ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ КАТОК

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является принятый за прототип почвообрабатывающий каток, включающий вал и равномерно установленные вдоль него поперечные кольчато-шпоровые диски с центральными отверстиями для прохода вала, жестко закрепленные на последнем (см. свидетельство РФ №11439, A 01 B 29/00 на полезную модель, приоритет 17.05.1999 г., опубл. 16.10.1999 г.).
При использовании данного катка не обеспечивается равномерная обработка почвы особенно в условиях, когда на обрабатываемой почве встречаются твердые комки или возвышенные участки, при наезде на которые одни из кольчато-шпоровых дисков катка приподнимаются на указанных комках или возвышенных участках почвы, не давая возможности соседним кольчато-шпоровым дискам эффективно взаимодействовать с почвой. Данный недостаток обусловлен жестким соединением кольчато-шпоровых дисков с валом катка.
Технической задачей, для решения которой служит предлагаемая полезная модель, является обеспечение возможности эффективного взаимодействия с почвой одновременно всех кольчато-шпоровых дисков катка при обработке почвы, включающей твердые комки или возвышенные участки.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании предлагаемой полезной модели, является обеспечение равномерной и эффективной обработки почвы за счет взаимодействия с почвой одновременно всех кольчато-шпоровых дисков катка при обработке почвы, включающей твердые комки или возвышенные участки.
Для решения поставленной технической задачи предлагаемый почвообрабатывающий каток, включающий вал и равномерно установленные вдоль него поперечные кольчато-шпоровые диски с центральными отверстиями для прохода вала, в отличие от прототипа, содержит, по меньшей мере, две секции кольчато-шпоровых дисков и снабжен поперечными зубчатыми дисками, жестко закрепленными на концах вала и между секциями кольчато-шпоровых дисков, и продольными упругими стержнями, установленными равномерно вокруг вала на равном расстоянии от последнего, свободно проходящими через отверстия, выполненные в кольчато-шпоровых дисках, и закрепленными, по меньшей мере, на крайних зубчатых дисках, при этом диаметр центральных отверстий кольчато-шпоровых дисков больше диаметра вала, зубчатые диски, в которых не закреплены упомянутые упругие стержни, выполнены с отверстиями для свободного прохода последних, а каждая секция кольчато-шпоровых дисков снабжена разделительными втулками, установленными на продольных упругих стержнях в промежутках между всеми дисками с возможностью свободного перемещения относительно упомянутых стержней и с образованием торцевых зазоров между упомянутыми втулками и смежными с ними кольчато-шпоровыми и зубчатыми дисками с возможностью поворота кольчато-шпоровых дисков в плоскости оси вала без касания шпорами указанных дисков поверхности зубчатых дисков и шпор смежных кольчато-шпоровых дисков и без касания кольчато-шпоровыми дисками вала, причем величина торцевых зазоров между разделительными втулками и смежными с ними кольчато-шпоровыми и зубчатыми дисками, соотношение диаметров вала и центрального отверстия кольчато-шпоровых дисков и соотношение диаметров продольных упругих стержней и отверстий в кольчато-шпоровых дисках, через которые проходят указанные стержни, подбираются с обеспечением возможности указанного поворота кольчато-шпоровых дисков на заданный угол. При этом зубчатые диски,
относительно которых закреплены продольные упругие стержни, могут быть выполнены с отверстиями для свободного прохода последних, а наружные концы продольных упругих стержней могут выступать из упомянутых дисков и могут быть снабжены фиксаторами, препятствующими их проходу через упомянутые отверстия зубчатых дисков. Физико-механические характеристики материала продольных упругих стержней и соотношение диаметров вала и центрального отверстия кольчато-шпоровых дисков могут быть подобраны с таким расчетом, чтобы исключить касание указанными дисками вала при действии на кольчато-шпоровые диски заданных рабочих нагрузок со стороны обрабатываемой почвы и допустить возможность указанного касания при действии на кольчато-шпоровые диски более высоких, чем упомянутые, нагрузок с исключением при этом порыва или остаточных деформаций продольных упругих стержней. На цилиндрической образующей каждого кольчато-шпорового диска могут быть выполнены радиально направленные сквозные щелеобразные прорези под заданным углом к плоскости указанного диска, а шпоры каждого кольчато-шпорового диска могут быть выполнены в виде прямоугольных пластин с вырезом в средней части, ширина которого равна толщине кольчато-шпорового диска, и с перемычкой в зоне указанного выреза, ширина которой равна глубине прорезей кольчато-шпорового диска, отсчитываемой в радиальном направлении от поверхности цилиндрической образующей указанного диска, при этом указанные пластины установлены своей средней частью в прорезях кольчато-шпорового диска с упором их перемычек в дно указанных прорезей и с выступанием из кольчато-шпорового диска их концов равной длины, образующих шпоры, и жестко закреплены относительно указанного диска. Общее количество зубчатых дисков, закрепленных на валу катка, может быть нечетным, а шпоры кольчато-шпоровых дисков, установленных по разные стороны от центрального относительно вала зубчатого диска, могут
