РАБОЧИЙ ОРГАН РЫХЛИТЕЛЯ ПОЧВЫ Российский патент 1997 года по МПК A01B13/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к рабочим органам почвообрабатывающих машин для рыхления почвы без нарушения ее поверхностной структуры.

Известен рабочий орган для рыхления почвы, содержащий стойку, долото в виде двугранного клина и шарнирно установленную сзади стойки стрельчатую лапу, в котором с целью повышения эффективности рыхления почвы рабочий орган снабжен закрепленными на боковых гранях стойки почвоподъемными пластинами, при этом стрельчатая лапа размещена выше почвоподъемных пластин, которые закреплены на расстоянии 120 180 мм от носка долота по углом к горизонту, равным 15 25^o.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся низкое качество рыхления почвы, вынос влажного неплодородного слоя на дневную поверхность, уничтожение растительного покрова и большое тяговое сопротивление.

Известен также рыхлительный рабочий орган, включающий стойку, закрепленный на ней нож, режущая кромка которого наклонена под острым углом к вертикали, долото и уравновешивающее устройство, установленное позади ножа на нижней поверхности стойки, в котором с целью повышения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления уравновешивающее устройство выполнено в виде лемеха с вогнутой рабочей поверхностью, ось радиусов кривизны которой направлена вверх под острым углом к направлению движения, уравновешивающее устройство установлено позади долота [1]
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится недостаточное крошение почвы. При увеличении глубины рыхления степень крошения почвы таким рабочим органом резко снижается.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому по совокупности признаков является рыхлительный рабочий орган, содержащий наклонную относительно направления движения стойку, к которой прикреплены рыхлительный элемент, установленный с возможностью поворота и фиксации, башмак и долото, в котором с целью улучшения крошения почвы рыхлительный элемент выполнен в виде лемеха с увеличивающимся к его свободному обрезу углом резания и прикреплен к тыльной стороне башмака, при этом ось поворота рыхлительного элемента расположена в направлении движения рабочего органа, рыхлительный орган снабжен дополнительным лемехом, установленным на оси поворота основного лемеха с угловым смещением относительно последнего [2] Этот рахлительный рабочий орган принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкое качество рыхления и малая зона рыхления.

Задача изобретения повышение объема и качества рыхления почвы в подпахотном горизонте.

Технический результат устойчивое выполнение технологического процесса независимо от влажности почвы, следствием чего является увеличение глубины пахотного слоя, запасов влаги и впитывающейся способности в орошаемом земледелии.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для рыхления почвы, включающем наклонную относительно направления движения стойку с лезвием на фронтальной части, долото на нижнем участке стойки и рыхлительный элемент, размещенный за стойкой, рыхлительный элемент выполнен в виде фронтально установленного конического кольца с режущей кромкой, расположенной на большом диаметре и направленной в сторону стойки, причем кольцо соединено лучами с шарниром, размещенным сзади на нижней части стойки и выполненным в виде пары горизонтальной и вертикальной вилок и соответствующих осей в местах их взаимного сопряжения и с опорными площадками на нижней части стойки, стойка выполнена с возможностью изменения угла наклона режущей кромки лезвия к направлению движения, угол раствора лезвий лучей рыхлящего элемента выполнен меньше 90^o, угол лезвия лучей выполнен равным 18 23^o, режущая кромка конического кольца образована путем односторонней заточки внутренней поверхности большого диаметра, угол заточки лезвия по периметру конического кольца выполнен равным 21 25^o, больший диаметр кольца рыхлящего элемента выполнен равным 300 350 мм, а малый диаметр меньше на 30 мм.

За счет того, что рыхлящий элемент выполнен в виде кольца и размещен за стойкой посредством шарнира, достигается указанный выше технический результат.

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

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

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

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

На фиг. 1 изображен рабочий орган рыхлителя почвы, вид сбоку; на фиг. 2
то же, вид в плане; на фиг. 3 то же, вид впереди; на фиг. 4 сечение А-А на фиг. 1, диаметральное сечение рыхлителя с шарниром в точке сопряжения со стойкой рабочего органа.

Рабочий орган рыхлителя почвы содержит стойку 1, долото 2, рыхлительный элемент 3 и шарнир 4 соединения рыхлительного элемента 3 со стойкой 1.

