РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ БЕЗОТВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
WORKING ELEMENT FOR SUBSURFACE TILLAGE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для рыхления почвы.
Цель изобретения - повышение качества обработки почвы при минимальных затратах энергии.
Известны рабочие органы для безотвальной обработки почвы, содержащие установленный на стойке лемех с лезвием треугольной формы [1-4].
Недостатком аналогов является низкая эффективность измельчения почвы.
Прототипом изобретения является рабочий орган для безотвальной обработки почвы по [5], содержащий установленный на стойке лемех с лезвием.
Недостатком прототипа является также низкая эффективность качества обработки почвы и большие затраты энергии на измельчение пласта.
Изобретение позволяет получить новый технический эффект - равномерное измельчение почвы на всю толщину пласта при минимальных затратах энергии и максимальной производительности.
Этот технический эффект достигается тем, что его плоскорежущий лемех и стойка в поперечном сечении выполнены, в виде вогнуто-выгнутого профиля с соединением друг с другом по радиусу окружности, а над верхней кромкой поверхности плоскорежущего лемеха установлен зубчатый упругодеформируемый каток с амортизирующей регулируемой опорой, который снабжен приводом вращения от сельскохозяйственной машины; под упругодеформируемым катком установлен дополнительный свободно вращающийся каток; плоскорежущий лемех со стороны, противоположной направлению движения выполнен в виде гребенки с зубцами.
На фиг.1 изображен вид рабочего органа спереди; на фиг.2 - вид рабочего органа сбоку; на фиг.3 - сечение плоскорежущего лемеха (лапы) рабочего органа по А-А фиг.1; на фиг.4 - вид гребенчатой лапы сверху и сечение стойки по Б-Б фиг 2;
На фиг.5 изображен рабочий орган с дополнительным свободно вращающимся катком, вид спереди; на фиг.6 - вид рабочего органа сбоку; на фиг.7 - сечение по А-А фиг.5 плоскорежущего лемеха с дополнительным свободно вращающимся катком; на фиг.8 - вид лапы сверху с режущей кромкой лезвия, выполненной по радиусу окружности и сечение стойки по Б-Б фиг.6.
Рабочий орган двухэлементный и состоит из плоскорежущего лемеха 1 (лапы) и зубчатого упругодеформируемого катка 2. При этом лапа 1 через стойку 3 и соединительное звено 4 крепится к раме почвообрабатывающего орудия (рама на фигуре не показана).
Зубчатый упругодеформируемый каток 2 на подшипниках 5 посажен на оси 6 и через рычаг 7 связан с рамой почвообрабатывающего орудия. С другой стороны рычаг 7 через шток 8 связан с амортизирующей регулируемой опорой в виде звена 9 с цилиндром 10 с ушком 11 связи с рамой почвообрабатывающего орудия.
Лапа 1 и ее вертикальная стойка 3 предназначены для срезания и измельчения пласта почвы и снабжены общим лезвием 12. При этом для уменьшения внешней поверхности трения лапа 1 и стойка 3 соединены друг с другом по радиусу окружности. Для лучшего измельчения срезанного пласта их внутренняя рабочая поверхность 13 выполнена по вогнуто-выгнутому профилю (фиг.3) и лапа 1 со стороны, противоположной направлению движения выполнен в виде гребенки 14 с зубцами 15 (фиг.4).
В нижней горизонтальной части лапы (фиг.5-8) на оси 16 и подшипниках 17 смонтирован нижний свободно вращающийся каток 18. При этом его рабочая поверхность 19 в верхней части является продолжением выпуклой части рабочей поверхности 13 лапы 1.
С целью измельчения комков почвы путем обжатия зубчатый упругодеформируемый каток 2 выполнен в виде колеса с шиной 20 и снабжен зубцами (шипами) 21 на его ободе 22. При этом для передачи крутящего момента от сельскохозяйственной машины зубчатый упругодеформируемый каток 2 также снабжен звездочкой 23 и обгонной муфтой 24.
Для создания силы дозированного давления зубчатый упругодеформируемый каток 2 на обрабатываемый пласт почвы установлен сверху и верхние рабочие поверхности 13, 19, соответственно лапы 1 и катка 18, и опорная поверхность зубчатого упругодеформируемого катка 2 образуют полузамкнутый объем в виде прессовальной камеры 25.
Прессовальная камера 25 имеет высокое входное окно в передней части и сужающееся окно - в задней части рабочего органа.
Рабочий орган для безотвальной обработки почвы работает следующим образом.
При движении сельскохозяйственной машины лапа 1 рабочего органа получает продольное перемещение, а зубчатый упругодеформируемый каток 2 через звездочку 23 и обгонную муфту 24 получает вращающий момент.
В ходе движения рабочего органа установленное в передней части лапы 1 лезвие 12 осуществляет срезание пласта и отделение его из исходного массива почвы. При этом круглые очертания профиля лапы 1 в поперечно-вертикальной плоскости обеспечивает минимальное трение внешней поверхности лапы о дно и стенки борозды.
