КОРНЕПОДРЕЗАЮЩИЙ РАБОЧИЙ ОРГАН МАШИНЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ ЛАКРИЧНОГО СЫРЬЯ Российский патент 2001 года по МПК A01D31/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для добычи корней растений, залегающих на значительной глубине, например корней солодки голой, солодки уральской и солодки Г.Г. Коржинского.

Известно устройство для уборки корней растений, преимущественно лакрицы, содержащее последовательно установленные покровосниматель с отвальной поверхностью, рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы, в котором, с целью улучшения воспроизводства лакрицы, устройство снабжено сбрасывающим рабочим органом, расположенным со стороны отвальной части покровоснимателя и торца рабочего органа для первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы; сбрасывающий рабочий орган выполнен в виде цилиндрического барабана, ось которого размещена в горизонтальной плоскости перпендикулярно продольной оси устройства, а на наружной поверхности барабана закреплены лопасти под углом к его оси (SU, авт.св. N 1706438, кл. A 01 D 25/02, A 01 D 91/02, заявлено 22.12.89, опубл. 23.01.92).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся неудовлетворительное качество добываемого корня и большие энергозатраты.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является машина для добычи корней солодки, содержащая раму, опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы, в которой рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, фронтальные части которого снабжены режущими кромками на съемных лезвиях, на удаленной части от горизонтального лезвия размещены подъемники подрезанного слоя почвы, а рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора с радиально направленными клыками, причем упомянутый ротор размещен на дополнительной раме, соединенной шарнирно с основной рамой и снабженной возможностью перевода в рабочее и транспортное положения, при этом дополнительная рама снабжена экранами, размещенными впереди ротора (RU, патент N 2116715, кл. A 01 D 25/02, C1, заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.08.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся ограниченный срок службы U-образного подрезающего ножа и неудовлетворительное качество подрезанных корней.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - увеличение срока службы корнеподрезающего рабочего органа.

Технический результат - снижение тягового сопротивления машины, увеличение качества лакричного сырья и снижение эксплуатационных затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном корнеподрезающем рабочем органе машины для добычи лакричного сырья, содержащем с режущими кромками на фронтальной части U-образный подрезающий нож и размещенные на удаленной части от горизонтального лезвия подъемники подрезанного слоя почвы, в предлагаемом рабочем органе горизонтальное лезвие снабжено долотами, установленными в стыках криволинейных участков наклонных к направлению движения боковин, при этом боковины, долота, горизонтальное лезвие и подъемники выполнены из разнокачественных взаимно несвариваемых конструкционных высокопрочных сталей, а подъемники, снабженные фиксаторами, установлены в продольных пазах горизонтального лезвия; по крайней мере хотя бы один из участков продольного паза горизонтального лезвия имеет упор "ласточник хвост", фиксатор положения подъемника в продольном пазу горизонтального лезвия выполнен в виде штифтов, размещенных в паре отверстий на нижней части подъемника, при этом цилиндрическая поверхность каждого штифта сопряжена с верхней гранью горизонтального лезвия; каждое долото выполнено в виде прямоугольной призмы, лобовая грань которого имеет наклонное лезвие с режущей кромкой, боковые грани снабжены пазами под размер сопрягаемых участков боковины и горизонтального лезвия, а на верхней грани выполнены сквозные отверстия для фиксирования штифтами горизонтального лезвия и боковины; нижняя часть каждой боковины имеет монтажный участок с отверстиями для сопряжения посредством долота с горизонтальным лезвием.

За счет того, что рабочий орган для подрезания корнесодержащего пласта выполнен из тонкостенных особопрочных конструкционных сталей с термоупрочненными лезвиями на фронтальной части, при этом быстроизнашивающиеся части снабжены возможностью демонтажа, реставрации и перезаточки, а устойчивость хода U-образного ножа обеспечивается долотами, 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 ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние 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 представлен заявленный рабочий орган, вид слева.

На фиг. 2 - то же, вид в плане.

На фиг. 3 - то же, вид спереди.

На фиг. 4 - левая боковина корнеподрезающего рабочего органа, вид сбоку.

На фиг. 5 - то же, вид сверху.

На фиг. 6 - развертка левой боковины.

На фиг. 7 - сечение А-А на фиг. 2, сопряжение горизонтальной части ножа с подъемником подрезанного слоя почвы.

На фиг. 8 - вид Б на фиг. 1, взаимные положения наклонного подъемника, горизонтальной части ножа и фиксаторов подъемника.

