Почвообрабатывающий сферический диск

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к рабочим органам дисковых лущильников и борон.
Известен почвообрабатывающий сферический диск, имеющий режущую кромку, заточку 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, стр. 26-27, рис. 1.9, табл. 1.9; патент РФ на полезную модель №50360 А01В 7/00).
Недостатком известного сферического диска является высокая скорость изнашивания сплошного лезвия при обработке уплотненной почвы, что приводит к уменьшению диаметра диска при затуплении режущей кромки и снижению его ресурса.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является 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 вырезную режущую кромку, центральное отверстие, заточку с выпуклой стороны поверхности диска, а в зоне рабочей грани режущая кромка имеет наплавку твердым сплавом.
Недостатком известной полезной модели является высокая скорость изнашивания рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
Задачей полезной модели является повышение ресурса диска за счет снижения скорости изнашивания его рабочей поверхности в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой.
Поставленная задача достигается тем, что у почвообрабатывающего сферического диска, изготовленного из качественной конструкционной стали, имеющего режущую кромку с вырезами в форме полукруга, центральное отверстие, заточку с выпуклой стороны рабочей поверхности и слой наплавки твердым сплавом, согласно изобретению, слой наплавки толщиной 2-4 мм на выпуклой стороне рабочей поверхности диска выполнен в виде одинаковых дугообразных валиков, торцевые поверхности каждого дугообразного валика, расположенные на вспомогательных окружностях, параллельных режущей кромке сферического диска, размещены с одной стороны - на расстоянии, равном ширине заточки рабочей грани от режущей кромки, а с другой - не превышающем радиуса выреза, расстояние между торцевыми поверхностями соседних дугообразных валиков, вогнутые стороны боковой поверхности которых расположены друг против друга, и расстояние между крайними точками выпуклых сторон боковой поверхности соседних валиков на оси симметрии, параллельной режущим кромкам, не больше 2-3-кратной ширины слоя наплавки.
Техническим результатом полезной модели является повышение ресурса диска за счет снижения скорости изнашивания его рабочей поверхности в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой, рыхления и снижения плотности приповерхностного контактного слоя при его взаимодействии с наружной и внутренней боковой поверхностью дугообразных валиков твердого сплава на толщину наплавленного слоя в направлении перемещения.
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 рабочей поверхности сферического диска в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой за счет поочередного нанесения дугообразных валиков, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена в направлении вращения почвообрабатывающего сферического диска и последующего нанесения дугообразных валиков, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена против направления вращения диска. Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображено расположение дугообразных валиков твердого сплава на выпуклой стороне рабочей поверхности вырезного сферического диска; на фиг. 2 - фрагмент рабочей поверхности вырезного сферического диска с расположением дугообразных валиков твердого сплава между соседними вырезами.
1
Почвообрабатывающий сферический диск 1 изготовлен из качественной конструкционной стали, имеет вырезную режущую кромку 2, центральное отверстие 3, заточку шириной b с выпуклой стороны рабочей поверхности диска 1.
1
2
Слой наплавки твердым сплавом толщиной 2-4 мм на рабочей поверхности диска 1 выполнен в виде одинаковых дугообразных валиков 4 и 4', противоположные торцевые поверхности 5 и 6 каждого дугообразного валика 4 расположены на образующих О-О, противоположные торцевые поверхности 7 и 8 каждого дугообразного валика 4' расположены на образующей О-O сферической поверхности диска 1.
1
в
Одни торцевые поверхности 5 и 7 дугообразных валиков 4 и 4' расположены на вспомогательной окружности 9, параллельной режущим кромкам 2 сферического диска 1 на расстоянии b от режущих кромок 2, равном ширине заточки рабочей грани. Противоположные торцевые поверхности 6 и 8 дугообразных валиков 4 и 4' расположены на вспомогательной окружности 10, параллельной режущим кромкам 2 сферического диска 1, на расстоянии от режущих кромок не более радиуса r выреза.
