РАБОЧИЙ ОРГАН ДИСКОВОГО ОРУДИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к почвообрабатывающим орудиям, содержащим рабочий орган, выполненный с использованием упругой стойки.
1
Известны такие рабочие органы (смотри А.С. СССР №1806494, A, А01В 35/20, от 07.02.91, авт. Р.И.Байметов и др.).
Рабочий орган по А.С. №1806494 содержит стрельчатую лапу, закрепленную на стойке, выполненной в виде цилиндрической спиральной пружины, один конец которой крепится к раме почвообрабатывающего орудия, а другой конец пружины выполнен дугообразной формы и закреплен на стрельчатой лапе.
Такое исполнение рабочего органа позволяет совершать стрельчатой лапе вертикальное перемещение и боковые колебания, что повышает функциональные возможности рабочего органа при почвообработке. Лапа самоочищается при налипании почвы. Вертикальное перемещение лапы позволяет преодолевать твердые включения в почве. При этом спираль пружины скручивается или раскручивается.
Недостатком является то, что при смене стрельчатой лапы на сферический диск бороны, закрепленный на такой стойке, диск подвержен нагрузкам отличным от нагрузок, действующих на стрельчатую лапу, что предъявляет к конструкции стойки дополнительные требования, в том числе и по форме исполнения. Так на стрельчатую лапу действуют силы: 1) сила сопротивления почвы, направленная вдоль движения орудия (продольная сила); 2) вертикальная сила, возникающая в процессе работы стрельчатой лапы.
Из-за неоднородности структуры почвы на ширине захвата лапы могут меняться продольная и вертикальная силы, от которых скручивается или наоборот раскручивается спиральная пружина, что обеспечивает рабочему органу (лапе) возможность подниматься или опускаться в вертикальном направлении, и тем самым пропускать твердые включения в почве обеспечивая лучшую проходимость. При взаимных знакопеременных колебаниях соседних рабочих органов обеспечивается лучшее крошение почвы. Кроме того, на рабочий орган может воздействовать знакопеременная третья сила в поперечном направлении, т.е. как слева, так и справа. В связи с этим вполне оправдана предлагаемая конструкция симметричной спаренной витой упругой стойки из двух частей.
На дисковый рабочий орган тоже действуют три силы - продольная, поперечная и вертикальная силы. Однако, поперечная сила у диска, в отличие от поперечной силы, действующей на лапу, не знакопеременная, а постоянно направлена в одну и ту же сторону, - в направлении от внутренней сферы в сторону внешней сферы. Она может изменяться по величине, но не по направлению. Это обстоятельство исключает необходимость симметричной стойки, как в патенте - SU 1806494 A1.
Известен рабочий орган дискового орудия (см. Евразийский патент №007702 В1 от 2003.10.13 «Прецизионный лущильник и предохранительное устройство для него». Автор: Эвен Мишель (FR) - прототип.
Рабочий орган дискового орудия, а конкретнее, рабочий орган дискового лущильника или бороны, содержит неприводной вращающийся сферический диск, наклоненный к вертикали, подшипниковый узел, размещенный внутри сферы диска, и стойку, включающую винтовую пружину, образующую, по меньшей мере, один виток, при этом одна концевая часть пружины крепится жестко к балке дискового орудия, а другая концевая часть пружины дугообразной формы и прикреплена к подшипниковому узлу, при этом пружина ориентирована так, что от сил, действующих на диск, витки пружины стягиваются путем намотки.
