Рабочий орган почвообрабатывающего орудия "ПСК-ЧГ"

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, более конкретно, к конструкции рабочего органа почвообрабатывающего орудия в виде чизельного глубокорыхлителя (ЧГ), и может найти применение при создании многокорпусных скоростных комбинированных плугов (ПСК) для основной отвальной и безотвальной обработки почвы под сельскохозяйственные культуры различного назначения.
Известен рабочий орган чизельного плуга, состоящий из стойки с приваренным в нижней части башмаком с накладным долотом, крепящимся к нему болтами, вдоль стойки просверлены отверстия, к которым могут крепиться перемещаемые отвал и/или пара подрезающих крыльев, которые выполнены с отогнутым концом, соответствующим профилю стойки, и скреплены болтовым соединением, не выступающим за пределы проекции тыльной части, а другое соединение расположено в зоне закрытой режущей частью (см. патент РФ №2487514, опубл. 07.02.2012). Технический недостаток подобных устройств - сложность изготовления сварной стойки и нерациональная выкройка сменных элементов.
Известен рабочий орган почвообрабатывающего орудия, состоящий из стойки с приваренным в нижней части башмаком с накладным долотом, вдоль стойки просверлены отверстия, через которые парой болтов могут крепиться перемещаемые отвал и/или пара подрезающих крыльев, состоящих из лезвия и хвостовика, вертикально направленного с двумя отверстиями, причем, в верхнее вставлена втулка с эксцентриком (см. патент РФ №2399177, опубл. 20.09.2010). Недостатком данного рабочего органа является нерациональная конструкция стойки с приваренным в нижней части башмаком и сложность замены долота, что снижает эксплуатационно-экономические и технологические показатели орудия.
Известен также рабочий орган почвообрабатывающего орудия, включающий стойку с вертикальным плоским ножом с передней режущей кромкой и соединенную с ней стрельчатую лапу, состоящую из правого и левого лемехов, имеющих передние режущие кромки, при этом рабочий орган выполнен с возможностью его крепления к раме почвообрабатывающего орудия (см. патент РФ №2348131, опубл. 10.03.2009).
Особенностью известного рабочего органа является выполнение вертикального плоского ножа треугольной формы с дополнительной нижней режущей кромкой. Угол между передней и нижней режущими кромками составляет 30-70°, нижняя режущая кромка расположена под углом к горизонту 5-15°, вертикальный плоский нож выполнен выступающим за пределы нижней поверхности стрельчатой лапы, а угол заточки всех режущих кромок выбран из интервала значений 15-60°. Заточка режущих кромок ножа выполнена с правой стороны по ходу движения рабочего органа, левый и правый лемехи выполнены треугольной формы и соединены со стойкой под углом к вертикальной плоскости 83-88° и под углом к горизонту 10-25°, при этом площадь поверхности левого лемеха по ходу движения превышает площадь правого в 1,2-1,5 раза, а рабочий орган снабжен обтекателем в виде стержня, расположенного над вертикальным плоским ножом с передней стороны стойки. К недостаткам известного рабочего органа почвообрабатывающего орудия следует отнести сравнительно сложную конструкцию режущих элементов плоского ножа треугольной формы и необходимость контроля углов заточки режущих кромок и расположения лемехов по отношению к несущей стойке.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий несущую стойку, установленные в ее нижней части съемные подрезающие ножи и накладное долото со средствами для регулирования и фиксации их положения (см. патент РФ №148330, опубл. 10.12.2014 - прототип).
Особенностью известного рабочего органа почвообрабатывающего орудия является то, что он содержит стойку с приваренным в нижней части башмаком с накладным долотом, закрепленным болтовым соединением. Вдоль стойки просверлены отверстия, через которые парой болтов закреплены перемещаемые отвал и/или пара подрезающих крыльев, состоящих из лезвия и хвостовика с двумя отверстиями, в верхнее из которых вставлена втулка с эксцентриком. Подрезающие крылья выполнены из полосы с заточенной кромкой для резания, согнутой по линии, соответствующей углу раствора с учетом ширины захвата крыла, на внутренний угол больше прямого на величину минимального угла крошения. Отверстия на хвостовике просверлены по осевой линии, отстоящей от перпендикуляра линии гиба на угол крошения, причем верхнее отверстие под эксцентриковую втулку смещено по радиусу между отверстиями левее от осевой на  величины эксцентрика, кроме того, долото выполнено «чулком», одеваемым на носок башмака, с возможностью фиксации пальцем, проходящим через отверстия в стенках чулка и носке башмака.
