БОРОНА ДИСКОВАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ

Предполагаемая полезная модель (ПМ) относится к области сельскохозяйственного машиностроения, преимущественно к почвообрабатывающим орудиям с пассивными ротационными дисковыми рабочими органами, и может быть использована в сельском хозяйстве для предпосевной и послеуборочной обработки почвы.
Известен плуг-лущильник садовый (см. заявка на патент РФ №2003122751, 2005 г.), содержащий раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными балками, на которых рядами автономно, фронтально по ширине захвата на стойках установлены сферические диски с регулируемым углом атаки, который устанавливается специальным ключом и контролируется линейным указателем, причем стойки сферических дисков в раме устанавливаются жестко (прессовая посадка) на конусах, а поворотные рычаги регулировки угла атаки установлены вверху стоек, вне зоны действия изгибающих и крутящих моментов.
Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой ПМ, являются рама с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными балками, на которых рядами автономно на стойках установлены сферические диски.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: некачественное измельчение почвы по глубине и ширине захвата, причем профиль дна борозды получается гребнистым с повышенной высотой гребней, а так же большие трудо- и энергозатраты при агрегатировании и техническом обслуживании.
Известен также плуг-лущильник дисковый (см. патент на ПМ РФ №14797, 2000 г.), содержащий раму, диски, регулятор угла атаки дисков, причем диски установлены рядами на коленообразных стойках, шарнирно
закрепленных на параллельных балках рамы, со смещением одного ряда относительно другого и снабжены механизмом поворота к направлению движения, выполненным в виде рычага, жестко соединенного со стойкой и шарнирно с траверсой, параллельной к балке, и винтовой парой, обеспечивающей продольное перемещение траверсы, а рама, через механизм заглубления дисков, задней и/или передней частью опирается на барабан-выравниватель почвы.
Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой ПМ, являются рама, диски, установленные автономно рядами на стойках, шарнирно закрепленных на параллельных брусьях рамы со смещением одного ряда относительно другого и барабан-выравниватель почвы.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, является то, что угол атаки дисков в рядах очень критичен, что приводит при прохождении препятствий к сносу орудия относительно продольной оси и резкому ухудшению качества обработки почвы, повышению ее гребнистости, а так же к большим трудо- и энергозатратам при агрегатировании и техническом обслуживании.
Из известных устройств наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является «Борона дисковая комбинированная» (ПМ РФ №54482, 2006 г.) содержащая раму, диски, установленные автономно рядами на стойках, шарнирно закрепленные на параллельных брусьях рамы со смещением одного ряда относительно другого и снабженных механизмом поворота к направлению движения, выполненным в виде рычага, и барабан-выравниватель почвы, при этом рама опирается на транспортные колеса, сферические диски выполнены с полукруглыми вырезами по внешней стороне сферического диска и установлены вогнутой стороной на 1-м ряду брусьев в направлении обработанной стороны почвы, а на 2-м ряду брусьев они установлены в противоположную сторону и вместе образуют первый парный ряд сферических дисков, а в последующих соседних парных рядах сферические диски установлены соответственно в противоположном
направлении относительно 1-го парного ряда, при этом стойки выполнены прямыми, а на их концах под фиксированным углом наклона 10 град. к торцевой плоскости стойки посредством подшипниковых узлов жестко закреплены сферические диски, кроме того, угол атаки диска, регулируется механизмом поворота от 0 до 30 град., а крепление бороны к движущемуся агрегату выполнено посредством демпфирующего механизма пружинного типа.
Признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой ПМ, являются: рама, диски, установленные автономными рядами на стойках (в заявляемой ПМ - индивидуальные стойки), закрепленных на параллельных брусьях рамы со смещением одного ряда относительно другого, при этом рама опирается на транспортные колеса, барабан-выравниватель почвы, сферические диски, которые выполнены с полукруглыми вырезами по внешней стороне сферического диска и установлены вогнутой стороной на первом ряду брусьев в направлении обрабатываемой почвы (в заявляемой ПМ в сторону направления движения и ориентированные идентично в каждом ряду), а на втором ряду брусьев они установлены в противоположную сторону и вместе образуют первый парный ряд сферических дисков (в заявляемой ПМ вогнутость сферических дисков каждого последующего ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда), а крепление бороны выполнено посредством демпфирующего механизма пружинного типа.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются критичность углов атаки и наклона сферических дисков, а также вертикальное расположение стоек к поверхности обрабатываемой почвы, что приводит к нестабильному, неплавному и неравномерному движению бороны за счет неровности почвы, препятствий в виде камней и пр., т.е. к ухудшению качества обработки почвы и даже к выходу из строя отдельных узлов бороны, а также к большим трудо- и энергозатратам.
