УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО РОТОРНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКОЙ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА И ЕГО РЕЖУЩЕГО ОРГАНА ОТ ГРУНТА
DEVICE FOR SUBSOIL ROTARY MILLING WITH FORCED CLEANING OF MECHANICAL DRIVE AND ITS CUTTING ELEMENT FROM SOIL

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для нарезки водопоглощающих щелей в почве и внутрипочвенного рыхления.
Известно устройство для роторного внутрипочвенного рыхления, привод фрезерователя в котором выполнен в виде закрытого редуктора. (авт. св. СССР, №442759, МПК: А01В 49/02, опубл. 15.09.1974, бюл. №34; инф. л. СК ЦНТИ, Ростов-Дон, №№101-74,43-75, 101-76 - аналог).
Недостаток привода состоит в необходимости продвижения редуктора сквозь почву в технологическом процессе ротационного рыхления внутреннего слоя почвы, что обусловлено непроизводительными затратами дополнительной энергии, не связанными с выполнением собственно рыхления (ПМС-70; ПМС-100; ПМС-100М; ФС-1,3; МСП-2 и др.).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления, содержащее два роторных щелереза, расположенных вертикально симметрично по направлению движения устройства, механически связанных с общим приводом и расположенным ниже привода внутрипочвенным фрезерователем, которые имеют валы, расположенные горизонтально и перпендикулярно направлению движения рыхлителя (патент на изобретение RU №2376737, С1, МПК А01В 33/02, опубл. 27.12.2009 - прототип).
В данном устройстве имеются недостатки:
- режущий орган кольцевого щелереза выполнен в одной плоскости с задней поверхностью емкости для приема грунта, что ухудшает условия резания грунта со стороны внутренней части емкости для приема грунта, поскольку имеет место подпор грунта со стороны донной части емкости для приема грунта;
- емкость для приема грунта, выполненная на наружной боковой поверхности кольцевого щелереза, очищается от грунта только в одну сторону центробежным усилием, возникающим в процессе работы устройства, что обусловливает вероятность забивания емкости грунтом и приводит к дополнительной затрате энергии на обработку почвы.
Техническая задача, решение которой обеспечит предлагаемое изобретение, состоит в обеспечении оптимальных условий резания грунта режущими органами кольцевого щелереза, улучшении очистки от забивания грунтом емкостей для приема грунта, выполненных на наружной боковой поверхности кольцевого щелереза.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является создание возможности производить при движении устройства фрезерование внутренних слоев почвы с высокой надежностью и меньшими затратами энергии.
Для решения поставленной технической задачи предлагается устройство для внутрипочвенного роторного фрезерования с принудительной очисткой режущего инструмента механического привода от грунта. Устройство содержит раму, два роторных щелереза, расположенных вертикально симметрично вдоль направления движения устройства и механически связанных с общим приводом, и расположенным под приводом внутрипочвенным фрезерователем, которые имеют валы, размещенные горизонтально и перпендикулярно направлению движения рыхлителя. Роторный щелерез снабжен диском щелереза и кольцевым щелерезом. Кольцевой щелерез снабжен режущими органами, выполненными на его боковых поверхностях поочередно слева и справа и направленными в сторону его наружной цилиндрической поверхности. Перед режущим органом на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена емкость для приема грунта. Емкость для приема грунта кольцевого щелереза снабжена углублением на ее задней поверхности, выполненным параллельно плоскости кольцевого щелереза между дном емкости для приема грунта и режущим органом кольцевого щелереза. Задняя по направлению вращения поверхность зуба ведущей шестерни снабжена выступом, ширина которого составляет 20-30% ширины зуба ведущей шестерни, боковая плоскость которого выполнена в одной плоскости с боковой поверхностью зуба, направленной в сторону центральной плоскости ведущей шестерни.
Изобретение поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг.1 показано предлагаемое устройство, вид сбоку, разрез Б-Б; на фиг.2 - предлагаемое устройство, вид спереди, разрез А-А правой по направлению движения части устройства.
