ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ КАТОК Российский патент 1998 года по МПК A01B29/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим рабочим органам, предназначенным для уплотнения почвы на заданной глубине с одновременным выравниванием поверхности поля и вычесыванием сорняков.

Известен почвообрабатывающий каток (Исследование рабочих органов дисковых катков для уплотнения почвы в условиях Западной Сибири. Дисс. на соиск. к.т.н. - Омск, 1973, с. 28), состоящий из набора кольцевидных каточков, обод которых в сечении имеет форму круга.

Недостатком данного устройства является то, что при работе такого каточка под углом атаки (углом разворота каточка относительно направления движения агрегата) работает не вся наружная поверхность кольца, а приблизительно 2/3 ее части, а значит, неоправдан расход металла на производство каточков, кроме того, большая выпуклость наружной поверхности приводит к налипанию почвы на наружной поверхности и при наличии растительных остатков происходит забивание межкаткового пространства. На практике на таких орудиях устанавливают дополнительные устройства в виде чистиков (например, на лущильниках ЛДГ-15, бороне дисковой БДТ-7 и т.п.), что также приводит к увеличению металлоемкости конструкции.

Известен также почвообрабатывающий каток (А.С. СССР 1496650, кл. A 01 B 29/04, публ. 1989), являющийся прототипом заявляемого технического решения. Каток-прототип состоит из набора кольцевидных каточков, соединенных с осью посредством спиц, причем кольцо имеет форму усеченного конуса, где угол внутренней конической поверхности больше или равен углу наружной конической поверхности.

Каток-прототип позволяет не только уплотнить почву на определенной глубине, создавая верхний мульчирующий слой, но и вычесывать сорняки. Недостатком данного технического решения является то, что при работе катка под углом атаки на наружной конусной поверхности происходит налипание почвы в виде овала. Как показали результаты хозяйственных испытаний, эти налипания при влажности почвы более 20% и наличии растительных остатков приводят к забиванию межкаткового пространства. Кроме того, при обработке твердых каменистых почв происходит деформация обода катков из-за их недостаточной жесткости. Поэтому приходится увеличивать физическое сечение обода или же увеличивать количество спец, что в свою очередь приводит к увеличению металлоемкости катка. К тому же увеличение количества спиц способствует забиванию почвой и растительными остатками из-за уменьшения скважности (внутрикаткового пространства).

Задача заявляемого технического решения - исключение налипания почвы на поверхность каточков в процессе обработки почвы без установки дополнительных устройств (чистиков) для их очистки. Технический результат - уменьшение усилия скольжения почвы по ободу за счет изменения конфигурации поперечного сечения кольца с сохранением всех положительных качеств конусных катков - возможности уплотнения почвы на определенной глубине, создание мульчирующего слоя, выравнивание почвы и вычесывание сорняков. Исключение налипания почвы позволяет избежать дополнительных энергетических потер, возникающих вследствие увеличения сопротивления скольжения в боковом направлении (при налипании происходит трение между поверхностями земля-земля, что увеличивает сопротивление по сравнению с нормальным режимом, где трение между поверхностями земля-металл). Изменение конфигурации поперечного сечения кольца позволит достигать необходимой жесткости конструкции при меньшем количестве спиц и устранит налипания почвы. Это в свою очередь позволит проводить качественную обработку почвы - уплотнение на необходимой глубине, выравнивание почвы и вычесывание сорняков - без забивания межкольцевого пространства почвой и растительными остатками.

