КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ КОЗЫРЕВА Б.М. Российский патент 1999 года по МПК A01B49/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным почвообрабатывающим машинам, и может быть использовано для подготовки почвы под посев различных сельскохозяйственных культур.

Известны комбинированные почвообрабатывающие машины, содержащие раму с опорными колесами и последовательно установленными на ней дисковым ножом, поярусно расположенными плоскорежущими рабочими органами и батареями игольчатых дисков [1].

Недостатками известных комбинированных почвообрабатывающих машин являются некачественная обработка почвы из-за неустойчивости хода рабочих органов по глубине и сгруживания почвы плоскорежущими рабочими органами.

Наиболее близким аналогом является комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с опорными колесами и смонтированные на ней последовательно батареи дисков, плоскорежущие лапы, секции бруса-выравнивателя и роторов [2].

Недостатками известного агрегата являются неравномерная по качеству обработка почвы из-за смещения ее дисковыми батареями в поперечном направлении, из-за жесткого крепления дисковых батарей к раме агрегата, что приводит к выглублению плоскорежущих рабочих органов, динамическим перегрузкам и поломкам дисковых батарей, отсутствуют крошащие рабочие органы, имеет место высокая металлоемкость и энергоемкость.

Технической задачей изобретения является повышение качества обработки почвы и снижение металло- и энергоемкости.

Задача достигается тем, что агрегат содержит раму с опорными колесами и смонтированные на ней последовательно батареи сферических дисков, укрепленных на раме посредством регулируемых по высоте упругих стоек, вслед за которыми укреплены наклонные стойки плоскорежущих лап, каждая из которых снабжена упругим вибратором-предохранителем. Позади лап, под углом к направлению движения симметрично продольной оси симметрии агрегата, в один или два ряда, шарнирно укреплены секции катка-комкодробителя с зубовыми дисками. За секциями катка шарнирно укреплены секции бруса-выравнивателя, снабженные отогнутыми зубьями. Секции роторов снабжены механизмом активизации их массы за счет массы агрегата и расположены за секциями бруса-выравнивателя. Каждая секция ротора оборудована двумя разновидностями дисков, причем секции роторов являются зеркальным отражением друг друга по своей форме. Концы зубьев катка-комкодробителя имеют угол отгиба, противоположный углу отгиба ножей сферических дисков и зубьев бруса-выравнивателя. Кроме того, сферические диски выполнены вырезными, а их нож - клиновидной формы, режущая кромка каждого из которых проходит по линии, проведенной под углом 30^o к тыльной кромке ножа, проходящей по радиусу диска, сам нож скручен вдоль своей продольной оси, при этом режущая кромка направлена в сторону выпуклой стороны сферического диска и снабжена односторонней заточкой. Вибратор-предохранитель плоскорежущей лапы установлен под углом к горизонту и имеет направитель с продольной прорезью в нижней его стенке. В полости направителя расположены шток с жестко укрепленной на нем стойкой лапы, основная, дополнительная и отбойная пружины с регулировочным винтом, предохранительные штифты в задней части направителя, между которыми имеется резервная полость. Зубовый диск каждой из секций катка-комкодробителя имеет ступицу, обод с закрепленными по его периметру с равными угловыми интервалами зубьями в форме прямоугольного треугольника с уменьшающейся к их концам величиной поперечного сечения. Свободные концы зубьев отогнуты от плоскости вращения обода на угол, равный 45-60^o, и отклонены назад по ходу его вращения. Режущая кромка каждого зуба проходит по касательной к ободу и снабжена односторонней заточкой, причем диски укреплены на оси секции, а зубья на соседних дисках сдвинуты относительно друг друга по углу поворота на 1/2 межзубового интервала.

