Корпус плуга с перьевым отвалом

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а конкретно к почвообрабатывающим орудиям.
Известны теоретические исследования лемешно-отвальной поверхности как развитие трехгранного клина (см. Л.В. Гячев. Теория лемешно-отвальной поверхности. Зерноград, 1961 г.). Согласно полученным результатам теоретических исследований положение лемешно-отвальной поверхности в пространстве можно охарактеризовать двумя углами (фиг. 2), двугранным углом ε между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды хоу и углом γ между следом касательной плоскости на плоскости хоу и направлением движения корпуса (осью ох). При этом, перемещение почвы характеризуется двумя видами траекторий: абсолютной по отношению к неподвижной системы отчества и относительной - вдоль самой лемешно-отвальной поверхности. Направление в пространстве касательной прямой к относительной траектории частицы пласта в текущей точке (фиг. 2) определяется двумя углами: угол α между осью oz и проекцией на плоскость yoz касательной прямой AF к относительной траектории и углом β между касательной AF и осью ох. После разгибания развертывающей поверхности корпуса плуга в плоскость относительная траектория станет плоской кривой, а ее касательная составит с лезвием лемеха в развертке угол η.
Поскольку почва является полидисперсной средой, то на форму траектории движения пласта большое влияние оказывают ее физико-механические свойства, величина которых может значительно изменяться, даже для каждого отдельного вида почвы, от ее влажности. С точки зрения деформации и разрушения почвы наиболее полно ее физико-механические свойства характеризуются модулем упругости и моментом инерции. В таком случае, направление в пространстве касательной прямой AF (фиг. 3) к траектории движения частицы пласта и дном борозды, проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности с учетом физико-механических свойств почвы, наиболее полно характеризуется величиной угла τ, величина которого определяется по формуле:
2
2
3
а
r
где τ - угол между касательной к траектории и горизонтальной прямой (дном борозды), проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности, град; Е - модуль упругости почвы, МПа; J - момент инерции сечения пласта относительно нейтральной оси, направленной по нормали к поверхности, кг⋅м; η - угол в развертке между касательной к относительной траектории движении пласта и лезвием лемеха, град; s - дуга относительной траектории, отсчитываемой от точки этой кривой, соответствующей переходу от движения пласта по лемеху и груди отвала к движению по отвалу, м; Т - сжимающие усилие в данном сечении пласта, Н;  - толщина пласта (глубина вспашки), м; b - ширина пласта, м; g - ускорение свободного падения, м/с; V - относительная скорость движения пласта, м/с; γ - удельный вес пласта, г/см; ε - двугранный угол между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды, град.
Известен корпус плуга DuraMaxx Hybrid для липких почв компании Lemken (см. проспект фирмы Lemken «Полунавесные поворотные плуги Di-amant» с. 11 - прототип), включающий в себя стойку, башмак, лемех, полевую доску, грудь отвала и полосы отвала с элементами крепления.
Существенным недостатком указанного корпуса плуга является сгруживание пласта при его движении по лемешно-отвальной поверхности и высокая энергоемкость. Указанный недостаток обуславливается тем, что при движении пласта почвы по корпусу плуга, имеющего полосовой отвал, происходит его чередующиеся взаимодействия с полосами отвала, между которыми пласту не на что опираться. Таким образом, происходит и чередующие изменение сил трения, что приводит к затормаживанию и наползанию предыдущей части пласта на последующую и, следовательно, к его сгруживанию и увеличению энергоемкости.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение энергоемкости и повышение качества технологического процесса.
Технический результат достигается тем, что в корпусе плуга с перьевым отвалом, включающем стойку, башмак, лемех, полевую доску, грудь отвала, полосы отвала с верхними и нижними образующими и элементы крепления, согласно полезной модели, верхние и нижние образующие полосы отвала имеют с дном борозды угол τ, определяемый по формуле:
2
2
3
а
r
где τ - угол между касательной к траектории и горизонтальной прямой (дном борозды), проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности, град; Е - модуль упругости почвы, МПа; J - момент инерции сечения пласта относительно нейтральной оси, направленной по нормали к поверхности, кг⋅м; η - угол в развертке между касательной к относительной траектории движении пласта и лезвием лемеха, град; s - дуга относительной траектории, отсчитываемой от точки этой кривой, соответствующей переходу от движения пласта по лемеху и груди отвала к движению по отвалу, м; Т - сжимающие усилие в данном сечении пласта, Н;  - толщина пласта (глубина вспашки), м; b - ширина пласта, м; g - ускорение свободного падения, м/с; V - относительная скорость движения пласта, м/с; γ - удельный вес пласта, г/см; ε - двугранный угол между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды, град.
