РАБОЧИЙ ОРГАН ЩЕЛЕВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в борьбе с эрозией почв путем образования в почве водопоглощающих щелей.

Известен рабочий орган щелевателя, выполненный в виде стойки с плавно вогнутой передней частью, заканчивающейся подрезающим носком, в котором, с целью сохранения естественной структуры грунта стенок щелей, стойка выполнена с параллельными боковыми стенками и снабжена наклонно установленными в вертикальной плоскости на подрезающем носке ножами, которые смещены относительно друг друга по горизонтали и имеют скошенные внутрь лезвия.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании устройства, относятся низкая эксплуатационная надежность и малый срок службы устройства. Это вызвано тем, что параллельные ножи (3) по высоте стойки (1) изнашиваются неодинаково. Нижняя часть ножей (3) изнашивается быстрее, т.к. работает в плотном слое почвогрунта. По мере износа параллельных ножей (3) стойка (1) подлежит полной выбраковке из-за невозможности замены быстроизнашиваемых частей.

Наиболее близким устройство того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели, в котором, с целью повышения равномерности уплотнения стенок щели по ее высоте за счет выполнения в стенках кротовин, ребра выполнены в виде полуконусов, вершина которых размещена на лезвие ножа, при этом полуконусы, расположенные на одной боковой поверхности ножа, смещены по высоте относительно полуконусов, расположенных на другой боковой поверхности ножа, а диаметр основания полуконуса больше расстояния между смежными полуконусами. Этот рабочий орган принят нами за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкая эксплуатационная надежность и малый срок службы устройства. По мере износа заостренного носка ножа (1) рабочий орган теряет свою заглубляющую способность. Износ лезвия (2) по высоте ножа (1) происходит из-за указанных выше причин неравномерно. Из-за отмеченных недостатков описанный рабочий орган подлежит полной выбраковке. Работоспособность рабочего органа может быть восстановлена в специализированных мастерских, снабженных специальным металлорежущим инструментом и оборудованием. Как правило, описанные ножи при наработке 15.20 га подлежат переплавке на металлолом.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - увеличение срока службы рабочего органа.

Технический результат повышение качества поделки водопоглощающих щелей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для поделки щелей, включающем устанавливаемую на балках рамы орудия стойку с режущей кромкой, образованной лезвиями на фронтальной части, стойка снабжена долотом и выполнена в виде многоугольника, грани которого снабжены лезвиями с режущими кромками, со смещением от режущих кромок к центру стойки, снабженной центральным отверстием, выполнены технологические отверстия для установки стойки на раме орудия с любым из лезвий на фронтальной части, при этом места сопрягаемых лезвий выполнены со срезами, на торцевых гранях срезов в радиальной плоскости многоугольника выполнены цилиндрические отверстия для установки долота, со смещением от срезов к центру, на боковинах стойки выполнены разновеликие цилиндрические отверстия для фиксирования в рабочем положении долота, при этом долото представлено в виде тела вращения основание в виде двойного усеченного конуса, вершины которого размещены на оси вращения, пересечение конических поверхностей образует замкнутую режущую кромку на большем основании конуса, малое основание конуса снабжено цилиндрическим штифтом со сферической головкой, при этом ближе к малому основанию корпуса на поверхности цилиндрического штифта выполнен тороидальный паз для фиксирования цилиндрическими штифтами на боковинах стойки внутри его радиальных отверстий; балка снабжена упорами, между которыми размещена стойка, передний из них наклонен к оси балки под углом 90^o где α угол между режущими кромками двух сопрягаемых лезвий на гранях стойки, угол e задний угол между основанием долота и горизонтом, при этом отверстия на балке для монтажа стойки смещены от ее базы между центрами отверстий к оси балки под углом e, соответствующим установке основания долота к горизонту; угол заточки долота, образованный пересечением образующих внешней конической поверхности и внутренней конической поверхности двойного конуса выполнен в пределах 15^o.25^o, при этом поднутрение внутренней конической поверхности долота к широкому общему основанию конусов не превышает 10^o; один из равновеликих цилиндрических штифтов для фиксирования долота на периферийной свободной части стойки выполнен опорным, средняя его часть снабжена полукруглой канавкой, сопряженной со сферической головкой долота.