К недостаткам известного устройства следует отнести сравнительно низкие эксплуатационную надежность, межремонтный ресурс и эффективность при безотвальной и комплексной обработке почвы на грунтах с низким или высоким удельным сопротивлением, прежде всего, из-за необходимости периодической смены режимов работы режущих элементов чизельного глубокорыхлителя при глубине обработки до 60 см и более при твердости основных типов не каменистых почв до 4 МПа.
Решаемой задачей полезной модели является создание современного многофункционального почвообрабатывающего орудия из ряда чизельных глубокорыхлителей для эффективной обработки основных типов почв под сельскохозяйственные культуры при безотвальной (в отдельных случаях и с применением отвальной) обработке почвенного слоя на глубину до 60 см и более при твердости до 4 МПа, влажности до 22% и уклоном полей не более 8° с возможностью агрегатирования плугов в многокорпусном исполнении с тракторами 2, 3, 4 классов.
Техническим результатом предложенной полезной модели является снижение эксплуатационных затрат, повышение надежности, межремонтного ресурса и снижение тягового сопротивления рабочего органа почвообрабатывающего орудия при обработке различных типов не каменистых почв за счет увеличения функциональных возможностей чизельного глубокорыхлителя и нового выполнения регулируемых в полевых условиях конструктивных элементов и узлов.
Указанный технический результат достигается тем, что в рабочем органе почвообрабатывающего орудия, содержащем несущую стойку, установленные в ее нижней части съемные подрезающие ножи и накладное долото со средствами для регулирования и фиксации их положения в полевых условиях, согласно полезной модели, несущая стойка выполнена, по крайней мере, в виде одной плоской стальной полосы, имеющей в плане форму ноги, на наклоненном носке которой закреплено долото, в зоне пятки - левый и правый подрезающие ножи, на фронтальной части - съемный отбойник с приварными крепежными кронштейнами, причем в нижней, средней и верхней частях несущая стойка снабжена основными и дополнительными отверстиями для крепления и регулирования положения несущей стойки, подрезающих ножей и долота, в том числе, с возможностью независимого поворота вокруг осей, перпендикулярных к плоской стороне несущей стойки.
Кроме того, несущая стойка может быть выполнена сварной или сборной из двух или трех плоских стальных полос с возможностью быстрой замены или перестановки съемных элементов в полевых условиях на другую модификацию или по мере износа, причем каждый из съемных элементов может быть закреплен на стойке не менее чем в двух точках.
Кроме того, подрезающие ножи и долото могут иметь дополнительные лезвийные части с возможностью перестановки при износе, а их режущие кромки могут иметь наплавки или вставки из износостойкого материала.
Кроме того, долото может быть выполнено в виде плоской или дугообразной пластины и закреплено на носке несущей стойки с помощью болтового соединения, снабженного, преимущественно, тарельчатыми пружинами для изменения угла его установки в диапазоне 5-25° над плоскостью лобовой части носка несущей стойки.
Кроме того, лезвия подрезающих ножей могут иметь дугообразную или плоскую рабочую поверхность, расположенную под углом к хвостовикам и к направлению против движения в диапазоне 90-110°.
Кроме того, хвостовики для крепления подрезающих ножей могут иметь, по крайней мере, два отверстия, одно из которых предназначено для болтового соединения, а другое используется для поворота подрезающих ножей вокруг оси, перпендикулярной к боковой стороне несущей стойки путем использования втулки с эксцентриком или регулировочного болта.
Кроме того, несущая стойка в верхней части может быть снабжена одним основным и, по крайней мере, одним дополнительным отверстиями, причем основное предназначено для силового болтового соединения стойки с рамой почвообрабатывающего орудия, а в дополнительное вставлен срезной болт для поворота несущей стойки против движения при превышении расчетных нагрузок на несущую стойку, например, в случае появления на ее пути непреодолимого препятствия.
Кроме того, съемный отбойник может быть выполнен в виде трубы или прутка из износостойкого материала с поперечным сечением овальной или клиновидной формы и шириной, не меньшей толщины несущей стойки.
Кроме того, несущая стойка в средней части может быть снабжена отверстиями для болтового крепления к стойке съемного отвала для оборота пласта с возможностью его замены или перестановки в полевых условиях.
