СОШНИК

Область техники, к которой относится полезная модель
Заявляемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к анкерным рабочим органам сеялок для подпочвенного высева семян и внесения удобрений методом строчного посева.
Уровень техники
Известны решения анкерных сошников, основными конструктивными элементами которых являются стойки с семятуконаправителями и с закрепленными в нижней части стойки долотообразными рыхлителями, клиновидными наральниками и т.п.
Известен анкерный рабочий орган сеялки-культиватора (см. патент на полезную модель RU 86385, МПК А01С 7/20, опубл. 10.09.2009), содержащий трубчатую стойку, нижняя передняя часть которой вытянута по ходу движения сеялки, при этом стойка снабжена кронштейнами для установки семяпровода. К упомянутой вытянутой поверхности стойки прикреплено средство для образования посадочной борозды -наральник, выполненный в виде металлического литого тела с режущими кромками и посадочной поверхностью.
Исполнение анкерного рабочего органа в виде стойки с прикрепляемым к ней наральником повышает ремонтопригодность такого сошника, поскольку при поломке наральника он легко заменяется другим. Однако сошники такой конструкции в целом характеризуются низкой надежностью и невысокими эксплуатационными качествами. При работе сошника может нарушиться положение наральника относительно стойки, что повлияет на качество формирования посевного ложа, регулировка этого положения требует остановки работы, причем наличие промежуточных связей (сопряженные поверхности, болтовое соединение) отрицательно влияют на фактор стабильности положения угла крошения наральника относительно обрабатываемой поверхности.
Эти недостатки отсутствуют в конструкциях сошников, режущая часть которых выполнена заодно с элементом, выполняющим функцию стойки. Однако такие известные решения характеризуются наличием в изделии различных по конструкции подвесок и других узлов, обеспечивающих связь режущего элемента сошника с балкой рамы сельскохозяйственной машины, и обеспечивающих требуемое положение режущего угла этого рабочего органа относительно почвы.
Известна конструкция сошника (см. DE 102007014792, МПК А01С 7/06; А01С 7/20; опубл. 02.10.2008), включающего бороздообразующий рабочий орган в виде вертикально удлиненной цельной пластины, верхняя часть которого скреплена болтовым соединением с изогнутым кронштейном, связанным через систему промежуточных узлов с рамой сеялки, а нижняя режущая часть выполнена в форме выступа с режущими кромками на передней грани пластины и со скосом на тыльной грани. Над выступом с режущими гранями сформирован паз для установки на упомянутую пластину устройства для распределения высеваемого материала с присоединенным к нему материалопроводом.
Недостатком этого сошника является сложность конструктивного исполнения связи бороздообразующего рабочего органа с балкой рамы тяговой машины.
В качестве прототипа заявляемого решения принята конструкция сошника (см. WO/2009/146780, МПК А01С 7/20, опубл. 10.02.2009), содержащего бороздообразующий рабочий орган в виде пластины с нижней режущей частью, связанный через изогнутый рычаг с балкой рамы, при этом упомянутый рычаг связан с балкой рамы посредством шарнира с резиновыми подшипниками. На пластину насажен семянаправитель, выполненный в виде объемно-пространственной детали, включающей охватывающие пластину плоскости, переходящие в полуцилиндрические поверхности, образующие канал для подачи семян в борозду.
Недостатком сошника, описанного в заявке WO/2009/146780, также как и выше охарактеризованных конструктивных решений, является наличие промежуточных рычагов и других конструктивных связей между пластиной с режущей частью и балкой рамы сельскохозяйственной машины, обеспечивающей движение сошника, что снижает надежность работы устройства, повышает эксплуатационные расходы, предопределяет нестабильность положения режущего угла рабочего органа относительно других узлов механизма, а следовательно влечет погрешности в положении этого угла относительно обрабатываемой почвы.
