РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ КОЛЬЦЕВОЙ БОРОНЫ
WORKING BODY FOR RING BRAKE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим рабочим органам, предназначенным для вычесывания сорняков и выравнивания поверхности поля с одновременным уплотнением почвы на заданной глубине.
Известен универсальный рабочий орган (каток) для финишной обработки почвы (А.С. СССР №1496650, МПК А01В 29/04 «Почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы», опубл. 30.07.89 г., Бюл.. №28), состоящий из набора расположенных на оси рабочих органов в виде кольца, причем кольца имеют форму усеченного конуса. Недостаток данных рабочих органов заключается в том, что рабочие органы в виде колец с помощью спиц соединены непосредственно с осью и в случае поломки одного или нескольких рабочих органов нужно менять весь каток.
Известен почвообрабатывающий каток. Патент на изобретение РФ №2122776, МПК А01В 29/04 «Почвообрабатывающий каток», опубл. 10.12.98 г., Бюл.. №34). Кольца имеют профиль в виде дуги, который выдавливается прессом. Недостаток данных рабочих органов заключается в том, что рабочие органы с профилем в виде дуги с помощью спиц соединены непосредственно с осью и представляют неразборную конструкцию.
Известен рабочий орган для обработки почвы. Патент на изобретение РФ №2402895, МПК А01В 29/04 «Рабочий орган для обработки почвы», опубл. 10.11.2010 г., Бюл.. № ), который выполнен в виде кольца имеющего форму усеченного конуса и соединенного посредством спиц со ступицей.
Известен также патент на полезную модель», №89801 «Почвообрабатывающее орудие (варианты) и рабочий орган для обработки почвы» включающий расположенное под острым углом к направлению движения кольцо в форме усеченного конуса и прикрепленные к нему спицы для соединения кольца со ступицей или осью. Данное техническое решение по патенту РФ №2627201 принято нами за прототип как наиболее близкое по поставленной задаче и методам ее осуществления. Недостатками данных технических решений по прототипу и патенту РФ №2402895, является то, что в случае замены рабочих органов на катке их невозможно снять с оси катка. При работе катка в зазор между осью и ступицей попадает пыль, так как ступицы кольцевых рабочих органов вращаются вместе с осью, то под действием давления ступицы на ось пыль прессуется и каток становится неразборным. Чтобы снять рабочий орган с оси катка нужно в зазоре между осью и ступицей спрессованную пыль размочить водой. Из-за малого зазора между осью и ступицей до 0,5 мм, а также отсутствием зазора между ступицами соседних рабочих органов, это сделать очень сложно и занимает много времени (фиг. 1 и 2). Другого способа разобрать каток нет, даже разрезав ступицу снять ее с оси, без размачивания водой спрессованной пыли, не возможно.
Задачей изобретения является снижение трудоемкости при ремонте катка с кольцевыми рабочими органами путем изменения конструкции ступицы, обеспечивающей быструю разборку катка.
Поставленная задача достигается тем, что, согласно изобретению в корпусе ступицы имеются не менее двух продолговатых отверстий уменьшающих площадь соприкосновения ступицы с осью, снижает риски прессования пыли в зазоре и обеспечивает смачивание водой оставшуюся в зазоре пыль. В результате чего спрессованная пыль размягчается до состояния геля, и кольцевые рабочие органы легко снимаются с вала. Кроме этого снижается металлоемкость ступицы, так как ступицу изготавливают литьем по выплавляемым моделям. Затраты на изготовление ступиц с продолговатыми отверстиями и без них равны.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1 Катки кольцевых рабочих органов кольцевой бороны;
Фиг. 2 Кольцевые рабочие органы на оси катка;
Фиг. 3 Кольцевой рабочий орган кольцевой бороны;
Фиг. 4 Ступица кольцевого рабочего органа кольцевой бороны;
Фиг. 5 Кольцевой каток с новыми кольцевыми рабочими органами;
Фиг. 6. Процесс образования прессованной пыли в зазоре между осью катка и ступицей кольцевого рабочего органа.