На фиг. 9 - сечение В-В на фиг. 2, поперечное сечение долота в месте стыка правой боковины и горизонтального ножа.

На фиг. 10 - сечение Г-Г на фиг. 1, горизонтальный разрез левого долота в месте сопряжения левой боковины с горизонтальным ножом.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного технического решения, заключаются в следующем.

Корнеподрезающий рабочий орган (фиг. 1 - 3) содержит U-образный подрезающий нож с режущими кромками 1, 2 и 3 на фронтальной части и размещенные на удаленной части от горизонтального лезвия 4 подъемники 5, 6 и 7 подрезанного слоя почвы. Режущие кромки 1 и 2 выполнены на односторонних лезвиях 8 и 9 левой боковины 10 и правой боковины 11. Левая и правая боковины 10 и 11 имеют монтажные части 12 с отверстиями 13 для крепления болтами с рамой машины для добычи лакричного сырья.

Боковины 10 и 11 выполнены из высокоуглеродистой листовой стали Сталь 65 Г ГОСТ 1577-81. Толщина листа не должна превышать 16 мм. При указанной толщине листа обеспечивается устойчивое подрезание корнесодержащего пласта на глубине 0,6 - 0,65 м при минимальном лобовом тяговом сопротивлении. Одностороннее лезвие 8 боковины 10 выполнено с углом заточки не выше 18 - 21^o. Толщина режущей кромки 2 не превышает 0,4 - 0,7 мм. Лезвие 8 подвержено объемной закалке до 40 - 50 HRC. Остальная часть боковины 10 остается без термообработки.

Нижняя часть каждой боковины 10 (11) имеет криволинейный участок 15 и монтажный участок 16. Радиус искривления (r) участка 15 (фиг. 3) должен быть выполнен не менее 150 мм. Этим исключаются любые нависания корней солодки, залипание почвой и грунтом, а также сводится до минимума энергозатраты (см. фиг. 1 - 5). Развертка заготовки левой боковины 10 представлена на фиг. 6.

Горизонтальное лезвие 4 выполнено из листовой стали толщиной 14 мм. Марка стали - У12 ГОСТ 14351-89. Фронтальная часть горизонтального лезвия 4 снабжена режущей кромкой 3. Толщина режущей кромки 3 не должна превышать 0,5 - 0,8 мм. Режущая кромка 3 образована благодаря заточке верхней грани под углом не более 25^o и поднутрению 17 (см. фиг. 7) нижней грани 18 горизонтального лезвия 4. Поднутрение 17 образовано выборкой фасонной фрезы при механической обработке режущей кромки 3. На концевых участках 19 и 20 горизонтального лезвия 4 выполнены отверстия с номинальным диаметром 20 мм для установки монтажных штифтов 21. После завершения всех механических операций (в том числе и выполнения фасок 22 и 23 и удаления заусениц) горизонтальное лезвие 4 подвергают термоупрочнению. Режущая кромка 3 со стороны поднутрения 17 должна иметь твердость не ниже 45 - 55 HRC. Материалы боковин 10 и 11 и горизонтального лезвия 4 в неразъемный узел электрической дуговой сваркой взаимно не свариваются. Сварные швы неустойчивы и не воспринимают ударного характера нагрузок при выполнении технологического процесса.

Горизонтальное лезвие 4 (см. фиг. 1-3, 9 и 10) снабжено долотами 24 и 25. Долота 24 и 25 установлены в стыках криволинейных участков 15 боковин 10 и 11 на концевых участках 19 и 20 горизонтального лезвия 4.

Режущие кромки 2 и 1 боковин 10 и 11 к направлению движения U-образного ножа установлены под углом 45 - 55^o.

Боковины 10 и 11, долота 24 и 25, горизонтальное лезвие 4 и подъемники 5 - 7 выполнены из разнокачественных взаимно несвариваемых конструкционных высокопрочных сталей. Долота 24 и 25 изготовлены из быстрорежущей стали Р16 (Р19). Каждое долото 24 (25) выполнено в виде прямоугольной призмы. Лобовая грань призмы имеет наклонное лезвие 26 с режущей кромкой 27. Лезвие 26 выполнено заточкой верхней грани под углом не выше 30^o. Боковые грани долота 24 (25) снабжены пазами под размер сопрягаемых участков боковины 10 (11) и конечных участков 19 (20) горизонтального лезвия 4. На верхней грани долота 24 (25) выполнены сквозные отверстия для фиксирования штифтами 21 и 28 горизонтального лезвия 4 и монтажных участков 16 боковин 10 (11). Пазы на боковых гранях долота 24 (25) образуют перемычку 29. Перемычка 29 обеспечивает требуемую жесткость долота 24 (25). Благодаря тому, что нижняя часть каждой боковины 10 и 11 имеет монтажный участок 16 с отверстиями под штифты 28 для сопряжения посредством долота 24 (25) с концевым участком 19 и (20) горизонтального лезвия 4, обеспечивается разъемное соединение.

