ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ ФРЕЗА Российский патент 2001 года по МПК A01B33/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам.

Известны почвообрабатывающие орудия, включающие лишь фрезерные барабаны, установленные на валу с закрепленными на них режущими ножами со ступенчатыми режущими кромками [1] или режущими ножами, имеющими дугообразную форму [2].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является почвообрабатывающая фреза, содержащая вращающийся на горизонтальном валу барабан с ножами, при этом в барабане смонтирован привод ножей для обеспечения вращения каждого ножа вокруг вертикальной оси [3].

Общим недостатком подобных почвообрабатывающих машин и орудий является некачественная обработка почвы - недостаточная степень крошения и рыхления.

Почва, попавшая под режущие ножи фрез барабана, недостаточно крошится и измельчается, а порою, после прохода этих машин или орудий на поверхности поля все-таки остаются комки неизмельченной и неразрыхленной почвы.

Технический результат - улучшение качества обработки почвы при фрезеровании.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что почвообрабатывающая фреза, содержащая вращающийся на горизонтальном валу барабан с ножами и привод ножей для обеспечения вращения каждого ножа вокруг вертикальной оси, согласно изобретению снабжена дополнительными установленными на горизонтальном валу барабанами, при этом барабаны попарно соединены между собой, а каждая пара барабанов развернута относительно другой на 180^o для обеспечения противоположного направления вращения ножей, причем каждый нож выполнен в виде тетраэдра, имеющего форму трехгранного клина с желобообразными гранями с радиусом кривизны, равным длине стороны основания, и высотой, равной четырехкратной его величине.

Сравнение заявляемого изобретения с прототипом показывает, что новыми являются как сама динамика кинематического исполнения привода - вращение ножей в двух плоскостях, так и конструктивное исполнение режущего ножа. Сочетание этих двух, друг от друга неотделимых факторов способствует положительному эффекту агротехники обработки почвы. Комки почвы, находящиеся в зоне траектории этих ножей, подвергаются их активному воздействию со стороны как режущих кромок (лезвий), так и желобообразных граней ножей, способствующих интенсивному крошению и рыхлению почвы, путем многократного контакта (скалывания) и перелопачивания почвенной среды по всей площади поверхности - граней ножей, благодаря их кривизне. Конфигурация ножа и его геометрические параметры неоспоримы. Радиус R кривизны граней ножа, равный длине его основания R = а, в частности, а = 50 мм, и длина L (h), равная четырехкратной величине, - 4а, способствуют соответственно более интенсивному и активному крошению и рыхлению почвы за счет площади контакта желобообразных граней с почвенной средой и снижению коэффициента трения лезвий ножа за счет обтекаемости граней, что в конечном итоге снижает энергоемкость качественной подготовки почвы под посев (посадку) различных сельскохозяйственных культур. Глубина обработки до 20 см. Что же касается надежности крепления и работоспособности подобного ножа с конструктивной точки зрения, то она гарантирована - соединение его с ведущей конической шестерней резьбовое с диаметром 20 мм, конструктивно вписывающееся в типоразмер основания тетраэдра.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения "новизна".

Заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как является неочевидным для специалиста и обеспечивает улучшение качества обработки почвы.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применяемость", так как оно может использоваться в сельскохозяйственном машиностроении при разработке почвообрабатывающих машин и орудий с рабочими органами фрезерного типа.

На фиг. 1 изображена предлагаемая почвообрабатывающая фреза, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 изображен фрезерный барабан с режущими ножами, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сзади; на фиг. 5 - режущий нож, вид сверху; на фиг. 6 - то же, вид сбоку; на фиг. 7 изображен режущий нож с приводной конической шестерней, вид сверху; на фиг. 8 - то же, вид сбоку; на фиг. 9 изображена соединительная муфта барабанов со звездочкой, вид сбоку; на фиг. 10 - то же, вид сзади; на фиг. 11 изображен валик с коронными шестернями, вид сбоку; на фиг. 12 - то же, вид сзади.

Почвообрабатывающая фреза включает несущую раму 1, навесное устройство 2, центральный редуктор привода 3 с трансмиссионным валом 4 и приводными звездочками 5, плоскорезы 6, установленные на раме машины в один ряд. Фреза включает набор барабанов 7 с режущими ножами 8, расставленных на определенном расстоянии друг от друга на общей оси вращения, вслед за плоскорезами и выравниватель 9 с прижимной пружиной 10.

Фреза, состоящая из нескольких барабанов с режущими ножами попарно, жестко соединенными муфтами с фланцами крепления 11 и приводной звездочкой 12, представляет собой жесткую коробку цилиндрической формы с разъемной крышкой 13, на внутренней стороне которой вмонтирован механизм привода ножей.

Механизм привода ножей представляет собой планетарную передачу и состоит из трех пар свободно вращающихся на осях спаренных сателлитов, представляющих собой блоки шестерен - конической 14, находящейся во взаимосвязи с другой конической шестерней 15 с закрепленным на ней режущим ножом, и цилиндрической 16, имеющей непосредственную контактную связь с коронной (солнечной) неподвижной шестерней 17, жестко закрепленной на концах неподвижного валика 18, в свою очередь жестко соединенного с несущей стойкой 19 рамы машины.

