РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА Российский патент 1998 года по МПК A01B35/26 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам культиваторов для поверхностной обработки почвы в орошаемом земледелии.

Известен пружинный культиватор Венцкаго "Грифъ", содержащий раму, три опорных колеса, механизм изменения глубины хода рабочих органов, пружинные стойки и стальные лемешки (наконечники) на их концах [1].

В силу малой ширины захвата лемешков, пружинные стойки размещены в три ряда. Однако при работе на сильно засоренных полях и переувлажненных почвах S-образные стойки забиваются сорняками и влажной почвой. На каждую стойку приходится лишь 15 см ширины обработанной полосы.

Известен также рабочий орган в комплекте с пружинной стойкой, верхняя часть которого содержит S-образную стойку, подпружинник и хомутик, а нижняя часть содержит два отверстия для установки сменной оборотной рыхлительной лапы [2].

Недостатком известного рабочего органа является низкое качество обработки переувлажненных и засоренных полей. Рыхлительная оборотная лапа не производит подрезания сорняков.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является плоскорежущая лапа, включающая стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой шарнирно закреплена стрельчатая лапа с передней кромкой, в которой для снижения тягового сопротивления и упрощения конструкции в верхней части задней стенки стойки выполнена цилиндрическая выемка с прорезью, ширина которой больше толщины лапы, а шарнир размещен в цилиндрической выемке и выполнен в виде диска с пазом, в котором укреплена накладка и размещена имеющая окно лапа; передняя кромка лапы сопряжена с поверхностью дна паза, а задняя стенка стойки размещена внутри окна, ширина которого больше толщины задней стенки, а его длина больше диаметра окружности, описанной вокруг оси шарнира, проходящей через нижнюю точку рабочей кромки стойки; рабочая кромка стойки расположена под острым углом к направлению движения [3]. Эта лапа принята за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкое качество подрезания сорняков, их нависание на стойке и заклинивание шарнира в стойке.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача изобретения - повышение качества поверхностной обработки почвы.

Технический результат - полное подрезание сорняков, стабильная глубина обработки почвы, исключение нависания сорняков на стойке.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном рабочем органе культиватора, включающем стойку и плоскорежущую лапу с односторонним лезвием на внешней кромке, он снабжен упругим элементом, сопряженным с носком стойки и крыльями плоскорежущей лапы, при этом носок стойки размещен в створе и за плоскорежущей лапой; стойка, плоскорежущая лапа и упругий элемент выполнены из разнокачественных материалов; носок S-образной подпружиненной стойки снабжен нишей для установки упругого элемента; ниша носка стойки выполнена в виде Л-образного выступа, выполненного парой параллельных прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани стойки; фронтальная часть носка S-образной стойки снабжена режущей кромкой на лезвии; лезвие носка образовано прокаткой нагретой торцевой части S-образной стойки; упругий элемент выполнен плоским, а его фронтальная часть снабжена режущей кромкой на одностороннем лезвии; торцевые участки упругого элемента выполнены скошенными назад и снабжены лезвиями; упругий элемент снабжен технологическими отверстиями; лезвия упругого элемента образованы локальным нагревом торцевых и фронтальной кромок с последующим их прокатыванием; фронтальные кромки плоскорежущей лапы выполнены эквидистантными задним кромкам, а на крыльях лапы между фронтальными и задними кромками выполнены оппозитно размещенные ниши; на фронтальной части плоскорежущей лапы выполнены лезвия, образованные путем прокатки нагретой кромки; ниши на крыльях лап выполнены в виде Л-образных выступов, образованных парой параллельных задним кромкам прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани плоскорежущей лапы; упругий элемент в нишах S-образной стойки и крыльев плоскорежущей лапы заблокирован фиксаторами в виде полусферических выступов, направленными в технологические отверстия упругого элемента.

За счет того, что плоскорежущая лапа соединена со стойкой посредством упругого элемента, 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 изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения.

