УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ КАТОК-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ

Полезная модель относится к отрасли сельскохозяйственного машиностроения, а точнее, к конструкциям почвообрабатывающих катков, и может быть использована для предпосевного и послепосевного уплотнения грунта с целью обеспечения его противоэрозийной стойкости и сохранения влаги, а также для измельчения комьев и выравнивания почвенного пласта.
Известен каток, содержащий горизонтальный вал, на концах которого установлены диски, соединенные между собой прутками, расположенными по винтовой линии относительно цилиндрической рабочей поверхности катка [см. патент Российской Федерации №2340133 по классу А01В 29/04, опубликованный 10.12.2008 года в Бюл. №34].
Недостатком известного катка является его ограниченная функциональность, что обусловлено особенностями его конструкции. Известный каток обеспечивает эффективное рыхление поверхностного слоя почвы, но из-за наличия пруткового барабана, он имеет незначительный вес и недостаточную жесткость, следовательно, является непригодным для выравнивания почвы. Кроме того, из-за наличия свободных пространств между рядами прутьев, использование известного катка для сплошного уплотнении почвы вообще невозможно.
Известен также каток, содержащий пустотелый цилиндрический барабан с гладкой поверхностью, смонтированный на раме с возможностью вращения относительно горизонтальной оси и заполненный жидкостью с целью изменения давления катка на почву [см. Сельскохозяйственные машины. Основы теории и расчета: Учебник / Д.Г.Войтюк, В.М.Барановский, В.М.Булгаков и др.; под ред. Войтюка Д.Г. - К.: Высшее образование, 2005. - С.120-123].
Данный каток предназначен для предпосевной и послепосевной прикатки почвы с уплотнением ее поверхностного слоя, при этом частицы почвы перемещаются как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Однако существенным недостатком известного катка является то, что для увеличения продольного смещения почвы и лучшего ее измельчения, такая конструкция требует уменьшения диаметра барабана, что приводит к нежелательным последствиям - увеличению металлоемкости катка для сохранения его массы. Кроме того, при вертикальном перемещении частиц почвы гладкая рабочая поверхность барабана вызывает вмятие комьев в почвенный пласт, из-за чего ухудшается естественная аэрация почвы и неравномерность всхожести семян посеянных культур.
Недостатки конструкций вышеуказанных катков устранены в известном катке комбинированного почвообрабатывающего агрегата, состоящего из внешнего пустотелого цилиндра, два торцевых диска которого соединены ребрами из прутьев квадратного сечения, равномерно расположенных по окружности, и внутреннего пустотелого цилиндра с гладкой поверхностью, свободно установленного в полости внешнего цилиндра и имеет размещенный внутри балласт, количество которого может изменяться [см. заявку Российской Федерации №2007127702 по классу В60Р 9/00, опубликованную 27.01.2009 года в Бюл. №3].
Невзирая на очевидную универсальность и многофункциональность (возможность осуществлять одновременно уплотнение, выравнивание и рыхление почвы, измельчение глыб и комьев), а также улучшение агротехнических характеристик, основным недостатком известного катка является сложность его двухцилиндрической конструкции. Подобная конструкция усложняет технологию изготовления катка, приводит к увеличению металлоемкости. Кроме того, компоновка известного катка является неудобной для эксплуатации на разных типах почв: размещение цилиндра с балластом в полости внешнего цилиндра прутья существенно усложняют процесс изменения количества указанного балласта (чтобы добраться до внутреннего цилиндра, необходимо сначала полностью разобрать прутья внешнего цилиндра). Это приводит к увеличению времени простоя техники, следовательно, к снижению производительности и потери времени.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является универсальный каток-измельчитель, содержащий установленный на раме с возможностью вращения относительно горизонтальной оси пустотелый цилиндрический барабан, заполненный жидкостью, на внешней поверхности которого установлена сетка, выполненная из пружинных V-образных прутков, переплетенных между собой, образовывая тетраидальные ячейки с размером сторон, не менее 100 мм, при этом сетка может быть прикреплена к торцевым дискам барабана [см. патент Украины №42234 по классу А01В 29/00, опубликованный 25.06.2009 года в Бюл. №12].
Основным недостатком известного катка-измельчителя является его ограниченные функциональные возможности, что обусловлено использованием в качестве рабочего органа сетки из переплетенных V-образных прутков. Данный недостаток поясняется следующим. Во-первых, сетка предложенной конфигурации не может быть оснащена любыми режущими элементами, что приводит до невозможности эксплуатации катка на засоренных бурьяном почвенных пластах: растительные остатки легко запутываются в сетке, заполняя ее тетраидальные ячейки, что со временем приводит к полной потере способности измельчать комья. Во-вторых, даже при обработке исключительно «чистых» культивируемых паров, сетка не способна проникать в поверхностный слой почвы на большую глубину, что, естественно, снижает агротехнические характеристики катка. В-третьих, из-за своих пружинных свойств вышеуказанная сетка не обладает достаточной жесткостью, что делает ее конструкцию ненадежной и не пригодной для разбивания больших по размерам комьев и глыб.
