ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОРУДИЯ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для предохранения рабочего органа почвообрабатывающего орудия от поломок, вызванных столкновением рабочего органа с препятствием и обеспечения качественной работы орудия.
Известен предохранитель рабочего органа плуга (Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. 1977. С 125-127), включающий два крепления рабочего органа к раме орудия, соединенных с рабочим органом двумя пальцами, один из которых выполнен с проточкой и рассчитан на меньшее усилие, при наезде на скрытое в почве препятствие срезной палец срезается и выводит рабочий орган из зацепления с препятствием, что способствует сохранению рабочего органа.
Недостатками существующего предохранителя являются его неприспособленность к работе в различных по свойствам почвах и глубине обработки, что вызывает его срабатывание при незначительном изменении условий работы. Жесткий предохранитель применяется в тех случаях, когда встреча лапы с препятствием носит случайный характер.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является предохранитель рабочего органа плуга (патент на полезную модель №131934 RU, МПК А01В 61/04 от 10.09.2013. Бюл №25), включающий шток с пружиной, расположенной между тарелками сжатия пружины, одним концом установленный в цилиндрическом упоре между рычагами сжатия пружины, а другим концом - между креплениями предохранителя к раме плуга, соединенными со штоком шарнирно, к креплениям предохранителя одним болтом с возможностью перемещения в продольно-вертикальной плоскости прикреплены рычаги отвода рабочего органа от препятствия, жестко соединенные с рычагами сжатия пружины, а для перемещения рабочего органа в поперечно вертикальной плоскости на нижнем пальце между стойкой рабочего органа и рычагами сжатия установлены боковые пружины, на верхнем конце установлен шарико-сферический подшипник, запрессованный в стойку рабочего органа.
Недостатком данного предохранителя является отсутствие возможности регулирования степени предварительного сжатия пружины предохранителя при работе в различных почвенных условиях и глубины обработки, а также отсутствие возможности откидывания рабочего органа при наезде на крупные препятствия, что снижает его надежность.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении надежности рабочего органа за счет возможности рабочего органа откидываться назад при случайной встрече с крупным препятствием, а также за счет его вибрации при изменении условий работы и глубины обработки.
Данная задача достигается тем, что предохранитель рабочего органа почвообрабатывающего орудия, включающий шток с пружиной, расположенный между тарелками сжатия пружины, присоединенный с рамой шарнирно через кронштейн, рычаг сжатия пружины, прикрепленный к стойке рабочего органа орудия и к раме орудия и шарнирно соединенный со штоком, в отличие от прототипа рычаг сжатия пружины прикреплен шарнирно к штоку через направляющую штока, а к раме прикреплен шарнирно с помощью пальцев через кронштейн, при этом рычаг сжатия пружины и стойка рабочего органа присоединены шарнирно к нижнему пальцу и связаны между собой на кронштейне стойки через срезной палец, диаметр которого выбран в зависимости от условий работы и глубины обработки, для чего на рычаге сжатия пружины и на кронштейне стойки выполнены три отверстия разного диаметра, соответствующие диаметру выбранного срезного пальца, а для регулирования предварительного сжатия пружины, обеспечивающего вибрацию рабочего органа в соответствии с условиями работы и глубиной обработки, на штоке пружина со стороны крепления штока к раме орудия установлена гайка с контргайкой.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышенная надежность рабочего органа орудия за счет возможности откидывания рабочего органа назад при наезде на случайные крупные препятствия, а также за счет вибрации рабочего органа при изменении почвенных условий и глубины обработки.
Устройство поясняется рисунками Фиг. 1 - вид предохранителя сбоку и Фиг. 2 - вид предохранителя сзади. Предохранитель рабочего органа орудия, включает шток 7 с пружиной 8, расположенный между тарелками 13 сжатия пружины. Рычаг 5 сжатия пружины, направляющая штока 6 и пружина 8 фиксируются тарелками сжатия 13 и гайками 12 и 14 к штоку 7. Гайка 12 с контргайкой используется для регулирования предварительного сжатия пружины. Шток 7 и рычаг сжатия пружины 5 присоединены к раме 10 орудия шарнирно посредством пальцев 3 и 15 через кронштейн 9. К пальцу 3 шарнирно присоединена стойка 2 рабочего органа 1. Стойка 2 и рычаг сжатия пружины 5 связаны между собой через кронштейн 11 стойки посредством пальцев 4, выполняющих роль срезного болта. Предусмотрены три пальца разного диаметра, выбор которых осуществляется в зависимости от условий работы и глубины обработки, для чего на рычаге сжатия пружины и на кронштейне стойки выполнено три отверстия разного диаметра, соответствующие диаметру выбранного срезного пальца.
