ДИСКОВАЯ БОРОНА Российский патент 2002 года по МПК A01B7/00 A01B21/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям с вращающимися пассивными рабочими органами, например к дисковым боронам.

Известна дисковая борона, содержащая сферические диски, распорки, установленные между ними, подшипниковые узлы, вал и гайки, стягивающие диски между собой. Лезвие сферических дисков может быть сплошным или с вырезами - так называемое вырезное лезвие. Последнее лучше перерезает находящиеся на поверхности почвы растительные остатки. Для предотвращения забивания дисков почвой и растительностью (чему способствует пробуксовка диска) несколько дисков (особенно с вырезным лезвием) соединяют между собой валом некруглой формы, обычно квадратным. Опорой для вала служат подшипниковые узлы, включающие смонтированные в подшипниках качения втулки с центральным отверстием для вала. Весь набор: сферические диски, распорки и втулки стягиваются гайками, установленными на концах вала. Так устроена, например, дисковая борона фирмы RAU (копия проспекта 97 г. прилагается), которая выбрана в качестве прототипа.

Прототип совпадает с изобретением, которое заявляется в том, что содержит сферические диски, распорки, установленные между ними, подшипниковые узлы, вал и гайки, стягивающие весь набор.

Однако в устройстве дисковой бороны по прототипу имеются недостатки:
- Для замены расположенного между подшипниковыми узлами сломанного либо изношенного диска необходимо полностью демонтировать дисковую борону - снять с одного конца вала гайку, вынуть вал из втулки подшипникового узла, снять распорки и работоспособные диски и лишь затем снять непригодный для работы диск. Затем установить вместо непригодного новый диск и повторить процесс в обратном порядке. Кроме того, что процесс замены диска весьма трудоемок, один оператор его практически не может выполнить в полевых условиях, т.к. из-за значительной удаленности второй гайки, необходима помощь второго оператора. Поэтому только в стационарных условиях возможен ремонт, замена изношенных сферических дисков, либо изменение их комбинации на валу (например, комбинация: сферические диски со сплошным лезвием чередуются со сферическими дисками с вырезным лезвием).

- Вал дисковой бороны испытывает большие изгибные и скручивающие нагрузки. Особенно большие изгибные нагрузки воздействуют на вал при наезде диска на скрытое в почве препятствие, т.к. при этом через диск на вал передается значительная часть веса бороны (дисковая борона заглубляется только под своим весом, превышающим у широкозахватной бороны 4 тонны). В указанном случае, а также при забивании бороны, на вал воздействуют также значительные скручивающие нагрузки, т. к. один диск (или при забивании два рядом расположенных диска) приторможен, а остальные под воздействием почвы стремятся продолжать вращение.

Возможности увеличить прочность вала путем увеличения его сечения у бороны по прототипу ограничены размерами подшипникового узла, который по ширине должен свободно поместиться между дисками, а по диаметру не препятствовать проходу почвы и растительных остатков под ним. Размеры подшипникового узла определяются диаметром подшипников качения, в которых должна вращаться втулка с центральным отверстием для вала (ее диаметр обычно на 10-15 мм больше диагонали квадратного вала). Из-за втулки возрастает как диаметр, так и (соответственно диаметру) ширина подшипников качения, что при стесненной дисками ширине подшипникового узла снижает возможности для установки дополнительных уплотнений, предохраняющих подшипники качения от попадания пыли. Указанные обстоятельства (ограниченные возможности для увеличения сечения вала и установки надежной пылезащиты) снижают прочность, надежность и долговечность дисковой бороны у прототипа.

В основу изобретения поставлена задача в дисковой бороне путем иного ее выполнения увеличить прочность, надежность и долговечность, упростить ее техобслуживание и дать возможность оператору в полевых условиях производить ремонт или переоборудование дисковой бороны, например, менять диски, снимать часть дисков (уменьшать ширину захвата дисковой бороны) и т.п.

Поставленная задача решена в дисковой бороне, которая включает сферические диски, распорки, установленные между ними, подшипниковые узлы, вал и гайки, стягивающие диски между собой, тем, что в отличие от прототипа, вал выполнен из двух частей, соединенных между собой муфтой, и каждая часть вала жестко установлена в одном подшипниковом узле. Кроме того, каждая часть вала закреплена в муфте с возможностью проворота друг относительно друга. Новизна изобретения заключается в том, что в заявляемой бороне:
- Выполнение вала из двух частей, соединенных муфтой с возможностью проворота в ней каждой части вала, обеспечивает передачу на каждую часть вала скручивающих нагрузок только от тех сферических дисков, которые на ней закреплены, и позволяет увеличить поперечное сечение вала в наиболее нагруженном месте - подшипниковом узле. Таким образом, снижение нагрузок на вал и увеличение его сечения в наиболее нагруженных местах значительно увеличивает прочность дисковой бороны.

- Установка каждой части вала только в одном подшипниковом узле избавляет от необходимости иметь в подшипниковом узле втулку с центральным отверстием и позволяет в освободившемся пространстве разместить дополнительную пылезащиту подшипников качения, что увеличивает надежность и долговечность дисковой бороны.

- Консольное (благодаря выполнению вала из двух частей) по отношению к подшипниковому узлу крепление дисков на каждой части вала позволяет снять (установить) сферический диск только с той консоли, на которой он закреплен, без демонтажа вала и дисков, закрепленных на другой консоли, что упрощает операцию и позволяет выполнить ее одному оператору в полевых условиях.