Недостатком этого рабочего органа является то, что подшипниковый узел размещен внутри сферы диска, что препятствует движению пласта почвы по сфере, его обороту и крошению. Это снижает качество обработки почвы. Использование такого рабочего органа в рядах лущильника или бороны, приводит к забиванию междискового промежутка почвой и растительными остатками, что снижает технологическую надежность почвообрабатывающего орудия. Это объясняется тем, что крошение почвы, подрезанной дисковым рабочим органом, происходит следующим образом. В результате поступательного движения рабочего органа почва поднимается по внутренней поверхности сферы диска, изменяя направление движения. При этом на почву действуют силы сжатия, изгиба и кручения, и в результате этого процесса почва крошится. В случае расположения подшипникового узла внутри сферы, почва движется по внутренней поверхности сферы диска на довольно коротком участке, далее упираясь в подшипниковый узел. На таком коротком участке пути по сфере почва не испытывает достаточного изменения направления движения, из-за чего недостаточны усилия сжатия, изгиба и кручения. В результате этого крошение почвы ухудшается. В итоге работу сферического диска на таком коротком участке можно приравнять к работе плоского диска, когда почва лишь сдвигается в сторону и крошение, в основном, происходит только за счет небольшого естественного скалывания (В.Ф.Стрельбицкий. «Дисковые почвообрабатывающие машины». - М.: «Машиностроение», 1978. - 53 с.). Более того, оказываясь на пути движущегося подрезанного пласта почвы, подшипниковый узел ограничивает проходимость, в результате чего происходит забивание междискового пространства почвой и растительными остатками, снижается технологическая надежность.
И, наконец, подшипниковый узел, установленный внутри сферы, как преграда на пути движения почвы препятствует обороту пласта почвы и заделке пожнивных остатков.
В связи с вышеизложенным очевидно, что установка подшипникового узла внутри сферы ухудшает качество обработки почвы (крошение), снижает технологическую надежность и препятствует заделке пожнивных остатков.
Установленный же на наружной сфере подшипниковый узел защищен самим диском от непосредственного соприкосновения с почвой.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является улучшение качества обработки почвы и повышение технологической надежности рабочего органа.
Указанный технический результат достигается тем, что подшипниковый узел и стойка диска размещены со стороны выпуклой части сферы диска, при этом стойка диска, включающая винтовую пружину, образующую, по крайней мере, один виток, одной концевой частью пружины крепится жестко к балке дискового орудия, а другой концевой частью пружины дугообразной формы прикреплена к подшипниковому узлу и выполняет функцию передаточного звена, которое передает на пружину усилия, действующие на неровностях почвы, а также боковые нагрузки, действующие на внутреннюю поверхность сферы диска, обеспечивая при этом скручивание витков пружины, их сжатие и сближение, что способствует стабильности положения диска в процессе работы, т.е. сохранению установочных начальных значений угла атаки диска и угла вхождения диска в почву.
Более подробно сущность полезной модели будет описана ниже, на примере ее использования в дисковом орудии в виде бороны со сферическими дисками.
На фиг.1 представлен схематический чертеж бороны с использованием предлагаемой пружинной стойки и сферических дисков с подшипниковым узлом.
На фиг.2 представлен схематический чертеж предлагаемого рабочего органа.
На фиг.3 представлен вид сбоку рабочего органа.
Борона (см. фиг.1) содержит раму 1 с прицепным устройством 2 к трактору (на фиг.1 трактор не показан). На раме 1 размещены балки 3 и прикреплен шлейф-каток 4. На балках 3 бороны закреплены рабочие органы: 5 -левого исполнения и 6 - правого исполнения.
Рабочие органы 5 и 6 - левый и правый, имеют зеркальное отображение и представлены на фиг.2 в детализированном виде.
Рабочий орган (см. фиг.3) содержит: стойку, включающую винтовую пружину 7, образующую, по крайней мере, один виток, концевую часть 8, жестко прикрепленную к балке 3 дискового орудия при помощи зажима 9, болтами 10. Другая концевая часть 11 пружины 7 дугообразной формы прикреплена к подшипниковому узлу 12, который размещен с наружной стороны неприводного сферического диска 13, наклоненного к вертикали (угол вхождения диска в почву см. фиг.2) и расположенного под углом к направлению движения орудия (угол атаки диска см. фиг.1 и фиг.2).
Пружина 7 с концевыми частями 8 и 11 называется стойкой диска 13.
Работает рабочий орган дискового орудия следующим образом. Борона перемещается по полю посредством трактора (на фиг.1 не показан), к которому борона присоединяется через прицепное устройство 2.
