Диск почвообрабатывающий
TILLAGE DISK

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к почвообрабатывающим машинам.
Широко известны сферические почвообрабатывающие диски борон, лущильников, комбинированных почвообрабатывающих агрегатов (пат. РФ №2280969, МПК А01В 23/06, 2005). Вследствие их выполнения с гладкой поверхностью сферы крошащая эффективность дисков снижена. Такие диски, установленные на индивидуальных стойках и с наклоном вниз выпуклости сферы, при некотором затуплении лезвия, плохо заглубляются из-за опоры диска на его затылочную фаску.
Широко известны гофрированные диски, у которых режущая кромка выполнена по кривой, близкой к синусоиде, а высота гофр плавно понижается к плоской центральной части диска (пат. РФ №2161388, МПК А01В 49/02, 1999). За счет удлинения режущей кромки диска и разрушающего действия боковых поверхностей гофр на контактирующие с ними почвенные фрагменты процесс крошения почвы интенсифицируется. Секции с такими дисками, установленные с перекрытием, самоочищаются. Такие диски устанавливают без угла атаки и наклона в продольно-вертикальной плоскости или в дисковых секциях, ось которых расположена поперек продольной оси машины.
Известны гофрированные сферические диски, у которых плавно сопряжены центральная плоская и коническая гладкая часть с гофрированным наружным кольцом. Прямые линии гребней гофр на стороне выпуклости являются продолжением и образующими конической поверхности. Внешняя кромка заглубляемого в почву кольца с гофрами выполнена зубчатой. Впадины между гофрами диска его выпуклой стороны, отклоненные в сторону вогнутости диска. В радиальном направлении они сопряжены с выпуклой поверхностью сферы диска поверхностями в виде ступеней с малым радиусом изгиба и поэтому склонны к залипанию влажной почвой - прототип, проспекты компании BEDNAR, Чехия (приложение на 4 листах). При залипании диска его эффективность для крошения снижается, а для заглубления диска с залипшими гофрами требуется увеличенная вертикальная нагрузка. Из-за неравномерного залипания такие диски, установленные на индивидуальных стойках, заглубляются на разную глубину. При большом количестве гофр, выполненных на диске BEDNAR, их боковые поверхности не защемляют глыбы и воздействуют на них (крошат) менее интенсивно.
Выполнение гофр с большими локальными вытяжками, с малым радиусом зоны сопряжения внутренней поверхности впадины и сферы на выпуклой стороне возможно лишь при высокотемпературном нагреве стального листа небольшой толщины, а тонкие диски можно использовать только для крошения предварительно разрыхленной почвы. Изгиб листа углеродистой стали диска по малому радиусу (вытяжка) сопряжен с остаточным внутренним напряжением в диске и снижением его надежности при работе.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение устойчивости работы диска без залипания, его заглубляемости и повышение интенсивности крошения почвы, а также упрощение изготовления диска из утолщенного стального листа.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в диске почвообрабатывающем, содержащем гладкую поверхность в центральной части и гофрированную на его наружном кольце, при этом прямые линии гребней гофр на выпуклой стороне диска выполнены в виде образующих поверхности прямого конуса, согласно изобретению линии гребней гофр на вогнутой стороне диска выполнены в виде дуг с постоянным радиусом кривизны таким же, как на вогнутой стороне гладкой сферической поверхности диска, а гребни гофр на выпуклой стороне диска выполнены по касательной к выпуклой сферической поверхности его центральной части.
Кроме того, на обеих сторонах диска линии гребней и впадин гофр плавно сопряжены с боковыми поверхностями гофр, расположенными одна к другой под углом более 90°, при этом линия их кольцевого сечения близка к синусоиде, линия лезвия диска выполнена с размахом не менее 30 мм, угол между гребнями соседних гофр на одной стороне диска не меньше 18°, а диаметр гладкой центральной части не превышает 0,6 наибольшего диаметра диска.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен диск почвообрабатывающий, А - вид сбоку, Б - вид со стороны выпуклости; на фиг. 2: А - сечение А-А диска по линии гребня гофр на его выпуклой стороне, Б - сечение Б-Б диска по линии гребня гофр на его вогнутой стороне; на фиг. 3 - общий вид диска: А - со стороны выпуклости, Б - со стороны вогнутости.
Диск содержит гладкую сферическую центральную часть 1, плавно (без продольных изгибов) переходящую в наружное кольцо 2 с гофрами 3 высотой h, монотонно увеличивающейся к лезвию 4 диска, заточенному со стороны выпуклости его сферы под углом β=25°. Гладкая поверхность 1 центральной части диска вся может быть выполнена сферической с радиусом сферы R или содержать плавно сопряженную со сферической плоскую часть, контактирующую с фланцем подшипникового узла, на котором закреплен диск или с торцом шпульки дисковой секции.