1
2
Расстояние t между торцевыми поверхностями 5 и 7 соседних дугообразных валиков 4 и 4' и между торцевыми поверхностями 6 и 8 соседних дугообразных валиков 4 и 4', вогнутые стороны боковой поверхности которых расположены напротив друг друга и расстояние t между крайними точками 11 выпуклых сторон боковой поверхности 12 соседних дугообразных валиков 4 и 4', расположенных на оси симметрии 13, параллельной режущим кромкам 2 длиной L, не превышают 2-3-кратной ширины b слоя твердого сплава дугообразных валиков 4 и 4'.
При внедрении в почву сферический диск 1 подрезает слой уплотненной почвы на необходимую глубину, а контактный слой почвы, перемещаясь по рабочей поверхности, взаимодействует с наружной и внутренней боковой поверхностью дугообразных валиков 4 и 4' в направлении пересечения вспомогательных окружностей 9 и 10. При этом образуются локальные зоны 14 застойной почвы, снижающие трение с основным металлом рабочей поверхности.
Выполнение сферического диска 1 с предложенной схемой расположения дугообразных валиков 4 и 4' наплавленного твердого сплава позволяет увеличить скорость охлаждения рабочей поверхности в околошовной зоне с уменьшением сварочных деформаций и скорости изнашивания рабочей поверхности сферического диска 1 в зонах наибольшей интенсивности трения с уплотненной почвой за счет поочередного нанесения дугообразных валиков 4, вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена в направлении V вращения почвообрабатывающего сферического диска и последующего нанесения дугообразных валиков 4', вогнутая сторона боковой поверхности которых расположена против направления V вращения сферического диска.
1
2
в
Деформация приповерхностного контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с поверхностью дугообразных валиков 4 и 4' твердого сплава, расположенных на расстояниях t и t друг от друга, на применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон увеличивает интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы. Торможение, смятие и скалывание частиц в направлении пересечения вспомогательных окружностей 9 и 10, параллельных режущим кромкам 2 диска 1, при напряжениях, превышающих предел прочности почвы, уменьшают механическое воздействие на основной металл, что снижает скорость изнашивания рабочей поверхности диска 1 в зоне наибольшей интенсивности трения между соседними дугообразными вырезами радиусом r, за счет снижения плотности и связности почвы в контактном слое.
2
Этому способствует деформация контактного слоя почвы в направлении сужения расстояния между наружной боковой поверхностью 12 соседних дугообразных валиков 4 и 4' до расстояния, равного t, которая повышает интенсивность сжимающего действия потока почвы в направлении пересечения оси симметрии 13 с последующим расширением потока.
За пределами вспомогательной окружности 10 менее связные частицы приповерхностного контактного слоя почвы совершают смешанное относительное перемещение (зона 15), включая скольжение, качение, вращение и перекатывание абразивных частиц в направлении вращения V, уменьшающие механическое воздействие на рабочую поверхность сферического диска 1, имеющего напряжения сжатия.
В зоне взаимодействия контактного слоя почвы с основным металлом образуются участки 16 устойчивого самозатачивания почворежущей поверхности.
1
Интенсивное развитие опережающих трещин при взаимодействии контактного слоя почвы с торцевыми поверхностями 5 и 7, включая боковую поверхность дугообразных валиков 4 и 4' твердого сплава, снижает скорость изнашивания рабочей грани по ширине заточки b и скорость притупления режущих кромок 2 сферического диска 1. Снижается возможность образования уплотненного почвенного клина и степень проскальзывания сферического диска 1 в направлении его перемещения с обеспечением более равномерного заглубления в уплотненный слой почвы.
На применяемых скоростях перемещения дисков лущильников и дисковых борон деформация приповерхностного контактного слоя почвы в условиях ударного взаимодействия с поверхностью дугообразных валиков, расположенных на расстоянии друг от друга, увеличивается интенсивность рыхления приповерхностного контактного слоя уплотненной почвы. Торможение, смятие и скалывание частиц в направлении пересечения вспомогательных окружностей, параллельных режущим кромкам диска при напряжениях, превышающих предел прочности почвы, уменьшают механическое воздействие на основной металл, что снижает скорость изнашивания рабочей поверхности диска в зоне наибольшей интенсивности трения между соседними дугообразными вырезами.
Таким образом, применение предложенного почвообрабатывающего сферического диска позволит существенно повысить ресурс диска.