Рабочие органы 5, 6 размещены рядами на балках 3 в противоположные стороны и обрабатывают почву, которая измельчается и уплотняется шлейф-катком 4.
Чем ближе размещены диски в ряду, тем больше вероятность забивания почвой и пожнивными остатками междискового промежутка. Рабочий орган, описанный в прототипе, за счет использования пружинной стойки совершает колебательные движения и вибрирует. Это уменьшает забивание междискового промежутка почвой и растительными остатками. В то же время размещение подшипникового узла внутри сферы диска мешает подъему почвы по поверхности сферы диска, где происходит сжатие почвы с последующим ее крошением. Далее происходит оборот почвы с дополнительным измельчением и перемешиванием почвы. Подшипниковый узел в прототипе мешает оборачиваемости пласта почвы, ухудшает качество крошения и перемешивания почвы. Автор изобретения рабочего органа по пат.№007702 объясняет свое решение тем, что он добился уменьшения габаритов рабочего органа. Однако это не так. Рабочие органы стоят в ряду и надо рассматривать не только габарит самого рабочего органа, но и учитывать расстояние между ними в ряду.
В предлагаемой полезной модели при таком же междисковом промежутке, как в прототипе, улучшаются условия почвообработки. Почва по сфере каждого диска проходит по гладкой поверхности, проходя все стадии разрушения, измельчения и оборота.
В связи с тем, что одна концевая часть пружины 8 крепится жестко к балке 3, а другая концевая часть 11 пружины 7 крепится к подшипниковому узлу 12, при этом пружина ориентирована так, что от сил, действующих на диск, описанных выше, витки пружины стягиваются путем намотки, повышается надежность рабочего органа.
Пружинная стойка, выполняя функцию передаточного звена, вибрируя сбрасывает пожнивные остатки с подшипникового узла, который к тому же наклонен к почве, т.е. происходит самопроизвольное очищение. У прототипа же растительные остатки и слипшаяся почва концентрируется во внутренней части сферы. Объемы ее наращиваются и, в конечном счете, междисковый промежуток плохо прорабатывается. Снижается качество почвообработки и нарушается технологическая стабильность работы. В предлагаемой полезной модели эти недостатки отсутствуют, что работает на достижение технического результата.
Пружина 7 с ее концевыми частями 8 и 11 работает следующим образом.
При встрече с локальным уплотнением почвы происходит следующее. В случае, когда жесткость пружинной стойки диска 13 недостаточна для прорезания плотного и твердого участка почвы неприводным вращающимся диском 13, концевая часть 11 пружины 7, выполняя функцию передаточного звена, приподнимается вверх и своим плечом, как рычагом закручивает витки пружины 7, а затем вся стойка приходит в исходное состояние. Боковые силы, действующие на внутреннюю поверхность сферы диска 13 в процессе работы, сближают витки пружины 7, что повышает устойчивость стойки и диска, т.е. всего рабочего органа. Обеспечивается стабильность угла атаки диска и угла вхождения его в почву, то есть повышается технологическая надежность рабочего органа. (См. фиг.2).
Вибрация пружины приводит к самоочищению диска и всего почвообрабатывающего орудия в целом.
Таким образом, предлагаемая полезная модель, за счет размещения подшипникового узла с прикрепленной к нему стойкой с внешней стороны выпуклой части сферы диска, обеспечивает достижение технического результата, то есть улучшение качества почвообработки и повышение технологической надежности за счет более эффективной работы внутренней части сферы диска по обороту и крошению почвы, а также за счет отсутствия забивания междискового промежутка почвой и пожнивными остатками. При этом работа стойки рабочего органа дискового орудия на скручивание пружины при неровностях почвы и на сближение ее витков, при боковых нагрузках на внутреннюю поверхность сферы, повышает устойчивость стойки и всего рабочего органа, способствует стабильности угла атаки и угла вхождения диска, что улучшает качество почвообработки и повышает технологическую надежность.
Перечисленное выше обеспечивает достижение технического результата, а новая совокупность признаков рабочего органа отвечает понятию полезной модели.