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

Для проверки соответствия изобретения требованию "Изобретательский уровень" заявитель провел 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, определенного заявителем, 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 культиватора с S-образной стойкой и плоскорежущей лапой, вид сбоку; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, взаимное положение плоскорежущей лапы, упругого элемента и нижней части стойки, вид в плане; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2, сечение в продольно-вертикальной плоскости последовательно установленных плоскорежущей лапы, нижней части стойки и упругого элемента; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2, взаимное положение левого удаленного конца упругого элемента и левого крыла лапы и их блокировка одним из фиксаторов в нише плоскорежущей лапы; на фиг. 5 - упругий элемент, вид в плане; на фиг. 6 - процесс выполнения по безотходной технологии партии заготовок при резке по эквидистантным линиям соседних плоскорежущих лап, вид в плане.

Рабочий орган культиватора (см. фиг. 1 и 2) содержит стойку 1, плоскорежущую лапу 2 и упругий элемент 3.

Стойка 1 выполнена S-образной формы. Верхняя часть стойки 1 снабжена подпружинником 4. Стойка 1 с подпружинником 4 взаимно соединены хомутом 5. Ширина стойки 1 равна 40 мм, а ее толщина 7 мм. Высота стойки 1 равна 450 ± 1 мм. Материал стойки 1 - сталь марки 70Г по ГОСТ 14959-79 и подвержен термической обработке до твердости 360 - 475 НВ. Нижняя часть стойки 1 снабжена нишей 6. Ниша 6 стойки 1 выполнена в виде Л-образного выступа, выполненного парой параллельных прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани 7 стойки 1. Фронтальная часть 8 носка 9 S-образной стойки 1 снабжена режущей кромкой 10 на лезвии 11. Угол заточки лезвия 11 не превышает 25^o. Лезвие 11 носка 9 S-образной стойки 1 образован прокаткой предварительно нагретой торцевой части 8. Это позволяет при изготовлении S-образной стойки 1 избежать механических обработок путем фрезерования рабочих участков и перевода дорогого металла в стружку.

Упругий элемент 3 выполнен из полосы шириной 40 мм и толщиной 5 мм. Материал полосы - сталь 20ХН2М по ГОСТ 4543-71. Фронтальная часть упругого элемента 3 снабжена режущей кромкой 12 на одностороннем лезвии 13. Торцевые участки на удаленных концах 14 и 15 упругого элемента 3 выполнены скошенными назад и снабжены лезвиями 16 и 17. Упругий элемент 3 снабжен технологическими отверстиями 18 - 20 диаметром 13 мм. Угол заточки лезвий 13, 16 и 17 упругого элемента 3 выполнен в пределах 21 - 23^o. Лезвия 13, 16 и 17 упругого элемента 3 образованы локальным нагревом торцевых и фронтальной кромок с последующим их прокатыванием между роликами, оси которых взаимно наклонены под углом 22^o. Поверхностный наклеп лезвий 13, 16 и 17 упругого элемента 3 повышает их износостойкость.

Плоскорежущая лапа 2 выполнена из полосовой стали шириной 400 мм и толщиной 3 мм. Материал полосовой стали У12А по ГОСТ 1435-74. Плоскорежущая лапа 2 образована резкой фронтальной кромки 21 по двум перекрещивающимся линиям с углом между ними 120 ± 1^o. Выполнение плоскорежущей лапы 2 по эквидистантным линиям позволяет из полосовой стали шириной 400 мм выполнить заготовки без отходов из высокопрочной износостойкой инструментальной стали (см. фиг. 66). На фронтальной части 21 выполнено лезвие 22 с режущей кромкой 23. Лезвие 22 образовано путем прокатки фронтальной кромки 21 при локальном разогреве металла до 500 - 600^oC между парами роликом с углом наклона их осей 18 ± 1^o. Это обстоятельство позволяет получить одностороннее лезвие 22 с углом заточки 18 ± 1^o. Твердость лезвий 22 - 64 HRCэ. На левом крыле 24 и правом крыле 25 выполнены две оппозитно размещенные ниши 26 и 27. Ниши 26 и 27 на крыльях 24 и 25 плоскорежущей лапы 2 выполнены в виде Л-образных выступов, образованных парой параллельными задним кромкам 28 прорезей и деформацией основного материала, в направлении от нижней грани 29 плоскорежущей лапы 2. Ниши 26 и 27 размещены равноудаленно от передней фронтальной кромки 21 и задней кромки 28.

