КОМБИНИРОВАННОЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ Российский патент 1998 года по МПК A01B49/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным почвообрабатывающим орудиям.

Известно комбинированное почвообрабатывающее орудие, включающее раму и последовательно установленные на ней дисковые батареи и плоскорежущие лапы с лезвиями, установленными под углом друг к другу [1].

Недостатком этого орудия является неоптимальное взаимное расположение дисковых батарей и плоскорежущих лап. Увеличенное расстояние между лапами и батареями ведет к существенному росту длины и массы орудия. При этом для агрегата к тракторам класса 30 кН исчерпывается транспортный габарит. Для оптимизации загрузки энергонасыщенных тракторов класса 30 кН ширина захвата орудий такого типа должна составлять 3...3,5 м. При этом (при сохранении показанного в [1] на фиг. 1 расстояния между лапами и батареями) (измерения по схеме) рама орудия приобретает габариты, неприемлемые для рациональной дальней транспортировки в кузове автомобиля (каждая из сторон рамы больше 2,5 м). Все это существенно ухудшает технические показатели орудия.

Известно комбинированное почвообрабатывающее орудие, выбранное в качестве прототипа и включающее раму и последовательно установленные на ней дисковые батареи и плоскорежущие лапы с лезвиями, установленными под углом друг к другу вершиной вперед. При этом расстояние между вершиной угла, образованного лезвиями, и осью батареи по длине орудия в горизонтальной плоскости для половины плоскорежущих лап составляет меньше диаметра диска батареи, а для другой половины плоскорежущих лап это расстояние значительно превышает. Особое взаимное расположение дисковых батарей и плоскорежущих лап с прутками на крыльях улучшает крошение пласта из-за возрастания вероятности воздействия дисков на больший объем почвы, на большее количество глыб.

Однако, как показали наши исследования, существенным недостатком данного орудия является то, что при размещении плоскорежущих лап на расстоянии, меньшем D, от оси дисковой батареи почва сгруживается перед лапами, причем чем больше угол атаки батареи, тем чаще случаи сгруживания. При таком взаимном расположении передних дисковых батарей и лап на почвах с повышенной влажностью орудие неработоспособно.

Существенное увеличение расстояния между лапами и дисковой батареей значительно больше 2D для второй половины лап, обусловленное в рассматриваемой схеме компоновкой рабочих органов и опорных колес орудия, ухудшает устойчивость глубины хода задних лап; ухудшается качество работы и повышаются энергетические затраты.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном орудии, включающем раму с последовательно установленными на ней дисковыми батареями и плоскорежущими лапами с лезвиями, установленными под углом друг к другу вершиной вперед, расстояние в горизонтальной плоскости по длине орудия между вершиной угла и осью дисковой батареи составляет D...D (1+sin α) не менее, чем для половины лап, где D - диаметр диска батарей; α - угол между осью батарей и поперечной линией орудия, а расстояние между осью дисковой батареи и вершиной угла лезвий наиболее удаленной лапы не превышает 2D (1+sinα). Отмеченное охватывает орудие с плоскорежущими лапами, ширина захвата которых в четыре и более раз больше их заглубляемой части (глубины обработки).

Сравнение изобретения с прототипом показывает, что новым являются указанные соотношения расстояний, расстановка плоскорежущих лап и дисковых батарей в данных пределах. Эти соотношения, как показали экспериментальные исследования, обеспечивают оптимальное расположение рабочих органов орудия. При этом достигается высокая устойчивость выполнения технологического процесса, в том числе при обработке почвы повышенной влажности с пожнивными остатками, достигаются устойчивость глубины хода всех лап и высокое качество работы орудия.

Таким образом, заявляемое комбинированное почвообрабатывающее орудие отвечает требованиям изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого изобретения не только с прототипом, но и другими известными техническими решениями в данной области свидетельствуют о том, что заявляемое орудие отвечает критерию "изобретательский уровень", так как впервые достигнут результат, попытки получения которого до настоящего времени не удавались специалистам, а именно: работа без сгруживания при минимальной длине и массе орудия, оптимизация его ширины захвата при сохранении жесткой неразъемной рамы, приближение центра массы орудия к навеске. Все это существенно повышает технический уровень и эксплуатационные характеристики орудия. Орудие устойчиво работает в широком диапазоне влажности почвы.

Орудие отвечает также требованиям "промышленная применимость", так как оно может быть реализовано на оборудовании предприятий сельскохозяйственного машиностроения и использовано в сельском хозяйстве с высокой эффективностью.

На фиг. 1 изображено орудие, вид сверху; на фиг. 2 - вариант выполнения; на фиг. 3 - график зависимости случаев сгруживания от расстояния l между осью батареи и вершиной угла лезвий лапы.

Комбинированное почвообрабатывающее орудие (фиг. 1, 2) включает раму 1, дисковые батареи: переднюю 2 и заднюю 3 с осями 4, плоскорежущие лапы 5, в том числе размещенные возле продольной оси орудия и сзади передней батареи лапы 6 и наиболее удаленная от оси передней батареи лапа 7. Лезвия лап образуют угол с вершиной 8, обращенный вперед. Большинство лап расположено относительно батарей так, что в горизонтальной плоскости расстояние по ходу орудия между осью батарей и вершиной лезвий лапы находится в пределах l=D... D (1+sin α). Лапа 6, размещенная возле продольной оси орудия и сзади передней батареи, находится на таком же расстоянии от осей обеих батарей.

Крайняя лапа, установленная сзади передней батареи, расположена симметрично другой крайней лапе и вершина угла ее лезвий находится на расстоянии l от оси батареи, не превышающем
l ≤ 2D(1+sinα).
Сзади лап могут быть установлены выравнивающие органы, катки.