Вращение фрезы прямое - сверху - вниз - и осуществляется от ВОМ трактора (не показан) через карданный вал 20, центральный редуктор привода 3 с трансмиссионным валом 4 и цепную передачу 21 с приводными звездочками 5, 12.

Вращение режущих ножей 8, свободно закрепленных на барабанах 7, осуществляется следующим образом.

Барабан 7 с ножами 8, выполняющий функцию водила, вращается вокруг неподвижной оси и входит во вращательную пару с блоком спаренных сателлитов 15 и 16, входящих во внешнее зацепление - цилиндрической шестерней 16 с неподвижной коронной шестерней 17 и во внутреннее зацепление - конической шестерней15 с конической шестерней 14 с закрепленным на ней режущим ножом 8, установленным с помощью резьбового соединения и контргайки 22. Направление вращения ножей на спаренных барабанах и тем самым на самой фрезе противоположное, так как каждый спаренный барабан при стыковке повернут на 180^o относительно другого, отсюда и чередование вращения на них ножей "левое - правое" при общепринятом постоянном направлении вращения фрезы - прямом, "сверху - вниз", с точки зрения технологии обработки почвы фрезерованием.

Машина работает следующим образом.

Перед началом работы устанавливается необходимая глубина рыхления и измельчения почвы как в отдельности, индивидуально плоскорезами 6 относительно рамы 1 и режущими ножами 8 относительно барабанов 7, так и вместе, одновременно, опорными колесами относительно рамы 1.

При движении почвообрабатывающей машины плоскорезы 6, расположенные впереди фрезы, представляющей собой спаренные барабаны 7 с режущими ножами 8, подрезают пласт и предварительно рыхлят почву перед участками траектории фрезы. Разрыхленная плоскорезами 6 почва, попадая на участок траектории следом расположенной фрезы с режущими ножами 8, вращающимися одновременно вокруг горизонтальной оси фрезы и вертикальной оси их креплений, подвергается интенсивной обработке. Недостаточно разрыхленная режущими вращающимися ножами 8 почва, далее попадая на участок траектории вращения (на глубине обработки), полностью разрыхляется и измельчается вследствие перелопачивания и окончательного контакта ее с ножами.

В связи с тем, что абсолютная линейная скорость вращающейся фрезы с режущими ножами превышает поступательную скорость машины, а угловая скорость ножей превышает угловую скорость фрезы ω_н>ω_Б, вероятность качества обработки гарантирована. Кроме того, противоположное вращение режущих ножей на фрезе относительно друг друга способствует устойчивому движению машины относительно продольной оси ее перемещения, так как возникающие боковые реакции на режущих ножах во время технологического процесса, имея разное векторное направление, взаимно компенсируются и уравновешиваются.

Следует отметить, что режущие ножи, выполненные в виде тетраэдра (усеченного трехгранного клина) с такими геометрическими параметрами, как кривизна граней, длина, равная четырехкратной величине его основания, и совершающие довольно сложное движение - поступательное и вращательное в двух плоскостях с противоположными направлениями, позволяют интенсивно разрушать комки почвы, лежащие как на поверхности, так и всей глубины обработки, разрыхляя слои почвы без выворачивания их на поверхность. Далее разрыхленная почвы попадает под выравниватель 9 с прижимным устройством 10 и тем самым достигается окончательное выравнивание полностью разрыхленной почвы и ровная разрыхленная поверхность поля по всей ширине захвата машины.

Предлагаемое изобретение простое в изготовлении, надежно в работе и устойчиво в прямолинейном движении, так как основано на применении планетарного механизма передач, имеющего место в транспортном машиностроении, станкостроении и т.д., и может найти широкое применение в области сельскохозяйственного машиностроения, в частности при изготовлении почвообрабатывающих машин и орудий с фрезерными рабочими органами.

Применение изобретения позволяет повысить качество обработки почвы, улучшая качество рыхления и водно-воздушный режимы.

Источники информации
1. SU 982555 A, 28.12.1982.

2. SU 328842 A, 04.04.1972.

3. SU 361755 A, 15.02.1973.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам. Почвообрабатывающая машина состоит из несущей рамы, навесного устройства, редуктора привода, плоскорезов, фрезы, включающей набор нескольких спаренных барабанов с режущими ножами, и выравнивателя с прижимным устройством. Режущие ножи, закрепленные на барабанах, имеют возможность вращения вокруг горизонтальной и вертикальной осей их крепления. Каждый нож выполнен в виде тетраэдра, имеющего форму усеченного трехгранного клина с радиусом кривизны граней, равным длине стороны основания, а высотой, равной четырехкратной величине его же стороны. Такое конструктивное выполнение позволит повысить качество обработки почвы при фрезеровании. 12 ил.

Почвообрабатывающая фреза, содержащая вращающийся на горизонтальном валу барабан с ножами, при этом в барабане смонтирован привод ножей для обеспечения вращения каждого ножа вокруг вертикальной оси, отличающаяся тем, что фреза снабжена дополнительными установленными на горизонтальном валу барабанами, при этом барабаны попарно соединены между собой, а каждая пара барабанов развернута относительно другой на 180^o для обеспечения противоположного направления вращения ножей, причем каждый нож выполнен в виде тетраэдра, имеющего форму трехгранного клина с желобообразными гранями с радиусом кривизны, равным длине стороны основания, и высотой, равной четырехкратной его величине.