Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и является рабочим органом культиватора для предпосевной обработки почвы.
Известен комбинированный рабочий орган культиватора для предпосевной обработки и комплексного внесения жидких растворов, включающий стойку с двухсторонней заточкой, соединенную с культиваторной лапой, и трубопровод для подвода жидких удобрений, в котором, с целью повышения качества предпосевной обработки почвенного пласта с внесением жидких растворов в почву и на поверхность, трубопровод снабжен распределителем жидких удобрений и распылителем, который размещен над культиваторной лапой, причем крылья последней выполнены криволинейными в поперечном сечении с выпуклостью вверх, а распределители жидких удобрений расположены под крыльями (SU, авторское свидетельство N 965375, М.кл.4 A 01 B 49/06, 1982).
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результаты при использовании известного устройства, относятся низкое качество обработки почвы. Это вызвано тем, что для размещения распылителей необходимо выполнить крылья лап криволинейными, что сопряжено с увеличением угла резания, складывающегося из угла заточки и заднего угла между лезвием и поверхностью обработанной почвы. Большой угол резания приводит к разбросу почвенных частиц, неравномерной укладке почвенных агрегатов на дно обрабатываемого слоя и сдвигу почвы в бок. Описанный рабочий орган не приемлем для предпосевной обработки почвы под посев семян трав и других кормовых культур (амарант, мальва, козлятник, рапс) с малой глубиной заделки, не превышающей 2 см. При обработке почв повышенной влажности описанный рабочий орган обволакивается почвой и растительными остатками. Стойка и крылья стрельчатой лапы не очищаются от нависших сорняков.
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, с целью 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; 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 (SU, авторское свидетельство N 1477264, М.кл.4 A 01 B 35/26, 1989).
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся неравномерность глубины культивации по ширине лапы и неполное подрезание сорняков из-за деформации лапы в поперечно-вертикальной плоскости по длине крыльев. Увеличение толщины лапы приводит к утолщению лезвия, и, следовательно, к тупой режущей кромке с радиусом галтели более 0,7-1,0 мм, что недопустимо при резании корней с упругой опорой. Уменьшение толщины плоскорежущей лапы приводит к снижению прочности крыльев лапы и к нарушению агротехнического допуска обработки почвы по глубине. Повышение прочности лапы увеличением ширины ее крыльев приводит к залипанию почвы на внешней ее поверхности. Описанный рабочий орган при работе на почвах с влажностью выше 20% склонен к залипанию. Большой почвенный слой накапливается на крыльях лапы в местах сопряжения со стойкой. Наличие шарнира с горизонтальной осью вращения в месте соединения стойки с плоскорежущей лапой не обеспечивает схода с режущих кромок нависших корней и стеблей сорняков.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является плоскорежущая лапа, включающая стойку с долотом и шарнирно закрепленную на ней посредством горизонтального шарнира стрельчатую лапу, в которой, с целью снижения тягового сопротивления, горизонтальный шарнир лапы выполнен в виде двухзвенной шарнирной тяги, один конец которой связан со стойкой посредством дополнительного горизонтального шарнира, а другой - с лапой посредством вертикального шарнира (SU, авторское свидетельство N 980641. М.кл.3 A 01 B 35/26, 1982). Это устройство нами принято за ближайший аналог.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся большое количество шарниров, работающих в абразивной среде. Последнее приводит к их механическому износу. Из-за люфтов в шарнирах стрельчатая лапа по ходу движения культиватора изменяет глубину и ширину обработанной зоны, при этом отклонения по глубине обработки превышают агротехнические допуски.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - обеспечение стабильности глубины обработки почвы, равномерной ширины захвата при курсовой устойчивости и снижение тягового сопротивления путем самоочищения режущих кромок лапы.
