
У двухрядной бороны дисковой (фиг.3) расстояние между дисками в одном ряду необходимо сделать максимально допустимым L=270±5 мм, чтобы уменьшить забивание дисков землей. При этом величины смещения составят с=100±5 мм и b=170±5 мм.
Следует отметить общий недостаток четырехрядных дисковых борон: маленькое расстояние между рядами приводит к забрасыванию землей последующие ряды дисков и их забиванию. У двухрядной дисковой бороны расстояние между рядами оптимальное, но мало расстояние между дисками в ряду. Идеальное расстояние между дисками, как в ряду, так и между рядами получается у трехрядной дисковой бороны. Чтобы компенсировать перекашивание бороны за счет боковой реакции почвы на диск, один из рядов делают симметричным. Половина дисков этого ряда направлена выпуклостью в одну сторону, другая половина дисков направлена выпуклостью в противоположную сторону. Но уравновесить боковые усилия на разных типах почв сложно. Как правило, трехрядные дисковые бороны имеют плохую курсовую устойчивость, то есть легко перекашиваются, образуя огрехи. Перекашиванию способствует то, что диски последующих рядов смещены на одинаковую величину. При этом в смежных следах оставляемых дисками, вогнутые поверхности которых обращены наружу пространства между следами получается значительное перекрытие. Это способствует сбиванию последующих дисков в готовую борозду, вызывая огрехи, и приводит к повышенному расходу топлива на лишнее перемешивание земли. Предлагаемая трехрядная дисковая борона (фиг.4) отличается тем, что вогнутость дисков 3-го ряда противоположна вогнутости дисков 2-го ряда, при этом смежные стороны дисков 2-го и 3-го ряда выпуклые. А диски 1-го ряда установлены в промежутке между вогнутостями дисков 2-го и 3-го ряда. При этом взаимное поперечное смещение дисков в соседних рядах, в зависимости от пространственной ориентации этих дисков, находится в той же зависимости: b>a>c.
При этом часть дисков 1-го ряда повернута вогнутостью вправо, а другая часть дисков 1-го ряда повернута вогнутостью влево и каждый диск 1-го ряда можно развернуть вогнутостью вправо или вогнутостью влево. Таким образом, легко уравновешиваются боковые силы при любых условиях. В частном случае при диаметре диска D=560 мм, угле атаки диска α=15…25° и угле наклона диска к вертикали β=11…13°, оптимальными будут: b=160±5 мм a=110±5 мм и с=80±5 мм. При этом расстояние между дисками в одном ряду составит L=350±5 мм.
Таким образом, за счет рационального распределения, можно уменьшить количество рабочих органов дисковой бороны при той же ширине захвата. Такое конструктивное исполнение позволит снизить энергоемкость и повысить качество обработки почвы, а также, снизить себестоимость бороны дисковой.