Задачей предполагаемой ПМ является улучшение качества обработки почвы, снижение трудо- и энергозатрат, облегчение эксплуатации, ремонта и технического обслуживания заявляемого устройства.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве верхний конец каждой индивидуальной стойки с помощью шарнирного узла, состоящего из пружинных элементов, жестко закреплен на брусе раме под углом 45°±10° к горизонтали, а к нижнему концу каждой индивидуальной стойки посредством болтового соединения прикреплен подшипниковый узел со сферический диском под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел находится вне сферы диска.
Для улучшения процесса самоочищения диска и проходимости бороны по полям с жесткими и крупными стеблевыми пожнивными остатками, а также с повышенной влажностью почвы, к нижнему концу каждой индивидуальной стойки посредством болтового соединения прикреплен подшипниковый узел со сферическим диском под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел находится внутри сферы диска и развернут на 180° по направлению к движению.
Для достижения технического результата, в известном устройстве, содержащем раму, сферические диски, выполненные с полукруглыми вырезами по внешней стороне, установленные рядами на индивидуальных стойках, закрепленных на параллельных брусьях рамы со смещением одного ряда относительно другого, причем рама опирается на транспортные колеса и снабжена барабаном-выравнивателем почвы, при этом сферические диски жестко закреплены на концах индивидуальных стоек посредством подшипниковых узлов и обращены вогнутостью в сторону направления движения и ориентированны идентично в каждом ряду, причем вогнутость дисков каждого последующего ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда, а крепление бороны выполнено с помощью демпфирующего механизма пружинного типа, причем верхний конец
каждой индивидуальной стойки с помощью шарнирного узла, состоящего из пружинных элементов, жестко закреплен на брусе раме под углом 45°±10° к горизонтали, а к нижнему концу каждой индивидуальной стойки посредством болтового соединения прикреплен подшипниковый узел со сферический диском под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел находится вне сферы диска.
Для особых условий работы к нижнему концу каждой индивидуальной стойки посредством болтового соединения прикреплен подшипниковый узел со сферическим диском под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел находится внутри сферы диска и развернут на 180° по направлению к движению.
Предполагаемая борона дисковая комбинированная иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3. На фиг.1 показан общий вид бороны дисковой комбинированной, на фиг.2 - индивидуальная стойка со сферическим диском, на фиг.3 - индивидуальная стойка с корпусом подшипника внутри сферы диска.
Борона дисковая комбинированная (Фиг.1) содержит раму 1, сферические диски 2, установленные рядами на индивидуальных стойках 3, закрепленных на параллельных брусьях 4 рамы 1 со смещением одного ряда относительно другого, барабан-выравниватель почвы 5, транспортные колеса 6, на которые опирается рама 1, шарнирные узлы 7, жестко соединенные с брусьями 4 рамы 1 под углом 45°±10° к горизонтали. Крепление бороны к движущемуся трактору выполнено посредством демпфирующего механизма пружинного типа 8.
На верхнем конце каждой индивидуальной стойки 3 (Фиг.2) расположен шарнирный узел 7, состоящий из пружинных элементов 9 и жестко закрепленный на брусе 4. На нижнем конце каждой индивидуальной стойки при помощи болтового соединения 10 закреплен подшипниковый узел 11, жестко соединенный со сферическим диском 2 под углом наклона к
горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел 11 находится вне сферы диска 2.
Индивидуальная стойка 3 (Фиг.3) содержит на нижнем конце закрепленный с помощью болтового соединения 10 подшипниковый узел 11, жестко соединенный со сферическим диском 2 под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5°, причем подшипниковый узел 11 находится внутри сферы диска 2 и развернут на 180° по направлению к движению.
