КОРПУС ПЛУГА

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, более конкретно, к конструкции корпуса плуга и может найти применение при создании многокорпусных машинных плугов различного назначения для основной отвальной и безотвальной обработки почвы.
Известен корпус плуга, содержащий стойку, укороченный отвал с лемехом и размещенный за отвалом ротор с вертикальной осью вращения, снабженный в нижней части режущими элементами, а в верхней - средствами для его привода (см. Плуги лемешно-роторные серии ПЛР. Разработчики ФГОУ ВПО «Челябинский ГАУ», ЗАО ИПП «ТехАртКом»// Инновационные проекты - агропромышленному комплексу: Каталог - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007, с.25).
Плуги лемешно-роторные ПЛР - 2, ПЛР - 3, ПЛР - 4 предназначены для обработки почвы влажностью до 24% и твердостью до 2,5 МПа под овощные и технические культуры. Использование плугов с комбинированным рабочим органом такого типа позволяет подготовить почву под посев и посадку за один проход и сократить затраты на выполнение дополнительных обработок. К недостаткам известного устройства следует отнести сложность конструкции комбинированного рабочего органа и сравнительно низкую надежность его роторной части.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является корпус плуга, содержащий лемех, крыло отвала, дополнительные режущие элементы и средства для их крепления к стойке, (см. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган. Разработчик ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» // Инновационные проекты - агропромышленному комплексу: Каталог - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007, с.34 - прототип).
Известный комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган предназначен для послойной обработки почвы, обеспечивающий обработку пахотных горизонтов при минимальных энергетических затратах. Особенностью известного устройства является наличие в верхней части плужного корпуса, по крайней мере, одного лемеха с отвалом, а в его нижней части, по крайней мере, одного вертикального режущего элемента с горизонтальной направляющей пластиной.
Такая конструкция почвообрабатывающего орудия позволяет осуществлять обработку верхнего пахотного горизонта лемешно-отвальным рабочим органом и разуплотнение подпахотного горизонта - вертикальным плоскорезом.
Недостатками известного устройства являются частичное оборачивание пахотного слоя, сравнительно малая глубина комбинированной обработки почвы (до 20 см) и низкая производительность почвообрабатывающего орудия на грунтах с высоким удельным сопротивлением, что связано с указанными особенностями конструкции основного и дополнительного рабочих органов.
Решаемой задачей полезной модели является создание современного надежного, многофункционального и эффективного почвообрабатывающего орудия для отвальной обработки основных типов почв под сельскохозяйственные культуры на глубину до 30 см при твердости почвенного слоя до 4 МПа. Дополнительными к указанной являются задача повышения ресурса корпуса плуга и возможность агрегатирования плугов в многокорпусном исполнении с тракторами 2, 3, 4 классов.
Указанная задача решается тем, что в корпусе плуга, содержащем лемех, крыло отвала и средства для их крепления к стойке, согласно полезной модели, он включает дополнительные режущие элементы, первый из которых выполнен в виде плоской пластины с лезвийной частью, расположенной в плоскости реза под углом 75-110° к лезвийной части лемеха, второй режущий элемент выполнен в виде дугообразной пластины, содержащей сходящиеся под острым углом рабочие лезвийные части на широкой и узкой сторонах, которые размещены впереди корпуса плуга так, что лезвийная часть узкой стороны дугообразной пластины находится в плоскости лезвийных частей лемеха и первого дополнительного режущего элемента, а нерабочие стороны дугообразной пластины примыкают к передней части крыла отвала, причем лемех, крыло отвала, первый и второй режущие элементы закреплены на стойке с помощью, по крайней мере, одного узла крепления, состоящего из стальных пластин, снабженных отверстиями в зоне посадочных площадок для болтового соединения указанных частей корпуса плуга.
Кроме того, лемех, первый и второй режущие элементы могут иметь дополнительную лезвийную часть с возможностью перестановки при износе основной, узел крепления может быть выполнен сварным или разъемным, а крыло отвала может быть выполнено с дополнительным изгибом в верхней части для оборота пласта.
Такое выполнение корпуса плуга позволяет повысить эффективность обработки основных типов почв под сельскохозяйственные культуры на глубину до 30 см при удельном сопротивлении почвы до 0,1 МПа, твердости почвенного слоя до 4 МПа и влажности до 30%. Повышение эффективности предложенного корпуса плуга достигается, в том числе, за счет того, что отрезание пласта почвы обеспечивается двумя горизонтальными и одним вертикальным режущими элементами (ножами), установленными по схеме, обеспечивающей взаимное уравновешивание воздействующих на них усилий. При этом основной горизонтальный режущий элемент - лемех и второй вертикальный дополнительный режущий элемент в виде дугообразной пластины в комплекте с крылом отвала образуют рабочую поверхность, посредством которой обеспечивается перемещение и оборот пласта.