Упругий элемент 3 заблокирован в нишах 26 и 27 крыльев 24 и 25 плоскорежущей лапы 2 и в нише 6 S-образной стойки 1 фиксаторами 30 - 32 в виде полусферических выступов, направленными в технологические отверстия 18 - 20 упругого элемента 3.

Стойка 1, плоскорежущая лапа 2 и упругий элемент 3 выполнены из разнокачественных сталей, соответственно Сталь 70Г, Сталь 20ХН2М и Сталь У12А. Локальный нагрев фронтальных кромок 9 носка 8 стойки 1, фронтальной кромки и торцов упругой пластины 3 и фронтальной кромки 21 плоскорежущей лапы 2 при производстве соответственно лезвий 11, 13, 16 и 17 и 22 привело к объемной закалке режущих кромок 10, 12 и 23 до 40 - 60 НРСэ и поверхностному наклепу. Это позволяет резко повысить и ресурс рабочего органа.

В описанном рабочем органе, детали которого выполнены из разнокачественных несвариваемых друг с другом конструкционных сталей, произведено неразъемное соединение, обеспечивающее работоспособность и высокую надежность устройства.

Рабочий орган культиватора работает следующим образом.

Десять стоек 1 S-образной формы закрепляют на соответствующих брусьях прицепного культиватора КПЭ-3,8. Глубину культивации устанавливают с учетом засоренности участка и вида культивации, а также времени проведения поверхностной обработки почвы. При движении плоскорежущей лапы 2 на заданной глубине обработки почвы режущая кромка 23 лезвия 22 подрезает пласт почвы с корнями растений. Далее пласт почвы поступает на лезвие 13 упругого элемента 3, претерпевая повторную деформацию. Разрыхленный пласт укладывается на дно открытой борозды. При разрушении разноплотной почвенной структуры и наличия большого количества корней в почве приводит к тому, что тяговое сопротивление рабочего органа изменяется в определенном диапазоне усилий с высокой частотой. Высокочастотные колебания S-образной стойки 1 в направлении движения режущей кромки 23 плоскорежущей лапы 2 гасятся упругими качествами S-образной стойки 1. Вместе с тем высокочастотные колебания лезвия 22 благоприятно сказываются на процесс резания поверхностного почвенного слоя и корней сорняков. Размещение плоскорежущей лапы 2 на упругом элементе 3 способствует устойчивой обработке почвы и по глубине обработки как по направлению движения культиватора, так и по ширине захвата. Плавные переходы ниш 26, 6 и 27 на поверхностях плоскорежущей лапы 2 и упругого элемента 3 из-за очень малой высоты подъема пласта (всего лишь 8 мм) на локальных участках исключает сгруживание почвы. Выполнение плоскорежущей лапы 2 из высокопрочной инструментальной стали У12А и упругого элемента 3 из стали 20ХН2М обеспечивают длительную работоспособность режущих кромок 23 и 12. Срок службы описанного рабочего органа без переточки лезвий 22, 11, 13, 16 и 17 составляет 600 - 680 га паров. Переточку выше упомянутых лезвий производят локальным нагревом и прокатыванием изношенных кромок износившихся участков.

Таким образом, изложенные 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 описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

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

Источники информации, принятые во внимание.

1. Каталог сельскохозяйственных машин и орудий торгового дома под фирмой Альфреда Гродзкого. Издание 2. Варшава, 1902. Раздел "Пружинные культиваторы". Пружинный культиватор Венцкого "Грифъ", фиг. 91, с. 59.

2. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин в четырех томах. Изд. 2 под редакцией М.И.Клецкина, т. 2, М.: Машиностроение, 1967, с. 196, рис. 61 и 65.

3. Авторское свидетельство СССР N 1477264, кл. A 01 B 35/26, 1989.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в рабочих органах культиваторов для поверхностной обработки почвы в орошаемом земледелии. Сущность изобретения: рабочий орган содержит стойку и плоскорежущую лапу. Лапа выполнена с односторонним лезвием по внешней кромке. Рабочий орган снабжен упругим элементом, сопряженным с носком стойки и крыльями плоскорежущей лапы. Носок стойки размещен в створе и за плоскорежущей лапой. Стойка, плоскорежущая лапа и упругий элемент выполнены из разнокачественных материалов. Носок S-образной подпружиненной стойки снабжен нишей для установки упругого элемента. Ниша носка стойки выполнена в виде Л-образного выступа, выполненного парой параллельных прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани стойки. Упругий элемент выполнен плоским, а его фронтальная часть снабжена режущей кромкой на одностороннем лезвии. На крыльях лапы между фронтальными и задними кромками выполнены оппозитно размещенные ниши. Упругий элемент в нишах S-образной стойки и крыльев плоскорежущей лапы заблокирован фиксаторами в виде полусферических выступов, направленными в технологические отверстия упругого элемента. 13 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Рабочий орган культиватора, включающий стойку и плоскорежущую лапу с односторонним лезвием на внешней кромке, отличающийся тем, что он снабжен упругим элементом, сопряженным с носком стойки и крыльями плоскорежущей лапы, при этом носок стойки размещен в створе и за плоскорежущей лапой. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что стойка, плоскорежущая лапа и упругий элемент выполнены из разнокачественных материалов. 3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что носок S-образной подпружиненной стойки снабжен нишей для установки упругого элемента. 4. Рабочий орган по пп.1 и 3, отличающийся тем, что ниша носка стойки выполнена в виде Л-образного выступа, выполненного парой параллельных прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани стойки. 5. Рабочий орган по пп.1 и 3, отличающийся тем, что фронтальная часть носка S-образной стойки снабжена режущей кромкой на лезвии. 6. Рабочий орган по пп. 1, 3 и 5, отличающийся тем, что лезвие носка образовано прокаткой нагретой торцевой части S-образной стойки. 7. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен плоским, а его фронтальная часть снабжена режущей кромкой на одностороннем лезвии. 8. Рабочий орган по пп.1 и 7, отличающийся тем, что торцевые части упругого элемента выполнены скошенными назад и снабжены лезвиями. 9. Рабочий орган по пп. 1 и 7, отличающийся тем, что упругий элемент снабжен технологическими отверстиями. 10. Рабочий орган по пп.1 и 7, отличающийся тем, что лезвия упругого элемента образованы локальным нагревом торцевых и фронтальной кромок с последующим их прокатыванием. 11. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что фронтальные кромки плоскорежущей лапы выполнены эквидистантными задним кромкам, а на крыльях лапы между фронтальными и задними кромками выполнены оппозитно размещенные ниши. 12. Рабочий орган по пп.1 и 11, отличающийся тем, что на фронтальной части плоскорежущей лапы выполнены лезвия, образованные путем прокатки нагретой кромки. 13. Рабочий орган по пп.1 и 11, отличающийся тем, что ниши на крыльях лап выполнены в виде Л-образных выступов, образованных парой параллельных задним кромкам прорезей и деформацией основного материала в направлении от нижней грани плоскорежущей лапы. 14. Рабочий орган по пп.1, 3, 9 и 11, отличающийся тем, что упругий элемент в нишах S-образной стойки и крыльев плоскорежущей лапы заблокирован фиксаторами в виде полусферических выступов, направленных в технологические отверстия упругого элемента.