Ступичный узел почвообрабатывающего режущего диска

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям для основной обработки, предназначенным для удаления сорняков и выравнивания поверхности поля с уплотнением почвы.
Известен рабочий орган дисковой бороны (см патент РФ на изобретение №2547712, М. кл. А01В 23/00). К корпусу с фланцем с помощью болтов крепится режущий диск. Вращающийся корпус подшипников с фланцем и кронштейн между собой образуют лабиринтное уплотнение. Ось с упором имеет резьбовую часть с лысками и неподвижно закреплена в кронштейне с помощью гайки и стопорной шайбы. Между вращающимся корпусом подшипников с фланцем и режущим диском установлена крышка с прокладкой. Кронштейн и подшипник имеют распорное кольцо, на котором установлена уплотнительная манжета. Диаметр вращающегося корпуса подшипников с фланцем больше диаметра кронштейна. Кронштейн входит в торцевую выточку вращающегося корпуса подшипников с фланцем, образуя дополнительный изгиб лабиринта. Лабиринты заполнены консистентной смазкой. В торцевой выточке вращающегося корпуса подшипников с фланцем установлено уплотнительное кольцо и размещен до упора в кольцо выступ кронштейна. Наружная поверхность вращающегося корпуса подшипников с фланцем со стороны кронштейна срезана под углом 15-35° к оси на величину по торцу, равную 2/3 разности диаметра вращающегося корпуса подшипников с фланцем и диаметра части кронштейна, которая также срезана под углом 15-35° к оси под тем же уклоном. На оси имеются две симметрично расположенные лыски, а резьбовая часть оси имеет диаметр, равный расстоянию между лысками. Кронштейн имеет отверстие с выступами, соответствующими лыскам оси, а глубина выступов меньше ширины лысок. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность и срок службы подшипникового узла.
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции и в связи с этим большую вероятность выходя из строя деталей узла.
Известен подшипниковый узел ступицы (см. Патент ЕР 2661947 – прототип) с подшипниковым узлом, включающим вал ступицы с резьбовым соединением для ее закрепления на стойке, ступицу, выполненную заодно с фланцем для крепления режущего диска и подшипниковым узлом с двухрядным подшипником с одной внутренней обоймой, уплотнительной манжетой и кольцом-крышкой. В центральной части отверстия корпуса ступицы выполнен выступ, по обеим сторонам которого выполнены дорожки для шариков подшипника. На фланце ступицы выполнены отверстия для крепления, при помощи болтового соединения, режущего ножа. На торце фланца выполнена кольцевая канавка для резинового кольцевого уплотнения с поверхностью режущего диска.
К недостаткам известного подшипникового узла - прототипа можно отнести необходимость замены ступицы узла и других ее деталей при выходе из строя одной из них - подшипника, уплотнения, кольца-крышки, корпуса, что приводит к дополнительным материальным затратам и снижает ремонтопригодность устройства.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является устранение недостатков прототипа, в частности обеспечение лучшей ремонтопригодности ступичного узла, сокращения времени замены в случае поломки одной из деталей, повышение надежности работы и снижение материальных и трудовых затрат.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания известных общих с прототипом признаков, включающих вал ступицы с резьбовым соединением для ее закрепления на стойке, ступицу, выполненную заодно с фланцем для крепления режущего диска, подшипниковый узел, уплотнительную манжету и кольцо-крышку и новых признаков, заключающихся в том, что ступица снабжена подшипником с верхней и нижней обоймами, зафиксированными с двух сторон, верхняя обойма подшипника зафиксирована на корпусе ступицы - упором в выступ, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы со стороны фланца и стопорным кольцом со стороны уплотнительной манжеты, нижняя обойма подшипника зафиксирована на валу между кольцевым выступом вала большего диаметра и кольцом-крышкой, на котором смонтировано уплотнительная манжета, выполненная в виде многокромочного кассетного уплотнения, при этом на кольце-крышке, по периметру, выполнено защитно-уплотнительное кольцо, входящее в соответствующий кольцевой паз, выполненный на торце ступицы, а на торцовой поверхности ступицы, обращенной к режущему диску, выполнен кольцевой паз с установленным в нем эластичным уплотнительным кольцом.
Новизной предложенного ступичного узла является наличие у ступицы подшипника с верхней и нижней обоймами, зафиксированными с двух сторон, верхняя обойма подшипника зафиксирована на корпусе ступицы - упором в выступ, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы со стороны фланца и стопорным кольцом со стороны уплотнительной манжеты, нижняя обойма подшипника зафиксирована на валу между кольцевым выступом вала большего диаметра и кольцом-крышкой, на котором смонтировано уплотнительная манжета, выполненная в виде многокромочного кассетного уплотнения, при этом на кольце-крышке, по периметру, выполнено защитно-уплотнительное кольцо, входящее в соответствующий кольцевой паз, выполненный на торце ступицы, а на торцовой поверхности ступицы, обращенной к режущему диску, выполнен кольцевой паз с установленным в нем эластичным уплотнительным кольцом.
