Рабочий орган чизельного плуга
WORKING BODY OF THE CHISEL PLOW

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам, обеспечивающим рыхление и разуплотнение почвы без оборота пласта.
Известен рабочий орган, который содержит стойку, съемный элемент ножа и долото на нижнем обрезе стойки. Съемный элемент ножа выполнен в виде гибкого каната или стержня. Концы каната закреплены посредством фиксаторов на долоте и дополнительном кронштейне. Кронштейн смонтирован на монтажной части стойки. Длина гибкого каната или стержня равна удвоенной дуге цепной линии, описываемой уравнением вида S=а ⋅ sh (у/а), где s - длина дуги, отсчитываемая от середины стойки до фиксатора съемного элемента либо на долоте, либо на кронштейне; sh - гиперболический синус; у - ордината в системе прямоугольных координат YOX; а - параметр цепной линии (длина отрезка гибкого каната, вес которого равен составляющей натяжения нити, постоянная на всем протяжении дуги провеса b, с, d). (RU патент на изобретение №2222879 С1, МПК А01В 13/16, 35/26).
К недостаткам данного рабочего органа относятся низкая надежность конструкции, наличие дополнительных элементов конструкции, увеличивающих сопротивление перемещению, увеличение времени замены изношенных рабочих органов.
Известен рабочий орган рыхлителя, включающий стойку в виде расположенных друг за другом звеньев с закрепленным на нижнем срезе наконечником, при этом заднее звено выполнено в виде упругой пластины и смонтировано посредством средств крепления с тыльной части стойки выше наконечника, причем пластине придана форма равнобокой трапеции, широкое основание которой ориентировано вверх, а наконечник представлен долотом, смонтированным под углом к горизонту и стойке (RU патент на изобретение №2251234 С1 МПК А01В 13/00).
К недостаткам данного рабочего органа рыхлителя относятся сложность замены рабочего органа, износ стойки, что является недопустимым явлением при работе чизельных рыхлителей и ее высокая энергоемкость изготовления.
Известен рабочий орган рыхлителя почвы, включающий стойку, боковые лапы с ножами и трубопровод для подвода сжатого газа к каналам, расположенным в ножах, при этом каналы выполнены вдоль кромок ножей в виде выемок, сверху которых расположены пластины с углублениями, образующими щели между поверхностью ножей и пластинами (RU патент на изобретение №2407258 С1 МПК А01В 35/00, 39/00).
К недостаткам данного рабочего органа рыхлителя почвы относятся высокая вероятность засорения трубопровода для подвода сжатого газа, увеличение затрат энергии на генерирование сжатого газа, что, возможно, нивелирует положительный эффект от уменьшения сопротивления перемещению рабочего органа.
Известен почвообрабатывающий агрегат с универсальными рабочими органами, содержащий несущую раму с продольными и поперечными балками и присоединительным устройством, катки с барабанами, поворотную каретку с опорно-транспортными колесами и гидроцилиндром, на передней и задней балках несущей рамы закреплены стойки с рабочими органами, при этом рабочий орган выполнен в виде двух стрельчатых лап, которые изготовлены с пазами по стыковой линии крыльев лап с наружной и внутренней стороны, длина пазов равна 1/4 длины стыковой линии, а ширина - ее толщине, одно крыло обеих лап выполнено в виде рыхлителя и держателя с отверстиями на конце для жесткого крепления к стойке, другое -в виде щелевателя, длина крыльев одной из лап меньше, чем у другой, одна из лап закреплена вертикально, а другая вставлена в ее передний паз горизонтально по направлению движению агрегата, при этом лапы выполнены с возможностью демонтажа и переустановки с изменением их положения относительно друг друга, обеспечивая изменение ширины захвата лапы культиватора и глубины рыхления и щелевания, угол заточки рабочей кромки крыльев обеих лап 10-12°. (RU патент на изобретение №2755946 МПК А01В 49/02).
К недостаткам данного почвообрабатывающего агрегата с универсальными рабочими органами относятся повышенное сопротивление перемещению рабочего органа в почве, из-за особенности конструкции носовой части и одновременный износ рабочего органа, выполняющего роль стойки.
Известен рабочий орган рыхлителя почвы, содержащий стойки-ножи и установленный между ними в нижней части лемех, при этом стойки-ножи имеют верхние прямолинейные и нижние криволинейные участки, а угол атаки и расстояние между стойками выполнены увеличивающимися от нижней части рыхлителя к верхней, при этом с целью повышения качества рыхления и снижения энергоемкости работ, кривизна стоек-ножей обращена в одну сторону (SU патент на изобретение №1774833 А01В 13/16).
К недостаткам данного рабочего органа рыхлителя почвы относятся высокая сложность технологического процесса изготовления, наличие увеличенной фронтальной плоскости, создающей повышенное сопротивление перемещению рабочего органа в почве.
