ЛЕМЕХ, СПОСОБ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК A01B15/04 B21K19/02 B21H7/06 

Изобретение относится к почвообрабатывающим рабочим органам сельскохозяйственных машин, а именно к лемехам, а также может быть использовано при его производстве.

Известен лемех трапециевидной формы, содержащий режущую кромку, носок, полевой и бороздной обрезы и спинку, а также крепежные отверстия, расположенные параллельно спинке лемеха (см. патент РФ N 2027331, 27.01.95, кл. A 01 B 15/04). Однако конструкция такого лемеха ненадежна в эксплуатации, т.к. в передней части на носке лемеха во время его заглубления создаются значительные напряжения изгиба, вызывающие поломку носка лемеха.

В техническом решении по патенту РФ N 2027331 описан способ изготовления лемеха, заключающийся в формировании лемешной полосы с переменным по ширине поперечным сечением, имеющим кромку для лезвия режущей части и сплошное по длине полосы с тыльной стороны утолщение, увеличивающееся от кромки лезвия в сторону спинки, вырубке лемеха по наружному контуру и вырубке крепежных отверстий, ось которых располагают параллельно спинке лемеха.

Однако данная технология изготовления предполагает использование дорогостоящих специальных горячекатаных стальных профилей, а сплошное по длине утолщение одинакового профиля, начинающееся от кромки лезвия, увеличивает материалоемкость, так как в пяточной части нет необходимости в таком утолщении. При таком способе изготовления получаемое прямолинейное лезвие снижает возможность заглубления, что уменьшает надежность выполнения лемехом технологического процесса.

Известен инструмент для изготовления изделий типа лемеха по а.с. СССР N 1281187, 07.01.84, кл. A 01 B 15/04, состоящий из двух валков с одним ручьем, рабочая поверхность одного из валков выполнена цилиндрической, а другого - в виде сопряженных между собой двух поверхностей тороидальной и конической с переменным углом наклона образующей.

Однако такой инструмент не обеспечивает получение надежного в работе лемеха, т.к. на нем нельзя получить утолщение на тыльной стороне лемеха, которое значительно упрочняет лемех.

Наиболее близким техническим решением в части конструкции лемеха является "Плужный лемех" по а.с. N 1711692, 15.02.92, кл. A 01 В 15/04.

Известный лемех содержит режущую кромку, состоящую из двух частей: носовой прямолинейной и задней прямолинейной, расположенной под углом к спинке. Однако такая конструкция не обеспечивает надежную работу лемеха, так как повышается сопротивление при перемещении лемеха из-за наличия переднего носового участка, расположенного поперек траектории движения плуга.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка такой конструкции лемеха, которая была бы надежна в эксплуатации на любых почвах, имела хорошую заглубляемость, а способ производства позволил получить снижение материалоемкости и энергоемкости его изготовления и возможности использования более дешевого проката, а использование определенного инструмента сократило бы затраты на производство лемеха.

Поставленная задача достигается тем, что у лемеха, содержащего носок, полевой и бороздной обрезы и спинку, режущая кромка лезвия от носка на полевом обрезе до пятки на бороздном обрезе выполнена из переднего, среднего и заднего участков, передний и задний участки выполнены криволинейными с переменной толщиной лезвия, а средний участок, длина которого составляет 0,7-0,85 от длины всей режущей кромки лезвия, выполнен и расположен под углом к спинке лемеха, причем высота передней части среднего участка больше высоты задней части среднего участка, при этом тыльная сторона лемеха от полевого обреза до бороздного снабжена утолщением, выполненным в виде неправильного тетраэдра, максимальная высота которого равна 1,4-1,6 от толщины спинки и расположена у полевого обреза, минимальная, равная нулю, - у бороздного обреза, а верхнее ребро тетраэдра расположено параллельно среднему участку режущей кромки лезвия и удален от нее на величину 4-6 толщины спинки лемеха. Режущая кромка лезвия передней части выполнена в виде половины дуги сегмента окружности с радиусом, равным 0,05-0,15 от общей длины режущей кромки, и высотой сегмента 0,1-0,15 от радиуса окружности сегмента, а толщина лезвия переднего и заднего участков у носка и пятки имеет 0,3-0,4 от толщины спинки в местах перехода переднего и заднего участков в средний участок. Что касается способа, то он заключается в использовании стандартного листового или полосового проката постоянной толщины, в порезке листа (полосы) на заготовки, пробивке квадратных отверстий и их зенкеровании, местном нагреве на заготовке до ковочной температуры зон полевого обреза и режущей кромки, формообразовании утолщения с тыльной стороны и лезвия режущей кромки пластическим деформированием, отрезке части заготовки с образованием полевого обреза, гибке поперечного профиля и термическом упрочении с использованием ковочного тепла, а утолщение с тыльной стороны и переднюю режущую часть кромки лезвия образуют в определенной последовательности - сначала прокатывают заготовку в вертикальном положении в предварительном ручье валковых штампов и высаживают утолщение, потом прокатывают полуфабрикат с утолщением в горизонтальном положении в окончательном ручье валковых штампов, при этом переднюю криволинейную часть режущей кромки формообразуют путем уменьшения на 20-40% степени деформации, потребной для формообразования режущей кромки средней прямолинейной части лезвия, и затем формообразуют клиновидную режущую кромку остальных частей лезвия и смещают 0,1-0,15 необходимого объема в зону утолщения.