Подъемники 5, 6 и 7 установлены в продольных пазах 30 горизонтального лезвия 4. По крайней мере хотя бы один из участков продольного паза 30 горизонтального лезвия 4 имеет упор 31 "Ласточкиного хвоста" (см. фиг. 7).

Подъемники 5 - 7 с горизонтальным лезвием 4 соединены не только за счет клина, образованного нижним концом 32, но и фиксаторами 33. Фиксатор 33 рабочего положения подъемника 5 (6, 7) в продольном пазу 30 горизонтального лезвия 4 выполнен в виде пары цилиндрических штифтов, размещенных в отверстиях на нижней части конца 32 подъемника 5 (6, 7). Цилиндрическая поверхность каждого штифта фиксатора 33 сопряжена с верхней гранью горизонтального лезвия 4. Подъемники 5 - 7 выполнены из листовой стали Сталь 3 ГОСТ 380-80 толщиной 12 мм. Лобовая грань 34 подъемника 5 (6, 7) наклонена к верхней грани горизонтального лезвия 4 под углом не более 35^o. Верхние концы подъемников 5 - 7 имеют опорные горизонтальные площади 35 для поддержания пласта над лезвием 4.

Корнеподрезающий рабочий орган машины для добычи корней лакрицы работает следующим образом.

Монтажной частью 12 каждую боковину 10 и 11 болтами М 30х120, устанавливаемыми в отверстия 13, фиксируют U-образный нож на раме машины для добычи лакричного сырья. Рама машины, снабженная опорными кошами с винтовыми механизмами, посредством кронштейнов навески, агрегатируется с тракторами класса тяги 3 - 5. Рассмотрим процесс подрезания и извлечения корней и корневищ солодки в качестве лакричного сырья при работе на легких почвах.

При установившемся движении на предварительно подготовленном массиве естественных зарослей солодки режущие кромки 1 и 2 боковин 10 и 11 прорезают вертикальные щели на глубину до 0,50 - 0,55 м. Криволинейные участки 15 боковин 10 и 11 подрезают пласт на угловых участках. Далее режущая кромка 3 горизонтального лезвия 4 срезает пласт на глубине 0,5 - 0,55 м. Подрезанный по периметру пласт за счет подпора подается на наклонные подъемники 5 - 7 и по лобовым граням поднимается вверх. При работе на малосвязных и легких почвах (в т.ч. и на песчаных, где прекрасно произрастает солодка) почва оседает в пространство между левой боковиной 10, наклонными подъемниками 5, 6 и 7 и правой боковиной 11, а корни и корневища лакрицы извлекаются на дневную поверхность обработанной полосы. После просушки корневую массу механизированным путем убирают в прицепные тракторные тележки.

При работе на тяжелых почвах переплетенный корневищами солодки почвенный пласт непрерывной лентой по лобовым граням 3 - 4 подъемников 5 - 7 поступает на их горизонтальные площадки 35. Установленный за подъемниками 5 - 7 приводной ротор (роторы) клыками разделывает пласт на агрономически ценные почвенные агрегаты, а корни и корневища выбрасывает на дневную поверхность полос. Почва и грунт укладываются в канаву в исходном положении генетических горизонтов.