Отделенный из исходного массива пласт почвы, перемещаясь по вогнуто-выгнутому профилю рабочей поверхности 13 лапы 1 и стойки 3, получает предварительные трещины, и несколько уплотняясь в процессе движения, формирует зоны упругой деформации почвы. При этом образуются упругодеформированные ядра почвы, которые при дальнейшем движении по выгнутому профилю рабочей поверхности 13 лапы 1 распадаются на мелкие комочки, образуя трещины в почве.
Когда на вогнуто-выгнутой рабочей поверхности 13 лапы 1 абсолютные скорости движущихся частиц оказываются различными, нарушаются отдельные связи пласта и разрушаются менее прочные агрегаты почвы. Вогнуто-выгнутая рабочая поверхность 13 лапы 1 (как крыло самолета в воздушном потоке) вызывает различные по величине относительные перемещения элементов разрушаемого пласта.
Зубчатый упругодеформируемый каток 2 начинает активно работать как некоторое продолжение обрабатываемого упругодеформируемого пласта почвы, когда через рычаг 7, шток 8 цилиндра 10 амортизирующее - регулирующего звена 9 передается регулируемое давление, а через звездочку 23 и обгонную муфту 24 передается вращающий момент.
Опорная поверхность обода 22 шины 20 зубчатого упругодеформируемого катка 2 плотно прижимается к верхней поверхности обрабатываемого пласта почвы. Зубцы (шипы) 21 обода 22 как клинья внедряются в почву и образуют трещин на поверхности пласта. С помощью небольшого усилия, направленного вдоль шипов 21 формируются большие растягивающие силы, разрывающие на отдельные части твердых комков почвы, на поверхности пласта. Одновременно действие вертикальной силы на пласт от давления упругодеформируемого катка 2 формирует в его узком вертикально-поперечном сечении упругодеформированные ядра обрабатываемой почвы, которые при дальнейшем движении через прессовальную камеру 25 рабочего органа проходят в заднюю ее часть и распадаются на мелкие комочки, также образуя трещины в почве вокруг них.
В процессе перемещения пласта за счет эффекта обжатия почвы (катком 2 и рабочими поверхностями 13 и 19 лапы 1 и свободно вращающегося катка 18) сначала на входе прессовальной камеры 25 почва несколько задерживается, а затем в процессе обжатия ее, из-за изменения толщины пласта, она с большей скоростью устремляется назад. В результате для внутренних слоев пласта почвы формируются растягивающие силы, разрывающие твердых ее агрегатов в средней части поперечного сечения пласта.
Когда зубчатый упругодеформируемый каток 2 получает вращение с линейной скоростью его обода 22 несколько большей (на 3-5%%) поступательной скорости лапы 1 рабочего органа, на участке его опорной поверхности вырабатывается сила тяги. При этом в начале контакта шины 20 с шипами 21 движение обода 22 осуществляется без проскальзывания. Когда контактируемая с почвой поверхность обода 22 приближается к линии оси свободно вращающегося катка 18, формируется сдвиг почвы. Здесь потенциальная энергия закручивания эластичной шины 20 расходуется в большей части для измельчения почвы растяжением и на ее перемещение назад. Одновременно создается сила реакции, представляющаяся как сила тяги рабочего органа.
В случаях, когда через звездочку 23 на зубчатый упругодеформируемый каток 2 нет передачи крутящего момента, при его движении по неровностям поверхности почвы срабатывает обгонная муфта 24 и каток 2 получает вращающий момент через шину 20. Каток 2 работает как успокоитель движущегося по вогнуто-выгнутому профилю рабочей поверхности 13 лапы 1 пласта почвы. При этом срезанный пласт, проходя при малом сопротивлении трения по вогнутой части рабочей поверхности под давлением собственного веса и упругодеформируемого катка ложится на зубцы 15 гребенки 14 лапы 1 и измельчается. Движение пласта по зубцам 15 гребенки 14 также обеспечивает меньшее его трение о рабочую поверхность 13 лапы 1 и одновременно реализуется «эффект ледокола наоборот», необходимые для измельчения обрабатываемой почвы.
Во всех случаях обработанный пласт почвы остается измельченной на всю толщину без оборота и больших перемещений. На поверхности почвы сохраняются растительные остатки, мульчирующий слой почвы и ямки-следы от шипов 21 зубчатого упругодеформирующего катка 2, способствующие свободному проникновению осадков в почву и их распространению в объеме пласта. Улучшается также проникновение атмосферного воздуха в почву.
Источники информации
1. Авт. св. (СССР). №1130179, кл. А01В 35/22.
2. Авт. св. (СССР). №1029841, кл. А01В 35/26.
3. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. /Под ред. Г.Е. Листопада. М., «Колос», 1976. - 752 с.
4. Карпенко А.И., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 527 с.
5. Авт. св. (СССР). №1160948, кл. А01В 35/20 (прототип).