РАБОЧИЙ ОРГАН ДИСКОВОГО ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ
WORKING BODY OF DISK TILLAGE

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к дисковым рабочим органам дискового почвообрабатывающего орудия для боронования почвы и лущения стерни.
Известны плоские дисковые рабочие органы, режущая кромка которых выполнена в виде гофр (патент RU 2201048, МПК A01B 15/16, 2003 г.).
При работе орудия фрагмент почвенного пласта периодически сжимается за счет постоянного изменения угла контакта гофры и почвы.
Недостатком устройства является деформация почвы ее сжатием, что приводит к повышенным энергетическим затратам.
Известны дисковые рабочие органы, представляющие собой круглый плоский диск с зубьями, образованными треугольными радиальными вырезами, выполненными равномерно по периферии, при этом к зубьям диска жестко прикреплены ножи с более мелкими треугольными зубьями, а зубья диска и зубья ножей поочередно отогнуты вправо и влево через один (патент RU 2425475, МПК A01B 23/06, 2011 г.).
При работе орудия фрагмент почвенного пласта сжимается, несмотря на наличие изогнутости как мелких зубьев, так и ножей, поскольку при внедрении в почву зубьев и ножей их рабочие поверхности не параллельны направлению движения.
Недостатком является также деформация почвы ее сжатием, что приводит к повышенным энергетическим затратам.
Наиболее близкими по выполнению являются дисковые сферические рабочие органы, режущая кромка которых выполнена в виде зубьев, при этом одна режущая кромка выполнена радиально, а другая - к первой под углом (а.с. SU №934929, МПК A01B 23/00, 1982 г.).
При работе устройства фрагмент почвенного пласта сжимается и изгибается за счет отсутствия изогнутости зубьев (лопастей).
Недостатком устройства является также деформация почвы ее сжатием, что приводит к повышенным энергетическим затратам.
Техническим результатом является возможность деформации почвы растяжением при работе дискового орудия, что приводит к снижению энергоемкости процесса почвообработки.
Технический результат достигается тем, что рабочий орган дискового почвообрабатывающего орудия выполнен в виде сферического диска с вырезами по его кромке, при этом периферическая кромка лопастей, образованных за счет вырезов, выполнена таким образом, что один ее конец изогнут внутрь сферы, а другой - к наружной стороне сферы.
В предпочтительном варианте вырезы выполнены клиновидными.
В предпочтительном варианте глубина выреза составляет 0,15…0,3 диаметра диска, а ширина выреза на периферии диска равна 0,7…1 ширины кромок лопастей.
В предпочтительном варианте вырезы выполнены таким образом, что боковые стороны лопасти образованы касательными к окружностям, концентричным к центру диска, при этом диаметры окружностей равны соответственно для одной стороны 0,25…0,35 диаметра диска, а для другой стороны 0,4…0,5 диаметра диска.
В предпочтительном варианте образованный за счет изогнутости периферической кромки диапазон угла между плоскостью вращения диска и периферической кромкой лопасти составляет 15…30°.
На фиг.1 представлен вид сверху дискового рабочего органа, где 1 - лопасть, 2 - вырез, 3 - концентрические окружности, 4 - касательные к концентрическим окружностям, 5 - периферическая кромка лопасти, 6 - боковые стороны лопасти.
На фиг. 2 представлен вид сбоку дискового рабочего органа, где 7 - ось диска, 8 - плоскость вращения диска, 9 - угол между плоскостью вращения и периферической кромкой лопасти.
Устройство работает следующим образом.
Диск устанавливается в почвообрабатывающей машине. При поступательном движении машины диски заглубляются в почву под действием веса машины и вращаются под действием сил трения и сопротивления почвы. При заглублении в почву лопасть диска образует трещину в пласте почвы и отрывает фрагмент почвенного пласта от основного массива. При выходе из почвы лопасть поднимает оторванный фрагмент почвенного пласта, который затем соскальзывает с ее поверхности под действием собственного веса и центробежной силы. Наличие вырезов обеспечивает меньшую длину линии резания и более легкое заглубление диска в почву. Изогнутость лопастей обеспечивает меньшее сжатие почвенного пласта и лучшие условия для отрывания фрагмента пласта от основного массива.
Ниже приведен пример осуществления изобретения.
Пример. Для обоснования эффективности предлагаемого технического решения был изготовлен рабочий орган со следующими характеристиками: диаметр диска - 660 мм, толщина диска - 8 мм, количество лопастей - 10, ширина выреза - 90 мм, глубина выреза - 170 мм, диаметры концентрических окружностей 165 мм и 264 мм (0,25 и 0,4 диаметра диска), угол изогнутости периферической кромки лопасти 17°. Было проведено сравнение некоторых технологических параметров работы изготовленного устройства с прототипом (а.с. SU №934929), содержащим сферический диск диаметром 660 мм, толщиной 8 мм, с треугольными вырезами. Условия, при которых производилось сравнение: тип и механический состав почвы - предкавказский суглинистый чернозем, стерня озимой пшеницы, почва сухая, уплотненная, плотность почвы 1,3…1,4. Твердость почвы не определялась. Сравнивались следующие параметры: глубина обработки при одинаковой нагрузке, степень крошения почвенного пласта при одинаковых углах установки диска относительно направления движения, тяговое сопротивление. Измерительные приборы: динамометр ДПУ-1, линейка ЛП-200, угломер, сито с ячейками 20 мм. Скорость обработки при эксперименте - 3…4 км/ч. Угол установки дисков относительно направления движения - 13°. Вертикальная нагрузка на диск - 75 кг.
Были получены следующие результаты:
- визуально наблюдалось меньшее сгруживание почвенного пласта в передней части диска у предлагаемого устройства по сравнению с прототипом; одновременно с этим наблюдалась большая высота подъема фрагментов почвы в задней части диска у предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, что свидетельствует о деформации почвы растяжением у предлагаемого устройства и о деформации почвы сжатием у прототипа;
- глубина обработки составила 7,5…9,5 см для прототипа и 8…10 см для предлагаемого устройства;
- степени крошения почвы после одного прохода составила для прототипа и предлагаемого устройства 41 и 45 процентов соответственно, после трех проходов 67 и 68 процентов соответственно;
- среднее тяговое сопротивление составило для прототипа и предлагаемого устройства 0,54 и 0,52 кН соответственно;
- также было замечено меньшее бочение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.
Таким образом, предлагаемая конструкция диска при работе почвообрабатывающего орудия обеспечивает деформацию почвы растяжением, что приводит к снижению тягового сопротивления, то есть уменьшению энергоемкости.