На каждой загонке U-образный нож при переводе рамы машины в рабочее положение подвергается ударной нагрузке независимо от технического состояния гидронавесной системы агрегатируемого трактора. При переводе ножа в рабочее положение, первыми касаются поверхности подготовленной полосы режущие кромки 27 наклонных лезвий 26 долот 24 и 25. Долота 24 и 25 при соприкосновении с поверхностью поля воспринимают активную силу в виде массы рамы машины вместе с левым и правым опорными колесами и U-образным ножом. Удельная нагрузка на режущих кромках 27 долот 24 и 25 в данный момент - наибольшая. Долота 24 и 25 увлекают за собой горизонтальное лезвие 4. Этому способствует и лобовое сопротивление лезвия 4. Режущая кромка 3 лезвия 4 подрезает пласт снизу. Экспериментальными исследованиями установлено, что от 55 до 70% тягового сопротивления трактора приходится на горизонтальное лезвие. Тяговое сопротивление боковин 10 и 11 не превышает 15 - 18% от общей загрузки. Режущая кромка 3 горизонтального лезвия 4 по этой причине подвергается интенсивному абразивному износу. При наработке 300 - 350 га при добыче корней солодки голой пойменного экотина в условиях поймы реки кривой Волги режущая кромка 3 превращается в полукруглую галтель с радиусом закругления свыше 3 мм (по свинцовому отпечатку). Это приводит к тому, что корни и корневища не перерезаются, а подвергаются разрыву. Резко снижается из-за разлохмаченных концов корней качество добываемого сырья. Тяговое сопротивление U-образного ножа резко увеличивается. Производительность машины падает на 50 - 60%.

Из комплекта ЗИП машины извлекают сменное горизонтальное лезвие 4. Демонтаж лезвия 4 с затупленной режущей кромкой 3 производят следующим образом. Извлекают штифты фиксаторов 33 из отверстий на нижней части 32 подъемников 5 - 7. Ударом молотка массой 0,8 кг по площадкам 35 подъемники 5 - 7 извлекают из продольных пазов 30 горизонтального лезвия 30. Далее, пользуясь бородком из комплекта инструмента, штифты 21 извлекают из отверстий долот 24 и 25, удерживающих концевые участки 19 и 20 горизонтального лезвия 4. При ослабленных болтах М 30х120 боковины 10 и 11 взаимно удаляют. Горизонтальное лезвие 4 извлекают из боковых пазов долот 24 и 25. Изношенное лезвие 4 подвергают реставрации либо путем непосредственной заточки наждачным кругом при установке на подающий стол станка с поступательным перемещением, либо с предварительным отпуском термоупрочненного материала, фрезерной обработкой лезвия для получения режущей кромки 3 толщиной не выше 0,5 мм и последующей объемной закалке. Новое лезвие 4 или прежнее лезвие 4 после реставрации в пазы долот 24 и 25 устанавливают в обратном порядке.

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 заявителями технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Корнеподрезающий рабочий орган содержит подрезающий U-образный нож с режущими кромками на фронтальной части и размещенные на удаленной части от горизонтального лезвия подъемники подрезанного слоя почвы. Горизонтальное лезвие ножа снабжено долотами, установленными в стыках криволинейных участков наклонных к направлению движения боковин подрезающего ножа. Боковины, долота, горизонтальное лезвие и подъемники выполнены из разнокачественных конструкционных высокопрочных сталей. Подъемники, снабженные фиксаторами, установлены в продольных пазах горизонтального лезвия. Снижается тяговое сопротивление машины, улучшается качество лакричного сырья и снижаются эксплуатационные затраты. 4 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Корнеподрезающий рабочий орган машины для добычи лакричного сырья, содержащий с режущими кромками на фронтальной части U-образный подрезающий нож и размещенные на удаленной части горизонтального лезвия подъемники подрезанного слоя почвы, отличающийся тем, что горизонтальное лезвие ножа снабжено долотами, установленными в стыках криволинейных участков наклоненных к направлению движения боковин подрезающего ножа, при этом боковины долота, горизонтальное лезвие и подъемники выполнены разъемными из разнокачественных конструкционных высокопрочных сталей, а подъемники, снабженные фиксаторами, установлены в продольных пазах горизонтального лезвия. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что, по крайней мере, хотя бы один из участков продольного паза горизонтального лезвия имеет упор "ласточкин хвост". 3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что фиксатор положения подъемника в продольном пазу горизонтального лезвия выполнен в виде штифтов, размещенных в паре отверстий на нижней части подъемника, при этом цилиндрическая поверхность каждого штифта сопряжена с верхней гранью горизонтального лезвия. 4. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что каждое долото выполнено в виде прямоугольной призмы, лобовая грань которого имеет наклонное лезвие с режущей кромкой, боковые грани снабжены пазами под размер сопрягаемых участков боковины и горизонтального лезвия, а на верхней грани выполнены сквозные отверстия для фиксирования штифтами горизонтального лезвия и боковины. 5. Рабочий орган по каждому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что нижняя часть каждой боковины имеет монтажный участок с отверстиями для сопряжения посредством долота с концевыми участками горизонтального лезвия.