ПАЛЕЦ ДВОЙНОЙ ШТАМПОСВАРНОЙ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО АППАРАТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
DOUBLE STAMPED-WELDED FINGER FOR CUTTING DEVICE AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, конкретно к узлам и деталям режущего аппарата косилок, жаток, а именно к пальцам режущих аппаратов, и может быть использовано при конструировании и изготовлении узлов и деталей режущих аппаратов.
К режущему аппарату косилки или жатки предъявляются весьма высокие требования по конструкции и технологии изготовления, т.к. этот элемент с/х техники работает в очень сложных и тяжелых условиях.
Функции, выполняемые пальцем режущего аппарата, весьма разнообразны, а именно:
- опорная поверхность для сегментов ножей режущего аппарата;
- направляющая для перемещения ножа режущего аппарата;
- опорная, неподвижная, противорежущая кромка для срезания стеблей сегментами ножа;
- защита, хоть и не полная, от попадания в режущий орган случайных предметов - камней, проволоки;
- направляющая для объекта срезания - травы, стеблей зерновых культур и пр.;
- возможность удобного монтажа и демонтажа пальцев на режущем аппарате.
В связи с этим пальцы режущего аппарата должны иметь жесткую конструкцию, способную противодействовать изгибающим и вращающим нагрузкам, противорежущие кромки пальцев должны иметь специальную термическую обработку, а носки пальцев не должны быть слишком острыми, чтобы толстостеблевые культуры, такие как рапс, не накалывались на них, при этом общая масса пальцев, установленных на режущем аппарате, не должна быть слишком большой.
В патенте США №2226583 описана режущая балка, в которой два косилочных пальца объединены в единую двухпальцевую конструкцию, и в ней один палец короче другого, при этом длинный косилочный палец возвышается своим концом над концом лезвия ножа и охватывает часть верхней поверхности лезвия ножа своей верхней частью, а косилочные пальцы находятся в нижнем районе лезвия, т.е. той части, которая лежит под косилочными лезвиями ножей, соединены между собой перекладиной и с ее же помощью закреплены на пальцевой балке.
В патенте Германии №2945960 А1 описаны двойные косилочные пальцы, состоящие из нескольких деталей, у которых верхняя и нижняя части идут до пальцевого бруса с соединением, предпочтительно, одними и теми же болтами к брусу, причем и верхняя и нижняя части идут к концу острия косилочного пальца и неразъемно соединены друг с другом, кроме того, обе части имеют по торцам лезвие.
Эти косилочные пальцы имеют высокую вертикальную стабильность конструкции, а наличие на них двух лезвий - верхнего и нижнего - позволяет поочередно срезать косилочными лезвиями ножей стебли - то верхним, то нижним. Однако близкое расположение косилочных пальцев друг возле друга приводит к тому, что сбившийся урожай накапливается перед концами пальцев и происходит ухудшение режущего эффекта либо засорение.
Известна выложенная заявка Германии №19850261 А1, МПК-7 А01D 34/17, 1998 г., в которой описан палец штампосварной, имеющий соединенные между собой с помощью сварки верхнюю и нижнюю противорежущие пластины и кронштейн, при этом между нижней и верхней противорежущими пластинами имеется прямоугольный паз для прохода режущих сегментов косилочного ножа, а в верхней противорежущей пластине и на кронштейне выполнены соосные отверстия, при этом палец крепится в планке с помощью двух болтов с гайками.