На чертежах (Фиг. 1-6) приняты следующие позиции: 1 - конусное кольцо; 2 - ступица кольцевого рабочего органа; 3 - продолговатое отверстие в ступице; 4 - спица; 5 - ось катка; 6 - подшипник, 7 - клиновый зазор, 8 - эпюра давлений, 9 - перемычка, 10 - условное кольцо.
На фиг. 3 показан кольцевой рабочий орган в сборе со ступицей. Рабочий орган (фиг. 3) представляет конусное кольцо 1, выполненное из прямоугольной полосы, спиц 4 соединяющих конусное кольцо и ступицу 2 с продолговатыми отверстиями 3. Кольцевой рабочий орган со ступицей фиг. 4 и сквозными продолговатыми отверстиями 3, устанавливается на ось кольцевого катка (фиг. 5) и соединяется с другими рабочими органами с помощью выступов на ступице (фиг. 4).
На фиг. 4 представлено сечение ступицы с продолговатыми отверстиями. В отличие от прототипа ступица кольцевого рабочего органа выполнена со сквозными продолговатыми отверстиями, расположенными взаимно перпендикулярно, которые условно делят ступицу на два кольца 10 соединенных перемычками 9. Длина продолговатых отверстий может быть равна половине длины ступицы, а ширина должна обеспечивать удобную очистку отверстий от осевшей в них грязи и пыли. С рабочими органами, объединенными в катки, устройство может быть, например, кольцевой бороной или входить составным элементом в почвообрабатывающие или в комбинированные посевные орудия и агрегаты и т.д.
Прессование пыли в зазоре между осью и ступицей появляется от силы, которая прижимает ось катка к ступице, образуя зазор клиновой формы 7 фиг. 6. Так как ось и ступица вращаются с одинаковыми угловыми скоростями при попадании в зазор между осью и ступицей частиц пыли, происходит их защемление и прессование, эпюра распределения давления 8 представлена на фиг. 6а. Отвердевшая пыль соединяет кольцо с осью и делает каток не разборным. Плотность пыли в зазоре определяет силу сцепления ступицы с осью и зависит от условной силы давления оси на ступицу. Условная сила давления при прессовании пыли определяется по формуле:
где р - условная сила прессования; Р - сила давления оси на ступицу;  -длина ступицы: d - диаметр оси,  - число кольцевых рабочих органов.
Продолговатые отверстия 3 размещены в средней части ступицы, они условно делят ступицу на два кольца 10 соединенных перемычками 9. Площадь под продолговатыми отверстиями 3 в ступице равна 30% площади поверхности ступицы, под перемычками 9 находится 20% площади. Продолговатые отверстия 3 ступицы 2 кольцевых рабочих органов используются следующим образом.
В начальный период работы машины в продолговатые отверстия засыпается почва и попадает под перемычки 9 фиг. 6б, в результате под перемычками почва равномерно спрессовывается и эксцентриситет  становится  фиг. 6а. Ось уравновешивается и зазор клиновой формы 7 фиг. 6 исчезает. При отсутствии зазора клиновой формы прессование пыли под кольцами 10 прекращается.
При ремонте кольцевого катка и замене кольцевых рабочих органов, с оси кольцевого катка снимают подшипник 6 фиг. 5, очищают каток, освобождая продолговатые отверстия от пыли и грязи. Устанавливают кольцевой каток так, чтобы одно из отверстий ступицы оказалось в верхнем положении. Затем поливают на отверстия воду, которая проникает в зазоры между ступицей и осью, превращая оставшуюся под кольцами 10 и перемычками 9 спрессованную пыль в гель, после чего кольцевые рабочие органы легко снимаются с оси катка. Наличие продолговатых отверстий на ступице позволяет сэкономить до 30% металла на изготовление ступиц, при этом прочность ступицы не снижается.