ДИСК СФЕРИЧЕСКИЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ

Предлагаемая полезная модель предназначена для использования в боронах, где рабочим органом является сферический вырезной диск.
Известны сферические диски, используемые в почвообрабатывающих орудиях. Диск (см. пат, РФ на пол. модель №59361 МПК A01В 7/00 от 15.05.2006 г.) выполнен из стального листа изогнутого по сфере, с заточенной кромкой, с центрирующим отверстием к не более шестью отверстиями для крепежных болтов, размещенных по окружности с радиусом 60 мм. На диске имеется сферическое посадочное место с шестью отверстиями для крепежных болтов, равно расположенных относительно оси центрирующего отверстия на окружности диаметром 120±1 мм с внутренним радиусом сферы посадочного места диска, равным 635±10 мм и диаметром посадочного места не менее 130 мм.
Недостатком диска является то, что заточенная кромка диска выполнена без вырезов, что ухудшает измельчение стерни и пожнивных остатков.
Известен диск для почвообрабатывающего орудия (см. пат. РФ на пол. модель №46620 A01В 7/00 - прототип), выполненный из металлического листового материала, изогнутого по сфере и имеющий заточку по периметру. Диск выполнен с диаметром равным 560 мм и термообработан по всей поверхности до твердости 48...52 НRС при толщине 6 мм и до твердости 39...41 НRС при толщине 8 мм, при этом радиус сферы равен 635 мм, а заточка выполнена под углом 30° к оси вращения. По периметру диска выполнены вырезы с радиусом равным 47,5 мм. Диск выполнен с не более чем шестью отверстиями для крепления болтов, расположенных под углом 5°30'±30' к оси вращения, при этом отверстия расположены по окружности с радиусом равным 60 мм.
Недостатком диска такого диаметра является большой радиус сферы, что ухудшает крошение почвы и оборот пласта при работе диска. Малый угол заточки диска ухудшает заглубляемость диска в почву и уменьшает измельчение стерни и пожнивных остатков. Все это снижает качество почвообработки.
СФ.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является улучшение качества почвообработки. Указанный технический результат достигается тем, что диск выполнен диаметром D=550...560 мм, с радиусом сферы R=590...600 мм, толщиной S=4...8 мм, термообработан до твердости 40...50 НRС, с заточкой режущей кромки диска, выполненной под углом 38°...58° к оси вращения диска.
Более подробно предлагаемая полезная модель будет описана ниже.
1
2
На фиг.1 показан схематический чертеж предлагаемого сферического диска почвообрабатывающего орудия с центрирующим отверстием диаметром d и отверстиями для крепления d по диаметру d.
СФ.
Известно влияние радиуса сферы диска R на оборот пласта и крошение почвы. Как показали экспериментальные исследования характер деформации и перемещений почвы под воздействием сферических дисков зависит от размера и кривизны дисков. Чем больше кривизна диска, тем интенсивнее производимое им крошение почвы (приводимые здесь зависимости, формулы, теоретические и экспериментальные данные основаны на сведениях из кн. Г.Н.Синеоков и И.М.Панов "Теория и расчет почвообрабатывающих машин". М., "Машиностроение", 1977, стр.213-226).
Диаметр и радиус кривизны диска связаны следующей зависимостью:
СФ.
где: R - радиус кривизны диска,
D - диаметр диска,
α - угол атаки диска,
K - коэффициент зависящий от вида почвообработки (для вспашки в резюме плуга К=3-3,5; для лущильников К=5-6; для борон K=4-6).
СФ.
Как показывают наши многолетние наблюдения, для основной обработки почвы посла уборки предшественника хороший результат дают диски диаметром 550...560 мм и радиусом кривизны R=590...600 мм при угле атаки 23...25°.
Известно, что D=Kα (Г.Н.Синеоков и И.М.Панов "Теория и расчет почвообрабатывающих машин". М., "Машиностроение", 1977, стр.219-220).
Исходя из наиболее сложных условий выберем глубину обработка α=12 см (по агротребованиям α=8...12 см), или α=0,12 м, после чего находим:
СФ.