Раскрытие полезной модели
Заявляемой полезной моделью решается задача создания простого в изготовлении и надежного при эксплуатации сошника, пригодного для технологии минимальной обработки почвы без перемешивания и выноса нижних влажных слоев на поверхность. При этом, помимо повышения надежности, достигается технический результат, заключающийся в том, что при упрощении конструкции сошника обеспечивается оптимальный угол постановки его режущей части, чем обусловливается качественное формирование борозды и укладка семян во влажный слой почвы до ее осыпания, сохраняется невысокое тяговое сопротивление. Вместе с тем заявляемое конструктивное решение способствует самоочищению сошника от пожнивных остатков, а также способствует лучшему прохождению материала через направитель без ухудшения качества укладки в борозду посевного материала.
Поставленная задача решена и вышеуказанные технические результаты достигнуты за счет того, что в сошнике, содержащем бороздообразователь в форме удлиненной пластины с клиновидным расширением нижней части, образующим остроугольный нож, вершина режущего угла которого направлена в сторону движения сошника, контур одной стороны этого угла образован нижним торцом пластины, а контур другой его стороны образован скосом пластины, сопряженным с ее продольной, ориентированной в сторону направления движения сошника гранью через установочный паз для направителя, смонтированного на пластине над ножом, соединенного с материалопроводом и образующего совместно с тыльной продольной гранью пластины канал для подачи высеваемого материала в борозду, причем бороздообразователь связан с балкой рамы тягового средства посредством кронштейна, закрепленного на одном из двух полухомутов, охватывающих упомянутую балку через упругие элементы, согласно заявляемой полезной модели упругие элементы выполнены с формой поперечного сечения, повторяющей форму просвета между внутренней поверхностью полухомутов и охватываемой ими поверхностью балки, кронштейн выполнен в виде двух параллельных между собой полок, охватывающих верхнюю часть пластины по ее плоскостям и жестко связанных с ней, при этом срединная часть пластины изогнута по дуге с выпуклостью в сторону, противоположную направлению движения сошника.
Заявляемая конструкция сошника, также как и прототип, характеризуется наличием цельной пластины, выполняющей функцию стойки и одновременно являющейся режущим элементом. Поскольку пластина - это плоская деталь с узкой гранью, и именно кромка этой грани является режущей частью остроугольного ножа, сформированного клиновидным расширением нижней части пластины, то благодаря этой узкой форме сошник легко проникает в почву и вызывает лишь незначительное перемещение почвенного материала, что минимизирует потери влаги при посеве. Узкая форма сошника обусловливает невысокую тяговую потребность. Вместе с тем, наряду с положительными моментами заявляемой конструкции, присущими также и прототипу, и в отличие от последнего, заявляемое решение характеризуется тем, что упомянутая пластина без излишних промежуточных конструктивных элементов соединена с балкой рамы тягового средства, т.е. сельскохозяйственной машины, сеялки и т.п. А именно, пластина с режущим ножом в нижней части своей верхней частью жестко связана с кронштейном, который, в свою очередь, жестко связан с полухомутом, охватывающим балку тягового средства. Кронштейн выполнен в виде двух параллельных между собой полок, охватывающих верхнюю часть пластины по ее плоскостям и жестко связанных с ней. Такое решение узла соединения бороздообразователя с рамой исключает какой-либо перекос пластины в отношении хомута, охватывающего горизонтальную балку, а также обеспечивает ориентацию пластины в вертикальной плоскости, а, следовательно, обеспечивает требуемое положение ножа по отношению к почве.
