СТРЕЛЬЧАТАЯ ЛАПА КУЛЬТИВАТОРА

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, именно к конструкции почвообрабатывающих орудий, более конкретно к стрельчатым лапам культиваторов с жестко закрепленной режущей частью и может найти применение при создании современных высокопроизводительных и высокоресурсных культиваторов для сплошной и междурядной обработки почвы.
]
Известна конструкция стрельчатой лапы культиватора, содержащая носовую часть, симметричные крылья с лезвийной частью и элемент крепления лапы к стойке культиватора (Кленин Н.И., Сакун В.А., Сельскохозяйственные машины, М.: Колос, 1994, с.751, стр.139)..
Основными параметрами известной конструкции стрельчатой лапы являются: угол раствора 2γ=56-80°; угол крошения α=9-18°; угол постановки к горизонту ε=15-30°; угол заострения i=12-15°; ширина захвата b=145-385 мм; толщина 4-8 мм; глубина обработки 4-12 см. В зависимости от значений этих параметров проявляются полольная или рыхлительная функции лап при обработке почв.
Ресурс известной культиваторной лапы, в случае обычно применяемых для их изготовления сталей типа 65Г и в зависимости от гранулометрического состава обрабатываемых почв, не превышает 7-15 га вследствие интенсивного абразивного изнашивания носовой и лезвийных частей крыльев лапы. При этом интенсивность изнашивания носовой части примерно в 3…4 раза превышает интенсивность изнашивания лезвийной части крыльев.
Это вызвано тем, что носовая часть лапы осуществляет прямое фронтальное резание почвы, так как режущая кромка ее в результате изнашивания возрастает и становится практически перпендикулярной направлению движения лапы, в то время как лезвийная часть крыльев осуществляет косое резание, так как режущая кромка ее расположена под углом к направлению движения. В результате этого на носовую часть действует давление почвы, в 3-4 раза превышающее давление, действующее на лезвийную часть крыльев. В результате такого характера изнашивания в процессе эксплуатации повышается тяговое сопротивление лапы, снижается ее заглубляющая способность, не выполняются агротехнические требования при обработке почвы.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является стрельчатая лапа культиватора, содержащая носовую часть, симметричные крылья с лезвийными частями и элемент крепления лапы к стойке культиватора (патент РФ №2070363, А01В 35/00, 1996 г. - прототип, дата публикации 20.12.1996 г, бюллетень №351996).
Известная лапа культиватора имеет наплавленные упрочняющим слоем лезвия, хвостовик, расположенный за носовой частью, у которой рабочие поверхности крыльев и участков, примыкающих к носовой части выполнены криволинейными, а линии режущих кромок носовой части вынесены вперед относительно линий режущих кромок лезвий на крыльях.
Для упрочняющих слоев носовой и лезвийной частей лапы в современных условиях применяют износостойкие высоколегированные сплавы ФБХ-6-2, УС-25 и другие толщиной 0,4-0,5 мм на лезвийной и 0,8-1,0 мм на носовой. Благодаря этому износостойкость лапы несколько возрастает.
Тем не менее, срок службы известной культиваторной лапы с упрочняющей наплавкой не удовлетворяет условию равностойкости носка и лезвийной части крыльев, особенно при обработке песчаных, супесчаных и легких суглинистых почв с твердостью, превышающей 1,5-1,7 МПа. Так, наработка известной стрельчатой культиваторной лапы из прокатной стали 65Г составляет 10-20 га. При этом отдельные рабочие поверхности лапы изнашиваются так же не равномерно.
Решаемая задача и технический результат полезной модели заключаются в создании равностойкого рабочего органа, обладающего одинаково высоким ресурсом и износостойкостью как носовой, так и лезвийных частей крыльев в различных условиях эксплуатации, в том числе на легких суглинистых и песчаных почвах. При этом тяговое сопротивление лапы не должно повышаться по мере ее изнашивания.
Указанная задача решается тем, что в стрельчатой лапе культиватора, содержащей носовую часть, симметричные крылья с лезвийными частями и элемент крепления лапы к стойке культиватора, согласно полезной модели, носовая часть лапы культиватора выполнена сборной и включает накладной элемент в виде заостренного бруса, закрепленного в носовой части лапы культиватора, при этом элементы лапы культиватора выполнены из легированной стали 40ХС, 40Х или 65Г при поверхностной твердости в диапазоне HRC 48-55, а накладной элемент изготовлен из износостойкой легированной стали X12, Х12МФ, другой износостойкой стали или износостойкого чугуна.
Кроме того, накладной элемент может иметь в поперечном сечении форму полукруга, многоугольника, прямоугольника. Прямоугольник - менее желательная форма, многоугольник и полукруг - наиболее предпочтительны, т.к они обеспечивают наибольшую жесткость при одной и той же площади сечения; полукруг получают путем продольного разреза круглого прутка, многоугольник - шестигранника.