Устройство выполнено симметрично относительно направления движения, содержит раму 1, роторный щелерез 2, внутрипочвенный фрезерователь 3 с фрезами. Роторный щелерез 2 содержит диск щелереза 4, кольцевой щелерез 5, опорную 6, центрирующую 7 и ведомую 8 шестерни привода. Внутрипочвенный фрезерователь 3 установлен в ведомых шестернях 8 роторных щелерезов 2. Кольцевой щелерез 5, выполняющий роль редуктора, передающего крутящий момент от привода к внутрипочвенному фрезерователю 3, снабжен выполненными на его боковых поверхностях поочередно слева и справа вдоль внутренней цилиндрической поверхности прямозубыми впадинами зацепления 9. Опорная 6, центрирующая 7 и ведомая 8 шестерни привода выполнены с поочередно расположенными слева и справа вдоль наружной цилиндрической поверхности наружными зубьями зацепления 10, комплементарными внутренним впадинам зацепления 9 кольцевого щелереза 5. Кольцевой щелерез 5 внутренней цилиндрической опорной поверхностью опирается с зацеплением на наружную цилиндрическую опорную поверхность опорной 6, центрирующей 7 и ведомой 8 шестерней привода. Каждая опорная поверхность соответствующего кинематического элемента привода имеет диаметр, равный соответствующему диаметру окружности зацепления.
Кольцевой щелерез 5 выполнен с режущими органами 11 на его наружной цилиндрической поверхности поочередно слева и справа. По направлению вращения кольцевого щелереза 5 перед режущим органом 11 на боковой поверхности кольцевого щелереза выполнена открытая сбоку и в сторону наружной цилиндрической поверхности кольцевого щелереза 5 емкость для приема грунта 12.
Емкость для приема грунта 12 одновременно является впадиной зацепления зубчатого привода на внешней стороне кольцевого щелереза. Перемычка между последовательно расположенными на кольцевом щелерезе 5 правой и левой емкостями для приема грунта 12 одновременно выполняет роль передней поверхности впадины зацепления.
Емкость для приема грунта 12 кольцевого щелереза 5 снабжена углублением 13. Углубление 13 выполнено в задней поверхности емкости для приема грунта 12 параллельно плоскости кольцевого щелереза. Боковыми поверхностями углубления являются внутренняя поверхность емкости для приема грунта 12 и внутренняя поверхность режущего органа кольцевого щелереза.
Кольцевой щелерез 5 имеет зубчатый привод от ведущей шестерни привода 14. Впадины зацепления в виде емкости для приема грунта 12 зацеплением комплементарно соединены с зубьями зацепления 15, выполненными поочередно на наружной поверхности слева (справа) по направлению вращения, соответственно, кольцевого щелереза 5 и ведущей шестерни привода 14. Ведущая шестерня привода установлена на валу привода, который установлен на раме 1 устройства. Ведущая шестерня привода 14 снабжена зубьями привода 15 с выступами 16.
Предлагаемое устройство для роторного внутрипочвенного рыхления работает следующим образом.
При движении устройства по обрабатываемому участку земли крутящий момент передается к роторному щелерезу 2. Это происходит следующим образом. От привода крутящий момент поступает к валу привода, через шестерню, элементы зацепления наружного привода кольцевого щелереза 4, элементы зацепления 9 внутреннего привода кольцевого щелереза 4, элементы зацепления 10 ведомой шестерни 8 поступает к внутрипочвенному фрезерователю 3, снабженному почвенными фрезами.
Кольцевой щелерез 5 в направлении, перпендикулярном плоскости фиг.1, фиксируется в пространстве поочередно слева и справа расположенными, соответственно, на нем, а также на опорной 6, центрирующей 7 и ведомой 8 шестернях элементами зацепления - впадинам зацепления 9 и зубьям зацепления 10. В плоскости фиг.1 кольцевой щелерез 5 позиционируется его внутренней цилиндрической опорной поверхностью и соответствующими опорными поверхностями опорной 6, центрирующей 7 и ведомой 8 шестерней.
К кольцевому щелерезу 5 крутящий момент передается зубьями зацепления 15 ведущей шестерни 14 посредством наружных впадин зацепления в виде емкостей для приема грунта 12, выполненных на наружных боковых поверхностях кольцевого щелереза 5.
Роторный щелерез 2 работает снизу вверх, выбрасывая почву из забоя от себя и вверх. Кольцевой щелерез 5 режущими органами 11 прорезает щель в почве. Грунт в процессе резания с режущего органа 11 поступает в расположенную по направлению вращения кольцевого щелереза 5 перед режущим органом 11 емкость для приема грунта 12. После подъема емкости для приема грунта 12 над поверхностью почвы грунт из нее ротационным путем выбрасывается на поверхность почвы центробежной силой. Емкость для приема грунта 12, выполненная на наружной боковой поверхности кольцевого щелереза, очищается от грунта принудительно путем выдавливания из нее почвы посредством зуба, причем внутри емкости отсутствует поверхность, соответствующая впадине зуба. Улучшение очистки емкости для приема грунта обеспечивается выступом 16, который извлекает из емкости дополнительный объем грунта, застрявшего между режущим органом 11 кольцевого щелереза 5 и внутренней поверхностью емкости для приема грунта 12.