Борона дисковая комбинированная работает следующим образом. При приведении транспортных колес 6 в рабочее положение (Фиг.1), сферические диски 2 заглубляются. При движении бороны вперед благодаря тому, что сферические диски 2 выполнены с полукруглыми вырезами по внешней стороне и обращены вогнутостью в сторону направления движения и ориентированы идентично в каждом ряду, причем вогнутость дисков каждого последующего ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда, происходит отделение каждым последующим сферическим диском 2 (после дисков 1-го ряда) почвенного пласта от монолита и сдвигание его в сторону борозды, на что тратится значительно меньше энергии, чем сдвигание его в сторону монолита, т.е. необработанной части поля. Так как каждый последующий сферический диск 2 каждого ряда смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом сферических дисков 2 междисковой полосы почвы, поэтому он отрезает одинаковый по ширине пласт земли. Это улучшает однородность обработки, качество и степень крошения обрабатываемого слоя почвы, обеспечивает подрезание растительных остатков и выравнивает дно борозды. В зависимости от состояния агрофона (наличие большого количества пожнивных остатков определенных культур, повышенная влажность и плотность почвы и др.) может быть использован подшипниковый узел 11 со сферическим диском 2, развернутый на 180 по направлению к движению так, что его корпус находится внутри сферы диска,
что обеспечивает заявляемому устройству повышенную проходимость. Конструкция индивидуальной стойки 3, закрепленной на брусе 4 рамы 1 с помощью шарнирного узла 7 под углом 45°±10° к горизонтали, позволяет ей иметь степень свободы в вертикальной плоскости. Наличие шарнирного узла 7, состоящего из пружинных элементов 9, при заглублении дисков 2 в почву и наезде на скрытые в почве препятствия (камни, металлические отходы и т.д.) позволяет стойке 3 с диском 2 преодолеть их, а затем вернуться в исходное положение. Данный механизм повышает ресурс каждого сферического диска 2 и бороны в целом, а также значительно сокращает выход дисков 2 из строя при наезде на скрытые в почве препятствия. Жесткое крепление подшипникового узла 11 с диском 2 к индивидуальной стойке 3 под углом наклона к горизонтали 25°±5° и углом атаки 20°±5° обеспечивает оптимальное соотношение качества крошения почвы и заделки в нее растительных остатков. Наличие болтового соединения 10 подшипникового узла 11 с индивидуальной стойкой 3 значительно упрощает смену вышедшего из строя сферического диска 2 в полевых условиях, а также позволяет оперативно производить замену подшипникового узла 11. Барабан-выравниватель 5 почвы крепится к раме 1 и при движении устройства выравнивает гребни борозды почвы и дробит глыбы. Демпфирующий механизм пружинного типа 8 обеспечивает равномерное движение бороны по обрабатываемой поверхности почвы, при этом сглаживает рывки и препятствует резкому сносу бороны относительно продольной оси движения, что уменьшает износ бороны и увеличивает срок ее эксплуатации.
Таким образом заявляемая ПМ имеет существенные преимущества перед известными за счет того, что новая конструкция стоек позволяет бороне преодолевать препятствия в виде крупных камней, металлических отходов и т.п., что повышает ресурс каждого рабочего органа и бороны в целом, и значительно сокращает выход из строя дисков и стоек, а также дает возможность использовать разные схемы установки дисков (подшипниковый
узел внутри сферы или вне сферы диска) и их быструю замену в полевых условиях, что облегчает ее эксплуатацию, ремонт и техническое обслуживание.
Для пояснения выбора диапазонов комбинаций углов, а именно: угла наклона стойки к горизонтали, угла атаки сферического диска и угла наклона оси сферического диска к горизонтали приведена таблица, в которой отражены экспериментально полученные варианты комбинаций углов для разных типов почв.
№
Типы почв
Угол наклона стойки к горизонтали
Угол атаки сферического диска
Угол наклона оси сферического диска к горизонтали
1.
Легкие почвы
35°
25°
30°
2.
Средние почвы
45°
20°
25°
3.
Тяжелые почвы
55°
15°
20°
В данной таблице представлены варианты комбинаций углов, имеющих ярко выраженное практическое значение.
В первом случае, когда обработка производится по легким почвам, положительный технический результат возможно достичь, соблюдая комбинацию углов 35°, 25°, 30°, т.е. угол наклона стойки минимален, что обеспечивает срабатывание пружинного элемента в легкой почве, угол атаки 25° и угол наклона 30° максимальны, что обеспечивает в легких почвах максимально возможное заглубление сферического диска.
В третьем случае тяжелая почва имеет большую величину удельного сопротивления на отдельно взятую стойку со сферическим диском, и для достижения заявленного технического результата необходимо увеличить наклон стойки до 55°, сохранив при этом возможность срабатывания пружинных элементов в тяжелых условиях. Угол атаки и угол наклона к горизонту взяты минимальные 15° и 20° соответственно, для обеспечения оптимальных условий работы сферического диска в тяжелой почве.
Второй случай с комбинацией углов 45°, 20°, 25° наиболее универсален и применим на всех почвах. Он сочетает в себе топливную экономичность и качественную разделку почвы.
Таким образом, эти значения доказывают возможность получения технического результата, заключающегося в улучшении качества обработки разных типов почв, оборота пласта, его перемешивание, а также подрезание растительных остатков и получение ровного дна борозды, повышается проходимость бороны, что приводит к значительному сокращению трудо- и энергозатрат.