Угол отгиба рабочей части зуба бруса-выравнивателя в горизонтальной плоскости равен 45...60^o, а угол наклона основания зуба в продольно-вертикальной плоскости равен 60...75^o. На конце зуба имеется скос, а межзубовый интервал равен 1,3. ..1,5 длины отогнутой части зуба. Струны ротора каждой секции имеют насечку на рабочей поверхности и зигзагообразно укреплены в пазах многолучевых дисков большого и малого диаметров. Пазы отклонены от радиуса диска на угол, величина которого кратна числу струн на роторе. Пазы большого диска отклонены вперед, а пазы малого - назад по ходу вращения ротора. Механизм активизации массы каждого из струнных роторов выполнен в виде шарнирно укрепленной продольной траверзы, снабженной поперечиной для шарнирного крепления рамки ротора и упором с подпружиненным штоком для передачи дозируемого усилия от массы рамы на ротор.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена схема комбинированного почвообрабатывающего агрегата, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку, на фиг.3 - сферический вырезной диск, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид со стороны вогнутой части; на фиг. 5 - вибратор-предохранитель (разрез); на фиг, 6 - то же, поперечный разрез А-А; на фиг. 7 - зубчатый диск крошащего рабочего органа, вид сбоку; на фиг.8 - то же, вид Б; на фиг. 9 - схема расстановки зубьев на выравнивателе; на фиг. 10 - то же, вид В; на фиг. 11 - ротор струнный; на фиг. 12 - то же, вид Д; на фиг. 13 - то же, вид С.

Комбинированный почвообрабатывающий агрегат включает раму 1 с опорными колесами 2 и механизмами 3 их регулирования, упругие стойки 4 с механизмами 5 регулирования глубины хода сферических дисков 6, собранных в батареи 7 и 8 и установленных под углом к направлению движения агрегата, при этом режущие элементы смежных дисков 6 батарей 7 и 8 направлены навстречу друг другу. В средней части рамы 1 уступом размещены плоскорежущие лапы 9, укрепленные на наклонных стойках 10, каждая из которых снабжена вибратором-предохранителем 11, укрепленным на раме 1 с возможностью его фиксируемого перемещения. За плоскорежущими лапами 9 на раме 1 укреплены понизители 12, к которым шарнирно присоединены поводки 13, другим концом укрепленные на подшипниковых узлах 14, установленных на осях 15 секций 16 и 17 катка-комкодробителя. Механизм стабилизации хода секций зубовых дисков 18 и 19 катка-комкодробителя включает по два штока 20 с нажимными пружинами 21 и по два упора 22, укрепленных на раме 1. К заднему брусу рамы 1 посредством двух пар держателей 23 (фиг. 2), подвижных фиксирующих стоек 24 и проушин 25 шарнирно прикреплены секции 26 и 27 бруса-выравнивателя, снабженные Г-образными зубьями 28 и 29. Устойчивость движения секций бруса-выравнивателя обеспечивается посредством двух пар штоков 30 и пружин 31, заключенных между упорами 32 и проушинами 33.

Секции бруса-выравнивателя имеют одинаковую конструкцию, отличаясь лишь направлением отгиба зубьев 28 и 29 относительно оси симметрии агрегата. В технологическом процессе работы зубья 28, 29 бруса-выравнивателя тесно связаны с работой зубовых дисков 18, 19 смежных с ними секций катка-комкодробителя, а рабочая часть зубьев 28, 29 отогнута в противоположную сторону по отношению к направлению отгиба зубьев на дисках 18 и 19, что позволяет сдвинутую зубовыми дисками в поперечном направлении часть почвы возвратить на прежнее место зубьями 28 и 29 бруса-выравнивателя.

Секции струнных роторов 34 и 35 шарнирно укреплены на заднем брусе рамы 1 с помощью кронштейнов 36, в которых установлены с возможностью поворота две продольные траверзы 37, каждая из которых снабжена упором 38, поперечным брусом 39 с ушками 40 по обеим его концам, и которые посредством крепежных деталей шарнирно связаны с проушинами 41, укрепленными на полурамке 42 секции струнного ротора 34, а сама полурамка 42 имеет в центральной части рычаг 43, в котором шарнирно закреплен шток 44 с нажимной пружиной 45, передающие догружающую нагрузку от массы агрегата на струнный ротор через упор 38, в котором установлен свободный конец штока 44.

