ЩЕЛЕРЕЗ Российский патент 1998 года по МПК A01B13/16 

\2 Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для щелевания почвы при противоэрозионной обработке.

Известен рабочий орган для щелевания почвы, содержащий стойку с ножом в виде двугранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой формой режущей кромки, в котором с целью снижения тягового сопротивления криволинейно-вогнутая режущая кромка ножа выполнена в виде параболы с центром ее ветви на середине высоты стойки, при этом угол заточки ножа в верхней и нижней частях параболы уменьшается к центру ее ветви; величина угла заточки ножа уменьшается от 40 до 18^o [1].

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится низкое качество обработки почвы. Это вызвано тем, что рабочий орган не содержит долота. Нижний носок стойки во время работы интенсивно изнашивается. Вместо заостренного наконечника появляется тупая затылочная фаска, которая выталкивает стойку из щели. Этим нарушается заданная глубина поделки щели. Несмотря на то что угол заточки двугранного лезвия выполнен переменным, по мере наработки происходит интенсивный износ режущей кромки. Последнее приводит к тому, что резко возрастает тяговое сопротивление рабочего органа и резко снижаются качественные показатели работы. Растительные остатки нависают на стойку, образуя вдоль стенок щели почвенные валики. Последние препятствуют доступу влаги во внутрь щели. При лавинном потоке воды почвенные валики закрывают входную часть (устьице) щели, и водоперехватывающая щель не работает. Уплотненные стенки щели не обеспечивают передачи влаги в бок от стенок щели.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является орудие для почвозащитной обработки почвы, содержащее последовательно установленные друг за другом щелерез и рабочий орган для рыхления стенок щели, в котором с целью повышения степени крошения почвы по краям щели рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде установленного на пружинной С-образной стойке наральника с полувинтовым отвальчиком; перед щелерезом установлен размещенный с ним в одной плоскости диск [2]. Это орудие принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкое качество поделки щелей, сложность конструкции, металлоемкость, большие энергозатраты и низкая техническая надежность рабочего органа для рыхления стенок щели. На раме орудия в последовательный ряд размещены дисковый нож, щелерез и на С-образной стойке наральник с полувинтовым отвальчиком. Рабочий орган для рыхления стенок щели может работать лишь в щели, ширина которой должна быть не меньше 60 мм. Этим диктуется резкое возрастание тягового сопротивления орудия и щелереза.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение интенсивности крошения почвы по стенкам щели.

Технический результат - снижение тягового сопротивления, повышение технической надежности и качества рыхления стенок щели.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем последовательно установленные друг за другом стойку с ножом в виде двугранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой формой режущей кромки на фронтальной части и долотом на нижнем участке и в створе стойки, рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде гибкой тяги, например якорной цепи, конечные звенья которой посредством переходников соединены с верхним и нижним участками стойки, при этом каждый переходник выполнен в виде отдельного звена цепи и цилиндрической цапфы, установленной в наклонном отверстии и зафиксированной цилиндрическими штифтами, оси которых ориентированы ортогонально осям цапфы и не пересекаются; длина якорной цепи больше высоты стойки; переходник на нижнем участке стойки размещен выше долота.

За счет того, что рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде гибкой тяги - якорной цепи, 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 заявленного 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 заявленного изобретения, результаты которого показывают, что 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, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображен щелерез, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, поперечное сечение стойки ножа и звена якорной цепи - рабочего органа для рыхления стенок щели; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1, диаметральный разрез переходника якорной цепи и сечение наклонного отверстия на нижнем участке стойки; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1, поперечные сечения долота и переходника в наклонных отверстиях на нижнем участке стойки и положение одного из цилиндрических штифтов, фиксирующих переходник в стойке; на фиг. 5 - поперечное сечение стенок щели: а - образованной боковыми стенками ножа, б - после обработки звеньями якорной цепи; на фиг. 6 - положение гибкой тяги - якорной цепи в створе стойки: а - при равном удельном сопротивлении q по высоте H₂ щели, б - при удельном сопротивлении почвы q_max на нижнем переуплотненном участке H₁ щели, с - при обработке пересушенных почв.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Щелерез (фиг. 1 - 4) состоит из стойки 1, долота 2 и рабочего органа 3 для рыхления стенок щели 4 (фиг. 5).