Еще одним отличительным признаком заявляемого решения является выполнение упругих элементов, через которые полухомуты смонтированы на балку, с формой поперечного сечения, повторяющей форму просвета между внутренней поверхностью полухомутов и охватываемой ими поверхностью балки. Другими словами, упругие элементы, выполняющие функцию демпферов, полностью заполняют пространство между соединяемыми деталями, обеспечивая плотную посадку на балку хомута, к которому жестко присоединен режущий орган, т.е. пластина с нижней частью в виде остроугольного ножа, что предопределяет, с одной стороны, исключение нежелательных сдвигов режущего органа по отношению к балке, а с другой стороны, демпферные свойства упругого элемента обеспечивают необходимые изменения давления сошника в зависимости от возникающих при его работе условий, обеспечивают его трехмерное отклонение, и таким образом защищают сошник от перегрузок и от воздействия камней, оптимизируют копирование сошником рельефа почвы. Наряду с вышесказанным, выполнение упругих элементов плотно заполняющими пространство между внутренней поверхностью хомута и балкой предопределяет то, что при работе сошника имеет место его микровибрация, величина которой такова, что не влияет на качество образования посевной борозды, и при этом, во-первых, способствует самоочищению сошника, освобождает его от находящихся в почве пожнивных остатков и другой органической массы, во-вторых, способствует беспрепятственному прохождению через материалопровод и направитель посевного материала и органических удобрений, не ухудшая при этом качества их укладки в посевное ложе.
Выше описанные технические результаты в наибольшей степени проявляются при выполнении полухомутов Λ-образной формы с отгибами для крепежных элементов, при их установке на балку с квадратным поперечным сечением, и при форме упругих элементов, предопределенной формой этих сопрягаемых деталей. В этом случае полухомуты охватывают балку с квадратным поперечным сечением с расположением каждой вершины изгиба хомута над серединной частью соответствующей стороны балки, при этом упругие элементы выполнены с поперечным сечением треугольной формы, соразмерным треугольнику, сформированному контуром соответствующей стороны балки и обращенным к ней углом хомута. Треугольная форма поперечного сечения упругих элементов, а также то, что при таком исполнении увеличивается площадь контакта упругих элементов с сопрягаемыми с ними поверхностями, предопределяют усиление как связующих, так демпферных свойств такого соединения.
Отличительным признаком заявляемого решения по сравнению с прототипом является изогнутая форма пластины с режущей нижней частью, т.е. с остроугольным ножом, а именно, срединная часть пластины изогнута по дуге с выпуклостью в сторону, противоположную направлению движения сошника. Изогнутость пластины и ее соединение верхней частью с закрепленным на полухомуте кронштейном способствует не только оптимизации положения остроугольного ножа с целью снижения сопротивления резки, но и тому, что все упругие элементы, заполняющие объем между хомутом и балкой, в полном объеме, т.е. всеми зонами, участвуют в гашении динамических нагрузок, возникающих при работе сошника.
В частном случае реализации заявляемого устройства срединная часть пластины изогнута, а нижняя часть пластины, на которой смонтирован направитель, и верхняя часть пластины, охваченная полками кронштейна, выполнены прямолинейными и ориентированы относительно друг друга под углом 45°. Этот угол был установлен экспериментальным путем. Изменение угла в сторону его увеличения или уменьшения влечет неполное использование в устройстве демпфирующих свойств упругих элементов, а также уводит от оптимального угла постановки режущей части пластины к дну посевной борозды, что выражается в изменении конфигурации посевной борозды и в ухудшении качества посева (зерно попадает не строго в строчку посева, закладка семян происходи не на нужном уровне). Также опытным путем был выявлен оптимальный угол режущей части пластины, т.е. остроугольного ножа. Было установлено, что качество посевной борозды и закладки семян наивысшее, при выполнении скоса пластины, формирующего режущий угол ножа, под углом 25° относительно условной линии, параллельной продольной оси той прямолинейной части пластины, на которой смонтирован направитель, и при выполнении нижнего торца пластины под углом 5° относительно перпендикуляра к упомянутой условной линии.
Остроугольный нож имеет боковые стороны, являющиеся нижней частью плоскостей пластины. Вышеуказанный угол 5° способствует тому, что срезанная углом ножа почва раздвигается плоскостями пластины по сторонам от посевной борозды и препятствует осыпанию земли до того, как произойдет укладка семян и удобрений на дно посевной борозды.
