Почвообрабатывающий сферический диск

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам дисковых лущильников и борон.
Известен почвообрабатывающий сферический диск, имеющий гладкую режущую кромку, плоское днище, центральное квадратное отверстие, заточку сплошного лезвия 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, с. 26, 27, рис. 1.9, табл. 1.9; патент РФ на полезную модель №50360 А01 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 №71851 А01В 15/16; А01В 23/06) со сферической сегментной поверхностью,
изготовленный из качественной конструкционной стали, имеющий гладкую режущую кромку, заточку с выпуклой стороны поверхности диска, а в зоне рабочей грани режущая кромка имеет наплавку твердым сплавом.
Недостатком данной полезной модели является высокая скорость изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
Задачей полезной модели является снижение скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
Поставленная задача решается за счет того, что почвообрабатывающий сферический диск, изготовленный из качественной конструкционной стали, имеющий сплошную режущую кромку, заточку с выпуклой стороны рабочей поверхности и слой наплавки твердым сплавом, при этом слой наплавки твердым сплавом выполнен на выпуклой и вогнутой сторонах рабочей поверхности диска в виде ряда одинаковых дугообразных валиков толщиной 2-4 мм, вогнутая сторона боковой поверхности наплавленных валиков расположена в направлении вращения сферического диска, а противоположные торцевые поверхности каждого дугообразного валика расположены на одной образующей сферической поверхности диска, при этом одни торцевые поверхности дугообразных валиков расположены по длине режущей кромки на одинаковом расстоянии друг от друга не менее 6-кратной ширины наплавленного валика, а противоположные им торцевые поверхности дугообразных валиков расположены на пересечении образующих сферической поверхности диска и вспомогательной окружности, параллельной режущей кромке на расстоянии от режущей кромки не более 0,1 диаметра сферического диска, торцевые поверхности дугообразных валиков на режущей кромке вогнутой стороны рабочей поверхности диска расположены на половине расстояния между торцевыми поверхностями дугообразных валиков, наплавленных на выпуклой стороне рабочей поверхности диска, при этом количество наплавленных валиков на
вогнутой стороне в 2 раза меньше, чем на выпуклой стороне рабочей поверхности диска.
Новые существенные признаки:
1. Слой наплавки твердым сплавом выполнен на выпуклой и вогнутой сторонах рабочей поверхности диска в виде ряда одинаковых дугообразных валиков толщиной 2-4 мм, вогнутая сторона боковой поверхности наплавленных валиков расположена в направлении вращения сферического диска, а противоположные торцевые поверхности каждого дугообразного валика расположены на одной образующей сферической поверхности диска.
2. Одни торцевые поверхности дугообразных валиков расположены по длине режущей кромки на одинаковом расстоянии друг от друга не менее 6-кратной ширины наплавленного валика, а противоположные им торцевые поверхности дугообразных валиков расположены на пересечении образующих сферической поверхности диска и вспомогательной окружности, параллельной режущей кромке на расстоянии от режущей кромки не более 0,1 диаметра сферического диска.
3. Торцевые поверхности дугообразных валиков на режущей кромке вогнутой стороны рабочей поверхности диска расположены на половине расстояния между торцевыми поверхностями дугообразных валиков, наплавленных на выпуклой стороне рабочей поверхности диска, при этом количество наплавленных валиков на вогнутой стороне в 2 раза меньше, чем на выпуклой стороне рабочей поверхности диска.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой за счет рыхления и снижения плотности приповерхностного контактного слоя при его взаимодействии с поверхностью дугообразных валиков твердого сплава на толщину наплавленного слоя.
Выполнение сферического диска с предложенной схемой расположения дугообразных валиков наплавленного твердого сплава позволяет увеличить скорость охлаждения рабочей поверхности в околошовной зоне с уменьшением сварочных деформаций и скорости изнашивания выпуклой и вогнутой сторон рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
На применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон деформация приповерхностного контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с вогнутой стороной боковой поверхности дугообразных валиков наплавленного твердого сплава, расположенных на расстоянии друг от друга по обеим сторонам рабочей поверхности диска, увеличивает интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы путем торможения, смятия и скалывания частиц при напряжениях, превышающих предел прочности почвы, что уменьшает механическое воздействие почвы на основной металл и снижает скорость изнашивания рабочей поверхности диска между соседними дугообразными валиками.
На фиг. 1 схематично изображено расположение дугообразных валиков наплавленного твердого сплава на вогнутой и выпуклой сторонах рабочей поверхности сферического диска.
Устройство и работа сферического диска.