быть расположены зеркально симметрично относительно плоскости симметрии, совпадающей с плоскостью указанного центрального диска. Длина внедряемой в почву рабочей опорной поверхности каждой шпоры кольчато-шпорового диска и угол ее разворота относительно последнего, а также наружный диаметр кольчато-шпоровых дисков, длина разделительных втулок каждой секции последних и торцевой зазор между указанными втулками и смежными с ними кольчато-шпоровыми и зубчатыми дисками могут быть подобраны такой величины, чтобы при повороте смежных кольчато-шпоровых дисков на максимально возможный угол в разные стороны друг от друга, максимальное расстояние между краями их шпор не превышало расстояние между смежными шпорами кольчато-шпорового диска. Площадь внедряемой в почву рабочей опорной поверхности каждого зуба зубчатого диска может быть равна площади внедряемой в почву рабочей опорной поверхности шпоры кольчато-шпорового диска.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - почвообрабатывающий каток, вид сверху;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1;
на фиг.3 - возможное положение смежных кольчато-шпоровых дисков относительно вала и зубчатого диска катка;
на фиг.6 - фрагмент кольчато-шпорового диска катка;
на фиг.7 - вид по стрелке Г на фиг.6; стрелка Г направлена перпендикулярно к цилиндрической образующей кольчато-шпорового диска и к рабочей поверхности шпоры указанного диска;
на фиг.3 - шпора кольчато-шпорового диска;
на фиг.9 - фрагмент зубчатого диска катка.
Почвообрабатывающий каток включает вал 1 (фиг.1), по меньшей мере, две секции равномерно установленных вдоль вала 1 поперечных кольчато-шпоровых дисков 2 со шпорами 3 и центральными отверстиями 4 (фиг.2) для прохода вала 1, поперечные зубчатые диски 5 (фиг.1, 3 и 4) с зубьями 6, жестко закрепленные на концах вала 1 и между секциями дисков 2, продольные упругие стержни 7, установленные равномерно вокруг вала 1 на равном расстоянии от последнего, свободно проходящие через отверстия 8, выполненные в дисках 2 и через отверстия 9, выполненные в дисках 5, разделительные втулки 10 равной длины, установленные на всех упругих стержнях 7 в промежутках между дисками 5 и 2 и разделительные втулки 11 равной длины, установленные на всех упругих стержнях 7 в промежутках между смежными дисками 2. Шпоры 3 и зубья 6 расположены равномерно, соответственно, на дисках 2 и на дисках 5, а разделительные втулки 10 и 11 установлены с возможностью свободного перемещения относительно упругих стержней 7 с образованием торцевых зазоров а (фиг.1) между втулками 10 и дисками 5 и между втулками 11 и дисками 2. Упругие стержни 7 могут проходить по всей длине катка и в этом случае их наружные концы выступают из крайних зубчатых дисков 5 катка и снабжены фиксаторами 12, препятствующими их проходу через отверстия 9 зубчатых дисков 5 и выполненными, например, в виде шплинтов (как показано на фиг.1 и 3), выступов от сварки, гаек с контргайками и т.п. В то же время, каждая секция кольчато-шпоровых дисков 2 или каждые несколько таких секций могут быть снабжены своими продольными упругими стержнями 7 с фиксаторами 12 на их наружных концах, выступающих из крайних дисков 5, соответственно, одной или нескольких секций дисков 2. При этом наружный диаметр зубчатых дисков 5 равен наружному диаметру кольчато-шпоровых дисков 2, диаметр центральных отверстий 4 дисков 2 больше диаметра вала 1, а величина торцевых зазоров а между втулками
10 и дисками 5 и между втулками 11 и дисками 2, соотношение диаметров вала 1 и центрального отверстия 4 кольчато-шпоровых дисков 2 и соотношение диаметров упругих стержней 7 и отверстий 8 в дисках 2 подбираются с обеспечением возможности поворота дисков 2 в плоскости оси вала 1 на заданный угол α (фиг.5) без касания дисками 2 вала 1. Вместе с тем, физико-механические характеристики материала упругих стержней 7 и соотношение диаметров вала 1 и центрального отверстия 4 кольчато-шпоровых дисков 2 подбираются с таким расчетом, чтобы исключить касание дисками 2 вала 1 при действии на кольчато-шпоровые диски 2 заданных рабочих нагрузок со стороны обрабатываемой почвы и допустить возможность указанного касания при действии на кольчато-шпоровые диски 2 более высоких, чем упомянутые, нагрузок с исключением при этом порыва или остаточных деформаций упругих стержней 7, а также с исключением поломок фиксаторов 12 стержней 7. На цилиндрической образующей каждого кольчато-шпорового диска 2 выполнены радиально направленные сквозные щелеобразные прорези 13 (фиг.6) под заданным углом |3 (фиг.7) к плоскости указанного диска. При этом дно каждой прорези 13 направлено тангенциально относительно цилиндрической образующей диска 2, а шпоры 3 каждого диска 2 выполнены в виде прямоугольных пластин 14 с прямоугольным вырезом 15 (фиг.8) в средней части, ширина β которого равна толщине диска 2 или превышает последнюю, и с образующейся в зоне указанного выреза перемычкой шириной b, равной глубине прорезей 13, отсчитываемой в радиальном направлении от поверхности цилиндрической образующей диска 2. Толщина d пластин 14 равна ширине прорезей 13. При этом пластины 14 установлены своей средней частью в прорезях 13 кольчато-шпорового диска 2 с упором их перемычек в дно указанных прорезей и с выступанием из диска 2 их концов равной длины, образующих шпоры 3, и жестко закреплены относительно диска 2, например, при помощи сварки.