Аналогичное техническое решение описано в патенте Германии №101 23248 C1, МПК-7 A01D 65/02, 2001 г., в котором в составе режущего органа со стеблеподъемником описан палец штампосварной, имеющий соединенные между собой с помощью сварки верхнюю и нижнюю противорежущие пластины и кронштейн, при этом между нижней и верхней противорежущими пластинами имеется прямоугольный паз для прохода режущих сегментов косилочного ножа, а в верхней противорежущей пластине и на кронштейне выполнены соосные отверстия, при этом палец крепится в планке с помощью двух болтов с гайками.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбранным в качестве прототипа в части устройства является палец двойной штампосварной полуоткрытый для режущего органа, описанный в выложенной заявке Германии №19734337 (МПК-7 А01D 34/18, 1998 г.), включающий верхнюю и нижнюю противорежущие пластины и кронштейн, причем верхняя противорежущая пластина имеет заостренный, изогнутый носок в передней части, перемычку и отверстие в задней части, при этом переход от передней части пластины к ее задней части в районе перемычки выполнен по дуге, нижняя противорежущая пластина выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка, а кронштейн выполнен П-образной формы, имеет два скругленных конца и два отверстия в перемычке, при этом переход от концов кронштейна к его перемычке выполнен в виде трапеции, кроме того, к верхней противорежущей пластине в районе носков приварена нижняя противорежущая пластина с образованием прямоугольного паза, а к нижней противорежущей пластине приварен кронштейн таким образом, чтобы центры отверстий верхней противорежущей пластины и кронштейна были соосны, при этом на верхней противорежущей пластине в районе дугообразного перехода и на кронштейне в районе трапецевидного перехода выполнены штампованные ребра жесткости.
Недостатками прототипа являются:
- необходимость наличия в конструкции трех деталей - верхней и нижней противорежущих пластин и кронштейна;
- невысокая ударная прочность изделия из-за того, что закалке подвергается все изделие, а не его отдельные участки, что, в целом, приводит к снижению надежности устройства;
- достаточно высокая стоимость изделия, определяемая его конструкцией и технологией изготовления.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование конструкции пальца для режущего органа с достижением технического результата - повышения надежности работы и снижения себестоимости устройства.
Поставленная задача выполняется тем, что в устройстве «Палец двойной штампосварной для режущего аппарата», включающем верхнюю и нижнюю противорежущие пластины, причем верхняя противорежущая пластина имеет заостренный, изогнутый носок в передней части, нижняя противорежущая пластина выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка, кроме того, к верхней противорежущей пластине в районе носков приварена нижняя противорежущая пластина с образованием прямоугольного паза, верхняя противорежущая пластина выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка в передней части и перемычку, на нижней противорежущей пластине, выполняющей функцию крепления пальца к режущему аппарату, в местах сварки с помощью штамповки выполнены четыре рельефных выступа в виде удлиненного овала, при этом сварочное ядро в сечении представляет собой вытянутый овал, а термообработка устройства выполнена, преимущественно, в зоне режущих поверхностей верхней и нижней противорежущих пластин, кроме того, палец имеет закаленную нижнюю противорежущую пластину и незакаленную верхнюю противорежущую пластину или наоборот, при этом закаленная противорежущая пластина выполнена из конструкционной стали с высоким содержанием углерода, например стали 65Г.
Новым в заявляемом техническом решении являются следующие особенности конструкции и технологии изготовления по сравнению с прототипом:
- исключен кронштейн;
- крепление пальца к режущему аппарату осуществляется только с помощью нижней противорежущей пластины;
- повышена надежность сварного соединения за счет выполнения на соединяемых сваркой деталях рельефных выступов;
- термообработка изделия только в зоне режущих поверхностей верхней и нижней противорежущих пластин, но не закаливают все изделие, как это сделано в прототипе;
- устройство может быть укомплектовано закаленной нижней противорежущей пластиной и незакаленной верхней противорежущей пластиной или наоборот.
Все эти отличительные признаки заявляемого устройства позволяет повысить надежность работы изделия, особенно в условиях ударных нагрузок, и уменьшить себестоимость изготовления изделия.
Существенными признаками заявляемого устройства, совпадающими с прототипом, являются следующие признаки:
- верхняя противорежущая пластина;
- нижняя противорежущая пластина;
- верхняя противорежущая пластина имеет заостренный, изогнутый носок в передней части;
- нижняя противорежущая пластина выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка и перемычку;
- к верхней противорежущей пластине в районе носков приварена нижняя противорежущая пластина с образованием прямоугольного паза.
Отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:
- верхняя противорежущая пластина выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка в передней части и перемычку;
- нижняя противорежущая пластина выполняет функцию крепления пальца к режущему аппарату;
- на нижней противорежущей пластине в местах сварки с помощью штамповки выполнены четыре рельефных выступа в виде удлиненного овала;
- сварочное ядро в сечении представляет собой вытянутый овал;
- термообработка устройства выполнена, преимущественно, в зоне режущих поверхностей верхней и нижней противорежущих пластин.
Частными отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого устройства являются следующие признаки:
- палец имеет закаленную нижнюю противорежущую пластину и незакаленную верхнюю противорежущую пластину или наоборот;
- закаленная противорежущая пластина выполнена из конструкционной стали с высоким содержанием углерода, например стали 65Г.
Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Действительно, достижение указаного технического результата - повышения надежности работы и снижения себестоимости устройства - возможно только при осуществлении всех признаков, указанных в формуле изобретения.
Например, новое конструктивное выполнение изделия позволяет значительно уменьшить его вес и стоимость за счет исключения одной детали по прототипу - кронштейна, функцию которого в заявляемом устройстве выполняет нижняя противорежущая пластина.
Закалка только режущих поверхностей верхней и нижней противорежущих пластин позволяет получить упругую конструкцию изделия и успешно противостоять ударным и вибрационным нагрузкам, которым подвергается устройство в процессе работы, в отличие от прототипа, в котором закалка всех деталей, входящих в состав изделия, приводит к тому, что при значительных ударных нагрузках, неизбежных при работе устройства, происходит разрушение «жесткой» конструкции изделия в наиболее слабых местах, из-за отсутствия демпфирования ударных нагрузок.
При этом устройство может быть укомплектовано закаленной нижней противорежущей пластиной и незакаленной верхней противорежущей пластиной, или наоборот. Это позволяет снизить себестоимость изделия, т.к. подвергается закалке только половина общего количества противорежущих пластин в готовых изделиях.
Кроме того, по меньшей мере, одна из противорежущих пластин - верхняя или нижняя - изготавливается из конструкционной стали с высоким содержанием углерода, например стали 65Г, которая обладает повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Это позволяет получить в изделии одну - верхнюю и/или нижнюю - противорежущую пластину с высокими механическими свойствами.
Все эти мероприятия позволяют значительно уменьшить себестоимость изготовления пальцев для режущих органов сельскохозяйственных машин и повысить надежность их работы.
Исследования различных вариантов образцов пальцев фирмы Gebr. Schumacher (см. Рекламный проспект фирмы Gebr. Schumacher), проведенные заявителем, показали, что технология изготовления изделий включает:
- вырубку заготовок противорежущих пластин и кронштейна;
- формообразующую штамповку противорежущих пластин и кронштейна;
- термическую обработку противорежущих пластин и кронштейна;
- сварку противорежущих пластин и кронштейна между собой в единую конструкцию.
В связи с этим, эта технология выбрана в качестве прототипа, как наиболее близкая по технической сути и достигаемому техническому результату в части способа для заявляемого «Способа изготовления пальца штампосварного для режущего аппарата», и включает вырубку заготовок из металлической полосы, формообразование верхней и нижней противорежущих пластин и кронштейна путем штамповки, термическую обработку деталей устройства, неподвижное соединение пластин и кронштейна между собой с помощью сварки.
Недостатками способа по прототипу является недостаточно высокая механическая прочность изделия из-за точечного сварочного ядра в сварных соединениях и недостаточно высокая ударная прочность изделия из-за того, что закалке подвергается все изделие, а не его отдельные участки, что, в целом, приводит к снижению надежности устройства, при этом закалка как верхней, так и нижней противорежущих пластин повышает стоимость изделия.
Задачей настоящего изобретения в части способа является усовершенствование технологии изготовления пальца для режущего органа с достижением технического результата - повышения надежности работы устройства и уменьшения его стоимости.