Линии гребней 5 гофр, расположенные на выпуклой стороне диска, прямые, являются касательными к его сферической центральной части 1 и выполнены в виде образующих прямого конуса (конической поверхности К). Линии 6 гребней гофр, расположенные на вогнутой стороне диска выполнены в виде дуг с постоянным радиусом кривизны R таким же, как радиус гладкой сферы. Линия гребня и линии ближайших впадин 7 или 8 между гофрами плавно сопряжены боковыми поверхностями 9 гофры, образующими угол не менее 90°. Линии 7 или 8 впадин гофр эквидистанты линиям гребня 5 или 6, расположенным над или под ним.
Высота h гофры - это разность между длиной линии, проходящей от центра О сферы до пересечения с линией гребня гофры на выпуклой стороне диска и длиной радиуса R сферы, расположенного под таким же углом, до точки на линии 6 гребня со стороны вогнутости диска. Диаметр D диска наибольший между крайними точками лезвия на прямых линиях 7 впадин на вогнутой стороне диска.
Линия лезвия диска выполнена с размахом не менее 30 мм. Угол между гребнями соседних гофр на одной стороне диска не меньше 18°, а диаметр d гладкой центральной части не превышает 0,6 наибольшего диаметра D диска. На его обеих сторонах линии гребней и впадин гофр плавно сопряжены боковыми поверхностями гофр, расположенными одна к другой под углом более 90°, при этом линия кольцевого сечения гофрированной части диска близка синусоиде.
Особенностью диска является то, что гребни 5 гофр 3 на его выпуклой стороне расположены как образующие конической поверхности К и являются касательными к гладкой сферической поверхности 1 центральной части диска. На его вогнутой стороне линии гребней 6 гофр по всей их длине выполнены в виде дуг с постоянным радиусом R таким же, как радиус сферы гладкой части диска, и являются продолжением его гладкой сферической поверхности 1. По длине (по радиусам диска) радиально расположенных гофр нет линий, поверхностей, на которых есть точки перегиба, в которых выпуклость изменяется на вогнутость диска, которые являются очагами залипания.
Так как угол между затылочной фаской лезвия на выпуклой стороне и горизонтальной плоскостью предложенного диска больше, чем у сферического, то для опоры диска на фаску требуется больший наклон диска или большее затупление его лезвия. Диск заглубляется лучше сферического с радиусом сферы R.
Диск гофрированный может быть закреплен в многодисковой секции, установленной с углом атаки, или с углом наклона и атаки - на индивидуальной стойке.
При качении заглубленного диска его лезвие 4 разрезает растительные остатки, при этом необходимое для резания их защемление улучшается вследствие наличия гофр 3. Поэтому, не ухудшая качества резания, заглубление дисков можно увеличить, так как при этом сохраняется их способность к защемлению и резанию стеблей на поверхности поля.
Диск, установленный с углом атаки, преимущественно гофрами вогнутой стороны отрывает от массива почвенные фрагменты по поверхностям наименьшего сопротивления, с меньшими энергозатратами.
Диск не подвержен залипанию гофр 3, так как, в отличие от прототипа, не содержит выполненных с малым радиусом изгиба (ступенчатых) поверхностей, сопрягающих его гладкую 1 и гофрированную 2 части. Глубина впадин и высота гребней гофр 3 предложенного диска уменьшается монотонно от лезвия к гладкой центральной части, и гофры плавно трансформируются в гладкую поверхность. В отличие от прототипа, угол а между смежными боковыми поверхностями 9 гофр по всей их длине больше 90°, что также снижает возможность их залипания и улучшает условия самоочистки впадин между гофрами.
а
Не залипающие диски равномерно и устойчиво заглубляются на заданную глубину, поэтому лучше крошат почву. Интенсивность крошения выше при большем размахе  линии лезвия 4 гофр, но при этом расстояние между их гребнями должно быть достаточным для размещения во впадине части глыбы, ее защемления и крошения, т.е. количества гофр на диске должно быть ограничено.
Зубчатость лезвия диска достигнута за счет выполнения гофр по разным линиям сгиба: с прямой линией гребня на стороне выпуклости диска и по дуге на стороне его вогнутости.
а
Диск содержит 18 гофр, при этом угол между ними γ=20° (не меньше 18°). При размахе линии лезвия =30 мм угол между боковыми поверхностями гофр α≈100°, и они могут защемлять и крошить глыбы.
Все сопрягающие поверхности гофр выполнены с плавным изгибом, кривизна которого в несколько раз превышающим возможную толщину диска, поэтому диск может иметь увеличенную толщину, достаточную для обработки неразрыхленной почвы. Напряжения в диске после прессования при изготовлении гофр минимальны.
Использование предложенного диска почвообрабатывающего улучшит устойчивость работы диска без залипания, его заглубляемость, повысит интенсивность крошения почвы, а также упростит изготовление диска из утолщенного стального листа.