Стойка 1 выполнена из полосовой стали шириной 180 мм и толщиной 25 мм. Верхняя часть стойки 1 снабжена рядом технологических отверстий 5 и 6, посредством которых рабочий орган навешивается на раму почвообрабатывающего орудия. Технологические отверстия 5 и 6 выполнены диаметром 31 мм и с шагом в рядах между ними 50 мм. Технологические отверстия 6 смещены от верхнего обреза 7 стойки 1 на величину 70 мм, что позволяет фронтальную полку 8 стойки 1 устанавливать либо по вертикали, либо отклоненной от вертикали на угол, обеспечивающий стабильную работу рыхлителя с любым растительным покровом почвы. Стойка 1 выполнена с сужением к нижней ее части. В суженной части стойки 1 выполнено лезвие 9 с режущей кромкой 10. Угол заточки лезвия 9 равен 20 25^o. Материал стойки 1 сталь 50. Режущая кромка 10 по всей длине лезвия 9 закалена до твердости 40 45 HRCэ. Нижняя часть стойки 1 выполнена по дуге окружности и предусмотрена для размещения долота 2. Долото 2 выполнено сменным и с нижней частью стойки 1 соединено двумя разновеликими болтами 11 и 12 с потайной головкой. Долото 2 выполнено из полосы шириной 40 мм и толщиной 14 мм. Внешняя поверхность долота 2 выполнена по дуге окружности радиусом 150 мм и сопряжена с выборкой по дуге окружности на нижней части стойки 1. Концы полосы долота 2 снабжены лезвиями 13 и 14, выполненными с двусторонней заточкой полосы. Угол заточки лезвий 13 и 14 составляет 18 23^o. Материал долота 2 сталь 60, подвергнутый объемной закалке до твердости 50 60 HRCэ. Тыльная грань 15 нижней части стойки 1 обработана механической обработкой боковых граней 16 и 17 стойки 1 для образования опорных площадок 18 и 19 для размещения горизонтальной вилки 20 шарнира 4 и опорных площадок 21 и 22 для установки шайб и гаек на резьбовых концах болтов 11 и 12. Горизонтальная вилка 20 шарнира 4 с нижней частью стойки 1 соединена посредством горизонтальной оси 23. Горизонтальная вилка 20 соединена вертикальной осью 24 с вертикальной вилкой 25 шарнира 4. Такое конструктивное выполнение обеспечивает шарнирное соединение с двумя степенями свободы рыхлительного элемента 3 со стойкой 1. Наибольшая ширина шарнира 4 выполнена меньшей, нежели ширина долота 2 на нижнем участке стойки 1.

Рыхлительный элемент 3 выполнен в виде конического кольца 26, соединенного двумя лучами 27 с вертикальной вилкой 25 шарнира 4. Большой диаметр кольца 26 обращен в сторону стойки 1. На внутренней поверхности кольца 26 по всему периметру выполнено лезвие 28. Угол заточки лезвия 28 равен 21 - 25^o. Материал кольца 26 сталь 65Г. Режущая кромка 29 лезвия 28 закалена до 45 60 HRCэ. Лучи 27 с внутренней поверхностью кольца 26 и вертикальной вилкой 25 соединены сварными швами. Лучи 27 снабжены на фронтальной части лезвиями 30 с углом заточки 25 30^o. Угол раствора лезвий γ не должен превышать 80^o±2^o. Наибольший диаметр кольца 26 равен 300 350 мм, наименьший диаметр 270 320 мм. Толщина кольца 26 равна 10 мм. Пара лучей 27 может быть размещена либо горизонтально, либо в створе стойки 1.

Рабочий орган рыхлителя работает следующим образом.

Рабочий орган посредством технологический отверстий 5 и 6 стойки 1 навешивается на раму почвообрабатывающего орудия, которая средствами навесной системы соединена с энергомодулем, обеспечивающем поступательное перемещение рабочего органа по поверхности обрабатываемого поля. Угол наклона между режущей кромкой 10 лезвия 9 стойки 1 и направлением перемещения выбирают с учетом растительных и коневых остатков. При проведении предварительных поверхностных обработок почвы (например лущение стерни на глубину 5 6 см) угол наклона режущей кромки 10 к направлению движения устанавливают равным 90^o. В этом случае второе технологическое отверстие 5 первого ряда, считая от верхней грани 7 стойки, и первое технологическое отверстие 6 заднего ряда посредством пары болтов диаметром 30 мм соединяют с рамой орудия. При выборе угла наклона лезвия 9 к горизонту руководствуются правилом следующего порядка: чем больше растительных остатков, тем больше угол наклона к горизонту. Глубину рыхления увеличивают плоско-параллельным перемещением стойки 1 в продольно-вертикальной плоскости орудия. При перестановке пары технологический отверстий 5 и 6 в следующую пару, глубина обработки почвы изменяется на 5 см.