Следующим существенным недостатком известного катка-измельчителя являются неудовлетворительные показатели ремонтопригодности его рабочего органа - вышеупомянутой сетки. Данный недостаток связан с целостностью структуры сетки и заключается в невозможности изъятия и замены отдельных ее элементов (прутков). Следовательно, если в процессе обработки почвы сломается хотя бы одно звено в структуре сетки, вся она становится непригодной для дальнейшего использования и подлежит замене в полном объеме.
Еще одним важным недостатком известного катка-измельчителя является значительная трудоемкость и технологическая сложность закрепления сетки на цилиндрической поверхности барабана или на его торцевых дисках. Ввиду особенностей структуры полотна сетки и, в особенности, заявленный размер тетраидальных ячеек (не менее 100 мм), для надежного контакта сетки с барабаном в обоих случаях необходимо использовать специальный вид крепления или специальные нестандартные крепежные элементы, которые располагались бы с небольшим шагом и, в то же время, не снижали жесткость краев цилиндрической или дисковой части барабана и обеспечивали его герметичность. Следует отметить, что невзирая на наличие таких сложных технологических требований, в описании известного катка-измельчителя не приведено ни одного примера выполнения соединения указанных деталей.
В основу полезной модели поставлена задача улучшения технических и агротехнических свойств катка-измельчителя и одновременного снижения трудоемкости и технологической сложности его изготовления и эксплуатации за счет обеспечения усовершенствованного механического влияния рабочей поверхности на почву и упрощение системы креплений деталей путем внесения соответствующих конструктивных изменений.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в универсальном сельскохозяйственном катке-измельчителе, содержащем установленный на раме с возможностью вращения относительно горизонтальной оси пустотелый цилиндрический барабан, заполненный жидкостью, на внешней поверхности барабана, согласно предложению, вдоль его оси установлены съемные фиксирующие элементы в виде швеллеров, концы которых закреплены преимущественно с помощью болтового соединения в отверстиях, выполненных на боковых выступающих кромках цилиндрической поверхности барабана, а в промежутках между швеллерами установлены с возможностью замены ножевые пластины с двумя рабочими кромками, присоединенные к боковым граням швеллеров любым известным разъемным соединением.
Выполнение рабочего органа предложенного катка-измельчителя в виде множества ножевых пластин, закрепленных на поверхности барабана с помощью фиксирующих швеллеров, позволило создать универсальное сельскохозяйственное орудие с расширенными функциональными возможностями, которое не только обеспечивает качественное уплотнение и выравнивание почвы, но и одновременно тщательным образом измельчает комья различного размера, равномерно перемешивает грунтовую массу и разрезает растительные остатки. Это дает возможность выполнять качественную обработку почвы независимо от ее типа, уровня влажности и засоренности растительными остатками. При этом предложенный каток-измельчитель имеет технологически простую и надежную конструкцию с упрощенной системой крепления деталей, обладает достаточной жесткостью. К тому же выполнение ножевых пластин и фиксирующих швеллеров в виде отдельных съемных элементов существенно упрощает эксплуатацию и уменьшает длительность ремонтного простоя техники, а наличие на цилиндрической поверхности барабана выступающих кромок позволяет крепить швеллеры обычным болтовым соединением без всякого риска разгерметизации наполненного жидкостью барабана. Две рабочих кромки ножевых пластин увеличивает срок их эксплуатации без заточки вдвое.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного решения относительно универсального сельскохозяйственного катка-измельчителя обеспечивает достижение технического результата, сформулированного в постановке задачи.
Дальнейшая сущность полезной модели поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - предложенный универсальный каток-измельчитель, вид сбоку; фиг.2 - предложенный универсальный каток-измельчитель, вид с торца.
Предложенный универсальный сельскохозяйственный каток-измельчитель содержит пустотелый цилиндрический барабан 1, установленный на раме (не показана) с возможностью вращения относительно горизонтальной оси. На внешней поверхности барабана 1 вдоль его оси установлены съемные фиксирующие элементы в виде швеллеров 2, закрепленных, например, с помощью болтов 3 с гайками 4 в отверстиях 5, которые выполнены на боковых выступающих кромках 6 цилиндрической поверхности барабана 1. Между швеллерами 2 установлены с возможностью замены ножевые пластины 7 с двусторонней заточкой, которые присоединены к боковым граням 8 швеллеров 2 любым известным разъемным соединением (не показано, ввиду общеизвестности).
Предложенный универсальный сельскохозяйственный каток-измельчитель работает следующим образом.
