ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и может использоваться в орудиях для рыхления верхнего и прикатывания нижележащего слоев почвы, выравнивания ее поверхности и уничтожения сорняков, как в составе объединенных в батарею как, например, кольцевая борона, так и в составе комбинированных почвообрабатывающих, либо посевных агрегатов.
Известен почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы, содержащий раму, расположенную под углом атаки ось и установленные на ней дисковые рабочие органы, каждый из которых выполнен в виде кольца, соединенного с осью посредством спиц, причем кольцо имеет форму усеченного конуса, при этом угол внутренней конической поверхности равен или больше угла наружной конической поверхности [Пат. 1496650 Российская Федерация: МПК А01В 29/04. Почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы / Кнаус А.А., Дремов А.И., Тарасов В.П.; заявитель и патентообладатель Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства. - №4342983; заявл. 25.12.1987; опубл. 30.07.1989, Бюл. №28. - 2 с.].
Данное почвообрабатывающее устройство имеет недостаточную заглубляющую способность его каждого рабочего органа в почву, в особенности на уплотненных фонах, из-за того, что врезание кольцевых рабочих органов в почву осуществляется кромкой внешней стороны меньшего основания диаметра конусных колец, в итоге приводящее к возникновению повышенной выталкивающей из почвы реакции на вращающиеся в процессе поступательного движения агрегата кольцевые рабочие органы.
Кроме этого, из-за возникновения в процессе движения агрегата знакопеременных динамических сил, особенно при поворотах агрегата, а также неровностей поверхности поля и неравномерной плотности почы, у колец с радиальным расположением спиц не обеспечивается поперечная жесткость крепления колец к оси, что приводит к их деформации и, в результате этого, гладкая внешняя сторона некоторых конусных колец проскальзывает по почве, обуславливая неравномерный износ внешней стороны этих колец. Вследствие этого не осуществляется качественная обработка почвы, нарушается процесс выравнивания почвы и вычесывания сорняков, а также снижается ресурс конусных колец, приводящий, в итоге, к увеличению материальных затрат и трудоемкости обслуживания почвообрабатывающего катка.
Следовательно, эффективность обработки почвы и уничтожения сорняков данным почвообрабатывающим устройством низкая.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели относится, предназначенная для предпосевной обработки по зяблевым фонам, а также обработки паровых полей для уничтожения сорняков и создания влагосберегающего мульчирующего слоя, борона кольцевая модульная «Лидер БКМ-3,6» (Борона дисковая с кольцевыми рабочими органами) с комплектом из четырех батарей рабочих органов, производимая Обществом с ограниченной ответственностью «Си-багротехнопарк» (ООО «Сибагротехнопарк»). Каждая батарея состоит из кольцевых рабочих органов в форме конических колец изготовленных в сборе со ступицами и спицами, набранных на общий вал, а пакет рабочих органов, через фланцевые подшипниковые узлы и шайбы, сжимается гайками зафиксированными, в свою очередь, от самопроизвольного отворачивания контргайками. К расположенным на обоих концах портальной рамки металлическим пластинам прикреплены болтами фланцы подшипниковых узлов [Борона кольцевая модульная «Лидер БКМ-3,6» (Борона дисковая с кольцевыми рабочими органами). - [Сибагротехнопарк - Бороны БК. (Электронный ресурс). - URL: http://sibagro.com/p_bkm.html (дата обращения 01.04.2019 г. )] - прототип.
В процессе технологической обработки почвы движущимся агрегатом, из-за знакопеременных динамических нагрузок на ось и подшипниковые узлы батареи, расположенные на обоих концах портальной рамки металлические пластины испытывают сильные изгибающие моменты, что приводит к деформации этих металлических пластин в местах крепления фланцев подшипниковых узлов, особенно на тяжелых и каменистых почвах, обусловливая относительное смещение между собой осевых отверстий подшипниковых узлов, что, в итоге, приводит к заклиниванию вала батареи или к его замедленному вращению.
В результате этого кольцевыми рабочими органами почва не разрыхляется и сгружается перед батареей, сорняки не удаляются, увеличивается тяговое усилие агрегата в целом, то есть нарушается технологический процесс работы, как батареи, так и всего агрегата в целом.