Технический результат - повышение качества обработки почвы и снижение энергоемкости культивации.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном рабочем органе культиватора, включающем стойку, на которой шарнирно с возможностью углового смещения вокруг вертикальной оси вращения закреплена плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, плоскорежущая лапа выполнена в виде сегмента и снабжена стабилизаторами курса, а стойка лапы имеет полую тонкостенную трубу с сужением ее верхней части для установки в держателе поводка культиватора, при этом в месте сопряжения стойка соединена с плоскорежущей лапой вертикальным шарниром, а угловое смещение плоскорежущей лапы вокруг вертикальной оси вращения ограничено упором, закрепленным на стойке для взаимодействия с одной из выполненных на тыльной части плоскорежущей лапы вертикальных граней; стабилизатор курса плоскорежущей лапы выполнен в виде криволинейной косопоставленной пластины с вертикальным обрезом, ориентированным параллельно к направлению движения, а на крыльях лапы стабилизаторы установлены оппозитно; стабилизатор выполнен локальной выдавкой части материала крыла плоскорежущей лапы, а вертикальный обрез - срезом боковой грани выдавки; высота выдавки равна или больше толщины плоскорежущей лапы; ось вращения плоскорежущей лапы размещена по высоте сегмента между дугой и его хордой; ось вращения плоскорежущей лапы размещена в центре тяжести ее геометрической фигуры; ось вращения плоскорежущей лапы размещена между центром тяжести и тыльной частью сегмента; ось вращения плоскорежущей лапы размещена между центром тяжести и тыльной частью сегмента; ось вращения плоскорежущей лапы выполнена соосной с осями стойки и вертикального шарнира; вертикальный шарнир соединения плоскорежущей лапы с ее стойкой выполнен в виде полого стакана, нижняя часть которого соединена с технологическим отверстием плоскорежущей лапы, размещенного во внутренней полости стойки и сопряженного с внешней поверхностью стакана радиального подшипника скольжения и двух опорных шайб осевого подшипника скольжения, причем опорные шайбы размещены между внешней и внутренней донными частями полого стакана, при этом верхняя опорная шайба установлена между цапфой во внутренней полой части стойки с соединенной с ней, а осевое смещение относительно цапфы полого стакана и опорных шайб осевого подшипника скольжения ограничено гайкой на резьбовом штифте цапфы; резьбовая часть цапфы стойки снабжена радиальным пазом; стойка снабжена дренажным отверстием, выполненным в стенке стойки выше цапфы вертикального шарнира; вертикальные грани на тыльной части плоскорежущей лапы выполнены тангенциально направленными к вертикальной оси ее вращения.
За счет того, что плоскорежущая лапа снабжена стабилизаторами курса и со стойкой соединена вертикальными шарниром, достигается указанный выше технический результат.
Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан рабочий орган культиватора, вид сзади.
На фиг. 2 - то же, вид в плане.
На фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1, диаметральный разрез вертикального шарнира соединения плоскорежущей лапы со стойкой.
На фиг. 4 - момент встречи корня сорняка с левым крылом плоскорежущей лапы и ее кинематика, вид в плане.
На фиг. 5 - то же, при встрече корня сорняка с правым крылом лапы.
На фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 2, продольный разрез левого крыла плоскорежущей лапы и стабилизатора курса.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.
Рабочий орган культиватора содержит стойку 1, на которой шарнирно с возможностью углового смещения вокруг вертикальной оси вращения закреплена плоскорежущая лапа 2 с передней режущей кромкой и вертикальный шарнир 3, соединяющий стойку 1 и плоскорежущую лапу 2. Стойка 1 выполнена полой в виде тонкостенной трубы с внутренним диаметром 1". Верхняя часть стойки 1 имеет сужение 4, предусмотренное для установки в держателях поводков с прямоугольными отверстиями серийных паровых и пропашных культиваторов (КПС-4; КРН-5,6; КРН-8,4 и др.). Во внутренней плоскости 5 нижней части 6 стойки 1 размещен вертикальный шарнир 3 плоскорежущей лапы 2. Плоскорежущая лапа 2 выполнена в виде сегмента с режущей кромкой 7 на фронтальной части. Режущая кромка 7 