Выступ 16 обеспечивает также беспрепятственное резание режущим органом 11 в процессе его очередного погружения в забой, поскольку режущий орган 11 предварительно очищен. Поэтому не имеют места потери энергии на освобождение режущего органа от грунта, застрявшего и налипшего в емкости для приема грунта 12 возле режущего органа 11. Процесс резания грунта режущим органом 11 в забое идет более эффективно, поскольку грунт в предлагаемом техническом решении сходит с инструмента в двух направлениях, а не в одном, как это имело место в известном техническом решении. Это обусловливает снижение вероятности забивания емкости 12 грунтом. Обеспечивается снижение затрат энергии на обработку почвы за счет беспрепятственного приема обрабатываемого грунта в емкости для приема грунта 12 кольцевого щелереза 5 без сжатия и уплотнения.
В предлагаемом устройстве низкая вероятность забивания грунтом емкостей для приема грунта 12 обусловлена следующими обстоятельствами.
После выхода очередной емкости для приема грунта 12 из забоя щели в почве на поверхность происходит центробежный выброс грунта из емкости для приема грунта 12. В силу отсутствия принудительной очистки емкости для приема грунта 12 на этом участке траектории кольцевого щелереза 5 имеет место вероятность неполной очистки емкости для приема грунта 12.
Затем емкость для приема грунта 12 входит в зацепление с элементами зацепления 15 ведущей шестерни привода 14, выполненными комплементарно элементам зацепления зубчатого привода кольцевого щелереза 5. Оставшийся грунт ударным путем выталкивается из емкости для приема грунта 12 зубом зацепления 14 ведущей шестерни привода 15.
Выступ 16 улучшает работу устройства во второй из двух рассмотренных фаз движения кольцевого щелереза 5 над дневной поверхностью. Емкость для приема грунта кольцевого щелереза 12 снабжена углублением 13 на ее задней поверхности, выполненным параллельно плоскости кольцевого щелереза между дном емкости для приема грунта и режущим органом кольцевого щелереза. Задняя по направлению вращения поверхность зуба ведущей шестерни 15 снабжена выступом 16, ширина которого составляет 20-30% ширины зуба ведущей шестерни, боковая плоскость которого выполнена в одной плоскости с боковой поверхностью зуба, направленной в сторону центральной плоскости ведущей шестерни. За счет выбранной комплементарной формы выступа 16 зуба зацепления 15 ведущей шестерни 14 и углубления 13 емкости для приема грунта кольцевого щелереза 12 достигается полная очистка емкости для приема грунта. Также достигается освобождение режущей кромки режущего органа 11 и пути схода с него грунта при следующем погружении в забой.
Предлагаемое техническое решение исключает забивание грунтом емкостей для приема грунта 12. Также обеспечивается работоспособность режущих органов кольцевого щелереза 5.
В результате улучшаются условия наполнения емкостей для приема грунта кольцевого щелереза, снижается сопротивление вращению ротора в почве. Соответственно уменьшается тяговое сопротивление перемещению. Повышается надежность роторного щелереза 2 и всего устройства.
Использование новых элементов в виде:
- углубления на задней поверхности емкости для приема грунта, выполненным параллельно плоскости кольцевого щелереза между дном емкости для приема грунта и режущим органом кольцевого щелереза,
- выступа на задней по направлению вращения поверхности зуба ведущей шестерни, ширина которого составляет 20-30% ширины зуба ведущей шестерни, боковая плоскость которого выполнена в одной плоскости с боковой поверхностью зуба, направленной в сторону центральной плоскости ведущей шестерни,
позволяет:
- проводить при движении устройства фрезерование внутренних слоев почвы с низким тяговым сопротивлением редуктора щелереза, разуплотнять и перемешивать слои обработанной почвы между собой, сохранять гумусовый слой и растительные остатки на поверхности почвы с высоким качеством, надежностью и меньшими затратами энергии,
- т.к. исключается забивание грунтом выполненных на наружной боковой поверхности кольцевого щелереза емкостей для приема грунта за счет применения ее принудительной очистки от грунта, обеспечивается очистка режущих органов кольцевого щелереза, снижается сопротивление вращению ротора в почве, а также сопротивление перемещению устройства.