РАБОЧИЙ ОРГАН РОТОРНОГО РЫХЛИТЕЛЯ
WORKING BODY OF ROTARY RIPPER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к орудиям для обработки почвы.
Известны рабочие органы роторных плугов, выполненные в виде Г-образных ножей, установленных на горизонтальном принудительно вращающемся валу /В.И.Ветохин и др. Тягово-приводные комбинированные почвообрабатывающие машины. Киев, «Феникс», 2009. - С.34-35/.
Их основные недостатки - высокие энергозатраты, быстрый износ режущих элементов и замазывание крыльями ножей дна борозды хорошо увлажненной почвы. Г-образные ножи из-за высокой энергозатратности и агротехнической нерациональности глубокого (на 30…45 см) интенсивного фрезерования не приемлемы для глубокого разуплотнения почвы.
Этих недостатков лишены долотообразные рабочие органы.
Известно рыхлящее долото роторного рыхлителя, содержащее крепежную и рабочую с долотом части, криволинейные рабочее и тыльное ребра. Их рабочее (переднее) и тыльное (заднее) ребра выполнены по архимедовой спирали (а.с. СССР №366828, А01В 35/18 - прототип).
Недостатком известных рабочих органов является то, что при повышенной влажности почвы пространство в зоне верхней части рабочего ребра, а затем и между смежными рабочими органами забивается растительными остатками, несмотря на наличие чистиков. В результате этого возрастают энергетические затраты, орудие забивается и выглубляется.
Технической задачей изобретения является повышение устойчивости выполнения и снижение энергоемкости технологического процесса обработки почвы долотообразными рабочими органами роторного рыхлителя.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в рабочем органе роторного рыхлителя, содержащем части крепежную и рабочую с долотом, рабочее и тыльное ребра, согласно изобретению рабочее ребро между крепежной частью и долотом выполнено по дуге окружности с радиусом, равным 0,27…0,36R, где R - расстояние от оси вращения рабочего органа до носка его долота, а центр этой дуги размещен на расстоянии 0,55…0,7R от оси вращения рабочего органа на противоположной от дуги стороне линии, проходящей через носок долота и ось вращения рабочего органа, кроме того, участок сопряжения долота с дугой рабочего ребра выполнен по касательной к дуге, а угол между долотом и линией, соединяющей ось вращения рабочего органа с носком долота выполнен равным 40…55°, при этом тыльное ребро выполнено по дуге окружности с радиусом 0,4…0,57R и с центром, расположенным ближе к оси вращения рабочего органа, чем центр окружности дуги рабочего ребра.
Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что новым является то, что рабочее ребро между крепежной частью и долотом выполнено по дуге окружности с радиусом, равным 0,27…0,36R, где R - расстояние от оси вращения рабочего органа до носка его долота, центр дуги размещен на расстоянии 0,55…0,7R от центра оси вращения рабочего органа на противоположной от дуги стороне линии, соединяющей носок долота и ось вращения рабочего органа, кроме того, участок сопряжения долота с дугой рабочего ребра выполнен по касательной к дуге, а угол между долотом и линией, соединяющей носок долота и ось вращения рабочего органа, выполнен равным 40…55°, при этом тыльное ребро выполнено по дуге окружности с радиусом 0,4…0,5R и с центром, расположенным ближе к оси вращения рабочего органа, чем центр окружности дуги рабочего ребра.
Указанное выполнение рабочего органа предложено впервые, обеспечивает его незабиваемость при обработке почвы с растительными остатками, является новым, полезным и отвечает критерию "новизна".
Рабочий орган соответствует критерию «изобретательский уровень», так как является неочевидным для специалистов, позволяет упростить его изготовление (обработка ребер по постоянным радиусам) и повысить устойчивость работы роторного рыхлителя.
Рабочий орган отвечает критерию «промышленная применимость», так как эффективен для использования в роторных плугах, рыхлителях.