Применяемые для усиления с обеих сторон приварные клиновидные металлические пластины в верхней части металлических пластин портала не обеспечивают требуемой жесткости этих пластин портала и сопротивления к изгибу. Из-за деформации пластин портала в месте крепления фланцевых подшипниковых узлов приходится менять весь портал, так как даже после ремонта не обеспечивается относительная точность осевого крепления фланцевых подшипниковых узлов.
Жесткое крепление четырьмя болтами фланцев подшипниковых узлов не позволяет применять радиальную регулировку, коррекцию соосности этих подшипниковых узлов, что обуславливает повышенные радиальные нагрузки на подшипники, их перегрев, проворачивание обоймы подшипников в посадочных местах, заклинивание и преждевременный износ.
Кроме этого, применяемые в прототипе однорядные радиальные шариковые подшипники не обеспечивают самоцентрирования вала, что приводит к случаям перегрева подшипника (-ов), из-за защемления концевых частей вала в результате динамических ударных нагрузок при рабочем движении агрегата, особенно на полях, засоренных камнями, а также на поворотных участках полей.
Также, из-за того, что конструкция крепления общего вала с наружных сторон фланцевых подшипниковых узлов выполнена открытой, то, в процессе работы агрегата в поле, это приводит к усиленному изнашиванию и повреждению почвой резьбовых концов вала, их затяжных гаек и контргаек, обусловливая сложность ремонта и частой замены незакрытых быстроизнашивающихся частей вала батареи.
Кроме этого, в результате износа кольцевых рабочих органов или их повреждения о камни возникает необходимость быстрой замены в полевых условиях пакета рабочих органов вместе с валом и фланцевыми подшипниковыми узлами без отсоединения портальной рамки. В данной конструкции невозможно произвести быструю смену этих элементов из-за относительно сложной конструкции крепления подшипниковых узлов. Для того чтобы снять общий вал, необходимо отвернуть по две гайки с каждого конца вала, восемь болтов подшипниковых узлов и снять съемником подшипниковые узлы.
Следовательно, данной конструкции почвообрабатывающего устройства присущи те же недостатки, что и аналогу.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что у почвообрабатывающего устройства в виде батареи, содержащего портальную рамку, кольцевые рабочие органы в форме конических колец изготовленных в сборе со ступицами и спицами, набранных на общий вал, а пакет кольцевых рабочих органов, через фланцевые подшипниковые узлы и шайбы, с обоих концов общего вала, сжаты гайками зафиксированными, в свою очередь, от самопроизвольного отворачивания контргайками, при этом, к расположенным на обоих концах портальной рамки металлическим пластинам прикреплены болтами фланцы подшипниковых узлов, металлические пластины портальной рамки выполнены в форме прямоугольных профильных труб, на свободном торце которых жестко закреплены плашмя прямоугольные площадки с продольными отверстиями для крепления подшипниковых узлов, а корпуса подшипниковых узлов выполнены на лапах, причем оба конца общего вала закрыты глухими защитными крышками подшипниковых узлов.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Ввиду того, что металлические пластины портальной рамки выполнены в форме прямоугольных профильных труб, то этим обеспечивается жесткость конструкции портальной рамки (профильная труба лучше сопротивляется изгибу, кручению по сравнению с плоской пластиной), улучшается их сопротивление деформациям в местах крепления подшипниковых узлов, особенно при работе батареи на тяжелых и каменистых почвах.
Также, в связи с тем, что на свободном торце прямоугольных профильных труб жестко закреплены плашмя прямоугольные площадки с продольными отверстиями, то это позволяет использовать быстросъемные подшипниковые узлы с корпусами на лапах, путем закрепления их на этих прямоугольных площадках, при этом, количество крепежных болтов, в сравнении с прототипом, уменьшается в два раза.
Кроме этого, продольные отверстия в прямоугольных площадках позволяют перемещать лапчатые подшипниковые узлы, добиваясь соосности концевых частей общего вала и легкого вращения пакета рабочих органов вместе с общим валом в подшипниковых узлах.