Перечисленные признаки, которые отличают заявленное решение от прототипа, отсутствуют в известных аналогичных конструкциях.

Технический результат, который получен от перечисленных признаков, заключается в упрощении техобслуживания дисковой бороны, повышении ее прочности, надежности и долговечности.

На фиг.1 изображена дисковая борона, общий вид.

На фиг.2 изображен укрупненно подшипниковый узел.

На фиг.3 изображено сечение А-А по муфте.

Вал состоит из двух частей - валика 1а и валика 1в. Валик 1а с валиком 1в соединены муфтой 2 с возможностью проворота друг относительно друга (например, за счет того, что они в муфте установлены по скользящей посадке). Муфта 2 может быть выполнена разъемной по оси и состоять из двух половин 2а и 2в, стянутых болтами. Каждый из валиков 1а или 1в установлен в подшипниках качения 3 и в осевом направлении закреплен гайкой 4. К бурту на валике 1а (1в) при помощи гайки 5 (5а) прижаты сферические диски 6 и распорки 7. В зоне установки дисков сечение валика 1а (1в) может быть квадратным, а в наиболее нагруженном месте - зоне подшипников - оно может быть круглым и увеличенным (только за счет выполнения валика в зоне подшипников качения 3 круглым с диаметром, равным диагонали квадрата - в зоне дисков - момент его сопротивления изгибу возрастает в 1,7 раза по сравнению с прототипом, у которого вал имеет одинаковое квадратное сечение по всей длине). От попадания пыли подшипники качения 3 защищены набором манжетных уплотнений 8. Корпус 9, в котором установлены подшипники, может иметь наружную сферу и помещаться в обойму 10. При этом гарантируется соосность валиков 1а и 1в.

Дисковая борона работает следующим образом. В заглубленном состоянии при перемещении (направление показано стрелкой) под воздействием сопротивления почвы диски вращаются. При этом они рыхлят почву и разрезают стебли и корни растений. Крутящий момент на валик 1а передается только от сферических дисков, закрепленных на нем.

Через муфту 2 на валик 1в эти усилия не передаются, т.к. муфта 2 не ограничивает проворот валика 1а относительно валика 1в. Таким образом, в процессе работы за счет возможности проворота валика 1а относительно валика 1в скручивающие нагрузки на валики 1а и 1в значительно (практически вдвое) меньше, чем если бы они между собой были связаны жестко либо был бы единый вал, как у прототипа.

На помещенные в муфту 2 ступени каждого валиков 1а и 1в действуют только изгибные нагрузки от разности величин сопротивления почвы со стороны дисков, расположенных по обеим сторонам опоры (подшипников качения 3). При равенстве этих величин нагрузка на муфту 2 практически отсутствует.

В зоне подшипников качения 3 поперечное сечение у валиков 1а и 1в больше, чем в зоне крепления дисков, в то время, как у прототипа весь вал имеет поперечное сечение, одинаковое по всей длине.

Благодаря указанным особенностям, значительно повышается прочность дисковой бороны без увеличения размеров всего подшипникового узла. При этом остается достаточно места для того, чтобы поместился набор манжетных уплотнений 8, что улучшает пылезащиту подшипников качения 3.

При необходимости заменить диск, находящийся между подшипниковыми узлами, оператору необходимо:
- разнять по оси муфту 2, вынув болты, стягивающие ее половинки;
- выкрутить гайку 4 с того валика (1а или 1в), на котором закреплен диск;
- снять распорку (распорки) 7 и нужный диск.

Затем в обратном порядке собрать дисковую борону. Для удобства откручивания гаек 4 на свободных ступенях валиков 1а или 1в могут быть выполнены лыски под ключ. При необходимости заменить диск на консольном конце валика 1а (1в) оператор должен выполнить те же операции, кроме необходимости разборки (сборки) муфты 2.

При указанных операциях в отличие от прототипа вал вынимать из подшипникового узла не требуется.

Благодаря предлагаемому техническому решению для дисковых борон упрощается техуход и появляется возможность выполнения ремонтных работ и технологических изменений в полевых условиях, предотвращаются поломки вала и в несколько раз увеличивается надежность и долговечность подшипниковых узлов.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям с пассивными оборотными рабочими органами, например к дисковым боронам. Дисковая борона содержит сферические диски, распорки, установленные между дисками, подшипниковые узлы, вал и гайки, которые стягивают диски между собой. Вал дисковой бороны выполнен из двух частей, объединенных между собой муфтой с возможностью поворота одной относительно второй, и каждая часть вала устанавливается в одном подшипниковом узле. Благодаря выполнению вала из двух частей, объединенных муфтой с возможностью поворота в ней каждой части вала, обеспечивается передача на каждую часть вала скручивающих нагрузок только от тех сферических дисков, которые на ней закреплены. Установка каждой части вала только в одном подшипниковом узле исключает потребность в установке в подшипниковом узле втулки с центральным отверстием для вала. Такое конструктивное выполнение позволит упростить техническое обслуживание дисковой бороны, предотвратить поломки вала, увеличить надежность и долговечность подшипниковых узлов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дисковая борона, включающая сферические диски, распорки, установленные между дисками, подшипниковые узлы, вал и гайки, стягивающие диски между собой, отличающаяся тем, что вал выполнен из двух частей, соединенных между собой муфтой, и каждая часть вала установлена в одном подшипниковом узле. 2. Дисковая борона по п. 1, отличающаяся тем, что каждая часть вала закреплена в муфте с возможностью проворота относительно друг друга.