Почвообрабатывающий сферический диск

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам дисковых лущильников и борон.
Известен почвообрабатывающий сферический диск, имеющий режущую кромку, заточку с выпуклой стороны рабочей грани (Износ и коррозия сельскохозяйственных машин / Н.Н. Подлекарев, В.О. Китиков; под ред. М.М. Севернева. - Минск: Беларус навука, 2011, стр. 26-27, рис. 1.9, табл. 1.9; патент РФ на полезную модель №50360 А01В 7/00)
Недостатком известного сферического диска является высокая скорость изнашивания сплошного лезвия при обработке уплотненной почвы, что уменьшает диаметр диска при затуплении режущей кромки и снижает его ресурс.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели относится диск почвообрабатывающего орудия. Патент РФ на полезную модель №174406 МПК А01В 7/00, А01В 15/16, А01В 23/06, 2017 со сферической сегментной поверхностью, изготовленный из качественной конструкционной стали, имеющий вырезную режущую кромку, центральное отверстие, заточку с выпуклой стороны поверхности диска, а в зоне рабочей грани режущая кромка имеет наплавку твердым сплавом.
Недостатком данной модели является относительно большой расход дорогостоящих наплавочных материалов, электроэнергии и защитных газов при наплавке. Задачей полезной модели является снижение расхода наплавочных материалов при наплавке рабочей поверхности сферического диска при сохранении его износостойкости, скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
Поставленная задача решается за счет того, что у почвообрабатывающего сферическог диска, изготовленного из качественной конструкционной стали, имеющий режущую кромку с вырезами в форме полукруга, центральное отверстие, заточку с выпуклой стороны рабочей поверхности и наплавку твердым сплавом, согласно полезной модели, на выпуклой стороне рабочей поверхности диска выполнена наплавка в виде одинаковых дугообразных валиков, состоящих из сварных точек, точки противоположных торцевых поверхностей каждого дугообразного валика расположены на одной образующей сферической поверхности наплавляемого диска, сварные точки торцевых поверхностей дугообразных валиков расположены на вспомогательной окружности, параллельной режущим кромкам сферического диска на расстоянии от режущих кромок, равном ширине заточке рабочей грани, сварные точки противоположных торцевых поверхностей дугообразных валиков на вспомогательной окружности параллельной режущим кромкам сферического диска расположены на расстоянии от режущих кромок, не превышающим радиуса выреза, расстояние между сварными точками торцевых поверхностей соседних дугообразных валиков, вогнутые стороны боковой поверхности которых расположены напротив друг друга и расстояние между крайними сварными точками выпуклых сторон боковой поверхности соседних дугообразных валиков размещены на оси симметрии, параллельной режущим кромкам не превышающим 2х-3х-кратной ширины дугообразного валика наплавки твердым сплавом.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. схематично изображено расположение дугообразных валиков твердого сплава на выпуклой стороне рабочей поверхности вырезного сферического диска; на выноске Н фиг. схематично изображен фрагмент рабочей поверхности вырезного сферического диска с расположением дугообразных валиков твердого сплава между соседними вырезами.
1
Почвообрабатывающий сферический диск 1 изготовлен из качественной конструкционной стали и имеет вырезную режущую кромку 2, центральное отверстие 3, заточку шириной b с выпуклой стороны рабочей поверхности диска 1.
Слой наплавки твердым сплавом толщиной 2-4 мм на рабочей поверхности диска 1 выполнен в виде одинаковых дугообразных валиков 4 и 4', состоящих из сварных точек.
1
2
1
в
Торцы 5 и 6 каждого дугообразного валика 4 расположены на образующих О-О, торцы 7 и 8 каждого дугообразного валика 4' расположены на образующей О-О сферической поверхности диска 1. Торцы 6 и 8 дугообразных валиков 4 и 4' расположены на вспомогательной окружности 9 параллельной режущим кромкам 2 сферического диска 1 на расстоянии b от режущих кромок 2 равном ширине заточки рабочей грани. Противоположные торцы 5 и 7 дугообразных валиков 4 и 4' расположены на вспомогательной окружности 10, параллельной режущим кромкам 2 сферического диска 1, на расстоянии от режущих кромок не превышающим радиуса r выреза.
