Рабочий орган культиватора

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной и междурядной обработки почвы.
Известна конструкция рабочего органа противоэрозионного культиватора КПЭ-3,8, включающая раму, упругую С-образную стойку и стрельчатую лапу [Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - М: Агропромиздат, 1989]. В процессе работы культиватора, за счет переменного характера силы сопротивления почвы, возникают периодические колебательные движения упругой стойки и закрепленной на ней лапы, при этом происходит незначительное снижение величины тягового сопротивления и повышается качество обработки.
При этом низкая частота колебаний ограничивает эффективность использования данного рабочего органа на различных по механическому составу и свойствах почвах, а повышение качественных показателей обработки почвы практически не происходит.
Известна конструкция рабочего орган культиватора [Авторское свидетельство СССР №5453147 кл. А01В 35/28], включающая стойку с подвижно закрепленной на ней рыхлящей лапой и ее вибропривод. Используемый в конструкции механический вибропривод обеспечивает вибрационное воздействие рабочего органа на почву и снижение энергоемкости процесса за счет реализации периодических фаз деформации и скалывания почвы, но не позволяет получать частоты колебаний выше 25 Гц, при которых возникает эффект «псевдоожижения» почвы и происходит существенное снижение коэффициента трения почвы о сталь и связанное с этим дополнительное снижение энергоемкости обработки.
Известен рабочий орган культиватора [Патент RU №101314 U1 МПК А01В 35/28], включающий стойку с подвижно закрепленной на ней рыхлящей лапой с виброприводом, представляющим собой вмонтированный в стойку участок из материала с высокими магнитострикционными свойствами, с внешней стороны которого размещена обмотка, подключенная к источнику импульсного тока. Это позволяет получить механические колебания рабочего органа культиватора более высоких частот (до 20 кГц) и использовать безинерционные (магнитострикционные) преобразования энергии электромагнитного излучения в энергию упругих механических колебаний [См. Л.Я. Попилов. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. Л.; Машиностроение. 1971 г. Раздел «Магнитоимпульсная обработка»].
Недостатком является частичное затухание колебаний при передаче их через жесткую стойку к рабочему органу, а также малая амплитуда колебаний (до 0,1 мм), не обеспечивающая эффективную реализацию фаз деформации и скалывания почвы.
Наиболее близким по технической сути к предложенному решению является рабочий орган культиватора с генератором вибраций эксцентрикового типа [RU №2701676 МПК А01В 35/12], включающий стойку, стрельчатую лапу, шарнирно закрепленную на раме с помощью нижнего и верхнего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной винтовым регулировочным механизмом.
Его использование обеспечивает снижение энергетических затрат при проведении почвообрабатывающих операций за счет использования динамических эффектов деформации и скалывания в процессе взаимодействия рабочего органа с почвой. При этом работа на повышенных частотах - для достижения эффекта «псевдоожижения» почвы - при используемых высоких амплитудах колебаний, потребует значительных затрат энергии на привод.
Задачей заявляемой полезной модели является снижение тягового сопротивления за счет одновременного применения генераторов вибрации с различными рабочими частотами и амплитудами.
Поставленная задача решается тем, что рабочий орган культиватора содержит стойку, стрельчатую лапу, шарнирно закрепленную на раме с помощью нижнего и верхнего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной винтовым регулировочным механизмом, и генератор вибрации эксцентрикового типа, крылья лапы выполнены упругими, а на их концах закреплены дополнительные магнитострикционные генераторы вибрации. Полезная модель обеспечивает снижение тягового сопротивления рабочего органа за счет использования генератора вибраций эксцентрикового типа, генерирующего низкочастотные колебания, и двух магнитострикционных генераторов высокочастотной вибрации.
Общие с прототипом признаки:
стойка,
стрельчатая лапа, шарнирно закрепленная на раме с помощью нижнего и верхнего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной,
цилиндрическая пружина снабжена винтовым регулировочным механизмом,
генератор вибрации эксцентрикового типа.
Отличительные признаки полезной модели:
крылья лапы выполнены упругими,
на концах закреплены дополнительные магнитострикционные генераторы вибрации.
Устройство поясняется чертежом.
Конструкция состоит из стойки 1, стрельчатой лапы 2, шарнирно 3 закрепленной на раме 4 с помощью нижнего 5 и верхнего 6 кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной 7, снабженной винтовым регулировочным механизмом 8. На стойке 1 закреплен генератор вибраций 9 эксцентрикового типа, а на упругих крыльях лапы 2 вертикально установлены магнитострикционные генераторы вибрации 10, представляющие собой стержни из ферромагнитного материала с обмоткой в верхней части, что исключает их контакт с почвой, питающиеся от источника импульсного тока 11 подключенного к бортовой сети трактора.
Работает конструкция следующим образом.
Во время сплошной обработки почвы подбирается для каждого почвенного фона своя частота собственных колебаний рабочего органа, задаваемая упругим элементом в виде цилиндрической пружины 7 с помощью винтового регулировочного механизма 8. Вынужденные колебания рабочего органа обеспечиваются эксцентриковым генератором вибраций 9, неподвижно закрепленным на стойке 1. Магнитострикционные генераторы вибрации, питающиеся от источника импульсного тока 11, генерируют механические колебания частотой до 20 кГц, передающиеся непосредственно на упругие крылья лапы 2, контактирующие с обрабатываемой почвой. В качестве магнитострикционного материала можно использовать никель, кобальт и другие, более современные материалы. Важным обстоятельством являются незначительные затраты энергии на питание источника импульсного тока 4, не превышающие 50 Вт, т.к. режим работы импульсный.
Эксцентриковый генератор вибрации, расположенный на стойке, обеспечивает режим колебаний рабочего органа с амплитудой 2-5 мм и частотой 5-25 Гц, что наиболее эффективно для реализации динамических эффектов при периодических процессах деформации и скалывания почвы. Два магнитострикционных генератора вибрации, расположенных на концах упругих крыльев лапы, создают режим вибрации частотой до 20 кГц и амплитудой до 0,1 мм, обеспечивающий возникновение «псевдоожиженного» слоя почвы и эффективного снижения затрат на преодоление сил трения почвы о рабочий орган.
Таким образом, результатом использования предлагаемой конструкции является снижение тягового сопротивления рабочего органа за счет использования генератора вибраций эксцентрикового типа, генерирующего низкочастотные колебания, и двух магнитострикционных генераторов высокочастотной вибрации.