Далее из выражения (1) находим Rдля D=550...560 мм (0,55...0,56 м) при K=4,67 и α=(10...25°).
Расчеты представлены в табл.1.
Таблица 1
α, м
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
D, м
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
R, м
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
0,275
α, град
10
11
13
15
17
19
21
23
24
25
К
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
4,58
R<sub>СФ, </sub>м
1,317
1,201
1,022
0,891
0,792
0,715
0,653
0,602
0,580
0,559
α, м
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
D, м
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
0,56
R, м
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
α, град
10
II
13
15
17
19
21
23
24
25
К
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
4,67
R<sub>СФ, </sub>м
1,333
1,215
1,034
0,902
0,802
0,724
0,661
0,609
0,587
0,567
Из табл.1 видно, что предлагаемый диск должен иметь следующую совокупность параметров: диаметр диска 550...560 мм, радиус сферы 590...600 мм. Диск о такими параметрами обеспечит качественную обработку почвы на глубине 8...12 см при регулировке угла атаки в пределах до 25° на любых агрофонах. При этом степень крошения необработанной предварительно почвы будет выше, чем у прототипа, т.к. радиус сферы меньше (Г.Н.Синеоков и И.М.Панов "Теория и расчет почвообрабатывающих машин". М., "Машиностроение". 1977 г., стр.222). Стремление к увеличению радиуса сферы вызовет снижение степени крошения почвы и требует работы в другом диапазоне угла атаки.
Таким образом диск работает в рекомендуемом диапазоне коэффициента К=4...6 для дисковых борон, обеспечивая повышение качества крошения почвы в диапазоне угла атаки 23°...25°, при диаметре диска 550...560 им и радиусе сферы 590...600 мм.
Что касается других параметров, таких как угол заточки диска, толщина и твердость диска, то эти параметры на степень крошения почвы не влияют. Они определяют: заглубляемость в почву - угол заточки, прочность диска - толщина и твердость. Но эти параметр! являются важными, а поэтому они рекомендуются для применения из практического опыта, как сопровождающие параметры.
СФ.
Из представленных данных видно, что предлагаемое сочетание параметров диска возможно только при угле атаки α=23...24°. Именно при таком угле атаки для диска диаметром 0,55...0,56 м радиусе сферы R=0,59...0,6 м затылочное давление почвы на его внешнюю сферу будет полностью отсутствовать. Присутствие же затылочного давления препятствует заглублению диска в почву и нарушится в целом устойчивость орудия в горизонтальной плоскости. Это особенно важно для нетронутой, после уборки предшественника, почвы, т.к. деформация (смятие) такой, erne не разрыхленной почвы, внешней сферой диска сильно затруднено. Для дополнительного разрыхления уже вспаханной почвы желательны более низкие значения угла атаки, т.к. при этом легче происходит разрезание диском находящихся в почве крупных глыб, образовавшихся в процессе вспашки. При этом толщина диска может меняться в пределах 4...8 мм, а твердость диска составлять НRС=40...50. При используемой марке стали Ст65Г для сферических дисков борон, у которых оптимальной глубиной почвообработки является глубина 8...12 см, достаточна прочность диска толщиной 4...6 мм. Эта толщина облегчает заглубление диска в почву, так как удельное давление диска на почву увеличивается. При менее же прочных сталях, из которых изготавливаются диски, необходимо увеличение толщины диска до 8 мм - В этом случае прочность отвечает нагрузкам, возникающим при работе, а заглубляемость диска достаточно хорошая. При этом угол заточки режущей кромки диска, выполненный под углом к оси вращения диска 38...58°, обеспечивает хорошее заглубление диска в почву при эффективном измельчении стерни и пожнивных остатков.
Таким образом, указанные выше параметры диска и, в большей степени, заявляемая кривизна диска при заявляемом диаметре сферического диска и угле заточки режущей кромки диска по отношению к оси вращения диска, в совокупности с другими параметрами, обеспечивают достижение технического результата.