Поставленная задача выполняется тем, что в «Способе изготовления пальца штампосварного для режущего аппарата», включающем вырубку заготовок из металлической полосы, формообразование верхней и нижней противорежущих пластин путем штамповки, термическую обработку деталей устройства, неподвижное соединение пластин между собой с помощью сварки, на нижней противорежущей пластине в местах сварки с помощью штамповки выполняют рельефные выступы в виде удлиненного овала, а пластины сваривают между собой с образованием сварочного ядра, сечение которого представляет собой вытянутый овал, кроме того, выполняют закалку режущих поверхностей верхней или нижней противорежущих пластин, а в готовом устройстве закаленную нижнюю противорежущую пластину соединяют с незакаленной верхней противорежущей пластиной, или наоборот.
Новым в заявляемом способе является повышение надежности устройства за счет выполнения рельефных выступов на нижней противорежущей пластине в виде удлиненного овала, что позволяет при сварке получить сварочное ядро в сечении в виде вытянутого овала. Это значительно повышает прочность соединения деталей, а следовательно, и надежность всей конструкции в целом.
Кроме того, термообработку изделия выполняют только в зоне режущих поверхностей верхней или нижней противорежущих пластин, но не закаливают все изделие, как это сделано в прототипе. Это также позволяет повысить надежность работы изделия, особенно в условиях ударных нагрузок.
При этом комплектование конкретного изделия осуществляют таким образом, чтобы устройство имело закаленную нижнюю противорежущую пластину и незакаленную верхнюю противорежущую пластину, или наоборот.
Существенными признаками заявляемого способа, совпадающими с прототипом, являются следующие признаки:
- вырубка заготовок из металлической полосы;
- формообразование верхней и нижней противорежущих пластин путем штамповки;
- термическая обработка деталей устройства;
- неподвижное соединение пластин между собой с помощью сварки.
Отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого способа являются следующие признаки:
- на нижней противорежущей пластине в местах сварки с помощью штамповки выполняют рельефные выступы в виде удлиненного овала;
- пластины сваривают между собой с образованием сварочного ядра, сечение которого представляет собой вытянутый овал.
Частными отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого способа являются следующие признаки:
- выполняют закалку режущих поверхностей верхней или нижней противорежущих пластин;
- в готовом устройстве закаленную нижнюю противорежущую пластину соединяют с незакаленной верхней противорежущей пластиной, или наоборот.
Между существенными признаками заявляемого способа и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Действительно, достижение указаного технического результата - повышения надежности работы устройства и уменьшения его стоимости - возможно только при осуществлении всех признаков способа, указанных в формуле изобретения.
Например, выполнение нескольких рельефных выступов в виде удлиненного овала с помощью штамповки на нижней противорежущей пластине в месте сварки позволяет получить сварочное ядро, сечение которого представляет собой вытянутый овал, а не маленькое круглое пятно, как в прототипе, и значительно улучшить качество сварки, что, в конечном итоге, повышает надежность работы устройства.
А закалка только режущих поверхностей верхней и нижней противорежущих пластин позволяет получить упругую конструкцию изделия и успешно противостоять ударным и вибрационным нагрузкам, которым подвергается устройство в процессе работы, в отличие от прототипа, в котором закалка всех деталей, входящих в состав изделия, приводит к тому, что при значительных ударных нагрузках, неизбежных при работе устройства, происходит разрушение «жесткой» конструкции изделия в наиболее слабых местах, из-за отсутствия демпфирования ударных нагрузок.
При этом как вариант возможно выполнять термообработку только верхней или нижней противорежущих пластин, а комплектование конкретного изделия осуществлять таким образом, чтобы устройство имело закаленную нижнюю противорежущую пластину и незакаленную верхнюю противорежущую пластину, или наоборот, что позволяет вдвое уменьшить число термообрабатываемых деталей и, таким образом, уменьшить стоимость изделия в целом.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, который включает поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, с выявлением источников, содержащих информацию об аналогах заявляемого технического решения, позволяет установить, что заявителем не выявлены аналоги, которые характеризуются всей совокупностью признаков, идентичной всем существенным признакам заявляемого устройства и способа, указанных в формуле изобретения.
