РАБОЧИЙ ОРГАН ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ
TILLER WORKING ELEMENT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям, и может быть использовано для основной отвальной или безотвальной обработки почвы.
Известен рабочий орган почвообрабатывающего культиватора, включающий плоскорежущую лапу с крючкообразной стойкой. На торцах крыльев лапы закреплены закрылки, выполненные в виде трапеции и установленные под острыми углами относительно направления движения и вертикальной оси. При этом на закрылках просверлены пазы, на которых закреплены шарниры плоских дисковых ножей (Патент РФ на изобретение №2001541, МПК: А01В 35/26).
Однако в процессе эксплуатации культиватора происходит быстрый износ его рабочих частей, в первую очередь, плоскорежущей лапы, при этом обеспечение дальнейшей работы культиватора с высоким качеством обработки почвы требует замены всего рабочего органа. Кроме того, данный рабочий орган культиватора не формирует на поверхности почвы защитный мульчирующий слой. Наряду с этим вследствие крючкообразной формы стойки рабочего органа, а также наличия шарниров плоских дисковых ножей за лапой, на стойке накапливаются стебли растений и растительных остатков, что приводит к разбросу почвы, увеличению тягового сопротивления, выглублению рабочего органа из почвы и сгруживанию почвы перед рабочим органом.
Наиболее близким к предлагаемому решению является рабочий орган почвообрабатывающего орудия, включающий стойку, смонтированную на раме орудия. На стойке закреплена стрельчатая лапа. К лапе и стойке прикреплен плоский вертикальный нож с режущей кромкой, имеющей форму дуги окружности (Патент РФ на изобретение №2181532, МПК А01В 35/20, 35/18).
Однако конструкция рабочего органа не обеспечивает замены быстроизнашиваемых рабочих частей, а также не обеспечивает возможности отвальной обработки почвы. Кроме того, данное изобретение характеризуется недостаточной заглубляемостью рабочего органа в сухую почву, что не позволяет качественно обрабатывать пахотный слой, а геометрия ножа плоскорежущей лапы не обеспечивает качественной обработки почвы (низкое качество крошения, образование глубоких борозд после обработки почвы данным рабочим органом и т.д.). Наличие плоского вертикального ножа в форме дуги окружности выглубляет рабочий орган из почвы, а на выступающей кромке ножа накапливаются стебли и растительные остатки вследствие того, что стебли не скользят по режущей кромке.
Задачей изобретения является создание комбинированного рабочего органа, обеспечивающего возможность замены быстроизнашиваемых рабочих частей при повышении качества обработки почвы и снижении тягового сопротивления рабочего органа, а также обеспечивающего возможность обработки почвы по безотвальной и отвальной технологии. При обработке почвы по отвальной технологии изобретение обеспечивает создание на ее поверхности защитного мульчирующего слоя, состоящего из перемешанных с почвой стерни и растительных остатков.
Техническим результатом является сокращение затрат, связанных с эксплуатацией почвообрабатывающего орудия, увеличение степени крошения почвы, обеспечение стабильности заданной глубины обработки почвы и прямолинейного движения рабочего органа, а также снижение тягового сопротивления. Кроме того, возможность использования рабочего органа с отвалом позволяет обрабатывать почву по отвальной технологии с формированием мульчирующего слоя, обеспечивающего накопление и сохранение влаги и защищающего почву от ветровой эрозии. Кроме того, заявляемое техническое решение обеспечивает улучшение схода стеблей и растительных остатков, накапливающихся на стойке рабочего органа в процессе обработки почвы.
Поставленная задача решается тем, что в рабочем органе почвообрабатывающего орудия, включающем стойку со стрельчатой лапой, состоящей из вертикального плоского ножа с режущими кромками, правого и левого лемехов по ходу движения, выполненных плоскими с передними режущими кромками, при этом рабочий орган выполнен с возможностью его крепления к раме почвообрабатывающего орудия, согласно изобретению стрельчатая лапа выполнена съемной, нижняя кромка вертикального плоского ножа расположена под углом к горизонтальной плоскости 5-20°, левый и правый лемеха выполнены треугольной или четырехугольной формы, соединены с вертикальным плоским ножом со смещением друг относительно друга по горизонтали и вертикали и расположены под углом к горизонтальной и вертикальной плоскостям, при этом линия соединения с вертикальным плоским ножом правого и левого лемехов расположена под углом 5-40° к горизонтальной плоскости, а режущие кромки лемехов расположены в одной плоскости с отклонением от такого расположения на величину до 5°.