x
z
y
x
Работу предохранителя рабочего органа рассмотрим на примере работы орудия с дисковым рабочим органом. Предохранитель рабочего органа работает следующим образом: при обработке почвы на глубину, а на дисковый рабочий орган действуют силы R, R и R, где R - тяговое сопротивление дискового рабочего органа (горизонтальная сила), кН;
z
R - вертикальная составляющая тягового сопротивления (вертикальная сила), кН;
y
R - боковая сила, кН.
x
Сила R=Kab, кН,
2
где K - удельное сопротивление почвы, кН/м
а
- глубина обработки, м;
b - ширина захвата диска в направлении движения, м;
В свою очередь
м,
где D - диаметр диска, м;
а
- угол атаки диска, град.
Таким образом:
z
X
R=δR, кН;
а
где δ - постоянный коэффициент, зависит от угла атаки α и глубины обработки  (Синеоков Т.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. 1977).
а
При α=20° и =0,14 м, δ=0,76;
тогда
z
R=0,76Rx;
y
R=ηRx, кН,
а
где η- постоянный коэффициент, при α=20° и =0,14 м, η=0,69;
y
тогда R=0,69 Rx;
x
z
При известных значениях R и R требуемое значение силы сжатия пружины F для поддержания заданной глубины хода рабочих органов определяется составлением уравнения моментов относительно оси пальца 3;
тогда
2
В процессе работы в разных условиях удельное сопротивление почвы K меняется в пределах в пределах K=30÷70 кН\м; а глубина обработки в пределах от 0,06÷0,15 м;
Тогда при D=0,56 м, α=20°,  l=0,15 м, h=0.126 м. значения силы F находится в пределах F-1,18-9,2 кН.
В свою очередь, при известной жесткости пружины С
0
F=Сλ, кН,
где С - жесткость пружины, кН/м;
0
λ - величина предварительного сжатия пружины, м, для обеспечения среднего значения силы F для различных условий работы.
x
z
В процессе работы при изменении величин R и R сила F так же изменяется в определенных пределах, что ведет к вибрации рабочего органа, его самоочищению, снижению тягового сопротивления и лучшему крошению почвы.
При известных F и С для данных условий работы величину предварительного сжатия пружины определяем как
0
0
0
0
Величина предварительного сжатия пружины λ согласно расчетам равна: λ=1 см - для легких условий работы, λ=2 см - для средних условий работы, λ=3 см - для тяжелых условий работы.
Согласно данным исследований (Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. 1977) для конкретных условий работы максимальное сжатие пружины
max
Величина сжатия пружины λ должна обеспечивать максимальную величину высоты преодолеваемого препятствия .
max
max
Тогда согласно расчетам для самых тяжелых условий работы при F=9,2 кН, λ=4,5 см. Значение λ учитывается при расчете параметров пружины.
При увеличении силы F выше допустимого, при случайном наезде на крупные препятствия для сохранения рабочего органа в исправном состоянии установлены срезные пальцы, которые должны срабатывать и дисковый рабочий орган должен свободно поворачиваться относительно оси пальца 3, устраняя поломки. Для обеспечения возможности срабатывания срезных пальцев в различных условиях работы, предусмотрены три отверстия с разными диаметрами.
∅12 мм - для работы в легких условиях, F до 2 кН;
∅18 мм - для работы в средних условиях, F до 6 кН;
∅24 мм - для работы в тяжелых условиях, F до 9,2 кН.
Техническим результатом предохранителя рабочего органа почвообрабатывающего орудия является повышение надежности рабочего органа, устранение возможности поломки рабочего органа при случайном наезде на крупные препятствия и получение качественной обработки почвы при работе в различных условиях и разной глубины обработки почвы.