Такое выполнение рабочего органа почвообрабатывающего орудия обеспечивает достижение технического результата - снижение эксплуатационных затрат, повышение надежности и межремонтного ресурса при безотвальной обработке различных типов почв на глубину до 60 см и более при твердости до 4 МПа за счет увеличения функциональных возможностей и нового конструктивного выполнения съемных элементов чизельного глубокорыхлителя. Достижение технического результата и повышение эффективности предложенного почвообрабатывающего орудия обеспечивается, в том числе, за счет того, что рыхление пласта почвы осуществляется при оптимальных углах резания и рыхления для конкретной глубины, твердости и влажности почвенного слоя, обрабатываемого подрезающими ножами и накладным долотом, установленными на несущей стойке чизельного глубокорыхлителя, а также за счет использования новых средств для регулирования, замены и фиксации положения съемных элементов в полевых условиях.
Выполнение долота в виде плоской или дугообразной пластины и ее закрепление на носке несущей стойки с помощью болтового соединения, снабженного тарельчатыми пружинами или вставными шайбами, и конструктивное выполнение подрезающих ножей с возможностью регулирования углов резания способствует решению задачи эффективной обработки основных типов почв под сельскохозяйственные культуры при безотвальной обработки различных видов почвенного слоя на глубину до 60 см и более в указанных выше условиях. Возможность изменения угла наклона накладного долота в оптимальном диапазоне 5-25° над плоскостью лобовой части носка несущей стойки и изменения угла наклона подрезающих ножей к хвостовиками к направлению против движения 90-110° позволяет, в случае необходимости, оптимизировать в практически используемом диапазоне режимы работы чизельного глубокорыхлителя при изменении агротехнических требований к обработке участков с тем или иным видом почв в зависимости от параметров и ресурсных характеристик долота и подрезающих ножей.
Технический результат при обработке чизельным глубокорыхлителем различных типов не каменистых почв обеспечивается, в соответствии с изобретательским замыслом, за счет указанного выполнения несущей стойки, съемных отбойника, долота и подрезающих ножей. Снижение эксплуатационных затрат и межремонтного ресурса устройства связано с возможностью быстрой замены съемных элементов глубокорыхлителя в полевых условиях без необходимости транспортировки плуга на ремонтную базу. Повышение надежности его функционирования в условиях безотвальной обработки различных видов почвенного слоя на глубину до 60 см и более при твердости до 4 МПа и влажности до 22%, в свою очередь, связано с наличием у съемных элементов глубокорыхлителя упомянутых средств для их фиксации и регулирования трактористом в полевых условиях без обращения к производителям, выпускающим известные почвообрабатывающие орудия того же назначения. Кроме того, конструктивное выполнение и особенности эксплуатации предложенного рабочего органа глубокорыхлителя позволяют лучше учесть меняющиеся агротехнические требования при безотвальной обработки основных типов почв под сельскохозяйственные культуры различного назначения.
Изменение угла наклона накладного долота менее 5° над плоскостью лобовой части носка несущей стойки в сравнительно малой степени сказывается на параметрах рыхления почвенного слоя в связи с близостью значений углов заточки его лезвий. Из-за того, что заложенный при изготовлении несущей стойки угол наклона плоскости лобовой части носка к направлению движения изначально может быть в диапазоне 30-60° и более, превышение указанного угла наклона накладного долота более 25° становится нецелесообразным. Указанные диапазоны углов наклона режущих элементов глубокорыхлителя, в том числе углов наклона подрезающих ножей в направлении движения в диапазоне 90-110°, выявлены по результатам испытаний предложенного устройства на различных режимах его работы. В частности, в последние годы была отработана конструкция предложенного чизельного глубокорыхлителя ЧГ при проведении многочисленных опытно-практических и экспериментальных работ по совершенствованию разработанных ООО НПО «СУР» скоростных комбинированных и унифицированных плугов серии ПСК и ПСКу.
Для снижения затрат на изготовление предложенного рабочего органа несущая стойка может быть выполнена из одного стального листа в виде полосы сравнительно большой толщины (15-35 мм) или сборной из двух-трех более тонких плоских стальных полос необходимой конфигурации, соединенных между собой болтами или сваркой. При этом обеспечивается реальная возможность быстрой замены или перестановки съемных режущих элементов в полевых условиях на другую модификацию или по мере износа, например, путем крепления каждого из них на стойке в двух точках. Для экономии временных затрат на ремонт рабочего органа подрезающие ножи и долото могут иметь дополнительные лезвийные части с возможностью перестановки при износе, а их режущие кромки могут иметь наплавки или вставки из износостойкого материала.