Диск сферический 1, изготовленный из качественной конструкционной стали, имеющий сплошную режущую кромку 2, плоское днище 3,
центральное квадратное отверстие 4, заточку с выпуклой стороны рабочей поверхности диска 1.
Слой наплавки твердым сплавом выполнен в виде ряда одинаковых дугообразных валиков 5 и 6 толщиной 2-4 мм, на выпуклой и вогнутой сторонах рабочей поверхности, противоположные торцевые поверхности 7 и 8 каждого дугообразного валика 5 расположены на образующих О-О', а противоположные торцевые поверхности 9 и 10 каждого дугообразного валика 6 расположены на образующих О-О'' сферической поверхности диска, при этом вогнутая сторона 11 боковой поверхности наплавленных валиков 5 и 6 расположена в направлении вращения V сферического диска 1.
c.д.
Одни торцевые поверхности 7 дугообразных валиков 5 расположены по длине режущей кромки 2 на одинаковом расстоянии t друг от друга не менее 6-кратной ширины b наплавленного валика, а противоположные им торцевые поверхности 8 дугообразных валиков 5 расположены на пересечении образующих О-О' сферической поверхности диска и вспомогательной окружности 12, параллельной режущей кромке 2 на расстоянии S от режущей кромки 2 не более 0,1 диаметра D сферического диска 1.
Торцевые поверхности 9 дугообразных валиков 6 на режущей кромке 2 вогнутой стороны рабочей поверхности диска расположены на половине расстояния t между торцевыми поверхностями 7 дугообразных валиков 5, наплавленных по краю режущей кромки 2 выпуклой стороны поверхности диска, а противоположные им торцевые поверхности 10 дугообразных валиков 6 расположены на пересечении образующих О-О'' сферической поверхности диска и вспомогательной окружности 12, параллельной режущей кромке 2, при этом количество наплавленных валиков 6 на вогнутой стороне в 2 раза меньше, чем количество наплавленных валиков 5 на вогнутой стороне рабочей поверхности диска 1.
При внедрении в почву рабочей поверхности сферического диска 1 приповерхностный контактный слой почвы взаимодействует с вогнутой и
выпуклой сторонами рабочей поверхности сферического диска 1 в направлении вращения V.
Выполнение сферического диска 1 с предложенной схемой расположения дугообразных валиков 5 и 6 наплавленного твердого сплава позволяет увеличить скорость охлаждения рабочей поверхности в околошовной зоне с уменьшением сварочных деформаций и скорости изнашивания выпуклой и вогнутой сторон рабочей поверхности сферического диска 1 в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
На применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон деформация контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с вогнутой стороной 11 боковой поверхности дугообразных валиков 5 и 6 наплавленного твердого сплава, расположенных на расстоянии друг от друга по обеим сторонам рабочей поверхности диска 1, увеличивает интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы путем торможения, смятия и скалывания частиц при напряжениях, превышающих предел прочности почвы, что уменьшает механическое воздействие почвы на основной металл и снижает скорость изнашивания рабочей поверхности сферического диска 1 между соседними дугообразными валиками 5 и 6.
В результате уменьшения плотности приповерхностного контактного слоя почвы в промежутках между соседними дугообразными валиками 5 и 6 менее связные частицы приповерхностного контактного слоя почвы совершают смешанное относительное перемещение, включая скольжение, качение, вращение и перекатывание абразивных частиц в направлении вращения V, что является одни из признаков снижения механического воздействия абразивных частиц на вогнутую и выпуклую стороны рабочей поверхности сферического диска 1 в зонах интенсивного трения с уплотненной почвой.
Интенсивное развитие опережающих трещин при взаимодействии контактного слоя почвы с торцевыми поверхностями 7 и 9 дугообразных
валиков 5 и 6 твердого сплава, расположенных по длине режущей кромки 2 выпуклой и вогнутой стороны рабочей поверхности сферического диска 1, уменьшает степень проскальзывания диска в направлении вращения V с обеспечением более равномерного заглубления в уплотненный слой почвы. При этом снижается возможность образования уплотненного почвенного ядра.
Увеличенная частота рыхления контактного слоя уплотненной почвы с выпуклой стороны рабочей поверхности диска 1 при взаимодействии с наплавленным слоем дугообразных валиков 5 способствует образованию между торцевыми поверхностями 7 соседних дугообразных валиков 5 участков 13 устойчивого самозатачивания режущей кромки 2.
В процессе взаимодействия контактного слоя почвы с боковой поверхностью дугообразных валиков 5 и 6 наплавленного слоя твердого сплава образуются зоны 14 застойной почвы, снижающие трение с основным металлом рабочей поверхности диска 1 в околошовной зоне.