Рабочий орган роторного рыхлителя показан на чертеже - вид сбоку.
m
Рабочий орган содержит крепежную 1 и рабочую 2 с долотом 3 части, рабочее 4 и тыльное 5 ребра. Крепежная часть содержит отверстия 6 для установки рабочего органа на роторе рыхлителя. Рабочее ребро 4 между долотом 3 и крепежной частью 1 выполнено по дуге окружности с радиусом r, которой составляет 0,27…0,36 радиуса R, где R - расстояние от оси вращения рабочего органа до носка его долота 3 (r=0,27…0,36 R). Центр С этой окружности размещен на противоположной от дуги стороне линии kk, соединяющей ось вращения рабочего органа и носок долота 3 и на расстоянии n=0,55…0,7R от этой оси. Долото 3 на участке сопряжения с дугой рабочего ребра 4 выполнено по касательной к этой дуге. Угол α между долотом 3 и линией kk составляет 40…55°. Угол при вершине долота β=15…25°. Сзади дуги рабочего ребра 4 радиус тыльного ребра 5r=0,4…0,5R, a центр с его дуги расположен ближе к оси вращения рабочего органа, чем центр С окружности дуги рабочего ребра 4 (ближе к оси О вала с фланцами для крепления рабочих органов).
Угол α между рабочим ребром 4 долота 3 и радиусом к точке его конца составляет 40…55°. Рабочее ребро 4 долота 3 выполнено по касательной к дуге рабочего ребра 4. Долото и рабочее ребро наплавлены износостойким сплавом. Долото может быть снабжено сменным рабочим элементом.
Устройство работает следующим образом.
При работе роторный рыхлитель с предложенными рабочими органами движется в направлении V и вращается в направлении ω относительно горизонтальной оси О, расположенной поперек направления обработки. При погружении рабочего органа в почву его рабочее ребро 4 скользит по отделяемому (отрезаемому) почвенному фрагменту, отрывает его от монолита и смещает назад. Тыльное ребро 5 долота с почвой не соприкасается. Рекомендуемый угол 40…55° между рабочим ребром 4 долота 3 и радиусом к его концу позволяет осуществить внедрение рабочего органа в почву при ее минимальном сопротивлении. При увеличении угла α более 55°, рациональном кинематическом режиме и угле заострения долота 3 β=15…25° увеличение угла α более 55° привело бы к смятию почвы тыльным ребром 5 и увеличению крутящего момента и тягового сопротивления. Подталкивающая реакция на долоте 3 сменилась бы тяговым сопротивлением. Уменьшение угла менее 40° ведет к нерациональному смятию и сдвигу почвы и нагружению рабочего ребра в начальный период его погружения в почву, к увеличению крутящего момента и вертикальной составляющей реакции почвы.
Радиус ротора, на котором крепятся предложенные рабочие органы, должен быть достаточен для заданной максимальной глубины обработки, при увеличении которой должен возрастать радиус r дуги рабочего ребра 4. Поэтому он заданным соотношением связан с R.
Выполнение долота 3 по линии касательной к дуге рабочего ребра 4 обеспечивает возможность плавного, без налипания и зависания на нем растительных остатков, скольжения по ним почвы и при погружении в обрабатываемый слой и в процессе очистки чистиком.
Указанное выполнение радиуса дуги рабочего ребра r=0,27…0,36R (при заданном R) обеспечивает работу без забивания с минимальным сопротивлением почвы при погружении в нее рабочего органа и способствует лучшей работе чистиков. Указанное соотношение r и R оптимально для рабочих органов роторного плуга с радиусом R=0,4…0,7 м и углом α=40…55°.
Размещение центра дуги тыльного ребра 5 ближе к оси вращения рабочего органа, чем центр окружности дуги рабочего ребра 4 позволяет сформировать крепежную часть 1 и обеспечить плавное уменьшение ширины профиля рабочей части, прилегающей к долоту 3.
Предложенный профиль рабочего органа в его рабочей части близок к теоретически обоснованному оптимальному профилю /Жук А.Ф., Соловейчик А.А. Проектирование образующих профиля зуба роторного рыхлителя. Тракторы и сельхозмашины, 2009, №8. - С.41-43 - см. приложение/, отвечает требованию погружения в пласт с минимальным сопротивлением. В зоне сопряжения с крепежной частью рабочее ребро 4, выполненное по дуге окружности, не подвержено забиванию. Предложенные профиль и радиус тыльного ребра 5 обеспечивают перемещение в почве рабочего органа без смятия пласта и работу без забивания и отвечают требованиям надежности.