Данное орудие принято нами в качестве наиближайшего аналога.
Задачей изобретения является повышения энергоэффективности проведения чизелевания.
Техническим результатом изобретения является снижение сопротивления перемещения рабочего органа чизельного плуга в почве за счет формирования поверхности, создающей меньшее сопротивление.
Указанный технический результат достигается рабочим органом чизельного плуга, содержащим криволинейные участки, при этом верхний криволинейный участок формирует на поверхности рабочего органа переменную высоту с двумя одинаковыми по высоте утолщениями, одно из которых расположено на расстоянии 78,5 мм от носовой режущей части, второе в тыльной части, причем высота утолщений 24 мм, данные утолщения представляют собой ветви параболы на виде сбоку, вершина которой расположена равноудаленно от утолщений на высоте 14 мм от основания рабочего органа, причем профиль поперечного сечения в местах утолщения рабочего органа имеет плоское основание шириной 60 мм, с краев которого возводятся окружности радиусом R=20 мм, центры которых расположены на плоском основании и плавно соединенных радиусом R=68 мм, а профиль поперечного сечения рабочего органа в вершине параболы на виде сбоку, равноудаленной от утолщений и расположенной на высоте 14 мм имеет плоское основание шириной 60 мм, с краев которого возводятся окружности радиусом R=10 мм, центры которых расположены на плоском основании и плавно соединены радиусом R=68 мм, причем фронтальная часть рабочего органа имеет плоский профиль носовой части высотой 6 мм, переходящая в боковую часть по радиусу R=20 мм, при этом изменение значений радиусов, возводимых с краев плоского основания указанных сечений, изменяется вдоль рабочего органа от значения радиуса R=10 мм, до значения радиуса R=20 мм по синусоиде, причем носовая режущая часть рабочего органа на длине 78,5 мм упрочнена закалкой с твердостью поверхности 55 HRC.
Предлагаемая конструкция рабочего органа чизельного плуга представлена на рисунке:
На фиг. 1 изображен рабочий орган чизельного плуга с сечениями.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключается в следующем.
Рабочий орган чизельного плуга содержит верхний криволинейный участок на поверхности рабочего органа переменной высоты с двумя одинаковыми по высоте утолщениями, одно из которых расположено на расстоянии 78,5 мм от носовой режущей части (сечение А-А), второе в тыльной части, причем высота утолщений 24 мм. Данные утолщения представляют собой ветви параболы на виде сбоку (сечение В-В), вершина которой расположена равноудаленно от утолщений на высоте 14 мм от основания рабочего органа (сечение Б-Б), причем профиль поперечного сечения в местах утолщения рабочего органа имеет плоское основание шириной 60 мм, с краев которого возводятся окружности радиусом R=20 мм, центры которых расположены на плоском основании и плавно соединенных радиусом R=68 мм (сечение А-А). Профиль поперечного сечения рабочего органа в вершине параболы на виде сбоку, равноудаленной от утолщений и расположенной на высоте 14 мм имеет плоское основание шириной 60 мм, с краев которого возводятся окружности радиусом R=10 мм, центры которых расположены на плоском основании и плавно соединены радиусом R=68 мм (сечение Б-Б). Фронтальная часть рабочего органа имеет плоский профиль носовой части высотой 6 мм, переходящая в боковую часть по радиусу R=20 мм (вид сверху). Изменение значений радиусов, возводимых с краев плоского основания указанных сечений, изменяется вдоль рабочего органа от значения радиуса R=10 мм, до значения радиуса R=20 мм по синусоиде, причем носовая режущая часть рабочего органа на длине 78,5 мм имеет твердость 55 HRC.
Для упрочнения рабочего органа чизельного плуга производили закалку носовой части рабочего органа до твердости поверхности 55 HRC.
При проведении операций глубокого рыхления происходит взаимодействие перемещающегося рабочего органа чизельного плуга с частицами почвы. Предложенная геометрия поверхности рабочего органа позволяет снизить энергетические затраты на процесс перемещения рабочего органа в обрабатываемом материале.
Экспериментальные исследования влияния геометрии рабочего органа на тяговое сопротивление проводили на машинно-тракторном агрегате, в состав которого входил трактор Агромаш 90ТГ и чизельный плуг ОЧО-5x40, с использованием тензометрирования. Результаты экспериментальных исследований позволили выявить снижение тягового сопротивления чизельного плуга ОЧО-5x40 с установленными на него рабочими органами с предложенной геометрией поверхности, в сравнении с рабочими органами, представленными на отечественном рынке запасных частей на 3-5%.
Использование рабочего органа чизельного плуга позволяет осуществить решение перечисленных выше задач и обеспечивает выполнение заявленного технического результата.
Таким образом, заявленный рабочий орган чизельного плуга обеспечивает снижение сопротивления перемещения рабочего органа чизельного плуга в почве за счет формирования поверхности, создающей меньшее сопротивление.