Новизна заявленного технического результата обусловливается следующим. Выполнение верхних и нижних образующих полос отвала таким образом, чтобы они имели с дном борозды угол τ, определяемый по формуле:
2
2
3
а
r
где τ - угол между касательной к траектории и горизонтальной прямой (дном борозды), проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности, град; Е - модуль упругости почвы, МПа; J - момент инерции сечения пласта относительно нейтральной оси, направленной по нормали к поверхности, кг⋅м; η - угол в развертке между касательной к относительной траектории движении пласта и лезвием лемеха, град; s - дуга относительной траектории, отсчитываемой от точки этой кривой, соответствующей переходу от движения пласта по лемеху и груди отвала к движению по отвалу, м; Т - сжимающие усилие в данном сечении пласта, Н;  - толщина пласта (глубина вспашки), м; b - ширина пласта, м; g - ускорение свободного падения, м/с; V - относительная скорость движения пласта, м/с; γ - удельный вес пласта, г/см; ε - двугранный угол между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды, град.
которая учитывает изменение величины этого угла от изменения физико-механических свойств почвы и позволит избежать его сгруживания, поскольку каждая отдельная часть пласта не будет изменять свое взаимодействие с полосой или промежутком между ними, что также снизить динамическое взаимодействие пласта с отвалом, а, следовательно, уменьшится и энергоемкость процесса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан общий вид корпуса плуга с перьевым отвалом, на фигуре 2 - схема для определения углов взаимодействия пласта почвы с лемешно-отвальной поверхностью; на фигуре 3 - схема взаимодействия пласта почвы и расположение угла τ между касательной к траектории и дном борозды, проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности.
Корпуса плуга с перьевым отвалом (фиг. 1) включает в себя стойку 1, к которой крепится башмак 2. На башмак 2 при помощи элементов крепления 3 и 4 крепятся лемех 5, грудь отвала 6, полосы отвала 7 и полевая доска 8, при этом верхние 9 и нижние 10 образующие полосы отвала 7 составляют с дном борозды угол τ, определяемый по формуле:
2
2
3
а
r
где τ - угол между касательной к траектории и горизонтальной прямой (дном борозды), проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности, град; Е - модуль упругости почвы, МПа; J - момент инерции сечения пласта относительно нейтральной оси, направленной по нормали к поверхности, кг⋅м; η - угол в развертке между касательной к относительной траектории движении пласта и лезвием лемеха, град; s - дуга относительной траектории, отсчитываемой от точки этой кривой, соответствующей переходу от движения пласта по лемеху и груди отвала к движению по отвалу, м; Т - сжимающие усилие в данном сечении пласта, Н;  - толщина пласта (глубина вспашки), м; b - ширина пласта, м; g - ускорение свободного падения, м/с; V - относительная скорость движения пласта, м/с; γ - удельный вес пласта, г/см; ε - двугранный угол между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды, град.
Корпус плуга с перьевым отвалом работает следующим образом.
При движении корпуса плуга с перьевым отвалом, лемех 5 и грудь отвала 6 отрезают пласт почвы в горизонтальной и вертикальной плоскостях и подают его на полосы отвала 7. За счет выполнения верхних 9 и нижних 10 образующих полос отвала 7 таким образом, что они составляют дном борозды угол τ, величина которого в зависимости от физико-механических свойств почвы определяется по формуле:
2
2
3
а
r
где τ - угол между касательной к траектории и горизонтальной прямой (дном борозды), проведенной через точку касания в касательной плоскости к поверхности, град; Е - модуль упругости почвы, МПа; J - момент инерции сечения пласта относительно нейтральной оси, направленной по нормали к поверхности, кг⋅м; η - угол в развертке между касательной к относительной траектории движении пласта и лезвием лемеха, град; s - дуга относительной траектории, отсчитываемой от точки этой кривой, соответствующей переходу от движения пласта по лемеху и груди отвала к движению по отвалу, м; T - сжимающие усилие в данном сечении пласта, Н;  - толщина пласта (глубина вспашки), м; b - ширина пласта, м; g - ускорение свободного падения, м/с; V - относительная скорость движения пласта, м/с; γ - удельный вес пласта, г/см; ε - двугранный угол между касательной плоскостью и плоскостью дна борозды, град.
1
2
при движении пласта почвы вдоль полос 7 позволяет не изменять свое взаимодействие с полосами 7 или промежутком между ними, что будет предотвращать наползание предыдущей части пласта на последующую, а, следовательно, и его сгруживание, а также снизить динамическое взаимодействие пласта с отвалом, а, следовательно, уменьшится и энергоемкость процесса. За счет того, что часть пласта почвы двигается вдоль полос 7, а другая часть вдоль промежутка между ними, возникающая разница между силами R и R будут приводить к разрыву пласта, что в свою очередь приведет к снижению энергоемкости процесса и к лучшему крошению пласта. Полевая доска 8, прикрепленная к стойке 1 через башмак 2, за счет сил давления пласта на лемех 1 и полосы отвала 7, упирается в стенку борозды, что позволяет сохранить прямолинейное устойчивое движение корпуса плуга с перьевым отвалом.
Таким образом, предложенный корпус плуга с перьевым отвалом обеспечивает достижение технического результата.