В рабочем органе правый лемех может быть расположен ближе к носку вертикального плоского ножа. Вертикальный плоский нож может иметь три режущие кромки, выполненные с передней, нижней и верхней сторон ножа, при этом стороны расположены под углом к горизонтальной плоскости: нижняя - 5-15°, передняя - 30-60°, верхняя до 90°, а углы заточек режущих кромок составляют 15-40°. Рабочий орган может быть снабжен отвалом с обтекателем, выполненным съемным с возможностью переустановки по высоте и закрепленным на стойке над стрельчатой лапой. Отвал выполнен плоским и имеет форму четырехугольника с загнутым верхним удаленным от стойки углом и закреплен к стойке под острым углом. Отвал и обтекатель могут быть выполнены в виде одной детали, представляющей собой лист, изогнутый по вертикали с одной стороны, закрывающий переднюю торцевую поверхность стойки. Правый лемех выполнен с шириной захвата, превышающей ширину захвата левого лемеха до 1,5 раз, а угол заточки режущих кромок лемехов выбран из интервала значений 15-35°. Наилучший вариант выполнения лемехов - в форме прямоугольных треугольников, у которых режущими кромками являются гипотенузы. Стойка может быть снабжена кронштейнами с отверстиями для крепления стрельчатой лапы и отвала. Оптимальный вариант выполнения стойки - в виде пластины трапециидальной формы, выполненной с возможностью крепления между двумя щеками рамы почвообрабатывающего орудия посредством двух болтов разного диаметра, один из которых выполнен в виде предохранительного срезного болта меньшего диаметра, расположенного со стороны задней торцевой поверхности стойки и снабжен кольцевым пазом, расположенным между щеками, а болт большего диаметра расположен со стороны передней торцевой поверхности стойки и имеет потайное соединение со щеками.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен заявляемый рабочий орган почвообрабатывающего орудия, общий вид; на фиг.2 - рабочий орган, вид спереди; на фиг.3 - рабочий орган, вид сбоку со стороны правого лемеха по ходу движения почвообрабатывающего орудия; на фиг.4 - рабочий орган, вид сбоку со стороны левого лемеха по ходу движения почвообрабатывающего орудия; на фиг.5 - рабочий орган, вид сверху, на фиг.6 - рабочий орган, вид снизу.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - стойка, 2 - вертикальный плоский нож стрельчатой лапы, 3 - передняя режущая кромка вертикального плоского ножа, 4 - верхняя режущая кромка вертикального плоского ножа, 5 - нижняя режущая кромка вертикального плоского ножа, 6 - правый лемех, 7 - левый лемех, 8 - передние режущие кромки лемехов, 9 - линия соединения лемехов с вертикальным плоским ножом, 10 - отвал, 11 - обтекатель, 12 - кронштейн для крепления стрельчатой лапы, 13 - кронштейн для крепления отвала, 14 - передняя торцевая поверхность стойки, 15 - задняя торцевая поверхность стойки, 16 - верхний, удаленный от стойки по ходу движения угол отвала, 17 - отверстия для крепления съемной стрельчатой лапы, 18 - отверстия для крепления стойки к щекам почвообрабатывающего орудия.
Рабочий орган почвообрабатывающего орудия состоит из закрепленной на вертикальной стойке 1 стрельчатой лапы (фиг.1, 2). Стойка 1 может быть выполнена в виде пластины трапециидальной формы. Стрельчатая лапа представляет собой единую деталь, состоящую из вертикального плоского ножа 2 и соединенных с ним, например методом сварки, правого 6 и левого 7 лемехов, расположенных по ходу движения. Вертикальный плоский нож 2 может иметь нижнюю 5, переднюю 3 и верхнюю 4 режущие кромки (фиг.4), расположенные под углом к горизонтальной плоскости: нижняя 5-20°, передняя 30-60°, верхняя до 90°. Вертикальный плоский нож выполнен закрепленным на вертикальной стойке 1 под углом к горизонтальной плоскости, при этом угол между нижней торцевой поверхностью вертикального плоского ножа и горизонтальной плоскостью составляет 5-20°, что обеспечивает наилучшую заглубляемость рабочего органа в почву. Правый 6 и левый 7 лемеха выполнены плоскими с передними режущими кромками 8 (фиг.2, 5), при этом форма лемехов может быть как треугольная, так и четырехугольная. Оптимальным является выполнение лемехов треугольной формы, например в форме прямоугольных треугольников, режущими кромками 8 которых являются гипотенузы с шириной захвата правого лемеха 6, превышающей ширину захвата левого лемеха 7 до 1,5 раз. Угол заточки режущих кромок 8 выбран из интервала 15°-35°, а угол между режущими кромками лемехов 8 (раствор лапы) составляет 60°-120°. Лемеха соединены с вертикальным плоским ножом 2 со смещением друг относительно друга по горизонтали и расположены под углом к горизонтальной плоскости. При этом наилучший результат, обеспечивающий уменьшение тягового сопротивления рабочего органа и качественную обработку почвы, достигается при расположении правого лемеха 6 относительно левого 7 ближе к носку вертикального плоского ножа 2. Наилучший результат, обеспечивающий качественную отвальную обработку почвы, достигается при расположении правого лемеха 6 ближе к верхней торцевой поверхности ножа, а левого 7 - ближе к нижней торцевой поверхности ножа. Лемеха соединены с вертикальным плоским ножом 2 по их катетам (линиям соединений 9) (фиг.3, 4), при этом линия катета правого и левого лемехов 6, 7 расположена под углом 5 - 40° к горизонтальной плоскости. Таким образом, перечисленные выше условия должны обеспечивать, по крайней мере, расположение точек пересечения вертикальной плоскости ножа с линиями, проходящими через режущие кромки лемехов, в одной горизонтальной плоскости. Наилучший вариант выполнения стрельчатой лапы рабочего органа, когда режущие кромки лемехов 8 расположены в одной плоскости с допустимым отклонением от такого расположения на величину до 5°.