Стойка 1 выполнена из листовой конструкционной стали 45 - стали 60 толщиной не более t = 20 мм. Высота стойки 1 равна 800 мм, а ее длина - 480 мм. Верхняя часть 5 стойки 1 снабжена тремя отверстиями. Отверстия 6 выполнены диаметром 29 H10 для крепления к балкам навесного орудия. Отверстие 7 выполнено диаметром 100 H12 мм для установки стойки 1 на бонку продольной балки рамы орудия. Бонка в отверстии 7 исключает срез крепежных болтов диаметром 27 мм, размещаемых в отверстиях 6. Нижняя часть 8 стойки 1 снабжена долотом 2. Долото 2 изготовлено из высокопрочной и износостойкой стали марки У8. Долото 2 имеет диаметр 16 мм. На поверхности долота 2 выполнены полуцилиндрические фаски (не показаны). На боковой поверхности нижней части 8 стойки 1 просверлены три отверстия диаметром 20 H9 мм для установки крепежных штифтов 9. Нижняя часть 8 стойки 1 снабжена наклонным отверстием диаметром 17 мм для установки долота 2. Угол наклона оси отверстия к горизонту не превышает 5^o. Фронтальная часть 10 стойки 1 снабжена ножом в виде двугранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой формой режущей кромки лезвия 11 с переменным углом заточки. Угол заточки стойки 1 изменяется в диапазоне от 180^o в нижней ее части 8 до 20^o в ее средней части и не более 30^o в ее верхней части 5. На одной из грани лезвия 11 выполнено углубление, которое заполнено сверхтвердым износостойким наполнителем 12 (фиг. 2). Наполнитель 12 на лезвии 11 образует криволинейно-вогнутую режущую кромку 13. Угол постановки режущей кромки 13 к горизонту по высоте стойки 1 изменяется от 60 до 160^o.

Рабочий орган 3 для рыхления стенок щели выполнен в виде гибкой тяги и установлен за стойкой 1. Рабочий орган 3 выполнен из нечетного числа звеньев 14 якорной цепи. Конечные звенья 15 и 16 якорной цепи соединены с верхней и нижней частями стойки 1 посредством переходников 17 и 18, установленных в наклонных отверстиях 19 и 20 в верхней части 5 и нижней части 8 стойки 1. Каждый переходник 17 (18) выполнен в виде отдельного звена цепи 21 и цилиндрической цапфы 22 (фиг. 3). Цапфа 22 выполнена диаметром 16 мм и длиной 120 мм. На цапфах 22 выполнены цилиндрические лыски 23 радиусом 10 мм. Звено цепи 21 выполнено с прорезью, которое после соединения с крайним звеном 14 якорной цепи сваривается замкнутым швом посредством электрической сварки. На боковой грани перпендикулярно оси отверстия 19 (20) выполнена пара отверстий диаметром 20 H9 мм для установки цилиндрических штифтов 24. Длина штифтов 24 меньше или равна толщине t стойки 1. Оси отверстий для штифтов 24 ориентированы ортогонально осям отверстий 19 и 20 и не пересекаются. Длина якорной цепи в 1,5 - 1,8 раза больше высоты стойки 1. Это позволяет звеньям 14 в зависимости от плотности почвы по глубине щели 4 размещаться по цепной линии (фиг. 6). Переходники 17 и 18 выполнены одного типоразмера, и отечественным сельскохозяйственным машиностроением выпускаются как стандартные детали нескольких типоразмеров. Переходники 17 и 18 выполнены штамповкой. Ось цилиндрического штифта 24 ориентирована вдоль оси звена 21. Переходник 18 на нижнем участке 8 стойки 1 размещен выше долота 2 (фиг. 1 и 4).

Щелерез работает следующим образом.

Стойку 1 щелереза навешивают на бонку рамы почвообрабатывающей машины и с помощью резьбовых болтов фиксируют на балке. Болты М27 х 150 устанавливают в отверстия 6. Верхняя часть 5 стойки 1 отверстием 7 размещена на бонке балки рамы. Бонка рамы исключает срез крепежных болтов. После затяжки болтов стойка 1 на раме орудия занимает рабочее положение. Долото 2 в нижней части 8 стойки 1 выдвигают из наклонного отверстия, чтобы консоль в передней части составляла 50 - 60 мм. Затем долото 2 в наклонном отверстии фиксируют цилиндрическими штифтами 9. Проверяют техническое состояние звеньев 14 якорной цепи, переходников 17 и 18 и положение цилиндрических штифтов 24. Навесной системой агрегатируемого трактора раму почвообрабатывающей машины переводят в рабочее положение. Режущая кромка на лобовой части долота 2 разрезает верхний почвенный слой и увлекает за собой нижнюю часть 8 стойки 1. Режущая кромка 13 двугранного лезвия 11 вертикально разрезает пахотный слой почвы вместе с корнями растений. За счет лобового сопротивления долота и кривизны фронтальной части 10 стойка 1 заглубляется на глубину поделки щелей и рыхления почвенного горизонта в пределах 400 - 600 мм. При дальнейшем движении стойки 1 режущей кромкой 13 разрезаются на части растительные и корневые остатки. Несрезанные корни и стебли смещаются по наклонной кривой вниз в сторону плужной подошвы. За счет увеличения боковой нагрузки на стенки стойки 1 стебли разрываются и остаются в почве. Почвогрунт с нижних слоев приподнимается вверх на незначительную высоту и остается под пахотным слоем. В результате уплотнения стенок щели 4 растительными остатками и почвой уменьшается их осыпание и заиливание. Переменный угол заточки режущей кромки 13 по высоте стойки 1 и ее кривизна обеспечивают стабильную работу ножа стойки 1 и устойчивое выполнение технологического процесса образования щели 4 (фиг. 5а). Вслед за стойкой 1 ножа щелереза в работу вступает рабочий орган 3 для локального рыхления стенок щели 4 (фиг. 1 и 5б). Звенья 14 якорной цепи переходниками 17 и 18 увлекаются в щель 4 и при устойчивом движении стойки 1 в почве на заданной глубине каждое звено шириной "T" образует в почве локальные углубления (фиг. 5б). Переход между локальными углублениями 25 в стенках 26 щели 4 способствует проникновению перехватываемой влаги в нижележащие почвенные слои. Одновременно с этим локальные углубления 25 увеличивают объем щели 4. При работе щелереза во влажных почвенно-климатических условиях обрабатываемый почвенный слой равномерно по высоте щели 4 давит на звенья 14 цепи. Верхняя и нижняя ветви цепи преодолевают удельное сопротивление почвы q. Налипшие частицы почвы вдавливаются в стенки щели. Звенья 14 якорной цепи укладываются в этом случае по линии, соответствующей цепной линии (но не по ветвям параболы) (фиг. 6а).

