РОТОР ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ФРЕЗЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к почвообрабатывающим фрезам с вертикальной осью вращения.
Известна почвообрабатывающая фреза с вертикальной осью вращения, содержащая круто наклонный ротор, к которому крепятся ротационные рабочие органы, стойки которых наклонены к горизонту на угол α=5…7°, позволяющие копировать корневую систему растений [патент на изобретение SU №1724040 А1, 24.02.89].
Недостатком данного технического решения является возникновение дополнительного давления на ось (подшипники) ротора, приводящего к увеличению затрат энергии на обработку почвы, и возникновения неравномерного по величине момента сопротивления, который влияет на плавный ход фрезы.
Прототипом является почвообрабатывающая машина [патент на изобретение SU №1604180 А1, 03.05.88], содержащая ряд роторов с подрезающими ножами, у которых угол установки к направлению движения фрезы равен 90°.
Недостатком такой конструкции является повторная (150%) обработка одних и тех же зон почвы, что приводит к нерациональным затратам энергии на фрезерование.
Техническим результатом полезной модели является снижение затрат энергии на обработку почвы.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что к ротору жестко крепятся два диаметрально расположенных ножа под углом 60° к направлению движения фрезы.
Поскольку в других технических решениях совокупность отличительных признаков полезной модели не обнаружена, то оно соответствует критерию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1а изображена картина наложения следов ножей друг на друга, приводящая к образованию зон многократного резания.
На фиг. 1б показан след рабочего органа (ножа) за один оборот, когда угол установки ножа β=90°; на фиг 1в показан след рабочего органа, когда β<90°. Из рисунков видно, что площадь повторной почвы на фиг. 1б больше площади повторной обработки, изображенной на фиг. 1в.
Проведенные нами исследования показывают, что площадь зон лишнего резания при установке ножей, когда β=90° равна 150%, если подача на нож равна длине подрезающего лезвия. При β<90° площадь зон лишнего резания уменьшается.
Очевидно, что оптимальной будет кинематика рабочих органов в том случае, если кратность воздействия ножей на почву будет наименьшей наряду с эффективным выполнением технологического процесса.
Из рис. 1б, в видно, что кратность воздействия ножей на почву зависит от угла β установки рабочих органов к направлению движения при одном и том же кинематическом показателе λ:
окр
где V - окружная скорость вращения ротора;
пос
V - поступательная скорость агрегата.
На фиг. 2 заштрихованная часть трохоиды показывает след рабочего органа в передней половине своего движения, а не заштрихованная - в задней половине своего движения. Наиболее оптимальное сочетание площадей в передней и задней частей трохоиды будет в том случае, когда их отношение площадей станет наибольшим, то есть
п
где S - площадь передней половины трохоиды;
з
S - площадь задней половины трохоиды.
Для окончательной оптимизации величины угла β был использован метод последовательного построения кинематических диаграмм с вышеперечисленными параметрами. Для числа ножей z=2; 3; 4; оптимальный угол β будет неодинаковым.
л
л
л
Для z=2 угол β=60° и площадь зон лишнего резания составляет в этом случае S=61%. Для z=3 угол β=65° и площадь зон лишнего резания составляет в этом случае S=63%. При z=4 угол β=70°, S=65% (фиг. 3).
За счет изменения величины установки угла рабочих органов можно добиться снижения кратности повторной обработки почвы, а значит и уменьшения энергозатрат на ее обработку.
С точки зрения затрат энергии на обработку почвы предпочтение отдается ротору с двумя ножами.
Источники информации:
1. Патент на изобретение SU №1724040 А1, 24.02.89
2. Патент на изобретение SU №1604180 А1, 03.05.88