Сферические диски 6 выполнены вырезными и снабжены ножами 46 клиновидной формы, режущая кромка (лезвие) 47 каждого из которых проходит по линии, проведенной под углом 30^o к тыльной кромке 48 ножа 46, проходящей по радиусу диска. Сам нож 46 скручен вдоль своей продольной оси на угол γ =15-30^o и имеет режущую кромку с односторонней заточкой, направленной в сторону выпуклой стороны сферического диска 6 и по кривой 49 деформации ножа,
Вибратор-предохранитель 11 плоскорежущей лапы 9 укреплен под углом 30^o градусов к горизонту с возможностью его фиксируемого перемещения в наклонно-продольной плоскости - для регулировки плоскорежущих лап 9 по высоте, в поперечном направлении - для расстановки лап по ширине агрегата и поворота относительно поперечной горизонтальной оси - для регулировки наклона лапы к горизонтальной поверхности. Для этого служит стяжной хомут 50 с гайками 51, регулировочные прокладки 52 и упорные планки 53. Вибратор-предохранитель включает направитель 54, снабженный продольной прорезью 55 в нижней его стенке, предназначенной для свободного перемещения стойки 10, двумя радиальными сквозными отверстиями для установки предохранительных штифтов 56 и 57 и заключенную между штифтами резервную полость 58, и изготовлен из профильной трубы, например, прямоугольного сечения, внутри которого размещены: подвижный шток 59 аналогичного с направителем 54 поперечного сечения с жестко укрепленной стойкой 10, основная 60, дополнительная 61 пружины, винт 62 и отбойная 63 пружина, упорные шайбы 64 и 65 и регулировочный винт 66. Дополнительная 61 пружина короче основной 60 пружины на величину межвиткового пространства последней и находится внутри нее. Каток-комкодробитель имеет пару секций 16 и 17 зубовых дисков 18 и 19, установленных на раме 1 агрегата по обе стороны от его оси симметрии, причем концы зубьев соседних смежных секций 16 и 17 направлены в противоположные стороны и наружу агрегата, при этом зубовые диски направлены концами зубьев в сторону, противоположную направлению ножей смежных с ними сферических дисков 6 батарей 7 и 8, что обеспечивает возврат почвы, смещенной сферическими дисками в поперечном направлении. Зубовой диск включает пустотелую ступицу 67 со сквозным отверстием 68 по центру, несущий обод 69, по периметру которого с равным угловым интервалом размещены зубья 70, имеющие в поперечном сечении форму прямоугольного треугольника с уменьшающейся от обода к их концам величиной поперечного сечения, свободные концы которых отогнуты от плоскости вращения обода 69 на угол, равный 45-60^o, и отклонены назад по ходу вращения. Режущая кромка 71 зуба 70 проходит по касательной к ободу 69, имеет одностороннюю заточку. Зубья 70 на соседних дисках сдвинуты относительно друг друга по углу поворота на 1/2 межзубового интервала. Промежутки между дисками перекрыты зубьями одного из дисков, что обеспечивает сплошную по ширине захвата обработку почвы.

Брус-выравниватель состоит из двух секций 26 и 27.

Брус-выравниватель каждой секции снабжен отогнутыми зубьями 28, 29 Г-образной формы, с углом отгиба α рабочей части 72 зубьев 28, 29 в горизонтальной плоскости, равном 45-60^o, а основание 73 зуба 28 наклонено в продольно-вертикальной плоскости вперед по ходу движения агрегата на угол β = 60. . . 75^o. На конце зуба 28 имеется скос 74. Интервал "И" между соседними зубьями 28 равен 1,3-1,5 длины l отогнутой рабочей части зуба 28: И = (1,3-1,5)l. Левая секция 26 бруса-выравнивателя установлена относительно правой секции 27 таким образом, что зубья 28 направлены в противоположную сторону относительно зубьев 29, в то же время зубья 28, 29 секции бруса-выравнивателя отогнуты относительно направления отгиба зубьев смежных с ним секций 16 и 17 катка-комкодробителя тоже в противоположные стороны.

Ротор состоит из оси 75, на которой поочередно, с равным интервалом закреплены многолучевые диски большого 76 и малого 77 диаметров, в лучах которых зигзагообразно прикреплены упругие элементы - прутки 78, скрученные вдоль своей продольной оси, рабочая поверхность которых снабжена насечкой 79 пилообразной формы, причем пазы 80 на дисках большого 76 диаметра отклонены от его радиуса вперед, а на дисках малого 77 диаметра - назад по ходу вращения катка на угол ϕ , величина которого кратна числу струн (пазов на диске), например для шестиструнного ротора угол ϕ =60^o, а для восьмиструнного ϕ = 45^o. Благодаря такой конструкции роторов обеспечивается повышение качества обработки почвы, возрастает сопротивляемость рабочих органов залипанию влажной почвой и растительностью.