Потому можно утверждать, что изобретение соответствует условию патентоспособности по критерию «новизна».
Данное техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. по совокупности всех существенных признаков, указанных в формуле изобретения, для специалиста они явным образом не следуют из уровня техники.
Кроме того, изобретение промышленно применимо, потому что заявляемые технические решения позволяют использовать его при разработке и производстве пальцев режущих аппаратов режущего органа косилок, жаток.
Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается нижеприведенным описанием его практической реализации и иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показано устройство, вид внизу; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 показано сечение А-А устройства, изображенного на фиг.1.
Заявляемое устройство применяется при комплектации режущего аппарата косилок, жаток.
Палец двойной штампосварной 1 для режущего аппарата включает верхнюю 2 и нижнюю 3 противорежущие пластины.
Верхняя противорежущая пластина (далее по тексту - ВПП) 2 выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка 4 в передней части 5 и перемычку 6.
Нижняя противорежущая пластина (далее по тексту - НПП) 3 выполнена П-образной формы и имеет два заостренных, изогнутых носка 7 и перемычку 8, при этом НПП 3 выполняет функцию крепления пальца к режущему аппарату (условно не показан).
К ВПП 2 в районе носков 4 приварена НПП 3 с образованием прямоугольного паза 9.
На НПП 3 в месте сварки 10 с помощью штамповки выполнены рельефные выступы (условно не показаны), при этом сварочное ядро в сечении представляет собой вытянутый овал 11.
При изготовлении заявляемого устройства термообработку его деталей выполняют преимущественно, в зоне режущих поверхностей 12 ВПП 2 и режущих поверхностей 13 НПП 3.
При этом заявляемое устройство может быть укомплектовано закаленной НПП 3 и незакаленной ВПП 2, или наоборот. Это позволяет снизить себестоимость изделия, т.к. подвергается закалке только половина общего количества противорежущих пластин в готовых изделиях.
Кроме того, по меньшей мере, одна из противорежущих пластин - верхняя или нижняя - изготавливается из конструкционной стали с высоким содержанием углерода, например стали 65Г, которая обладает повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Это позволяет получить изделие - верхнюю и/или нижнюю противорежущие пластины с высокими механическими свойствами.
Все эти мероприятия позволяют значительно уменьшить себестоимость изготовления пальцев для режущих органов сельскохозяйственных машин и повысить надежность их работы.
ВПП 2 изготавливают, преимущественно, из стальной полосы толщиной 5-6 мм, а НПП 3 - из стальной полосы толщиной 6-8 мм.
Способ изготовления пальца штампосварного для режущего аппарата включает следующие технологические операции:
- вырубку заготовок из металлической полосы;
- формообразование верхней и нижней противорежущих пластин путем штамповки;
- термическую обработку деталей устройства;
- неподвижное соединение пластин между собой с помощью сварки.
При этом на нижней противорежущей пластине в местах сварки с помощью штамповки выполняют рельефные выступы в виде удлиненного овала, а пластины сваривают между собой с образованием сварочного ядра, сечение которого представляет собой вытянутый овал.
Кроме того, возможно, как один из практических вариантов реализации заявляемого способа, выполнять закалку режущих поверхностей верхней или нижней противорежущих пластин, при этом в готовом устройстве закаленную нижнюю противорежущую пластину соединяют с незакаленной верхней противорежущей пластиной, или наоборот.
Заявляемое устройство и способ его изготовления отличается от прототипа повышенными эксплуатационными характеристиками, повышающими надежность его работы, при этом себестоимость получаемого изделия ниже, чем себестоимость изделия по прототипу.
На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод, что задачи, поставленные в настоящем изобретении, как в части устройства, так и в части способа - усовершенствование конструкции и технологии изготовления пальца для режущего органа, - выполнены с достижением технического результата - повышения надежности работы устройства и уменьшения его стоимости.