выполнена с заточкой по дуге окружности внешней плоскости под углом 15o ± 3o. Вертикальная ось вращения плоскорежущей лапы 2 может быть размещена в любой точке по высоте сегмента между его дугой и хордой. Предпочтительное место размещения оси вращения плоскорежущей лапы 2 в центре тяжести ее геометрической фигуры. При работе на легких почвах, насыщенных корнями сорняков, ось вращения плоскорежущей лапы 2 следует размещать между центром тяжести и тыльной частью сегмента. При работе на переуплотненных и тяжелых по мехсоставу почвах, ось вращения плоскорежущей лапы 2 следует размещать между хордой и центром тяжести сегмента. В этом случае обеспечивается устойчивое положение режущей кромки 7 лезвия плоскорежущей лапы 2 к направлению движения рабочего органа культиватора. С центром поворота на геометрической высоте сегмента, на задней части 8 плоскорежущей лапы 2 кольцевым сварным швом закреплен полый стакан 9. Вертикальный шарнир 3 соединения плоскорежущей лапы 2 с ее стойкой 1 выполнен в виде полого стакана 9, нижняя часть которого соединена с технологическим отверстием плоскорежущей лапы 2. Полый стакан 9 размещен во внутренней полости 5 стойки 1. Сварной шов уложен в месте сопряжения полого стакана 9 на нижней плоскости плоскорежущей лапы 2 и не препятствует ее перемещению ко дну обработанного почвенного слоя. Вертикальный шарнир 3 плоскорежущей лапы 2 содержит цапфу 10 с резьбовым штифтом 11, опорные шайбы 12 и 13, радиальный подшипник скольжения 14, гайку 15, плоскую шайбу 16 и пружинную шайбу 17. Опорные шайбы 12 и 13 образуют осевой подшипник скольжения. Цапфа 10 размещена в нижней части 6 и со стойкой 1 соединена четырьмя кольцевыми швами, уложенными в сквозных диаметральных отверстиях 18 в стенке полой стойки 1. Радиальный подшипник скольжения 14, изготовленный, например, из бронзы, размещен с соответствующим натягом на внешней поверхности полого стакана 9. Внешняя торцевая поверхность 19 и внутренняя торцевая поверхность 20 полого стакана 9 имеют обработанные поверхности и сопряжены, соответственно, с опорными шайбами 12 и 13. Полый стакан 9 с подшипником скольжения 14 размещен во внутренней полости 5 стойки 1. Опорные шайбы 12 и 13 размещены между внешней и внутренней донными частями полого стакана 9. Верхняя опорная шайба 12 установлена между цапфой во внутренней полой части стойки и соединена с ней. Осевое смещение относительно цапфы полого стакана и опорных шайб осевого подшипника скольжения ограничено гайкой на резьбовом штифте цапфы. Осевое смещение полого стакана 9 с радиальным подшипником скольжения 14, опорных шайб 12 и 13 на резьбовом штифте 11 цапфы 10 ограничено плоской шайбой 16, пружинной шайбой 17 и гайкой 15. Затяжку гайки 15 на резьбовом штифте 11 проводят до тех пор, пока усилием руки плоскорежущая лапа 2 не будет поворачиваться, а затем гайку 15 отворачивают на 1/8 - 1/6 часть оборота. Резьбовая часть штифта 11 цапфы 10 стойки 1 снабжена радиальным пазом 21. Резьбовое соединение гайка 15 - резьбовой штифт 11 фиксируют смещением нижних частей штифта 11 в радиальных направлениях от вертикальной оси радиальным пазом 21. Этим достигается соосное расположение осей вращения плоскорежущей лапы 2, стойки 1 и вертикального шарнира 3.
На тыльной внешней нижней части 6 стойки 1 в противоположную сторону направления движения сварными швами закреплен упор - ограничитель поворота 22 плоскорежущей лапы 2, который в зависимости от условий работы может быть сопряжен с одной из вертикальных граней 23 и 24 на задней части 8 тыльной стороны 25 плоскорежущей лапы 2. Угловое смещение плоскорежущей лапы 2 вокруг вертикальной оси вращения ограничено упором - ограничителем поворота 22, закрепленным на стойке 1 для взаимодействия с одной из выполненных на тыльной части 25 плоскорежущей лапы 2 вертикальных граней 23 или 24. Вертикальные грани 23 и 24 на тыльной части 25 плоскорежущей лапы 2 выполнены тангенциально направленными к вертикальной оси ее вращения. Стойка 1 снабжена дренажным отверстием 26. Отверстие 26 выполнено в стенке стойки 1 выше цапфы 10 вертикального шарнира 3. Это исключает эрозионный износ стойки 1, обеспечивая нормальную эксплуатацию радиального подшипника скольжения 14 и опорных колец 12 и 13 осевого подшипника скольжения вертикального шарнира 3.