Каждая секция кольчато-шпоровых дисков 2, расположенных между двумя смежными зубчатыми дисками 5, может содержать, по меньшей мере, два диска 2, а шпоры 3 всех дисков 2 каждой указанной секции повернуты относительно плоскости диска 2 на одинаковый угол β. При этом общее количество зубчатых дисков 5, закрепленных на валу 1 катка, нечетное, а шпоры 3 дисков 2, установленных по разные стороны от центрального относительно вала 1 зубчатого диска 16 (фиг.1), расположены зеркально симметрично относительно плоскости симметрии, совпадающей с плоскостью указанного центрального диска 16. Длина h (фиг.7) внедряемой в почву рабочей опорной поверхности 17 (фиг.6) каждой шпоры 3 диска 2, угол ее разворота β, а также наружный диаметр дисков 2, длина разделительных втулок 10 и 11 и торцевой зазор d между втулками 10 и дисками 5 и между втулками 11 и дисками 2 подбираются такой величины, чтобы при повороте смежных дисков 2 на максимально возможный угол а в разные стороны друг от друга (фиг.5), максимальное расстояние k между краями шпор 3 этих дисков не превышало расстояние l (фиг.6) между смежными шпорами 3 диска 2. Площадь внедряемой в почву рабочей опорной поверхности 17 (фиг.6) каждой шпоры 3 диска 2 равна площади внедряемой в почву рабочей опорной поверхности зуба 6 диска 5, которая включает поверхность 18 (фиг.9) указанного зуба, лежащую на цилиндрической образующей диска 5 и поверхности 19 двух боковых сторон зуба 6, каждая из которых простирается от дна впадины, разделяющей смежные зубья 6 диска 5, до границы с поверхностью 18.
Каток снабжен прямоугольной рамой 20 (фиг.1) с подшипниками 21, на которые опираются концы вала 1, и прицепным устройством 22 для соединения катка с тягачом или ведущим агрегатом (плугом, бороной, культиватором, сеялкой и т.п.).
Почвообрабатывающий каток работает следующим образом.
процессе вращения катка подобранные конструктивные параметры его рабочих деталей исключают возможность касания шпор 3 дисков 2 о боковые поверхности дисков 5 и о шпоры смежных дисков 2.
В отличие от прототипа, предлагаемый почвообрабатывающий каток имеет следующие преимущества:
- обеспечивается более равномерное распределение нагрузок, передаваемых от рабочих органов катка (дисков 2 и 5) за счет прогиба упругих стержней 7 на возвышенных участках или комках почвы;
- улучшаются условия создания ядер уплотнений в почве за счет плавного нарастания нагрузки на почву в зонах ее взаимодействия с рабочими органами катка, обеспечиваемого упругой деформацией стержней 7 в направлении касательной к образующей диска 2 и в вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси катка;
- улучшаются условия скола частиц почвы выше ядер уплотнений при выходе шпоры 3 из массива почвы за счет использования энергии распрямления упругих стержней 7, деформированных в направлении касательной к образующей диска 2 во время наката шпоры 3 на массив почвы;
- исключается возможность пробуксовки отдельных дисков 2 на трудно разрыхляемых комьях или участках почвы;
- улучшаются условия рыхления комьев и верхней корки почвы за счет использования эффекта подпружиненного удара передней рабочей кромки шпоры 3 в момент ее соприкосновения с почвой.
Отмеченные преимущества обеспечивают более равномерную и качественную обработку почвы.