Задача решается за счет того, что в почвообрабатывающем катке для уплотнения почвы и вычесывания сорняков, включающем расположенную под углом атаки ось и кольцевидные каточки, соединенные с осью посредством спиц, наружная поверхность кольцевидных каточков выполнена в виде выпуклой криволинейной поверхности, причем хорда, стягивающая дугу выпуклой криволинейной поверхности, наклонена к оси вращения каточков под углом 10 - 35^o. Кроме того, внутренняя поверхность кольцевидного каточка выполнена в виде вогнутой криволинейной поверхности или в виде усеченного конуса. Кроме того, стрела прогиба обода каточка в поперечном сечении выполнена от 0,2 до 0,6 части его ширины.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что наружная поверхность кольцевидных каточков выполнена в виде выпуклой криволинейной поверхности, причем хорда, стягивающая дугу выпуклой криволинейной поверхности, наклонена к оси под углом 10 - 35^o. Кроме того, заявляемое техническое решение отличается также тем, что внутренняя поверхность кольцевидного каточка выполнена в виде вогнутой криволинейной поверхности или в виде усеченного конуса, а стрела прогиба обода каточка в поперечном сечении выполнена от 0,2 до 0,6 части его ширины.

Выполнение наружной поверхности кольцевидных каточков в виде участка выпуклой криволинейной поверхности (например, в виде шарового сектора 2-го рода, или полуовальной в сечении), в котором хорда, стягивающая дугу выпуклой криволинейной поверхности, наклонена к оси под острым углом, позволяет исключить налипание почвы на поверхность каточков.

Наклон хорды под углом менее 10^o ведет к нежелательному уменьшению воздействия каточка на почву в поперечном направлении и как следствие к уменьшению эффекта выравнивания поверхности, сглаживается разность характеристик воздействия каточков на почву при переводе их из пассивного в активный вариант работы. Наклон хорды под углом более 35^o ведет к резкому увеличению сопронии.

Выполнение стрелы прогиба обода каточка менее 0,2 части его ширины нецелесообразно ввиду снижения жесткости конструкции, выполнение ее боле 0,6 части ширины способствует налипанию почвы на обод кольцевидного каточка.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически изображен общий вид катка, установленного под углом к направлению перемещения почвообрабатывающего агрегата; на фиг. 2 - вариант выполнения кольца катка с криволинейной внутренней поверхностью; на фиг. 3 - вид кольца катка в разрезе для варианта с конусной внутренней поверхностью.

Почвообрабатывающий каток, установленный под углом μ к направлению движения V, состоит из набора каточков 1, которые при помощи спиц 2 соединены с осью 3.

Кольцо катка с шириной B выполнено с выпуклостью h, а хорда, стягивающая дугу выпуклой криволинейной поверхности, наклонена к оси под углом α.
Почвообрабатывающий каток работает следующим образом.

При перемещении катка по почве каждый каточек 1 своей овальной наружной поверхностью уплотняет, вдавливая поверхность почвы, раздавливая комки вначале точечным сопротивлением, при этом часть почвы сдвигается с гребней в борозды и происходит вычесывание сорняков и выбрасывание их на поверхность почвы, где резко снижается их приживаемость.

Каточек с наружной поверхностью согласно изобретению самоочищается от почвы в процессе работы, так как эффект клина при смещении почвы в этом случае значительно меньше по сравнению с катком-прототипом.

Каток предназначен для уплотнения почвы после вспашки. Выполнение наружной поверхности каточков в виде выпуклой криволинейной поверхности таким образом, что хорда, стягивающая дугу этой поверхности, наклонена к оси вращения каточков под углом 10 - 35 ^o, уменьшает усилие скольжения почвы по ободу и за счет этого снижается налипание почвы на поверхность каточков. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы и вычесывания сорняков, включающий расположенную под углом атаки ось и кольцевидные каточки, соединенные с осью посредством спиц, отличающийся тем, что наружная поверхность кольцевидных каточков выполнена в виде выпуклой криволинейной поверхности, причем хорда, стягивающая дугу выпуклой криволинейной поверхности, наклонена к оси вращения каточков под углом 10 - 35^o. 2. Каток по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность кольцевидного каточка выполнена в виде вогнутой криволинейной поверхности или в виде усеченного конуса. 3. Каток по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стрела прогиба обода каточка в поперечном сечении выполнена от 0,2 до 0,6 части его ширины.