На крыльях плоскорежущей лапы 2 выполнены стабилизаторы курса 27 и 28. Каждый из них выполнен в виде криволинейной косопоставленной пластины и вертикального обреза 29 или 30. Обрезы 29 и 30 ориентированы по направлению движения рабочего органа. Стабилизаторы курса 27 и 28 по отношению друг к другу на крыльях плоскорежущей лапы 2 установлены оппозитно. Стабилизатор курса 27 (28) выполнен локальной выдавкой 31 части материала крыла плоскорежущей лапы 2. Вертикальный обрез 29 (30) выполнен срезом боковой грани выдавки 31 стабилизатора 27 (28). Высота выдавки 31 стабилизатора 27 равна или более на 5-10% толщины плоскорежущей лапы 2. Стабилизаторы курса 27 и 28 смещены назад по отношению к режущей кромке 7.
Рабочий орган культиватора работает следующим образом.
Стойку 1 описанного рабочего органа известным способом, т.е. ее верхнюю часть, выполненную с сужением 4, фиксируют в держателе короткого или длинного поводка культиватора. Смещением вверх или вниз сужения 4, индивидуально каждую стойку 1 устанавливают на заданную глубину культивации. При встрече с поверхностью поля режущая кромка 7 лезвия плоскорежущей лапы 2 врезается в слой почвы и за счет лобовой поверхности сегментообразной плоскорежущей лапы 2 увлекает за собой стойку 1. Заглубление плоскорежущей лапы 2 происходит до тех пор, пока лапа 2 не займет строгого горизонтального положения.
При поступательном перемещении плоскорежущей лапы 2 из-за малой ее толщины (2,5-3,0 мм) происходит минимальное перемещение почвенного слоя при ее интенсивном крошении. При встрече лапы 2 с корнями сорняков происходит частичное или полное их подрезание. Неперерезанные сорняки нависают на крыльях лапы 2 и, чаще всего, ближе к ее закругленной фронтальной части. При нависании сорняков на режущей кромке 7 происходит увеличение нагрузки на одно из ее крыльев. Увеличенная нагрузка, например, на правое крыло по ходу движения, приводит к тому, что плоскорежущая лапа 2 начинает поворачиваться вокруг вертикального шарнира 3. В этом случае полый стакан 9 вместе с радиальным подшипником скольжения 14 поворачивается в полой части 5 стойки 1. Донная часть полового стакана 9 поворачивается между опорными шайбами 12 и 13 осевого подшипника скольжения на резьбовой части 11 цапфы 10. Поворот по часовой стрелке плоскорежущей лапы 2 вокруг вертикального шарнира 3 приводит к тому, что угол раствора между касательной к дуге сегмента и направлением движения культиватора достигает угловой величины, меньшей, чем угол трения между корнем сорняка и режущей кромкой 7. Движение корня сорняка по кромке 7 приводит к условию его резания со скольжением. Корни сорняков или перерезаются полностью, или смещаются в направлении крыла лапы 2. При достижении предельного значения угла поворота правая вертикальная грань 24 на тыльной части сегмента упирается в правую грань упора 22. Минимальный угол раствора обеспечивает сход сорняков с режущей кромки 7. Как только сорняки сойдут с правого крыла плоскорежущей лапы 2, нагрузка на ее крыло резко снижается. Под действием увеличенной нагрузки на левом крыле, плоскорежущая лапа 2 возвращается в исходное положение. Одновременно с этим в работу вступают стабилизаторы курса 27 и 28 плоскорежущей лапы 2 (см. фиг. 4 и 5). При встрече с корнем в т.1 на режущей кромке 7 лапы 2 возникают следующие силы: реакции N2 и F1 и сила давления корня P1 на режущую кромку 7. Сила трения F1 препятствует перемещению корня по кромке 7. Если сила трения F1 > P1 • cos β1 , то под действием момента сил M1 = P1 • ρ1 • cos β1 лапа 2 начинает свой поворот вокруг вертикальной оси стойки 1. Лапа 2 займет положение, указанное на фиг. 4 пунктирной линией. При изменении величины угла