Преимуществом заявляемой конструкции является выполнение стрельчатой лапы съемной, что обеспечивает возможность замены быстроизнашиваемых рабочих частей и сокращение затрат, связанных с эксплуатацией почвообрабатывающего орудия. Соединение стрельчатой лапы со стойкой 1 выполняется болтовым соединением. Для этого в правом лемехе 6 и со стороны задней части вертикального плоского ножа 2 имеются крепежные отверстия 17 (фиг.6). Для крепления стрельчатой лапы может использоваться кронштейн 12, расположенный на стойке 1. Данная конструкция рабочего органа применяется для основной безотвальной обработки почвы. Для обработки почвы по отвальной технологии рабочий орган дополнительно снабжают отвалом 10 с обтекателем 11 (фиг.4). Конструктивной особенностью отвала 10 является его плоская форма в виде четырехугольника с загнутым верхним удаленным от стойки по ходу движения углом 16. Отвал 10 закреплен на стойке 1 под острым углом при помощи кронштейна 13 (фиг.5). Отвал 10 или кронштейн 13 снабжены рядом отверстий для перемещения отвала 10 по вертикали. Отвал 10 также может выполнять функцию обтекателя, который способствует беспрепятственному сходу стерни и растительных остатков со стойки 1. Для этого плоский лист изгибают по краю таким образом, чтобы он полностью закрывал переднюю торцевую поверхность 14 стойки 1 (фиг.2). Рабочий орган выполнен с возможностью его крепления к раме почвообрабатывающего орудия. Крепление обеспечивается посредством двух щек, расположенных на раме почвообрабатывающего орудия. Соединение стойки с щеками осуществляется посредством двух болтов разного диаметра. Болт меньшего диаметра является срезным для предохранения рабочего органа от поломок при столкновении с препятствиями. При срабатывании данного предохранительного устройства рабочий орган поворачивается относительно оси болта большего диаметра по ходу движения почвообрабатывающего орудия
Рабочий орган выполняется из стали 3, а стрельчатая лапа из стали 40Х. Обратные стороны заточек режущих кромок 6 наплавляют сармайтом для увеличения износостойкости рабочего органа и создания эффекта самозатачивания режущих кромок рабочего органа.
Рабочий орган работает следующим образом.
При безотвальной обработке почвы пласт земли разрезается вертикальным плоским ножом 2 в вертикальном направлении. Лемеха стрельчатой лапы 6, 7 взаимодействуют с предварительно частично раскрошенным вертикальным плоским ножом 2 слоем почвы, подрезая корни сорных растений и измельчая почву на более мелкие фракции в горизонтальной плоскости. За счет смещения лемехов 6, 7 стрельчатой лапы по горизонтали происходит снижение тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия. Конструктивные особенности рабочего органа облегчают вхождение рабочего органа в обрабатываемый слой почвы, позволяют качественно и с наименьшими усилиями подрезать почвенный пласт в горизонтальной и вертикальной плоскостях, увеличивая тем самым степень крошения почвы.
При обработке почвы по отвальной технологии стрельчатая лапа рыхлит нижний слой почвы, а отвал 10 с обтекателем 11 оборачивает верхний слой почвы, тем самым создавая на ее поверхности защитный мульчирующий слой.
Пример конкретного выполнения.
Был изготовлен рабочий орган, в котором лемеха выполнены в форме равнобедренных прямоугольных треугольников, с величиной катета правого лемеха по ходу движения 160 мм, левого - 140 мм. Лемеха смещены друг относительно друга по горизонтали на 75 мм. Линия соединения правого лемеха с вертикальным плоским ножом расположена под углом к горизонту 19°, а левого лемеха - под углом 12°. Ширина всех режущих кромок составляет 20 мм, а угол заточки 20°. Нижняя режущая кромка вертикального плоского ножа установлена под углом 10° к горизонтальной поверхности и имеет длину 330 мм. Передняя режущая кромка вертикального плоского ножа расположена под углом 45° к горизонту, а верхняя - 20°. Отвал представляет собой съемный плоский стальной лист в форме параллелограмма с отогнутым верхним удаленным от стойки углом в направлении движения почвообрабатывающего орудия, закрепленный над стрельчатой лапой и установленный под углом 45° к вертикальной стойке. Отвал имеет изгиб по вертикали под углом 90°, выполняющий функцию обтекателя. Ширина захвата такой стрельчатой лапы составляет 310 мм.