Для достижения технического результата долото закреплено на носке несущей стойки с помощью болтового соединения, снабженного тарельчатыми пружинами для изменения угла его установки в указанном диапазоне над плоскостью лобовой части носка несущей стойки, а подрезающие ножи могут быть расположены под углом в плане, равным или больше 90°, к хвостовикам и к направлению против движения рабочего органа. Одновременно крепежные хвостовики подрезающих ножей могут быть снабжены втулкой с эксцентриком или регулировочным болтом для поворота подрезающих ножей вокруг оси, перпендикулярной к боковой стороне несущей стойки. Для предотвращения разрушения или деформации несущей стойки она может быть снабжена в месте крепления к раме плуга срезным болтом и/или возвратной пружиной. При этом несущая стойка в верхней части может быть снабжена одним основным и, по крайней мере, одним дополнительным отверстиями, предназначенными, соответственно, для силового болтового соединения стойки с рамой почвообрабатывающего орудия, а в дополнительное вставлен срезной болт для поворота несущей стойки против движения при превышении расчетных нагрузок на несущую стойку, например, в случае появления на ее пути непреодолимого препятствия. Съемный отбойник преимущественно изготавливается в виде прутка или полосы из износостойкого материала с поперечным сечением овальной или клиновидной формы, а выполнение его в виде трубы может использоваться для указанного поворота подрезающих ножей, например, посредством перемещения дополнительного стержня внутри трубы и передачи движения рычагом для поворота подрезающих ножей. Для увеличения функциональных характеристик рабочего органа почвообрабатывающего орудия несущая стойка в средней части может быть снабжена отверстиями для болтового крепления к стойке съемного отвала для оборота пласта с возможностью его замены или перестановки в полевых условиях.
Испытания предложенного рабочего органа почвообрабатывающего орудия «ПСК-ЧГ», проведенные в ООО НПО «СУР», свидетельствуют об увеличении функциональных возможностей указанных модификаций чизельных глубокорыхлителей в плугах серии ПСК и ПСКу за счет оптимизации режимов их работы при изменении агротехнических требований к обработке участков с различными видами почв. Чизельные глубокорыхлители данной конструкции могут применяться на полях практически всех типов не каменистых почв с ровным и волнистым рельефом, имеющих уклон до 8 градусов для основной безотвальной обработки почвенного слоя (подрезания, рыхления) под известные сельскохозяйственные культуры на глубину до 60 см и более при твердости до 4 МПа, влажности почвы до 22% и уклоном полей не более 8° с возможностью агрегатирования плугов с тракторами 2, 3, 4 классов.
На схематическом чертеже (фиг. 1) показан пример конкретного выполнения предложенного рабочего органа почвообрабатывающего орудия с различными вариантами крепления и регулировки съемных элементов.
Рабочий орган почвообрабатывающего орудия содержит несущую стойку 1, установленные в ее нижней части съемные подрезающие ножи 2, 3 и накладное долото 4 со средствами для регулирования и фиксации их положения в полевых условиях. Несущая стойка 1 выполнена в виде плоской стальной полосы, имеющей в плане форму ноги, на наклоненном носке 5 которой закреплено долото 4, а в зоне пятки 6 - правый и левый подрезающие ножи 2, 3. На фронтальной части несущей стойки 1 размещен съемный отбойник 7 в виде прутка из износостойкого материала с поперечным сечением, например, клиновидной формы с приварными к нему крепежными кронштейнами 8, 9. В верхней части несущая стойка 1 снабжена основными и дополнительными отверстиями 10, 11 для крепления и регулирования положения несущей стойки на раме 12 плуга по высоте. Отверстия 13 в стойке 1 предназначены для болтового крепления к ней подрезающих ножей 2, 3, а отверстия 14 - для возможного их смещения по высоте стойки 1. Указанное болтовое крепление подрезающих ножей 2, 3 может быть выполнено с возможностью их поворота вокруг оси, перпендикулярной к плоской стороне несущей стойки 1. При этом хвостовики 15 для крепления подрезающих ножей 2, 3 могут иметь по два отверстия 13, 16, одно из которых предназначено для болтового соединения, а другое используется для поворота подрезающих ножей 2, 3 вокруг оси, перпендикулярной к боковой стороне несущей стойки 1 путем использования втулки с эксцентриком (показаны условно). Лезвия подрезающих ножей 2, 3 имеют,преимущественно плоскую рабочую поверхность, расположенную под углом примерно 90-110° к хвостовикам 15 и к направлению против движения плуга.