За счет того, что стойка выполнена в виде многоугольника с лезвиями на каждой из фронтальных граней и снабжена с возможностью перестановки стойки и долота в новые положения, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображен рабочий орган щелевателя, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 сечение А А на фиг. 1, размещение съемного долота на нижней части стойки; на фиг. 4 сечение Б Б на фиг. 2, положение крепежных штифтов и долота на нижнем участке стойки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Рабочий орган щелевателя содержит стойку 1 и долото 2 на нижнем участке стойки 1. Стойка 1 выполнена из листового металла в виде правильного многоугольника. Материал стойки сталь 65 ГОСТ 1050-74. Внешние торцевые грани стойки 1 снабжены лезвиями 3 с режущими кромками 4. Лезвия 3 имеют объемную закалку до 45.55 НРСэ. Угол заточки лезвий 3 не превышает 18^o.21^o. В центре геометрической фигуры стойки 1 выполнено отверстие 5, уменьшающее металлоемкость стойки 1. в центральной части стойки 1 материал не несет каких-либо нагрузок. На боковых плоскостях стойки 1 со смещением к центру стойки 1 от лезвий 3 выполнены пары технологических отверстий 6, разнесенных вдоль лезвий 3, что образует опорную базу. Посредством технологических отверстий 6 стойка 1 монтируется на балке 7 рамы орудия. Места сопряжения лезвий 3 снабжены срезами 8. Со смещением к центру стойки 1 со срезами 8 выполнены по три цилиндрических отверстия. Пара отверстий 9 диаметром 10 мм (с отклонением поля допуска по девятому квалитету H9) предназначена для установки крепежных цилиндрических штифтов 10 с номинальным диаметром 10 мм (посадка с натягом). Третье отверстие 11 диаметром 24 мм предусмотрено для установки опорного штифта 12, воспринимающего вертикальную реакцию долота 2 и являющегося инструментом для демонтажа долота 2 из стойки 1.

Стойка 1 к балке 7 рамы орудия крепится двумя болтами 13 и 14 с набором плоских и пружинных шайб и гайками 15. Болты 13 и 14 на балке 7 рамы орудия установлены в отверстиях, центры "а" и "б" которых смещены от продольной оси "в" балки соответственно вниз и вверх. Это позволяет фронтальную режущую кромку 4 лезвия 3 разместить под углом a - ε, где a угол между режущими кромками 4 двух сопрягаемых лезвий 3 многоугольника; e задний угол, угол между горизонтом и нижней гранью долота 2. Смещение отверстий с центрами "а" и "б" по высоте балки 7 от продольной оси "в" вниз и вверх позволяет любую режущую кромку 4 стойки 1 установить под заданным углом к горизонту. Срез крепежных болтов 13 и 14 исключен упорами 16 и 17. Упор 16 установлен к оси "в" балки 7 рамы орудия под углом 90^o, а упор 17 под углом 90^o (). Грани упоров 15 и 16 сопряжены с торцевыми гранями срезов 8. Опорный штифт 12 выполнен с полукруглой канавкой 18 по периметру цилиндра. Длина опорного штифта 12 меньше или незначительно больше толщины стойки 1. Материал опорного штифта 12 сталь 45 ГОСТ 1050-74. Поверхность штифта 12 закалена до 40.50 HRCэ. На срезах 8 выполнены торцевые отверстия 19 для установки в них долота 2.