Инструмент для изготовления лемеха содержит вращающиеся верхний и нижний валковые штампы с образованием двух предварительного и окончательного ручьев, а гравюра верхнего валкового штампа предварительного ручья имеет катающую поверхность, образованную переменными радиусами от R_min до R_max, разница значений которых составляет величину обжатия заготовки для высадки заданного утолщения, причем изменение радиуса подчиняется прямолинейному закону, а гравюра нижнего валкового штампа предварительного ручья выполнена с постоянным радиусом, при этом гравюра верхнего и нижнего валковых штампов окончательного ручья на участке, соответствующем переднему участку режущей кромки лезвия лемеха, имеет переменный профиль катающих поверхностей, образованных переменными радиусами от R_min, до R_max, разница значений которых составляет половину требуемой толщины лезвия режущей кромки на этом участке, а изменение значений радиуса подчиняется прямолинейному закону. В инструменте окончательный ручей валковых штампов снабжен подвижной в направлении прокатки опорной скалкой, опорная поверхность которой выполнена под углом, соответствующим углу наклона прямолинейной части режущей кромки, и снабжен фиксаторами с двух сторон для прокатываемого полуфабриката лемеха.

На фиг. 1 представлен лемех, на фиг. 2 - разрез по Б-Б фиг. 1, на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 1, на фиг. 4 - вид по стрелке А на фиг. 1, на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1, на фиг. 6-16 - последовательность проведения операций по изготовлению лемеха, а на фиг. 17 - разрез по И-И фиг. 16, на фиг. 18 - инструмент для изготовления лемеха, на фиг. 19 - разрез по К-К фиг. 18, а на фиг. 20 - разрез Л-Л фиг. 18, на фиг. 21 - разрез М-М фиг. 18, на фиг. 22 - сечение I-I фиг. 20, на фиг. 23 - сечение II-II фиг. 20, на фиг. 24 - сечение III-III фиг. 20.

Лемех содержит спинку 1, полевой обрез 2, носок 3, бороздной обрез 4, пятку 5, крепежные отверстия 6. Режущая кромка 7 лезвия от носка 3 на полевом обрезе 2 пятки 5 на бороздном обрезе 4 выполнена из трех участков. Передний участок 8 выполнен криволинейным в виде половины дуги сегмента окружности с радиусом 0,05-0,15 от общей длины L режущей кромки и высотой сегмента 0,1-0,15 от радиуса окружности сегмента. Средний участок 9 режущей кромки выполнен прямолинейным, его длина составляет 0,7-0,85 от общей длины режущей кромки. Задний участок 10 выполнен криволинейным. Средний участок 9 расположен под углом к спинке 1, причем высота передней части среднего участка больше высоты задней части среднего участка. Толщина переднего 9 и заднего 10 участков режущей кромки лезвия выполнена переменной по толщине. Так, толщина лезвия у носка 3 и пятки 5 составляет 0,3-0,4 от толщины спинки в местах перехода переднего 8 и заднего участков 10 в средний участок 9. Бороздной обрез 4 выполнен по кривой. В лемехе носок 3 находится выше пятки. Тыльная сторона лемеха снабжена утолщением 11 от полевого обреза 2 до бороздного обреза 4, выполненного в виде неправильного тетраэдра, причем максимальная его высота равна 1,4-1,6 от толщины спинки 1 и расположена у полевого обреза 2, а минимальная высота - равная нулю - расположена у бороздного обреза 4. Верхнее ребро 12 тетраэдра расположено параллельно среднему участку 9 режущей кромки лезвия и удалено от нее на величину 4-6 толщины спинки лемеха.