Несущая стойка 1 выполнена с возможностью быстрой замены или перестановки съемных элементов 2, 3, 4 в полевых условиях на другую их модификацию или по мере износа. Подрезающие ножи 2, 3 и долото 4 имеют дополнительные лезвийные части с возможностью перестановки съемных элементов при износе, а их режущие кромки имеют наплавки (не показаны) из износостойкого материала. В данном случае долото 4 выполнено в виде плоской пластины и закреплено на наклоненном носке 5 несущей стойки 1 с помощью болтов 17, 18, снабженных вставными шайбами или тарельчатыми пружинами 19 для изменения угла установки долота 4 в диапазоне 5-25° над плоскостью лобовой части носка 5 несущей стойки 1.
Как было указано, несущая стойка 1 в верхней части снабжена несколькими отверстиями 10, 11 для силового болтового соединения стойки с рамой 12 почвообрабатывающего орудия. В других случаях несущая стойка 1 может быть снабжена одним основным 20 и дополнительными отверстиями 10, в которые вставлены срезные болты для поворота несущей стойки 1 против движения при превышении расчетных нагрузок на несущую стойку, например, в случае появления на ее пути непреодолимого препятствия (не показаны). Кроме того, несущая стойка 1 в средней части может быть снабжена отверстиями 21 для болтового крепления к стойке съемного отвала (не показан) с целью оборота пласта и возможностью замены или перестановки отвала в полевых условиях. На фиг. 1 стрелками А, Б. В, Г показаны направления возможного смещения при настройке рабочих режимов глубокорыхлителя, соответственно, для стойки 1, хвостовиков 15 подрезающих ножей 2, 3, долота 4 и регулировочного болта 16, снабженного вставной шайбой или тарельчатой пружиной 18. Стрелками Д и Е обозначены возможные повороты подрезающих ножей 2, 3 и долота 4 при их настройке на заданный агротехническими условиями режим оптимального рыхления обрабатываемой почвы.
Рабочий орган почвообрабатывающего орудия функционирует следующим образом.
Технологический процесс работы рабочего органа почвообрабатывающего орудия сводится к рыхлению почвы долотом 4 с последующей обработкой подрезающими крыльями 2, 3. Глубина обработки почвы от долота 4 регулируется за счет крепления несущей стойки 1 к раме 12 плуга с помощью различных отверстий 10, 11, а также посредством опорных колес плуга (не показаны). Глубина обработки почвы подрезающими ножами 2, 3 изменяется путем их перестановки по отверстиям 14 вдоль стойки 1. Для снижения себестоимости подрезающие ножи 2, 3 могут быть изготовлены из полосы с предварительно заточенной режущей кромкой. В хвостовиках 15 подрезающих ножей 2, 3 просверлены, как правило, два отверстия для их крепления. В одно из отверстий может быть вставлена втулка 16 с эксцентриком для горизонтального расположения линии резания ножей 2, 3 при выставлении эксцентрика на минимальный угол крошения. Для регулирования угла наклона долота 4, как было указано, используется, например, прижим его верхнего края регулировочным болтом 18, снабженным вставной шайбой или тарельчатой пружиной к носку 5 стойки 1.
Предложенное выполнение рабочего органа почвообрабатывающего орудия позволяет повысить эксплуатационно-экономические и технологические показатели работы глубокорыхлителя, при этом обеспечивается достижение технического результата - снижение эксплуатационных затрат, повышение надежности и межремонтного ресурса при чизельной и комплексной обработке различных типов почв за счет увеличения функциональных возможностей и нового конструктивного выполнения съемных элементов чизельного глубокорыхлителя. Опыт создания заявителем серии плугов с предложенными глубокорыхлителями свидетельствует о повышении эффективности безотвальной обработки почвенного слоя на полях практически всех типов не каменистых почв с ровным и волнистым рельефом, имеющих уклон до 8 градусов для основной безотвальной обработки почвенного слоя (подрезания, рыхления) под известные сельскохозяйственные культуры на глубину до 60 см и более при твердости до 4 МПа, влажности почвы до 22% с возможностью агрегатирования плугов в многокорпусном исполнении с тракторами 2, 3, 4 классов, в том числе, с тракторами ДТ-75М, МТ3-1221, Т-150К, ВТ-150, ХТ3-16131.
Испытания предложенного рабочего органа почвообрабатывающего орудия, проведенные в ООО НПО «СУР», подтверждают достижение технического результата, повышение эффективности и функциональных возможностей указанных модификаций чизельных глубокорыхлителей в плугах серии ПСК и ПСКу за счет оптимизации режимов их работы в условиях изменения агротехнических требований к обработке участков с различными видами почв.