РАБОЧИЙ ОРГАН ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к производству рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Известен выбранный в качестве ближайшего аналога рабочий орган - лапа культиватора согласно патенту РФ №2259267 опубл. 2005.08.27. Лапа включает в себя соединенные с помощью сварки хвостовик (держатель) и клин, образованный расположенными под углом друг к другу двумя лезвиями (фрезерованными полосами), режущая кромка которых снабжена упрочняющим слоем (наплавкой из твердого сплава), при этом наплавку твердого сплава на режущую кромку осуществляют толщиной 0,2-0,25 мм сверху по всей длине с последующей заточкой снизу. Лезвие выполняют из стали марки 50Х, которая не рекомендована для использования в условиях ударных нагрузок при закалке до твердости HRC 50-55 единиц. Хвостовик выполняют из стали марки 45 с закалкой до твердости HRC 40-46 единиц.
Вышеописанный рабочий орган почвообрабатывающего орудия обладает рядом недостатков.
Во-первых, выполнение лезвий из высокоуглеродистой стали марки 50Х при твердости HRC 50-55 единиц снижает упругость лезвий, а выполнение хвостовика из стали марки 45 при твердости HRC 40-46 единиц приводит к повышенной хрупкости и жесткости. В итоге снижается прочность и надежность рабочего органа.
Во-вторых, упрочняющий слой выполняется толщиной 0,2-0,25 мм, что приводит к повышению шероховатости и увеличению сопротивления при обработке почвы, и, тем самым, к увеличению энергозатрат на обработку почвы. В-третьих, упрочняющий слой наносится только сверху и имеет одинаковую ширину на всех участках лезвий - носовом, среднем и оконечном, что снижает прочность и износоустойчивость рабочего органа из-за различной степени износа этих участков лезвий.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения прочности, износоустойчивости и срока службы рабочего органа при одновременном повышении качества почвообработки.
Сущность полезной модели заключается в том, что в рабочем органе почвообрабатывающего орудия, содержащем клин, образованный расположенными под углом друг к другу лезвиями, снабженными упрочняющим слоем, и хвостовик,
соединенные между собой, преимущественно, путем сварки, предлагается лезвия выполнить из среднеуглеродистой низколегированной стали при твердости HRC 38-42 единиц, хвостовик выполнить из низкоуглеродистой стали при твердости НВ 100-130 единиц, а упрочняющий слой выполнить с двух сторон лезвий - снизу и сверху, при этом толщина лезвий не превышает толщины хвостовика, выполненного с постоянным сечением, а толщина упрочняющего слоя лезвий варьируется в зависимости от характеристик обрабатываемой почвы, предпочтительно, в пределах от 0,15 мм до 2 мм.
Ширина упрочняющего слоя носового участка лезвий и оконечного участка лезвий может превышать ширину упрочняющего слоя среднего участка лезвий.
Лезвия могут быть выполнены из среднеуглеродистой низколегированной стали марки 30ХГСА или марки 35Г2, а хвостовик может быть выполнен из низкоуглеродистой стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп.
Клин, образованный расположенными под углом друг к другу лезвиями и/или хвостовик могут быть составными, по меньшей мере, из двух частей.
В предлагаемой полезной модели выполнение лезвий из среднеуглеродистой низколегированной стали при твердости HRC 38-42 единиц, а хвостовика - из низкоуглеродистой стали при твердости НВ 100-130 единиц позволяет обеспечить упругие свойства лезвий при достаточной прочности (твердости), а хвостовик обеспечивает возможность остаточных деформаций, не влияющих на качество работы, в результате чего повышается устойчивость к знакопеременным нагрузками при наличии ударов.
Выполнение упрочняющего слоя с двух сторон режущих кромок лезвий - снизу и сверху обеспечивает повышение износоустойчивости лезвий и их срока службы.
Выполнение лезвий так, что их толщина не превышает толщины хвостовика, выполненного с постоянным сечением, обеспечивает повышение прочностных характеристик рабочего органа и в то же время способствует повышению технологичности изготовления рабочего органа.
Выполнение упрочняющего слоя переменной ширины так, что ширина носового и оконечного участков лезвий превышает ширину упрочняющего слоя средних участков лезвий, позволяет скомпенсировать неравномерность нагрузки на различные участки лезвия и добиться одинаковой прочности и износоустойчивости лезвий по всей длине. Основная нагрузка приходится на носовые участки и на оконечные участки лезвий рабочего органа, поэтому упрочняющий слой выполняют в виде проходящей сверху и снизу лезвия полоски, ширина которой не одинакова.
Выполнение лезвий из среднеуглеродистой низколегированной стали марки 30ХГСА или марки 35Г2, а хвостовика - из низкоуглеродистой стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп при заданной твердости обеспечивает оптимальное соотношение пружинистых свойств лезвий при достаточной твердости как лезвий, так и хвостовика. В результате повышается устойчивость к ударным нагрузкам, износоустойчивость и упругие свойства рабочего органа.
Выполнение рабочего органа так, что толщина упрочняющего слоя варьируется в зависимости от условий эксплуатации и характеристик обрабатываемой почвы в широких пределах, предпочтительно, в пределах от 0,15 мм до 2 мм обеспечивает повышение прочностных характеристик рабочего органа при любых условиях эксплуатации.
Выполнение рабочего органа так, что клин, образованный расположенными под углом друг к другу лезвиями, и/или хвостовик могут быть выполнены составными, по меньшей мере, из двух частей позволяет использовать различные технологии, например, вырубку или резку, при изготовлении рабочего органа, что повышает технологичность его изготовления. Рабочий орган может изготавливаться как из исходного материала в виде полосы, так и из материала в виде листа путем вырезки, например, путем плазменной или лазерной резки.