Качественному посеву также способствует смонтированный на пластине над остроугольным ножом направитель. Он выполнен в виде объемно-пространственной детали, включающей охватывающие пластину установочные плоскости, переходящие в полуцилиндрические поверхности, края которых, по образующей цилиндра, выполнены с соединяемыми между собой отгибами. Причем полуцилиндрические поверхности переходят сверху вниз в перевернутые полуконусы с вершинами, расположенными с отступом от нижнего края направителя, а ниже уровня упомянутых вершин - в вертикальные стенки, разведенные между собой на расстояние, не превышающее толщины пластины. Эти вертикальные стенки исключают боковой разброс семян. Вместе с тем ребро нижнего торца пластины и тыльной продольной ее грани смещено назад, в противоположную от направления движения сошника сторону, так что тыльная грань пластины, которая совместно с полуцилиндрическими поверхностями направителя формирует канал для подачи семян и удобрений в посевную борозду, имеет в нижней своей части плавный изгиб с вогнутостью, также обращенной в противоположную от направления движения сошника сторону. Полученная таким образом «горка» способствует равномерной укладке семян в посевное ложе.
Установка направителя на пластине предопределена необходимостью координации зоны подачи семян и удобрений строго в ту часть посевной борозды, которая сформирована, но еще не засыпана почвой. Вместе с тем вес направителя влияет на положение режущей кромки остроугольного ножа, и был принят во внимание при подборе его вышеуказанных оптимальных углов. Также исполнение упругих элементов, осуществляющих демпфирующую функцию, в определенной степени обусловлено установкой на пластину направителя для семян и удобрений, связанного с материалопроводом, поскольку эти элементы оказывают влияние на динамические характеристики сошника.
Технологически является рациональным сформировать направитель из цельного металлического листа, используя известные методы обработки металла: вырубку заготовки и формирование тела направителя методом штамповки и гибки.
Эксплуатационные качества изделия повышает покрытие поверхностей нижней части пластины изностойким материалом, при этом с износостойким покрытием выполнен остроугольный нож, включая нижний торец пластины и ее поверхности, расположенные ниже установочных плоскостей направителя.
Краткое описание чертежей
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
на фиг.1 схематично изображен сошник, вид сбоку,
на фиг.2 - вид А на фиг.1,
на фиг.3 - вид В на фиг.1,
на фиг.4 - изображен бороздообразователь, вид сбоку,
на фиг.5 - схематично изображен направитель, вид сбоку,
на фиг.6 - вид С на фиг.5.
Осуществление полезной модели
Сошник содержит бороздообразователь в виде удлиненной пластины 1 с изгибом в срединной части и с прямолинейными нижней и верхней частями (см. фиг.1 и фиг.2). Нижняя часть пластины 1 выполнена с клиновидным расширением, образующим остроугольный нож 2, вершина режущего угла которого направлена в сторону движения сошника. Направление движения сошника показано на фиг.1 стрелкой N. Контур одной стороны режущего угла образован нижним торцом Т пластины, а контур другой его стороны образован скосом S пластины. Этот скос S сопряжен с продольной, ориентированной в сторону направления движения сошника гранью G через установочный паз 3 для направителя 4, смонтированного на пластине 1 над ножом 2. Направитель 4 через раструб 5 соединен с материалопроводом (на фиг.1 показана его часть пунктирными линиями) и предназначен для подачи семян и удобрений в посевную борозду, формируемую ножом 2, как его режущим углом, так и поверхностями (боковыми сторонами) нижней части пластины 1. Направитель 4 (см. фиг.1, фиг.5 и фиг.6) выполнен в виде объемно-пространственной детали, отформованной из цельного металлического листа, методом штамповки и гибки из заготовки требуемой конфигурации. Он включает охватывающие пластину 1 установочные плоскости 6, переходящие в полуцилиндрические поверхности 7, которые переходят сверху вниз в перевернутые полуконусы 8. Таким образом, сформирована часть канала для подачи семян и удобрений воронкообразной формы. Вершины упомянутых полуконусов расположены с отступом от нижнего края направителя, а ниже этих вершин направитель выполнен с вертикальными стенками 9, разведенными между собой на расстояние, не превышающее толщины пластины 1. Края направителя 4, по образующей цилиндра, выполнены с соединяемыми между собой отгибами 10, связанными между собой болтами. Тыльная продольная грань Q пластины 1 размещена в объеме сформированного вышеописанными элементами направителя 4 канала для подачи высеваемого материала в борозду. В нижней части эта грань выполнена с плавным изгибом J, при этом ребро нижнего торца Т пластины 1 и тыльной ее продольной грани Q смещено назад. Сформированный таким образом канал способствует попаданию посевного материала строго в строчку посевной борозды, исключая разброс по сторонам, и обеспечивает равномерное распределение этого материала по длине посевной борозды.
