УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО РОТОРНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ С УЛУЧШЕННОЙ ОЧИСТКОЙ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ОТ ГРУНТА
DEVICE FOR IN-SOIL ROTARY MILLING WITH PERFECTED CLEANING OF MECHANICAL DRIVE OF 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. 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. (свидетельство СССР №442759, А01В 49/02, 1974; инф. л. СК ЦНТИ, Ростов-Дон, №№101-74,43-75, 101-76 - прототип)).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления, содержащее два роторных щелереза, расположенных вертикально симметрично вдоль направления 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. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 декабря 2009 г., приоритет от 08 мая 2008 - аналог).
В данном устройстве имеются недостаток:
- 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 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 улучшенной очисткой 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 отверстием, которое ориентировано перпендикулярно плоскости кольцевого щелереза и выполнено насквозь по толщине кольцевого щелереза.
Изобретение поясняется прилагаемыми схемами, где на фиг. 1 показано предлагаемое устройство, вид сбоку, разрез Б-Б; на фиг. 2 показано 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 и 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 снабжен выполненными на его наружной цилиндрической поверхности поочередно слева и справа режущими органами 11.  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 отверстием 13, которое ориентировано перпендикулярно плоскости кольцевого щелереза. Отверстие выполнено насквозь по толщине кольцевого щелереза.
Кольцевой щелерез 5 впадинами зацепления в виде емкости для приема грунта 12  зубчатым зацеплением комплементарно соединен с зубьями зацепления 14, выполненными поочередно слева (справа) по направлению вращения ведущей шестерни привода 15 на ее наружной поверхности.
Ведущая шестерня привода 15 установлена на валу привода, который установлен на раме 1 устройства.
Предлагаемое устройство для роторного внутрипочвенного рыхления работает следующим образом.
При движении устройства по обрабатываемому участку земли крутящий момент передается к роторному щелерезу 2 следующим образом. От привода крутящий момент поступает к валу привода, через  шестерню 15, элементы зацепления 12 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 14 ведущей шестерни 15 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. Отверстие 13 обеспечивает выход грунта емкости для приема грунта 12 с обеих сторон плоскости кольцевого щелереза,  что улучшает очистку емкости для приема грунта 12.  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 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.
Отверстие 13 улучшает работу устройства на обеих рассмотренных фазах движения кольцевого щелереза 5. Первая фаза центробежного очищения емкости для приема грунта 12 проходит более успешно, поскольку в предлагаемом техническом решении грунт не имеет боковой опоры на детали кольцевого щелереза 5. Поэтому грунт легко механически дестабилизируется в поле центробежного ускорения, легко разделяется на агрегаты и сходит наружу из емкости для приема грунта 12. Во второй фазе принудительной механической очистки грунт выдавливается из наружной части емкости для приема грунта 12 зубьями зацепления 14 ведущей шестерни 15 вглубь емкости для приема грунта 12 и попадает в обширное пространство, образованное отверстием 13. Наличие зоны дополнительной зоны перемещения приводит к тому, что грунт имеет возможность ее занять, агрегаты грунта в процессе перемещения воспринимают дополнительные вращательные и поступательные усилия от элементов роторного щелереза. За счет этого агрегаты разрушаются, разукрупняются, теряют адгезию и механическую связь с емкость для приема грунта связь  и беспрепятственно сходят с роторного щелереза 5 сквозь отверстие 13 с обеих его сторон.
В обеих фазах грунт под воздействием центробежных сил, а также находясь в процессе поперечных флуктуаций в отверстии, возникающих в результате вибрации деталей устройства при работе, испытывает механическое воздействие механической грани, образованной пересечением поверхности отверстия 13 и плоскости кольцевого щелереза 5. Эти механические воздействия способствуют турбации и измельчению агрегатов грунта, находящихся в емкости для приема грунта 12, улучшаются условия очистки.
Предлагаемое техническое решение исключает забивание грунтом емкостей для приема грунта, выполненных на наружной боковой поверхности кольцевого щелереза, за счет того, что они снабжены отверстием, которое ориентировано перпендикулярно плоскости кольцевого щелереза и выполнено насквозь по толщине кольцевого щелереза.
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 нового элемента в виде кольцевого щелереза 5, снабженного емкостью для приема грунта 12 с отверстием 13, которое ориентировано перпендикулярно плоскости кольцевого щелереза и выполнено насквозь по толщине кольцевого щелереза, позволяет
производить 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 очистки ее от грунта с обеих сторон роторного щелереза, снижается сопротивление вращению ротора в почве, а также и сопротивление перемещению устройства.