Также, в связи с тем, что в подшипниковых узлах установлены двухрядные роликовые радиальные сферические подшипники, то эти подшипники также способствуют относительному самоцентрированию вала.
Использование в конструкции батареи подшипниковых узлов с корпусами на лапах позволяет, в полевых условиях, быстро отсоединять от портальной рамки весь пакет рабочих органов в сборе с валом и подшипниковыми узлами, без использования специальных съемников и отправлять на ремонт и техническое обслуживание в мастерские, а также быстро устанавливать в полевых условиях аналогичный заведомо исправный резервный пакет рабочих органов в сборе с валом и подшипниковыми узлами.
Это обуславливает снижение трудоемкости ремонта и техобслуживания батареи, снижается время простоя, повышается сменная производительность агрегата, способствует улучшению качества ремонта ввиду ремонта не в полевых условиях, на почве и в пыли, а в условиях мастерских, где снижается вероятность попадания абразивных частиц в подшипниковые узлы и выше качество ремонта.
В связи с тем, что оба конца общего вала закрыты глухими защитными крышками подшипниковых узлов, то, подшипниковые узлы, концевые резьбовые части общего вала, сжимные гайки и контргайки, а также и смазка подшипников, защищены от атмосферных осадков, почвы и пылевидных абразивных частей.
Следовательно, такая защита способствует увеличению производительности агрегата к снижению простоев во время работы агрегата, трудоемкости обслуживания и ремонта бороны, а также повышению долговечности деталей и узлов расположенных на концевых частях общего вала.
В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.
На фигуре 1 представлена схема почвообрабатывающего устройства - батареи. На фигуре 2 приведен общий вид изготовленного почвообрабатывающего устройства - батареи.
Батарея состоит из цельносварной портальной рамки 1 (узел крепления портальной рамки условно не показан), кольцевых рабочих органов 2, набранных на общий вал 3. Рабочий орган состоит из конического кольца 4, соединенного со ступицей 5 спицами 6. Пакет рабочих органов через лапчатые подшипниковые узлы 7, шайбы 8 сжимается гайками 9, которые фиксируются, в свою очередь, контргайками 10. К расположенным на обоих концах портальной рамки 1 металлическим пластинам в форме прямоугольных профильных труб 11, на свободном торце которых жестко закреплены плашмя прямоугольные площадки 12 с продольными отверстиями для крепления болтами 13 подшипниковых узлов 7, а корпуса подшипниковых узлов 7 выполнены на лапах 14, причем оба конца общего вала 3 закрыты глухими защитными крышками подшипниковых узлов 15.
Заявляемое почвообрабатывающее устройство - батарея, может использоваться в составе, например, бороны полуприцепной, на раме которой установлены шарнирная сница, ходовая система, гидросистема для перевода агрегата из транспортного положения в рабочее и 4 батареи рабочих органов. Для эффективной работы, две передних и две задних батареи должны быть расположены под углом 250 градусов к направлению движения по X-образной схеме. Рабочие органы батареи, выполненные в виде кольца с формой усеченного конуса, должны быть направлены большим основанием конуса вперед по ходу движения полуприцепной бороны.
Рабочий процесс почвообрабатывающего устройства осуществляется следующим образом.
При движении почвообрабатывающего устройства с кольцевыми рабочими органами по полю, батареи погружаются на требуемую глубину обработки почвы с помощью гидроцилиндров. Образующийся при движении агрегата почвенный клин, на рабочих кромках кольцевых рабочих органов, обеспечивает высокое усилие сцепления почвы с рабочей поверхностью колец, исключающее скольжение сорняков в зоне почвенного клина по рабочей кромке колец. В результате воздействия сил, действующих на сорняки при вращении колец, происходит их вырывание и отбрасывание вместе с почвой в противоположную движению агрегата сторону (назад), за счет центробежной силы.
Преимуществом предлагаемой полезной модели за счет конструктивного его исполнения по сравнению с прототипом является повышение надежности и долговечности почвообрабатывающего устройства при выполнении рабочего процесса, а также снижение удельной трудоемкости при обслуживании и ремонте.