При опускании рамы орудия навесной системы энергомодуля первым в работу вступает лезвие 13 долота 2. Под весом рамы орудия и стойки 1 рабочего органа лезвие 13 долота 2 внедряется в почву, разрывая верхний, как правило, переуплотненный и пересушенный слой почвы. Далее под действием тягового усилия, развиваемого энергомодулем, и лобовым сопротивлением долота 2, в почву увлекается стойка 1. При внедрении стойки 1 с долотом 2 вглубь пахотного горизонта элементы рабочего органа достигают плужной подошвы. При дальнейшем перемещении стойки 1 орудия режущей кромкой 10 лезвия 9 разрезаются корневые и растительные остатки. Одновременно с этим лезвием 9 образуется вертикальная щель в почве. Влево и вправо от режущей кромки 10 боковинами 16 и 17 почва деформируется в боковых направлениях, при этом сохраняется весь растительный покров.

При внедрении стойки 1 в почву вслед за долотом 2 в почвенный горизонт увлекается рыхлительный элемент 3. Режущая кромка 29 лезвия 28 конического кольца 26 подрезает слой почвы сначала с поверхности поля, а далее всем замкнутым периметром лезвия 28.

При установившемся движении стойки 1 посредством шарнира 4 лучи 27 занимают горизонтальное положение (или параллельное направлению движения), режущая кромка 29 соответственно фронтальное положение в поперечно-вертикальной плоскости. Лезвия 30 лучей 27 подрезают сдеформированный долотом 2 и стойкой 1 почвенный пласт, который в дальнейшем поступает во внутреннюю полость кольца 26. За счет конусности кольца 26 происходит радиальное сжатие почвенных агрегатов и интенсивное крошение комьев земли. Долото 2 лезвием 13 разрезает полосу плужной подошвы шириной 4 см, равной ширине долота 2. Режущая кольцевая кромка 29 конического кольца 26 увеличивает ширину разрыхленной зоны до 30 см при толщине стойки 2,5 см, одновременно с этим увеличивая толщину пахотного горизонта. Горизонтальная ось 23 и вертикальная ось 24 вилок 20 и 25 шарнира 4 обеспечивают заданное устойчивое рабочее положение рыхлящего элемента 3 независимо от угловых колебаний стойки 1 с рамой орудия, навешенной на энергомодуле.

Предлагаемая конструкция рабочего органа рыхлителя позволяет создать подпочвенные разрыхленные зоны диаметром 30 см на глубине до 60 см без оборота пласта в результате выполнения рыхлителя 3 в виде конического кольца. Выполнение стойки 1 толщиной 2,5 см обеспечивает сохранение стерневого фона при интенсивном крошении нижнего слоя пахотного и подпахотного горизонтов. За осенне-зимний и ранне-весенний периоды в очаговых резервуарах происходит значительное накопление запасов влаги и исключается поверхностный сток воды в период активного таяния снегов и ливневых дождей.

В орошаемом земледелии в указанный период происходит насыщение почвы атмосферным кислородом. Разрыхленные почвенные слои обеспечивают интенсивную жизнедеятельность растений в последующие два-три года.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее 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 вышеописанных или известныха средств и методов;
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

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

Применение: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в рабочих органах почвообрабатывающих машин для рыхления почвы без нарушения ее поверхностной структуры. Сущность изобретения: рыхлитель содержит наклонную относительно направления движения стойку с лезвием на фронтальной части, долото на нижнем участке стойки и рыхлительный элемент, размещенный за стойкой. Рыхлительный элемент выполнен в виде фронтально установленного конического кольца с режущей кромкой на большем диаметре, направленном в сторону стойки, соединенного радиально направленными лучами с шарниром, размещенным сзади на нижней части стойки и выполненным в виде пары горизонтальной и вертикальной вилок и соответствующих осей в местах их взаимного сопряжения и с опорными площадками на нижней части стойки. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Рабочий орган рыхлителя почвы, содержащий наклонную относительно направления движения стойку с лезвием на фронтальной части, долото на нижнем участке стойки и рыхлительный элемент, размещенный за стойкой, отличающийся тем, что рыхлительный элемент выполнен в виде фронтально установленного конического кольца с режущей кромкой, расположенной на большем диаметре и направленным в сторону стойки, причем кольцо соединено лучами с шарниром, размещенным сзади на нижней части стойки и выполненным в виде пары горизонтальной и вертикальной вилок и соответствующих осей в местах их взаимного сопряжения и с опорными площадками на нижней части стойки. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что стойка выполнена с возможностью изменения угла наклона режущей кромки лезвия к направлению движения. 3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что угол раствора лезвий лучей рыхлящего элемента выполнен меньше 90^o. 4. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что угол заточки лезвия лучей выполнен равным 18 23^o. 5. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что режущая кромка конического кольца образована путем односторонней заточки внутренней поверхности большего диаметра кольца. 6. Рабочий орган по пп.1 и 5, отличающийся тем, что угол заточки лезвия по периметру конического кольца выполнен равным 21 25^o. 7. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что больший диаметр кольца рыхлящего элемента выполнен равным 300 350 мм, а малый диаметр меньше на 30 мм.