Способ изготовления лемеха заключается в следующем. При наличии листового проката из него формируют полосы, а при наличии полосового проката берут полосу, из полученной или имеющейся полосы обрезают заготовки по длине и ширине лемеха. За счет рационального раскроя листа образуется минимум отходов. Для заготовок используют стандартный прокат постоянной толщины, В заготовках параллельно спинке лемеха пробивают квадратные отверстия, затем зенкуют их. Данные операции производят на универсальном оборудовании - листовых ножницах, прессах и сверлильных станках. Полученную заготовку с отверстиями подвергают местному нагреву до ковочной температуры в зоне режущей кромки и будущего местонахождения утолщения и полевого обреза. Данную операцию производят на универсальных индукционных нагревательных установках. На полученной таким образом заготовке производят пластическое деформирование с высадкой утолщения на тыльной стороне лемеха, прокатывая ее в вертикальном положении в предварительном ручье валковых источников, а затем прокатывают ее в горизонтальном положении в окончательном ручье, где производят формирование лезвия и одновременно окончательный набор утолщения. После проведения операций производят обрезку полевого обреза и гибку поперечного профиля лезвия также на универсальных прессах. Полученный лемех подвергают термическому упрочению с использованием ковочного тепла, а затем проводят отпуск. Переднюю криволинейную часть режущей кромки формообразуют путем уменьшения на 20-40% степени деформации, потребной для формообразования режущей кромки средней прямолинейной части лемеха. При формообразовании клиновидной режущей кромки остальных частей лезвия смещают 0,1-0,15 необходимого объема в зону утолщения.

Предложенный способ производства лемеха обеспечивает сокращение на 50-70% затрат на приобретение дорогостоящего специального проката, т.к. позволяет использовать более дешевый стандартный листовой прокат постоянной толщины. Способ формообразования режущей кромки лезвия путем производительного универсального кузнечно-прессового оборудования повышает производительность производства лемехов.

Инструмент для изготовления лемеха выполнен в виде валковых штампов. Инструмент имеет два ручья, ручей для предварительного набора переменного утолщения на тыльной стороне лемеха и ручей для окончательной высадки утолщения на тыльной стороне лемеха и формирования лезвия режущей кромки лемеха.

Предварительный ручей образован верхним 13 и нижним 14 валковыми штампами. Гравюра верхнего 13 валкового штампа (см. фиг. 19) предварительного ручья имеет катающую поверхность, образованную переменным радиусами от R_min до R_max, разница значений которых составляет величину обжатия заготовки для высадки утолщения с тыльной стороны лемеха. Изменение радиуса от R_min до R_max подчиняется прямолинейному закону. Гравюра нижнего валкового штампа 14 (см. фиг. 19) предварительного ручья имеет катающую поверхность с постоянным радиусом.

На фиг. 20 представлено сечение Л-Л окончательного ручья валкового штампа для изготовления лемеха.

Окончательный ручей содержит верхний 15 и нижний 16 валковые штампы, а также опорную скалку 17 с фиксаторами 18. Гравюра или катающая поверхность верхнего 15 и нижнего 16 валковых штампов для обжима переднего участка 8 режущей кромки лезвия лемеха имеет переменный профиль катающих поверхностей. Эти поверхности имеют переменный радиус от R_min до R_max, разница значений радиусов составляет половину требуемой толщины лезвия режущей кромки на этом участке, а изменение значений радиусов также подчиняется прямолинейному закону. Окончательный ручей валковых штампов 15, 16 снабжен подвижной в направлении прокатки опорной скалкой 17, причем эта опорная поверхность выполнена под углом, соответствующим углу наклона средней 9 прямолинейной части режущей кромки, опорная поверхность снабжена фиксаторами 18 с двух сторон для удержания прокатываемого полуфабриката лемеха.

На фиг. 22, 23, 24 показана последовательность выполнения операций в окончательном ручье, где происходит формирование режущей кромки лезвия лемеха, и одновременно окончательно формируют утолщение на тыльной стороне лемеха.

Инструмент прост в изготовлении, т. к. закон изменения гравюры как в предварительном ручье, так и в окончательном имеет прямолинейную функцию, а полученный в этом инструменте лемех является прочным и надежным в работе.

Лемех работает следующим образом.

Лемех посредством крепежных отверстий 6 устанавливается на стойку-башмак корпуса плуга (на чертеже не показан). Процесс резания почвы лемехом осуществляется обычным способом. Первым в почву внедряется носок 3, затем передний участок 8 режущей кромки и часть полевого обреза 2. Криволинейность выполнения переднего участка 8 и полевого обреза 2 обеспечивает заглубление лемеха, а за счет криволинейности носовой части уменьшается напряжение изгиба, что снижает появление критических нагрузок, вызывающих поломку носовой части лемеха. Кроме того, выполненный криволинейный задний участок 9 режущей кромки и выполненное утолщение переменного профиля с максимальным сечением у полевого обреза 2 и минимальным у бороздного обреза 4 позволяет облегчить конструкцию лемеха, но в то же время сохранить его прочность в наиболее нагруженной носовой части, а также снизить тяговое сопротивление перемещения лемеха по дну борозды.