Долото 2 выполнено в виде тела вращения. Нижняя рабочая часть долота 2 представлена в виде двойного разновеликого усеченного конуса 21, вершины которых направлены в центр геометрической оси вращения. На малом внешнем основании 22 усеченного конуса 21 выполнен цилиндрический штифт 23. Свободный конец цилиндрического штифта 23 выполнен сферическим. Ниже сферической головки 24 штифта 23 на его цилиндрической поверхности выполнена тороидальная канавка 25. Внешняя коническая поверхность 26 долота 2 и его внутренняя коническая поверхность 27 образуют в пересечении режущую кромку 28. Угол заточки режущей кромки 28 (угол между внешней и внутренней образующими конических поверхностей 26 и 27) составляет 20^o± 2^o.

Поднутрение (угол наклона образующей внутреннего конуса 27 к его основанию) не превышает 10^o. Угол резания режущей кромки 28 долота 2 при нулевом заднем угле (ε 0) равен 30^o, а при величине заднего угла e 5^o, угол резания не превышает 35^o, что соответствует оптимальной геометрии долот 2 для разработки почвогрунтов и переуплотненных почв.

Стойка 1 снабжена парами заглушек, устанавливаемых в технологических отверстиях 6.

Рабочий орган щелевателя работает следующим образом.

Рама орудия вместе с балками 7 в обычном порядке навешивается на агрегатируемый трактор, которым задается необходимая рабочая скорость перемещения стойки 1 в почве и для преодоления тягового сопротивления. Глубина поделки щелей устанавливается, как правило, опорными колесами рамы орудия. При движении трактора в заданном направлении по поверхности с учетом уклонов и макронеровностей поля стойка 1 благодаря долоту 2 на ее нижнем участке увлекается на заданную глубину. При установке долота 2 под углом к горизонту e 5^o, под его лобовым сопротивлением преодолевается выталкивающая сила (вертикальная реакция) на режущей кромке 4 наклонного лезвия 3. За счет наклона лезвия 3 под углом a - ε растительные и корневые остатки перерезаются и одновременно с этим увлекаются в нижележащие почвенные горизонты, производя армирование корнями и стеблями боковых стенок щели. Так как нижняя часть лезвия 3 с режущей кромкой работает в тяжелых условиях, происходит интенсивный износ лезвия 3. При радиусе закруглений кромки 4 более 4.5 мм стойку переставляют в иное положение. Так как режущая кромка в верхней части не участвовала в работе, то используют сначала то же лезвие 3 на передней грани стойки 1.

При поднятом рабочем органе из отверстий 9 сначала извлекают пару цилиндрических штифтов 10, диаметром 10 мм. Далее из отверстия 11 удаляют опорный цилиндрический штифт 12 диаметром 24 мм легкими ударами бородка по одной из торцевых граней штифта 12. Цилиндрическая канавка 18 опорного штифта 12 давит на сферическую головку 24 цилиндрического штифта 23 долота 2. Таким образом долото 2 извлекается из радиального отверстия 19 на торцевом срезе 8 стойки 1. Освободив гайки 15 с болтов 13 и 14 на балке 7, стойку 1 снимают с них. Затем стойку 1 поворачивают на 180^o вокруг горизонтальной оси таким образом, чтобы изношенная часть лезвия 3 оказалась наверху. Стойку 1 с балкой собирают в обратном порядке. После затяжки гаек 15 на болтах 13 и 14 приступают к установке долота 2 в радиальное отверстие 19. Упорный штифт 12 сначала размещают в отверстии 11. Далее штифт 23 долота 2 вводят в отверстие 19 таким образом, чтобы сферическая головка 24 долота 2 разместилась в полукруглой канавке 18 опорного штифта 12. Далее парой цилиндрических штифтов 10 в отверстиях 9 на боковинах стойки 1 фиксируется долото 2, при этом острую режущую кромку 28 долота 2 размещают в направлении перемещения стойки 1. Благодаря тому что болты 13 и 14 на балке 7 размещены со смещением вверх и вниз относительно оси балки, долоту 2 придан задний угол e, обеспечивающий устойчивое заглубление стойки 1 в почву.