Перед началом работы барабан 1 заполняют жидкостью, добиваясь необходимого удельного веса катка. Затем на внешнюю поверхность барабана 1 вдоль его оси устанавливают швеллеры 2, края которых фиксируют от осевого сдвига с помощью болтов 3 с гайками 4 соответственно в отверстиях 5 на боковых выступающих кромках 6 цилиндрической поверхности барабана 1. После этого между швеллерами 2 устанавливают ножевые пластины 7 любой конфигурации (например, плоские или зубчатые), присоединяя их к боковым граням 8 швеллеров 2 любым удобным способом. Готовый к работе каток прицепляют к транспортному средству и выполняют обработку почвы путем прокатки по ней катка. При этом цилиндрический барабан 1 благодаря своему весу выполняет уплотнение и выравнивание почвы, а ножевые пластины 7, надежно зафиксированные на его рабочей поверхности с помощью швеллеров 2, обеспечивают тщательное измельчение почвенного пласта и разбивание комьев до размеров, удовлетворяющих агротехническим требованиям. Конструкция предложенного универсального катка-измельчителя также позволяет выполнять быструю замену отдельных элементов - ножевых пластин и фиксирующих их швеллеров, - например, в случае их поломки.
Предложенное техническое решение проверено на практике. Универсальный каток-измельчитель не содержит в своем составе никаких элементов, узлов или материалов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве сельскохозяйственных орудий, следовательно, является пригодным для промышленного применения, имеет технические и другие преимущества перед известными аналогами, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках патентной и другой научно-технической информации не обнаружены катков с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что может получить правовую защиту.
Существенное отличие предложенного универсального сельскохозяйственного катка-измельчителя от ранее известных аналогичных решений заключается в том, что рабочая поверхность его барабана дополнительно оснащена съемными ножевыми пластинами с двусторонней заточкой, зафиксированными с помощью съемных швеллеров, закрепленных вдоль оси в отверстиях на боковых выступающих кромках цилиндрической поверхности барабана. Указанные отличия, в совокупности, существенно повышают технико-функциональные свойства катка-измельчителя, повышают надежность его конструкции и одновременно упрощают обслуживание и эксплуатацию. Ни один из известных катков-измельчителей не может обладать указанными свойствами, поскольку вообще не содержат в своем составе рабочего органа в виде множества съемных ножевых пластин, закрепленных на поверхности барабана предложенным способом.
Основными техническими преимуществами предложенного сельскохозяйственного катка-измельчителя, в сравнении с прототипом, являются:
- расширение функциональных возможностей и повышение качества обработки почвы благодаря более совершенной рабочей поверхности, образованной множеством зафиксированных на барабане ножевых пластин;
- отсутствие засорения рабочей поверхности барабана растительными остатками благодаря эффективному разрезанию их вышеуказанными ножевыми пластинами;
- технологическое упрощение конструкции и улучшение ремонтопригодности благодаря выполнению рабочих элементов съемными и общему упрощению системы их креплений между собой и к поверхности барабана;
- улучшение агротехнических характеристик катка за счет более глубокого проникновения рабочих органов (ножевых пластин) в поверхностный слой почвы;
- устранение риска разгерметизации наполненного жидкостью барабана за счет закрепления фиксирующих швеллеров в отверстиях на боковых выступающих кромках цилиндрической поверхности барабана;
- повышение жесткости и надежности конструкции за счет использования жестких рабочих элементов, жестко соединенных с цилиндрической поверхностью барабана.
Экономический эффект от внедрения полезной модели, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур как следствие повышения качества обработки почвы, а также за счет пополнения рынка сельскохозяйственного оборудования новой конкурентоспособной продукцией.
После описания вышеупомянутого универсального сельскохозяйственного катка-измельчителя специалистам в данной области знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные варианты выполнения рабочего органа предложенного катка-измельчителя, в частности, количество установленных на барабан фиксирующих швеллеров, ширина и конфигурация лезвий ножевых пластин, а также тип соединения указанных деталей между собой, могут изменяться в зависимости от желаемых параметров катка и состояния почвы при обработке и, понятно, находятся в пределах одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема данного технического решения.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что конструкция катка-измельчителя содержит рабочий орган в виде множества съемных ножевых двусторонне заточенных пластин, зафиксированных установленными на внешней поверхности барабана съемными швеллерами, концы которых закреплены преимущественно в отверстиях на боковых выступающих кромках цилиндрической поверхности барабана, и именно это обстоятельство позволяет приобрести универсальному катку-измельчителю перечисленные и другие преимущества. Изготовление, изменение и использование лишь отдельных элементов катка-измельчителя, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другое подобное описанному выполнение уже не требует никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому не может считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующими к защите охранными документами.