Мы ведем отсчет от оси батареи до вершины угла лезвий лапы, так как в процессе износа долота лапы существенно изменяется размер от "оси до лапы".

При работе орудия дисковые батареи измельчают пожнивные остатки, рыхлят верхний слой почвы, поднимают его и смещают в сторону. Плоскорежущие лапы рыхлят пласт на установленную глубину.

Сзади батареи формируется вал взвешенной почвы, не имеющей подпора. Причем чем больше угол атаки батареи (пределы 15...30^o), тем больший объем почвы во взвешенном состоянии содержит этот вал. Его длина по ходу орудия зависит от скорости и угла атаки батарей. Наблюдения в процессе исследований показали, что орудие работает без сгруживания даже при повышенной влажности почвы, если рабочие элементы лап находятся преимущественно сзади почвенного вала, сформированного батареями. Такое минимальное расстояние может быть выражено эмпирической зависимостью: l=D...D(1+sin α).

Эксперименты проводили на участке со стерней кукурузы при влажности почвы около 22% (предельно допустимая по требованиям к условиям работы агрегатов типа АКП) и твердости 1,5...3,5 МПа. Заглубление батарей с дисками ⊘ 450 мм составляло 8 см, плоскорежущих лап 12...14 см. Батареи устанавливали с углом атаки α=15, 20, 25, а шаг перестановки лап (шириной захвата 0,8 и 0,6 м) относительно оси батареи составлял 40 мм. Рабочую скорость орудия принимали максимально допустимой 2,5...2,8 м/с.

На графике (фиг. 3) по оси абцисс показано расстояние вершины 7 лезвий лап от оси батареи, выделены расстояния 0,5 D и D для углов 15, 20 и 25^o. В опытах учитывали первые 6 случаев сгруживания и пересчитывали на час чистового времени работы, а при отсутствии сгруживания наблюдения вели в течение 4 ч работы. По оси ординат показано количество n шт. сгруживаний за час чистого времени работы.

На графике видно, что при расстоянии от вершины 7 от оси батареи, равном 0,5 D (или R), орудие не работоспособно из-за технологических отказов. При расстоянии от оси, равном l=R+(150...200 мм), отмечается начало устойчивой работы. Однако полностью устойчивая работа наступает лишь при l≥D. При этом для α=25^o вероятность технологического отказа орудия при l=D все еще сохраняется. В таком случае от вершины лапы до оси ближайшей батареи должно быть расстояние больше D на 50...100 мм. При обработке сухой почвы расстояние l может быть уменьшено, но орудие не должно иметь систематических технологических отказов во всем заданном для него диапазоне почвенных условий. Поэтому расстояние l=D считаем минимально допустимым. Вторая граница l, т.е. l=D (1+sin α), учитывает необходимость его увеличения для значений α>20^o. Вторая граница l необходима также для обеспечения достаточного интервала между лапами по ходу орудия.

Аналогичные результаты получены и при использовании дисковых батарей диаметром 660 мм и лап шириной захвата 600 мм (фиг. 2).

Расстояние до задней лапы l≤2D (1+sin α) геометрически обусловлено реальной (максимально допустимой) шириной захвата и углом атаки батареи, условием размещения вершины задней лапы в зоне D...D (1+sin α) и целесообразностью симметричного размещения задних (боковых) лап.

Рекомендуемое взаимное расположение дисковых батарей и лап позволило без ухудшения устойчивости выполнения агротехпроцесса минимализировать длину орудия и за счет этого при увеличении его ширины захвата до 3 м (и количества лап до 4 шт) уменьшить длину в сравнении с производственным агрегатом АКП-2,7. При этом обеспечена возможность дальней транспортировки орудия в кузове автомобиля, что является его существенной положительной характеристикой.

Техническое решение использовано в конструкции нового семейства комбинированных агрегатов, разрабатываемых Агропромфирмой "Агромеханика" и ВИМ, намечаемых к производству в АО "Гормаш" г. Белгород.

Использование: сельскохозяйственное машиностроение, в частности комбинированные почвообрабатывающие орудия. Сущность изобретения: комбинированное почвообрабатывающее орудие включает раму с последовательно установленными на ней дисковыми батареями и плоскорежущими лапами, лезвия которых образуют углы, обращенные вершиной вперед. Лапы относительно дисковых батарей установлены так, что расстояние в горизонтальной плоскости по длине орудия между вершиной угла, образованного линиями лезвий лапы и осью дисковой батареи, расположенной перед ней, не менее чем для половины лап составляет D...D (1+sin α), где D - диаметр диска батареи, α - угол между осью батареи и поперечной линией агрегата, а расстояние от вершины угла лезвий лапы, наиболее удаленной от оси, расположенной перед ней батареи не превышает 2D (1+sin α). 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированное почвообрабатывающее орудие, включающее раму с последовательно установленными на ней дисковыми батареями и плоскорежущими лапами, у которых линии лезвий образуют углы, обращенные вершиной вперед, отличающееся тем, что расстояние по длине агрегата в горизонтальной плоскости между вершиной угла, образованного линиями лезвий лапы и осью дисковой батареи, расположенной перед ней, не менее, чем для половины лап составляет
D ÷ D(1 + sinα),
где D диаметр диска батареи;
α - угол между осью батареи и поперечной линией агрегата. 2. Почвообрабатывающее орудие по п.1, отличающееся тем, что расстояние от вершины угла линий лезвий лапы, наиболее удаленной от оси, расположенной перед ней батареи, не превышает 2D(1 + sinα).к