На фигуре 1 приведен вид в плане рабочего органа, содержащего цельный клин 1, образованный расположенными под углом друг к другу с лезвиями 2, и цельный хвостовик 3. На фигуре 2 приведен рабочий орган, содержащий составной клин 1 из соединенных с поднутрением лезвий 2, и составной хвостовик 3 с элементами 4 усиления жесткости. На фигуре 3 приведен вид в плане рабочего органа, содержащего составной клин 1 из соединенных с поднутрением лезвий 2 и цельный хвостовик 3. На фигуре 4 приведен разрез А-А на фигуре 3, где показан упрочняющий слой 5, расположенный снизу и сверху носового участка лезвий 2. На фигуре 5 приведен разрез Б-Б на фигуре 3, где показан упрочняющий слой 6, расположенный снизу и сверху режущей кромки среднего участка лезвий 2. На фигуре 6 приведен разрез В-В на фигуре 3, где показан упрочняющий слой 7, расположенный снизу и сверху режущей кромки оконечного участка лезвий 2. На фигуре 7 приведен разрез С-С на фигуре 3, где показано, что хвостовик выполнен с постоянным сечением, при этом постоянная толщина b хвостовика 3 превышает толщину a лезвий 2.
Рабочий орган для обработки почвы содержит клин 1, образованный расположенными под углом друг к другу лезвиями 2, снабженными упрочняющим слоем 5, 6, 7, и хвостовик 3, соединенные между собой сваркой. Лезвия 2 выполнены из
среднеуглеродистой низколегированной стали марки 30ХГСА или марки 35Г2 и имеют твердость HRC 38-42 единиц, хвостовик выполнен из низкоуглеродистой стали марки 09Г2С или марки ВСm3сп и имеет твердость НВ 100-130 единиц. Упрочняющий слой 5, 6, 7 выполнен с двух сторон лезвий 2 - снизу и сверху. Толщина хвостовика 3 больше или равна толщине лезвий 2, при этом хвостовик выполнен с постоянным значением толщины. Толщина упрочняющего слоя лезвий 2 варьируется в зависимости от характеристик обрабатываемой почвы в пределах от 0,15 мм до 2 мм.
Ширина упрочняющего слоя 5 носового участка лезвий и упрочняющего слоя 7 оконечного участка лезвий 2 превышает ширину упрочняющего слоя 6 среднего участка лезвий 2. Ширина упрочняющего слоя 6 среднего участка лезвий 2 составляет 15 мм. Ширина упрочняющего слоя 5 на носовом участке составляет 60-70 мм, а на оконечном участке 7 лезвий составляет 20-25 мм, что увеличивает наработку до полного износа режущего органа. Клин, образованный расположенными под углом друг к другу лезвиями 2 и/или хвостовик 3 выполняются цельными или составными из двух и более частей.
Сборку рабочего органа производят на прихватках путем сварки клина 1 с лезвиями 2 и хвостовика 3. Перед сваркой производят прогревание лезвий 2 и хвостовика 3 до температуры 250-300°С. Сварку осуществляют, например, электродами УОНИ 13/85. После чего проводят термообработку рабочего органа - закалку с отпуском, так, что в результате термообработки лезвия имеют твердость HRC 38-43 единиц, а хвостовик - твердость НВ 100-130 единиц. После термообработки проводят наплавку упрочняющего слоя 5, 6, 7 из твердого сплава на режущую кромку рабочего органа с двух сторон по всей длине, после чего производят термообработку рабочего органа. Наплавку на режущую кромку рабочего органа осуществляют с применением микропорошкового сплава с карбидами, например вольфрама, на никелевой основе, при этом толщина упрочняющего слоя превышает размер зерен карбидов и варьируется в зависимости от необходимой твердости режущей кромки, предпочтительно, в пределах от 0,15 мм до 2 мм. Наплавку на режущую кромку рабочего органа осуществляют методом порошкового газоплазменного наплавления, температура наплавки 900-1100°С.
Режущий рабочий орган для обработки почвы используется следующим образом.
Во время работы режущего рабочего органа при поверхностной обработке (культивации) почвы последний изнашивается. Износ упрочняющего слоя 5, 6, 7 на
разных участках лезвий 2 проявляется неодинаково. Так, большему, чем средние участки, износу подвергается носовой и оконечные участки лезвий 2. Высокая прочность (твердость) и износостойкость упрочняющего слоя 5, 6, 7 и его неодинаковая ширина по всей длине и расположение сверху и снизу лезвий исключают появление на режущей поверхности рабочего органа рванин и недопустимого затупления лезвий 2. Благодаря этому повышается качество поверхностной обработки почвы, в частности, лучше перерезаются сорняки. Наряду с этим из-за отсутствия неровностей на режущей части выступов и выемок происходит более интенсивное самоочищение лезвий 2. В остальном рабочий орган проявляет себя известным образом. Стабильность значения ширины (размаха) лезвий 2 во время эксплуатации рабочего органа обеспечивает при использовании совокупности таких рабочих органов перекрытие ими зоны подрезания почвы. В случае износа концов лезвий эффективность подрезания почвы снижается, т.к. остаются зоны необработанной почвы. В данном случае этого не происходит, так как концы лезвий снабжены более широким, чем в средней их части, упрочняющим слоем.
Таким образом, предлагаемый рабочий орган почвообрабатывающего орудия обеспечивает повышение прочности, износоустойчивости, срока службы рабочего органа при одновременном повышении качества почвообработки.