Агрегат работает следующим образом.

При его движении по полю ножи 46 сферических вырезных дисков 6 внедряются в почву, подрезают ее и растительность, смещая часть почвенных частиц в продольно- поперечном направлении, и, таким образом, взрыхляют верхний слой на заданную глубину, устанавливаемую винтовым механизмом 5 стоек батарей 7 и 8. Идущие следом плоскорежущие лапы 9 подрезают нижележащий слой почвы и сорняки и взрыхляют его. При этом процесс работы плоскорежущей лапы 9, снабженной упругим предохранительным механизмом 11 с крутонаклонным направителем 54, имеет принципиальное отличие, заключающееся в том, что при перемещении лапы с постоянно меняющимся сопротивлением почвы она движется по сложной траектории, описываемой в горизонтальной и вертикальной плоскостях одновременно, и сопровождающееся вибрацией с достаточной высокой частотой, чем обеспечивается высокая степень рыхления почвы, значительное снижение энергоемкости технологического процесса и повышенная степень защищенности рабочих органов и агрегата в целом при преодолении высокопрочных препятствий. В процессе деформации почвенного пласта лапой 8 пружина 60 сжимается штоком 59, который, двигаясь по наклонному направителю 54, увлекает за собой вверх и назад стойку 10 с лапой 9 и взрывает пласт почвы в направлении наименьшего ее сопротивления разрушению. При этом на дне борозды образуется уступ, величина которого зависит от жесткости пружины и сопротивления почвы рыхлению. При подъеме лапы 9 сопротивление почвы уменьшается, пружина 60 в сочетании со способностью лапы к самозаглублению возвращает ее в исходное положение, где сопротивление почвы вновь возрастает, и лапа 9 снова устремляется вверх и назад. В результате такого колебательного движения лапы в почве образуется гребнистая поверхность дна борозда, что благоприятно сказывается на процессе разрушения плужной подошвы, образование которой характерно для работы плоскорежущих рабочих органов, жестко закрепленных на раме орудия.

Кроме того, в случае наезда агрегата на прочное препятствие, когда сила соударения с ним превышает силу сопротивления сжатия пружины 60 и продолжает нарастать, срезается предохранительный штифт 56, в результате чего пружина 60 со штоком 59, стойкой 10 и лапой 9 резко поднимаются вверх и оказываются в безопасном для них положении. При этом полая часть 58 хвостовика направителя 54 принимает в себя часть подвижных деталей, а ограничительный штифт 57 препятствует их вылету за пределы хвостовика 58. Возврат на место сработавших элементов предохранителя не представляет трудности.

Взрыхленная плоскорежущими лапами 9 почва попадает под воздействие зубьев дисков 18 и 19 катка-комкодробителя, где интенсивно измельчается. Процессом работы зубовых дисков 18 и 19 управляют путем перестановки их в то или иное положение относительно направления движения, чем обеспечиваются требуемые параметры состояния обрабатываемого пласта почвы.

Идущие следом секции бруса-выравнивателя 26 с Г-образными зубьями 28 срезают гребни и засыпают углубления, обеспечивая тем самым оптимальные условия для работы секции струнных роторов 34 и 35. В свою очередь роторы, перекатываясь по выровненной поверхности, интенсивно крошат оставшиеся комки благодаря сильно развитой периферии струн и активизации массы роторов за счет передачи усилия от массы агрегата. Продольно установленная с возможностью поворота траверза 37 обеспечивает полное копирование рельефа почвы, а в сочетании с шарнирным и упругим соединением рамок 42 роторов 34 и 35 с траверзой 37 достигается высокая степень их защиты от поломок при работе в условиях сложного рельефа. Использование предлагаемого изобретения позволяет значительно повысить качество обработки почвы, уменьшить удельную энерго- и металлоемкость, повысить надежность и долговечность в сравнении с прототипом и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Источники информации
1. SU, авторское свидетельство, 129833, кл. А 01 В 49/06, 1960.