Бороздообразователь, т.е. пластина 1 связана с балкой 11 рамы тягового средства посредством хомута и закрепленного на хомуте кронштейна 12. Хомут состоит из двух полухомутов 13 и 14, охватывающих упомянутую балку 11 и соединенных между собой болтовым соединением 15. Кронштейн 12 закреплен на нижнем полухомуте 14 посредством сварки и выполнен из двух параллельных между собой полок, охватывающих верхнюю часть пластины 1 по ее плоскостям и жестко связанных с ней посредством болтовых соединений 16. Полки кронштейна 12 в зоне их крепления к полухомуту 14 увеличены по ширине так, что торцевая часть этого увеличения упирается в отгиб полухомута 14. Такое конструктивное исполнение кронштейна повышает прочностные характеристики соединения кронштейна с полухомутом, снижая риск излома сварного шва между этими элементами.
Объемы между внутренними поверхностями полухомутов 13 и 14 и поверхностями балки заполнены упругими элементами 17, выполненными с формой поперечного сечения, повторяющей форму просвета между внутренней поверхностью полухомутов 13 и 14 и охватываемой ими поверхностью балки 11. На иллюстрируемых заявляемое решение чертежах представлен вариант сошника, в котором полухомуты 13 и 14 выполнены Λ-образной формы с отгибами 18 для крепежных элементов 15. Эти полухомуты охватывают балку с квадратным поперечным сечением с расположением каждой вершины изгиба хомута над серединной частью соответствующей стороны балки. Упругие элементы 17, т.е. демпферы выполнены с поперечным сечением треугольной формы, соразмерным треугольнику, сформированному контурами соответствующей стороны балки 11 и обращенным к ней углом хомута. Упругие элементы 17, выполняющие функцию, демпферов выполнены из резиновой смеси с твердостью 80 единиц, изготовленной по техническим условиям.
Нижняя часть пластины 1, включая зону режущего угла, торцевую грань Т пластины 1 и примыкающие к ней зоны боковых сторон пластины 1, покрыты износостойким материалом, по известным технологиям.
Сошник работает следующим образом.
При движении тягового средства и опускании рамы остроугольный нож 2 пластины 1 заглубляется в почву и перемещается по ходу движения тягового средства. Остроугольный нож 2 и боковые стороны нижней части пластины 1 формируют узкую посевную борозду без перемешивания почвы. На дно посевной борозды через направитель 4 подаются семена и, при необходимости, гранулированные минеральные удобрения. Закрытие борозды с семенами и удобрением происходит за счет самоосыпания почвы.
Выполнение бороздки узкой исключает выброс на поверхность влажной почвы, тем самым сохраняет влагу в ней, способствует быстрому прогреванию почвы вокруг семян, обеспечивает меньшее тяговое сопротивлении. Экспериментальная проверка и производственное использование сошников заявляемой конструкции показали положительные результаты как по эксплуатационным характеристикам, так и по качеству посева.