По мере полного износа режущей кромки 4 по всей длине первой торцевой грани стойки описанным приемом переставляют стойку в новое положение. После шести перестановок стойка 1 подлежит реставрации путем заточки лезвий 3 на обычном фрезерном станке. Каждое долото 2 переставляют не менее четырех раз до полного износа режущей кромки 28. Реставрация режущей кромки 28 с минимальными затратами производится на токарно-винторезном станке увеличением поднутрения внутренней конической поверхности, не изменяя при этом геометрические размеры долота 2.

Острые режущие кромки 4 и 28 стойки 1 и долота 2 обеспечивают качественную поделку щелей при минимальном тяговом сопротивлении орудия. Заглушки в отверстиях 6 исключают абразивный износ и коррозию внутренних поверхностей. По металлоемкости заявленный рабочий орган в 1,87 раза меньше, нежели одна стойка навесного серийно выпускаемого щелевателя ЩН-2-140. Описанный рабочий орган щелевателя исключает поделку почвенного валика около щели и не нарушает корневую систему растений при щелевании посевов.

Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Применение: сельскохозяйственное машиностроение, в частности рабочие органы для поделки водопоглощающих щелей в орошаемом земледелии. Сущность изобретения: рабочий орган содержит стойку и долото. Стойка выполнена в виде многоугольника. Торцевые грани многоугольника снабжены лезвиями с возможностью перестановки по мере износа лезвий. В месте сопряжения лезвий установлено долото. Долото выполнено в виде двойного конуса, пересечение которого образует режущую кромку. Долото на стойке установлено быстросъемными штифтами. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Рабочий орган щелевателя, включающий установленную на балках рамы орудия стойку с режущей кромкой, образованной лезвиями на фронтальной части, и долото, отличающийся тем, что стойка выполнена в виде многоугольника, грани которых снабжены лезвиями с режущими кромками, и имеет в геометрическом центре окно, причем на боковых плоскостях стойки со смещением к ее центру выполнены технологические отверстия для установки стойки на раме орудия, при этом на стойке в месте сопряжения лезвий выполнены срезы, на торцевых гранях которых в радиальной плоскости многоугольника выполнены цилиндрические отверстия для установки долота, а со смещением от срезов к центру на боковинах стойки выполнены разновеликие цилиндрические отверстия для фиксирования в рабочем положении долота, при этом долото имеет форму тела вращения, основание которого выполнено в виде двойного усеченного конуса, а вершины размещены на оси вращения с образованием на линии пересечения конических поверхностей замкнутой режущей кромки на большом основании конуса, причем малое основание конуса снабжено цилиндрическим штифтом со сферической головкой, а на поверхности цилиндрического штифта с зазором от малого основания конуса выполнен тороидальный паз для фиксирования цилиндрическими штифтами на боковинах стойки внутри его радиальных отверстий. 2. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что балка снабжена упорами, между которыми размещена стойка, передний из которых наклонен к оси балки под углом 90^°-α/2+ε, а задний под углом 90^°-α/2-ε, где угол α - угол между режущими кромками двух сопрягаемых лезвий на гранях стойки, угол ε - задний угол между основанием долота и горизонталью, при этом центры отверстий на балке для монтажа стойки смещены от ее продольной оси вниз и вверх, а угол между линиями, проведенными через центры отверстий, равен углу ε, соответствующему установке основания долота к горизонту. 3. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что угол заточки долота, образованный пересечением образующих внешней конической поверхности и внутренней конической поверхности двойного конуса, выполнен в пределах 15 - 25^o, при этом поднутрение внутренней конической поверхности к большему основанию конусов не превышает 10^o. 4. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что один из разновеликих цилиндрических штифтов для фиксирования долота на периферийной свободной части стойки выполнен опорным, средняя его часть снабжена полукруглой канавкой, сопряженной со сферической головкой долота.