Изобретение позволяет создать надежную конструкцию лемеха, снизить материалоемкость и энергоемкость его изготовления и сократить затраты на его производство за счет простой конструкции инструмента для изготовления лемеха.

Изобретение предназначено для изготовления почвообрабатывающего лемеха и может быть использовано в сельскохозяйственном машиностроении. Лемех содержит носок, полевой и бороздной обрезы, спинку и режущую кромку лезвия. Режущая кромка выполнена из трех участков. Передний и задний участки лезвия выполнены криволинейными и переменными по толщине. Средний участок лемеха - прямолинейный и расположен под углом к спинке. На тыльной стороне лемеха выполнено утолщение в виде неправильного тетраэдра, верхнее ребро которого расположено параллельно среднему участку режущей кромки лезвия. Предложен также способ и инструмент для изготовления лемеха, обеспечивающие получение лемеха из стандартного листового или полосового материала. 3 с. и 2 з.п.ф-лы, 24 ил.

1. Лемех, содержащий носок, полевой и бороздной обрезы, спинку и режущую кромку лезвия от носка на полевом обрезе до пятки на бороздном обрезе, причем носок расположен выше пятки, отличающийся тем, что режущая кромка лезвия выполнена из переднего, среднего и заднего участков, передний и задний участки выполнены криволинейными с переменной толщиной лезвия, а средний участок, длина которого составляет 0,7-0,85 длины всей режущей кромки лезвия, выполнен прямолинейным и расположен под углом к спинке лемеха, причем высота передней части среднего участка больше задней среднего участка, при этом тыльная сторона лемеха от полевого обреза до бороздного снабжения утолщением, выполненным в виде неправильного тетраэдра, максимальная высота которого равна 1,4-1,6 толщины спинки и расположена у полевого обреза, минимальная равна нулю у бороздного обреза, а верхнее ребро тетраэдра расположено параллельно среднему участку режущей кромки лезвия и удалено от нее на величину 4-6 толщины спинки лемеха. 2. Лемех по п.1, отличающийся тем, что режущая кромка лезвия передней части выполнена в виде половины дуги сегмента окружности с радиусом, равным 0,05-0,15 общей длины режущей кромки, и высотой сегмента 0,1-0,15 радиуса окружности сегмента, а толщина лезвия переднего и заднего участков у носка и пятки имеет 0,3-0,4 толщины спинки в местах перехода переднего и заднего участков в средний участок. 3. Способ изготовления лемеха, заключающийся в использовании стандартного листового или полосового проката постоянной толщины, в порезке листа (полосы) на заготовки, пробивке квадратных отверстий и их зенкеровании, местном нагреве на заготовке до ковочной температуры зон полевого обреза и режущей кромки, формообразования утолщения с тыльной стороны и лезвия режущей кромки пластическим деформированием, отрезке части заготовки с образованием полевого обреза, гибке поперечного профиля и термическом упрочнении с использованием ковочного тепла, отличающийся тем, что утолщение с тыльной стороны и переднюю режущую часть кромки лезвия образуют в определенной последовательности - сначала прокатывают заготовку в вертикальном положении в предварительном ручье валковых штампов и высаживают утолщение, потом прокатывают полуфабрикат с утолщением в горизонтальном положении в окончательном ручье валковых штампов, при этом переднюю криволинейную часть режущей кромки формообразуют путем уменьшения на 20 - 40 % степени деформации, потребной для формообразования режущей кромки средней прямолинейной части лезвия, и затем формообразуют клиновидную режущую кромку остальных частей лезвия и смещают 0,1-0,15 необходимого объема в зону утолщения. 4. Инструмент для изготовления лемеха, содержащий образованные вращающимися верхним и нижним валковыми штампами предварительный и окончательный ручьи, отличающийся тем, что гравюра верхнего валкового штампа предварительного ручья имеет катающую поверхность, образованную переменными радиусами от R_min до R_max, разница значений которых составляет величину обжатия заготовки для высадки заданного утолщения, причем изменение радиуса подчиняется прямолинейному закону, а гравюра нижнего валкового штампа предварительного ручья выполнена с постоянным радиусом, при этом гравюра верхнего и нижнего валковых штампов окончательного ручья на участке, соответствующем переднему участку режущей кромки лезвия лемеха, имеет переменный профиль катающих поверхностей, образованных переменными радиусами от R_1min до R_1max, разница значений который составляет половину требуемой толщины лезвия режущей кромки на этом участке, а изменение значений радиуса подчиняется прямолинейному закону. 5. Инструмент по п.4, отличающийся тем, что окончательный ручей валковых штампов снабжен подвижной в направлении прокатки опорной скалкой, опорная поверхность которой выполнена под углом, соответствующим углу наклона прямолинейной части режущей кромки, и снабжена фиксаторами с двух сторон для прокатываемого полуфабриката лемеха.