Первый дополнительный режущий элемент в виде плоской пластины, расположенной слева от лемеха в горизонте реза пласта под углом в плане 75-110° к лезвийной части лемеха, обеспечивает дополнительное подрезание пласта по ходу следующего корпуса плуга и эффективное крошение почвы, предупреждая разуплотнение плужной подошвы и подпахотного горизонта. При этом в предложенном корпусе плуга отсутствует полевая доска, а ее функции выполняет первый дополнительный режущий элемент (левый горизонтальный нож), обеспечивая компенсацию момента от сил, действующих на лемех и крыло отвала.
При испытании различных модификаций корпусов плуга с различными углами между лезвийными частями лемеха и первого дополнительного режущего элемента было показано, что выполнение указанного угла в плоскости реза менее 75° не обеспечивает компенсацию момента от сил, действующих на лемех и крыло отвала при оптимальном рабочем положении лемеха. Превышение указанного угла более 110°, в свою очередь, вызывает значительное увеличение тягового усилия и снижение эффективности пахоты для большинства типов почв.
Выполнение узла крепления в виде сварной или разъемной пространственной конструкции из стальных пластин, снабженных отверстиями в зоне посадочных площадок обеспечивает быструю сборку, демонтаж или замену изношенных частей корпуса плуга при эксплуатации за счет болтового соединения его режущих элементов. В конструкции предложенного устройства предусмотрено использование для лемеха, первого и второго режущих элементов дополнительной лезвийной части при износе основной, а дополнительный изгиб крыла отвала в верхней части дополнительно повышает характеристики плуга при обработке, в том числе, влажных почв.
Плуги с корпусами данной конструкции могут применяться на полях практически всех типов почв с ровным и волнистым рельефом, имеющих уклон до 8 градусов для основной отвальной обработки почвы (подрезания, рыхления и оборачивания) под известные сельскохозяйственные культуры. Предложенные корпуса устанавливают на рамы плугов данной серии в различной комплектации, при этом плуги могут агрегатироваться с тракторами класса 2, 3, 4.
На фиг.1 изображен общий вид предложенного корпуса плуга.
Корпус плуга содержит лемех 1, крыло отвала 2 и дополнительные режущие элементы 3, 4. Первый дополнительный режущий элемент 3 выполнен в виде плоской пластины с лезвийной частью 5, расположенной в плоскости реза под углом 90° к лезвийной части 6 лемеха. Второй режущий элемент 4 выполнен в виде дугообразной пластины, содержащей сходящиеся под острым углом рабочие лезвийные части 7, 8 на широкой и узкой сторонах. Они. размещены впереди корпуса плуга так, что лезвийная часть 8 узкой стороны дугообразной пластины находится в плоскости лезвийных частей 6, 5 лемеха и первого дополнительного режущего элемента 3.
Нерабочие стороны дугообразной пластины 4 примыкают к передней части крыла отвала 2. При этом лемех 1, крыло отвала 2, первый и второй режущие элементы 3, 4 закреплены на стойке 9 с помощью узла крепления 10, состоящего из стальных пластин 11, снабженных отверстиями в зоне посадочных площадок для болтового соединения указанных частей корпуса плуга. Болты для соединения узла крепления 10 и стойки 9 обозначены поз.12, а места крепления режущих элементов - поз.13. Оптимальное значение угла α между лезвийной частью 5 плоской пластины 3 и лезвийной частью 6 лемеха 1 составляет 90°, а угол β между лезвийными частями 7, 8 второго режущего элемента составляет 80°.
В конкретном примере выполнения предложенного корпуса плуга лемех 1 имеет размеры 410×90×10 мм, первый горизонтальный режущий элемент 3 имеет размеры 320×90×10 мм, второй вертикальный режущий элемент 4 имеет размеры в развертке 546×150×10 мм. Лемех 1, первый и второй режущие элементы 3, 4 могут иметь дополнительные лезвийные части (не показаны) с возможностью перестановки при износе основной лезвийной части 5, 6, 7. На фиг.1 показан узел крепления 10, выполненный из сваренных стальных пластин в виде «башмакам, при этом часть узла крепления может быть дополнена съемным кронштейном или дополнительной опорой (не показаны) для обеспечения жесткости крыла отвала 2 и второго дополнительного режущего элемента 4.
Детали корпуса плуга, подверженные интенсивному износу (режущие элементы 1, 3, 4) изготовлены из стали 65Г и термически обработаны, благодаря этому наработка на предложенный корпус плуга достигает 50 га.
Предложенный корпус плуга функционирует следующим образом.