2. SU, авторское свидетельство, 1428395, кл. А 01 В 49/02, 1988.

Агрегат предназначен для подготовки почвы под посев различных сельскохозяйственных культур и может быть использован в сельском хозяйстве. Агрегат имеет батареи сферических вырезных дисков с ножами, установленные на раме посредством упругих, регулируемых по высоте стоек. За батареями укреплены плоскорежущие лапы, каждая из которых снабжена регулируемым вибратором-предохранителем. В задней части агрегат оборудован установленными под углом к направлению движения секциями катка-комкодробителя с одно- или двухследным их расположением. Зубовые диски катка оснащены зубьями, отогнутыми от плоскости вращения диска и назад по ходу его вращения и имеют в сечении форму прямоугольного треугольника. Следующие за катком секции бруса-выравнивателя шарнирно укреплены на раме агрегата и снабжены зубьями, отогнутыми в горизонтальной плоскости и наклонными в продольно-вертикальной плоскости. Вслед за брусом-выравнивателем шарнирно укреплены секции струнных роторов, снабженные устройством для активизации их массы за счет передачи части массы агрегата с возможностью дозирования ее величины. Струны роторов закреплены в пазах разновеликих дисков с угловым смещением относительно радиуса ротора. Такое конструктивное выполнение обеспечивает повышение качества обработки почвы за один проход агрегата при одновременном снижении металло- и энергоемкости. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с опорными колесами и смонтированные на ней последовательно батареи дисков, плоскорежущие лапы, секции бруса-выравнивателя и роторов, отличающийся тем, что агрегат имеет размещенные перед брусом-выравнивателем в один или два ряда секции катка-комкодробителя с зубовыми дисками, при этом батареи дисков установлены попарно симметрично относительно оси агрегата на регулируемых по высоте упругих стойках, а их сферические диски снабжены ножами, причем плоскорежущие лапы закреплены на наклонных стойках, снабженных упругими вибраторами-предохранителями, брус-выравниватель имеет отогнутые зубья, роторы выполнены струнными, снабжены механизмом активизации их массы, а каждая секция ротора оборудована двумя разновидностями дисков, причем секции роторов являются зеркальным отражением друг друга по своей форме, а концы зубьев катка-комкодробителя имеют угол отгиба, противоположный углу отгиба ножей сферических дисков и зубьев бруса-выравнивателя. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что сферические диски выполнены вырезными, а их ножи выполнены клиновидной формы, режущая кромка каждого из которых проходит по линии, проведенной под углом 30^o к тыльной кромке ножа, проходящей по радиусу диска, сам нож скручен вдоль своей продольной оси, при этом режущая кромка направлена в сторону выпуклой стороны сферического диска и снабжена односторонней заточкой. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что вибратор-предохранитель плоскорежущей лапы установлен под углом к горизонту и имеет направитель с продольной прорезью в нижней его стенке, в полости которого расположены шток с жестко укрепленной на нем стойкой лапы, основная, дополнительная и отбойная пружины с регулировочным винтом, предохранительные штифты в задней части направителя, между которыми имеется резервная полость. 4. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что зубовый диск каждой из секций катка-комкодробителя имеет ступицу, обод с закрепленными по его периметру с равными угловыми интервалами зубьями, имеющими в поперечном сечении форму прямоугольного треугольника с уменьшающейся к их концам величиной поперечной сечения, свободные концы которых отогнуты от плоскости вращения обода на угол, равный 45 - 60^o, и отклонены назад по ходу его вращения, при этом режущая кромка каждого зуба проходит по касательной к ободу и имеет одностороннюю заточку, причем диски укреплены на оси секции, а зубья на соседних дисках сдвинуты относительно друг друга по углу поворота на 1/2 межзубового интервала. 5. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что угол отгиба рабочей части зуба бруса-выравнивателя в горизонтальной плоскости равен 45 - 60^o, а угол наклона основания зуба в продольно-вертикальной плоскости равен 60 - 75^o, причем на конце зуба имеется скос, а межзубовый интервал равен 1,3 - 1,5 длины отогнутой части зуба. 6. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что струны ротора имеют насечку на рабочей поверхности и зигзагообразно укреплены в пазах многолучевых дисков большого и малого диаметров, при этом пазы отклонены от радиуса диска на угол, величина которого кратна числу струн на роторе, причем пазы большого диска отклонены вперед, а малого - назад по ходу вращения ротора. 7. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что механизм активизации массы каждой секции струнных роторов выполнен в виде шарнирно укрепленной продольной траверзы, снабженной поперечиной для шарнирного крепления рамки ротора и упором с подпружиненным штоком для передачи дозируемого усилия от массы рамы на ротор.