β1, уменьшается величина силы трения F1. Происходит резание со скольжением корня. В исходном положении плоскорежущая лапа 2 удерживалась парой моментов: M1 = Q1 • l1 и M2 = Q2 • l2, где Q1 и Q2 - лобовые сопротивления стабилизаторов 27 и 28; l1 и l2 - плечи приложения равнодействующих, соответственно, сил Q1 и Q2. После поворота лапы 2 на угол Δβ1, стабилизатор 27 к направлению движения стал под углом с минимальным лобовым удельным сопротивлением q3, тогда как стабилизатор 28 к направлению движения обращен вертикальным обрезом 30. Сила лобового сопротивления Q4 вертикального обреза 30 больше, чем сила Q3 на криволинейной поверхности стабилизатора курса 27, т. к. q3 << q4. Под действием момента сил ΔM1 = Q4 • l4 - Q3 • l3 плоскорежущая лапа 2 занимает положение, показанное на фиг. 5. При встрече мощного корня сорняка с центром O2 в т. 2 на правом крыле лапы 2 (фиг. 5) создается момент сил M3 = P2 ρ • cos β2, направленный на поворот лапы 2 по часовой стрелке. После среза вертикального корня момент сил Δ M2 = Q'3 • l'3 - Q'4 • l'4 от разницы сил лобовых сопротивлений Q'3 и Q'4 вертикального обреза 30 и стабилизатора курса 28, лапа 2 занимает устойчивое равновесное положение с минимальной рабочей шириной захвата.
Угловые смещения ±Δβ плоскорежущей лапы 2 вокруг вертикального шарнира 3 позволяют освобождать режущую кромку 7 от нависших сорняков и производить их резание с минимальными энергозатратами. Этим достигается снижение тягового сопротивления культиваторного рабочего органа при обработке засоренных полей.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 1997 |
|
RU2125779C1 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 1997 |
|
RU2122300C1 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 1998 |
|
RU2131652C1 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 2001 |
|
RU2192724C2 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 1997 |
|
RU2121250C1 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 2001 |
|
RU2192725C2 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 1998 |
|
RU2128897C1 |
РАБОЧИЙ ОРГАН КУЛЬТИВАТОРА | 2001 |
|
RU2192726C2 |
РЫХЛИТЕЛЬ ПОЧВЫ И ГРУНТА | 1999 |
|
RU2151478C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫКОПКИ ЛАКРИЧНОГО КОРНЯ | 1998 |
|
RU2127506C1 |
Рабочий орган предназначен для предпосевной обработки почвы и может быть использован в сельском хозяйстве. Рабочий орган содержит стойку, на которой шарнирно с возможностью углового смещения вокруг вертикальной оси вращения закреплена плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой. Плоскорежущая лапа выполнена в виде сегмента и снабжена стабилизаторами курса. Стойка лапы имеет полую тонкостенную трубу. В месте сопряжения стойка соединена с плоскорежущей лапой вертикальным шарниром. Угловое смещение лапы вокруг вертикальной оси вращения ограничено упором, что позволяет освобождать режущую кромку от повисших сорняков. Стабилизатор курса плоскорежущей лапы выполнен в виде криволинейной косо поставленной пластины с вертикальным обрезом. Обрез ориентирован параллельно направлению движения. Стабилизаторы курса установлены оппозитно на крыльях лапы. Такое конструктивное выполнение рабочего органа обеспечит повышение качества обработки почвы при одновременном снижении энергоемкости культивации. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
Плоскорежущая лапа | 1980 |
|
SU980641A1 |
Плоскорежущая лапа | 1987 |
|
SU1477264A1 |
Рабочий орган культиватора | 1981 |
|
SU959646A1 |
Комбинированный рабочий орган культиватора для предпосевной обработки почвы и комплексного внесения жидких растворов | 1980 |
|
SU965375A1 |
Авторы
Даты
1998-12-27—Публикация
1997-09-01—Подача