Плуги с предложенными корпусами завод изготовитель поставляет на сельскохозяйственные предприятия в необходимой комплектации с учетом заданных условий эксплуатации. Технологический процесс обработки почвы предложенным корпусом в основном аналогичен процессу обработки серийным корпусом общего назначения. Однако особенности конструкции принципиально нового корпуса плуга без полевой доски вносят важные отличия, способствующие повышению качества рабочего процесса отвальной обработки почвы.
При поступательном движении плуга его рабочие органы заглубляются в почву на установленную опорными колесами глубину. Отрезание пласта в предложенном корпусе плуга обеспечивается тремя ржущими элементами (ножами) - вертикальным 4 и двумя горизонтальными 1, 3, установленными по схеме, обеспечивающей взаимное уравновешивание воздействующих на них усилий. Лезвийные части 6, 7 ножей лемеха 1 (горизонтальный правый) и вертикального второго дополнительного режущего элемента 4 в комплекте с крылом отвала 2 образуют рабочую поверхность, посредством которой обеспечивается перемещение (оборот) пласта.
При этом вертикальные ножи 4 и лемеха 1 многокорпусного плуга правостороннего действия отрезают основную часть пласта (большая часть рабочей ширины захвата каждого корпуса), крошат его, оборачивают и перемещают в борозду вместе с взрыхленной частью от прохода первого дополнительного режущего элемента 3 левостороннего действия от предыдущего корпуса. Остальная меньшая часть пласта подрезается и рыхлится указанным режущим элементом 3, которому одновременно отводится роль стабилизатора прямолинейного движения.
Если у серийного плуга полевая доска выполняет пассивную роль, создавая дополнительное сопротивление за счет трения, то левый горизонтальный нож (дополнительный режущий элемент 3) выполняет две функции - функцию полевой доски, уравновешивая вращающий момент лемешно-отвальной части и функцию дополнительного подрезания пласта аналогично работе лемеха 1. Форма крыла отвала 2 в верхней части в виде спиралевидного изгиба обеспечивает дополнительный оборот пласта с полной заделкой стерни.
Выполнение комбинированного почвообрабатывающего орудия в соответствии с полезной моделью позволяет в значительной степени повысить его основные характеристики. Характер износа дополнительных режущих элементов 3, 4 и крыла отвала 2 хорошо изучен и соответствует степени износа лемешно-отвальной части известных плугов, при этом в предложенном корпусе плуга отсутствуют проблемы, связанные с интенсивным износом полевой доски. При прочих равных условиях обрабатываемый грунт действует на указанные элементы предложенного почвообрабатывающего орудия с меньшим суммарным касательным и нормальным усилием, что снижает необходимое тяговое усилие и повышает надежность корпуса плуга. По сравнению с другими серийными плугами общего назначения плуги данной серии с принципиально новыми корпусами повышают производительность на 40-50%, при этом экономия дизельного топлива составляет 7-9 кг на каждом гектаре обрабатываемой пашни.
Предложенная конструкция корпуса плуга обеспечивает высокую эффективность обработки почвы, в том числе, степень крошения и оборота пласта, что предупреждает переуплотнение подпахотного горизонта и водную эрозию при обработке склонных полей. Рыхление пласта почвы выполняется, как указывалось, в диапазоне от 10 до 30 см на почвах с твердостью до 4 МПа, при этом обработка почвы равноценна двум проходам тяжелыми дисковыми боронами типа БДТ.
ти
ми
Предложенные модификации корпуса плуга были изготовлены для плугов серии ПСК (ПСК-4; ПСК-5; ПСК-4-5-6; ПСК-8, ПСК-7-8-9), агрегатированных с тракторами класса 2, 3, 4. Базовая модификация предложенного устройства с габаритами 650×750×770 мм имеет обозначение ПСК-8.05.00.00. Испытания плугов серии ПСК 4-5-6 (6 корпусной) и ПСК-8 (8 корпусной) с корпусами нового типа проводились на полях Кубанской МНС (машиноиспытательная станция) в период с 2006 по 2008 год, где зарекомендовали себя как надежные, высокотехнологические почвообрабатывающие машины. Производительность ПСК-4, ПСК-5, ПСК-6 до 3 га в час, ПСК-8 до 5 га в час. Наработка на быстро изнашиваемые детали не менее 60 га
В результате внедрения предложенного устройства снижается стоимость обработки сельскохозяйственных площадей и повышается производительность труда при меньших эксплуатационных затратах. Выпуск подобных почвообрабатывающих орудий может быть налажен в условиях обычных предприятий по производству сельскохозяйственной техники, позволяя в совокупности решить важные задачи по совершенствованию техники обработки сельскохозяйственных культур.