Длина бруса накладного элемента должна быть в пределах 60-90 мм, угол заострения - 25-30°, выступание заостренной части накладного элемента от основания носовой части - 30-40 мм, ширина бруса - 0,1-0,15 от ширины захвата лапы, толщина бруса - 2,5-3,5 от толщины листа, из которого изготовлена лапа.
Указанные марки стали для изготовления элементов лапы по своим физико-механическим, технико-экономическим характеристикам (твердости, ударной вязкости, прочности, износостойкости) превышают параметры стали 65Г.
Об этом свидетельствуют результаты исследований, проведенные в МГАУ им. В.П.Горячкина и представленные в таблице 1. За эталонную принята сталь 45 в состоянии поставки твердостью НВ 180.
Кроме того, заточка крыльев лапы культиватора проводится:
- с верхней стороны под углом 8-10° при угле постановки к горизонту ε≤15°;
- с двухсторонней заточкой под углом 4-5° при угле постановки к горизонту 15°<ε≤20°;
- с нижней стороны под углом 8-10° при угле постановки к горизонту ε>20°.
Такие углы заточки в наибольшей мерее обеспечивают хорошую заглубляемость лапы и наименьший стабилизированный угол заострения при изнашивании лезвия.
Таблица 1
Значения твердости, прочности, относительной износостойкости и стоимостной оценки износостойкости стали
Марка стали
Темпера тура отпуска, °С
Ударная вязкость, Дж/см<sup>2</sup>
Твердость, НКС<sub>э</sub>
Врем. сопротивление на разрыв, МПа
Относительная износостойкость
Относительна цена
Относительна я стоимостная оценка износостойкости
45
175
30
30
1050
1,00
1,00
1,0
65Г
400
30
48
1650
1,86
1,40
0,75
40Х
180
30
55
1800
2,60
1,30
0,50
40ХС
175
60
57
2000
2,80
1,34
0,48
2
Как видно из этой таблицы, при одной и той же ударной вязкости (30 Дж/см), относительная стоимостная оценка стали 40ХС более, чем в 1,5 раза ниже по сравнению со сталью 65Г, т.е износостойкость стали 40ХС выше, а ее стоимость ниже по сравнению со сталью 65Г.
В зависимости от назначения стрельчатые лапы с накладными элементами могут устанавливаться на всех типах культиваторов для выполнения как прополки, междурядной обработки, так и при выполнении предпосевной обработки всех типов почв, кроме каменистых. При этом рыхлительная способность лапы повышается.
Конкретный пример выполнения стрельчатой лапы с накладным элементом представлен на фиг.1
Стрельчатая лапа культиватора содержит носовую часть 1, симметричные крылья 2 с лезвийными частями 3 и элемент 4 для крепления лапы к стойке культиватора. Носовая часть 1 лапы культиватора выполнена сборной и включает накладной элемент 5 в виде заостренного бруса, механически закрепленного в носовой части 1 лапы культиватора винтами 6 или сваркой или пайкой.
Стрельчатая лапа культиватора изготавливается из листового проката стали 40ХС толщиной t=6,0 мм с параметрами: угол раствора 2γ=60°; угол крошения α=18°; угол постановки к горизонту ε=30°; ширина захвата b=330 мм. Носовая часть лапы 1 обрубается до ширины с=30-35 мм. На лапе сверлятся два отверстия 08,5 мм для механического крепления накладного элемента.
Лапа закаливается на твердость HRC 52-55 (из стали 40Х - на твердость HRC 50-52) и затачивается лезвийная часть крыльев 3 с нижней стороны на угол i=8-10°. Толщина лезвия после заточки d=0,5 мм.
Накладной элемент 5 изготавливается из пруткового проката стали XI 2 диаметром 35 мм. Длина накладного элемента L=90 мм. После обработки одного конца заготовки на конус с углом при вершине 2β=60°, заготовка разрезается вдоль оси на две равные части. Таким образом из прутка изготавливается два накладных элемента. На плоскости разъема элемента фрезеруется уступ глубиной 6 мм (равный толщине листа, из которого изготовлена лапа) для обеспечения бесступенчатого соединения накладного элемента с лапой. Перед креплением к лапе накладной элемент закаливается на твердость HRC58-60, затем крепится к лапе двумя винтами 6 М8 (можно заклепками).
Стрельчатая лапа с накладным элементом функционирует следующим образом.
Острый износостойкий накладной элемент носовой части лапы легко внедряется в почву и рыхлит ее, тем самым в значительной мере снижая нагрузку на начало лезвийной части крыла. Так как угол заострения носовой части (накладного элемента) составляет 30°, это обеспечивает хорошую заглубляемость лапы, а минимальный угол заточки i=10° с нижней рабочей поверхности лезвийной части крыльев - достаточную их остроту даже при значительном износе по ширине. Все это обеспечивает высокую работоспособность лапы длительный период времени без повышения тягового сопротивления.
В результате внедрения стрельчатых лап с накладными элементами повышается их ресурс, не менее чем до 40-50 га, при обеспечении агротехнических требований обработки почвы, снижается стоимость обработки, повышается производительность труда за счет снижения количества замен лап и их ремонта при незначительных капитальных затратах.