1
2
Расстояние t между торцами 5 и 7 и торцами 6 и 8 соседних дугообразных валиков 4 и 4' и минимальное расстояние t между вогнутыми сторонам боковой поверхности соседних дугообразных валиков 4 и 4', расположенное по оси симметрии 13, параллельной режущим кромкам 2 не превышает 2х-3х-кратного диаметра сварной точки d слоя твердого сплава дугообразных валиков 4 и 4'.
Выполнение сферического диска с предложенной схемой расположения дугообразных валиков, состоящих из сварных точек, наплавленного твердым сплавом позволяет увеличить скорость охлаждения рабочей поверхности в околошовной зоне с уменьшением сварочных деформаций и скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой за счет поочередного нанесения дугообразных валиков, состоящих из сварных точек, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена в направлении вращения почвообрабатывающего сферического диска и последующего нанесения сварных точек дугообразных валиков, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена против направления вращения диска.
На применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон деформация приповерхностного контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с поверхностью сварных точек дугообразных валиков, расположенных на расстоянии друг от друга, увеличивает интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы. Торможение, смятие и скалывание частиц в направлении пересечения вспомогательных окружностей, параллельных режущим кромкам диска при напряжениях, превышающих предел прочности почвы, уменьшают механическое воздействие на основной металл, что снижает скорость изнашивания рабочей поверхности диска в зоне наибольшей интенсивности трения между соседними дугообразными вырезами.
При внедрении в почву сферический диск 1 подрезает слой уплотненной почвы на необходимую глубину, а контактный слой почвы, перемещаясь по рабочей поверхности, взаимодействует с наружной и внутренней боковой поверхностями дугообразных валиков 4 и 4' в направлении пересечения вспомогательных окружностей 9 и 10. При этом образуются локальные зоны 14 застойной почвы, снижающие трение с основным металлом рабочей поверхности.
Выполнение сферического диска 1 с предложенной схемой расположения дугообразных валиков 4 и 4' наплавленных твердым сплавом позволяет увеличить скорость охлаждения рабочей поверхности в околошовной зоне с уменьшением сварочных деформаций и скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска 1 в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой за счет поочередного нанесения дугообразных валиков 4, состоящих из сварных точек, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена в направлении V вращения почвообрабатывающего сферического диска и последующего нанесения дугообразных валиков 4', состоящих из сварных точек, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена против направления V вращения сферического диска.
1
2
в
Деформация приповерхностного контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с поверхностью дугообразных валиков 4 и 4' твердого сплава, расположенных на расстояниях t и t друг от друга, на применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон увеличивает интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы. Торможение, смятие и скалывание частиц в направлении пересечения вспомогательных окружностей 9 и 10, параллельных режущим кромкам 2 диска 1 при напряжениях, превышающих предел прочности почвы уменьшают механическое воздействие на основной металл, что снижает скорость изнашивания рабочей поверхности диска 1 в зоне наибольшей интенсивности трения между соседними дугообразными вырезами радиусом r, за счет снижения плотности и связности почвы в контактном слое.
2
Этому способствует деформация контактного слоя почвы в направлении сужения расстояния между наружной боковой поверхностью 12 соседних дугообразных валиков 4 и 4' до расстояния, равного t, которая повышает интенсивность сжимающего действия потока почвы в направлении пересечения оси симметрии 13 с последующим расширением потока.
За пределами вспомогательной окружности 10 менее связанные частицы приповерхностного контактного слоя почвы совершают смешанное относительное перемещение (зона 15), включая скольжение, качение, вращение и перекатывание абразивных частиц в направлении вращения V, уменьшающие механическое воздействие на рабочую поверхность сферического диска 1, имеющего напряжения сжатия.
В зоне взаимодействия контактного слоя почвы с основным металлом образуются участки 16 устойчивого самозатачивания почворежущей поверхности.
1
Интенсивное развитие опережающих трещин при взаимодействии контактного слоя почвы с торцевыми поверхностями 5 и 7, включая боковую поверхность дугообразных валиков 4 и 4' твердого сплава снижает скорость изнашивания рабочей грани по ширине заточки b и скорость притупления режущих кромок 2 сферического диска 1. Снижается возможность образования уплотненного почвенного клина и степень проскальзывания сферического диска 1 в направлении его перемещения с обеспечением более равномерного заглубления в уплотненный слой почвы.