При работе щелереза (фиг. 6б) на тяжелых почвах при рыхлении подпахотного горизонта удельное давление в нижней части щели H₁ достигает предельных значений q_max. Звеньями цепи 14 от верхнего переходника 17 плодородная почва увлекается в нижнюю часть щели 4. При этом стенки щели 4 обмазываются плодородным слоем почвы, увеличивая тем самым плодородный слой почвы, ее водопроницаемость по всему срезу почвенного горизонта и одновременно с этим повышаются условия для аэрации нижних горизонтов. В последующем в период вегетации растений через эти щели происходит перемещение почвенной влаги из нижних почвенных слоев в корнеобитаемый горизонт.

При рыхлении пересушенных почв (фиг. 6с) верхний почвенный слой имеет большее удельное сопротивление, нежели ее нижние горизонты. Звенья 14 якорной цепи изменяют свое положение. В этом случае влажные слои увлекаются вверх и почвенными частицами обмазываются стенки 25 в верхнем пересушенном горизонте. Благодаря этому резко увеличивается стойкость стенок 25 щели 4 против обваливания.

На конце загонки орудие переводят в транспортное положение. Звенья 14 от верхнего переходника 17 занимают положение по линии отвеса. Почвенные частицы выпадают из звеньев 14 цепи и происходит самоочищение рабочего органа 3.

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 изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

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

Щелерез предназначен для формирования щелей в почве при противоэрозионной обработке. Щелерез содержит стойку 1 с ножом, долото 2 и рабочий орган 3 для рыхления стенок щели, установленные друг за другом. Нож выполнен в виде двугранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой формой режущей кромки 13 на фронтальной части. Долото 2 в виде съемного стержня размещено на нижнем участке стойки 1. Рабочий орган 3 для рыхления стенок щели выполнен в виде гибкой тяги, например якорной цепи, и установлен за стойкой 1. Конечные звенья цепи посредством переходников 17, 18 соединены с верхней и нижней частями стойки 1. Каждый переходник 17, 18 выполнен в виде отдельного звена цепи и цилиндрической цапфы. Цапфы установлены в наклонных отверстиях в верхней и в нижней частях стойки 1. Переходники 17, 18 зафиксированы в наклонных отверстиях по крайней мере парами цилиндрических штифтов. Оси штифтов ориентированы ортогонально осям цапфы и не пересекаются. Длина якорной цепи больше высоты стойки 1 для повышения качества рыхления стенок щели и снижения тягового сопротивления. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Щелерез, содержащий последовательно установленные друг за другом стойку с ножом в виде двугранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой формой режущей кромки на фронтальной части и долотом на нижнем участке и установленный за стойкой рабочий орган для рыхления стенок щели, отличающийся тем, что рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде гибкой тяги, например якорной цепи, конечные звенья которой посредством переходников соединены с верхней и нижней частями стойки, при этом каждый переходник выполнен в виде отдельного звена цепи и цилиндрической цапфы, установленной в наклонном отверстии и зафиксированной цилиндрическими штифтами, оси которых ориентированы ортогонально осям цапфы и не пересекаются. 2. Щелерез по п.1, отличающийся тем, что длина якорной цепи больше высоты стойки. 3. Щелерез по п.1, отличающийся тем, что переходник на нижнем участке стойки размещен выше долота.