Так, наличие у ступицы подшипника с верхней и нижней обоймами, зафиксированными с двух сторон, верхняя обойма подшипника зафиксирована на корпусе ступицы - упором в выступ, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы со стороны фланца и стопорным кольцом со стороны уплотнительной манжеты, нижняя обойма подшипника зафиксирована на валу между кольцевым выступом вала большего диаметра и кольцом-крышкой - предотвращает возможное смещение и перекос в работе обойм подшипника относительно друг друга, а в случае выхода подшипника из строя - обеспечивает замену только подшипника, при этом нет необходимости менять ступицу и другие детали узла, поскольку часть внутренней поверхности ступицы является рабочей поверхностью (обоймой) подшипника. Такое конструктивное выполнение узла повышает его ремонтопригодность, снижает трудовые и материальные издержки, повышает надежность работы ступичного узла, снижает сроки ремонта.
Монтаж уплотнительной манжеты, выполненная в виде многокромочного кассетного уплотнения, выполнение на кольце-крышке, по периметру, защитно-уплотнительного кольца, входящего в соответствующий кольцевой паз, выполненный на торце ступицы, выполнение на торцовой поверхности ступицы, обращенной к режущему диску, кольцевого паза с установленным в нем эластичным уплотнительным кольцом уплотнительной манжеты на кольце-крышке позволяет предотвратить попадание влаги и грязи к подшипниковому узлу, предотвратить утечку смазки из полости ступичного узла и обеспечить длительную его и надежную работу без замены смазки.
Выполнение по периметру кольца-крышки со стороны, обращенной к торцовой поверхности ступицы уплотнительного кольца, входящего в соответствующий кольцевой паз, выполненный на торце ступицы дополнительно способствует повышению надежности ступичного узла в связи с предотвращением попадания пыли и грязи к кассетному уплотнению.
При проведении патентно-информационного поиска сочетания предложенных известных и новых признаков предполагаемой полезной модели в патентной и научно-технической литературе - не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
В связи с тем, что предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого устройства и проведенные опытные работы позволяют отнести предложенный способ к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого ступичного узла в разрезе.
На фиг. 2 показан ступичный узел со стойкой и режущим диском.
Ступичный узел состоит из ступицы 1, на которой со стороны режущего диска выполнен фланец 2 с отверстиями 3 для болтового соединения ступицы с режущим диском. Со стороны стойки 4 на торце ступицы выполнен кольцевой паз 5 для входа в него выступа 6 крышки 7. Внутри ступицы 1 на валу 8 смонтирован подшипник, обоймы которого зафиксированы с двух сторон, верхняя обойма 9 подшипника зафиксирована на корпусе ступицы - упором в выступ 10, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы 1 со стороны фланца 2 и стопорным кольцом 11 со стороны кассетного уплотнения 12, установленным в кольцевой паз, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы. Внутренняя обойма 13 подшипника зафиксирована на валу между выступом 14 большего диаметра вала 8 и внутренним выступом 15 крышки 7. Для герметизации соединения фланец 2 режущий диск 16 на торце ступицы выполнен кольцевой паз 17, в который при монтаже узла устанавливается эластичное уплотнительное кольцо 18.
Предлагаемый ступичный узел собирается и работает следующим образом:
Первоначально вал 8 запрессовывается во внутреннюю обойму 13 подшипника до соприкосновения с обоймой выступа 14 большего диаметра вала 8. Затем, на наружную (верхнюю) обойму 9 со стороны фланца 2 с натягом устанавливают ступицу 1 до упора верхней обоймы 9 в выступ 10, после чего в кольцевой паз, выполненный на внутренней поверхности отверстия ступицы, устанавливают стопорное кольцо 11. Внутреннюю обойму 13 подшипника поджимают выступом 15 крышки 7 напрессованной на вал 8, на котором напрессовано заполненное смазкой кассетное уплотнение 12. При присоединении режущего диска 16 к фланцу 2 ступицы в кольцевой паз 17 ступицы устанавливают эластичное уплотнение 18.
Во время работы ступичного узла режущий диск 16 врезается в почву и начинает вращаться, измельчая и обрабатывая ее. Зафиксированные с двух сторон обоймы 9 и 13 подшипника при воздействии на них нагрузки остаются на валу 8 постоянно на одном фиксированном месте, чем предотвращается их смещение и соответственно предотвращается неравномерный износ. Наличие заправленного смазкой многокромочного кассетного уплотнения 12 не требует дополнительных действий по смазке ступичного узла в процессе работы. Кольцевой выступ 6 крышки 7 входит в кольцевой паз 5 ступицы 1, чем предотвращается попадание пыли, грязи и влаги в многокромочное кассетное уплотнение 12.
В случае поломки одного из узлов, нет необходимости менять весь ступичный узел, достаточно отремонтировать или заменить вышедший из строя узел - подшипник, или вал, или кольцо или крышку. Этим достигается увеличение времени работы ступичного узла за счет снижения времени на ремонт и обслуживание.
В настоящее время на предлагаемый в качестве полезной модели ступичный узел разработана техническая документация и осуществлена подготовка производства. Изготовлено несколько опытных образцов ступичных узлов для проведения испытаний в весеннее-летний период 2019 года. По результатам испытаний будет принято решение о производстве ступичных узлов предлагаемой конструкции.