ДИСКОВАЯ ЛАПА Российский патент 2006 года по МПК A01B23/06 A01B35/20 

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим устройствам.

Известно, что снабженный зубьями нож для подрезания почвенного пласта, склонного к скалыванию, имеет тяговое сопротивление до 40 % ниже, чем аналогичный нож без зубьев /1/. Многочисленные попытки снабдить почвообрабатывающий нож (лемех, лапу) зубьями в практике не прижились из-за обволакивания лезвия растительными остатками и забивания ими промежутков между зубьями. Поэтому до сих пор зубчатый нож в верхнем слое почвы неработоспособен.

Известны дисковые лапы, выполненные в виде сферического диска, установленного выпуклостью вверх и закрепленного на стойке, расположенной по центру диска со сплошной режущей кромкой /1, 2/. При повороте диска лезвие освобождается от попавших на него растительных остатков. Недостатком таких дисковых лап является то, что они имеют высокое тяговое сопротивление и могут постоянно вращаться только в сторону, предопределяемую дополнительными рабочими органами (вращающийся ротор фрезы или дисковая батарея).

Известна дисковая лапа, выполненная в виде сферического диска, установленного выпуклостью вверх и закрепленного на стойке /3 - прототип/. При работе лапа совершает случайные повороты, обусловленные неравномерностью сопротивления пласта, подрезаемого ее левым и правым крылом (отклонением точки приложения равнодействующей сил сопротивления от продольно-вертикальной оси симметрии диска). Такие лапы не могут устойчиво вращаться в заданную сторону и быстро освобождаться от растительных остатков, нависающих на переднем сегменте лезвия. Но, главное, они имеют такое же высокое тяговое сопротивление, как и обычные стрельчатые или плоскорезные лапы.

Задачей данного изобретения является снижение тягового сопротивления дисковой лапы и ее самоочистка от растительных остатков.

Поставленная задача достигается тем, что лапа в виде сферического диска, установленного выпуклостью вверх и закрепленного на стойке, расположенной по центру диска, согласно изобретению выполнена с зубчатой кромкой диска, при этом длина зубьев составляет 0,1...0,3 радиуса диска, а отношение измеренных по хорде дуги, проходящей через среднюю по длине часть зуба, ширины впадины между зубьями и зуба, составляет 0,8...1,6. Кроме того, диаметр диска по торцам зубьев меньше радиуса сферы диска, и зубья выполнены несимметричными с короткими боковыми ребрами, расположенными радиально, и длинными, расположенными тангенциально.

Сравнение известной дисковой лапы с прототипом свидетельствует, что новым в предложенной лапе является выполнение контура ее диска зубчатым с длиной зубьев равной 0,1...0,3 радиуса диска, отношение измеренных по хорде дуги, проходящей через среднюю по длине часть зуба, ширины впадины между зубьями и зуба равное 0,8...1,6, выполнение диаметра диска по торцам зубьев меньшим радиуса сферы диска, а зубьев - несимметричными с короткими боковыми ребрами, расположенными радиально, и длинными, расположенными тангенциально.

Выполнение контура дисковой лапы зубчатым позволило впервые создать самоочищающуюся зубчатую лапу со сниженным тяговым сопротивлением и улучшить ее самоочистку от растительных остатков за счет несимметричных зубьев, обеспечивающих устойчивое вращение лапы при ее движении в почве.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Дисковая лапа соответствует критерию "изобретательский уровень", так как предложенное решение задачи снижения тягового сопротивления лапы при ее устойчивой работе является неочевидным и в технике не применялось.

Предложенная дисковая лапа найдет применение в почвообрабатывающих орудиях, в том числе комбинированных, предназначенных преимущественно для обработки уплотненных почв, склонных к скалыванию, где наиболее выражен эффект снижения тягового сопротивления. Таким образом, изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение поясняется чертежами.

Дисковая лапа показана на рис.1 - вид спереди, разрез, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - вид спереди варианта лапы с конической поверхностью кольца с зубьями и прилегающего к нему (задний зубчатый контур не показан).

Дисковая лапа содержит сферический зубчатый диск 1, закрепленную по его центру стойку 2, пружинную шайбу 3 и гайку 4. Диск 1 содержит несимметричные зубья 5, у которых участок короткого ребра 6 размещен радиально, а длинного 7 - тангенциально. Диск 1 содержит 8...12 зубьев 5, разделенных впадинами между ними. Предпочтительный диаметр зубчатого диска d=300...400 мм, допустимый - 250...450 мм. Увеличение диаметра диска 1 сопряжено с необходимостью увеличивать диаметр стойки 2 и нерационально тратить энергию на подъем и транспортирование почвы по сфере большой площади. При малом диаметре диска 1 усложняется конструкция орудия из-за большого количества узлов крепления стоек 2.

Длина h зуба 5 составляет 0,1...0,3 радиуса r диска и в 1,5...4 раза меньше максимальной ширины S впадин между зубьями. Длина зуба, меньшая 0,1r, после некоторого износа зуба окажется недостаточной для реализации эффекта скалывания почвы перед лапой, при этом нельзя будет получить ожидаемый эффект по снижению энергозатрат даже на диске большого диаметра (450 мм). Для дисков малого диаметра (250 мм) предпочтительнее длина зуба (0,25...0,3)r. При большем увеличении длины зуба 5 затруднительно размещать под лапой устройства для ее крепления. При большом количестве зубьев их относительная длина меньше. В любом случае длина зубьев должна составлять 3...6 см.

Отношение измеренных по хорде дуги радиуса r_с, проходящей через среднюю по длине часть зуба 5, ширины впадины S¹ между зубьями к ширине Т зуба составляет 0,8...1,6. Указана ширина средней части, так как и торец зуба и его основание могут быть закруглены, что затруднит их измерение. Зубья имеют форму, сходную с неравнобокой трапецией. Поэтому даже при минимальном значении ширины впадины (S¹/T=0,8) ширина t торца зуба за счет его трапециевидности меньше максимальной (по торцам зубьев) ширины впадины. Меньшее значение S¹/T рекомендуется для дисков меньшего диаметра и при количестве зубьев 12. Большее значение S¹/T рекомендуется для дисков большего диаметра и при количестве зубьев 8-10. Ширина t торца зуба всегда должна быть меньше ширины S впадины между торцами зубьев, но достаточной по прочностным требованиям.

Кольцо К зубчатой и прилегающей к нему части диска 1 выполнено сферическим с таким же радиусом сферы, как и центральная С часть диска, или коническим (см. фиг.3). Последний вариант позволяет уменьшить высоту сегмента диска, улучшить его контакт с перемещаемым пластом почвы и обеспечить устойчивость вращения диска 1. Область сферической части диска отделена от конической штриховой линией n-n. Диаметр d диска 1 по торцам зубьев меньше радиуса R сферы диска 1. Больший радиус сферы диска, чем его диаметр, также необходим для уменьшения высоты сегмента диска и высоты подъема почвы при работе лапы.

Стойка 2 дисковой лапы установлена на орудии с возможностью вращения от реакции почвы на диске 1 и с наклоном вперед на 2...4° для обеспечения требуемого угла вхождения диска 1. Для улучшения вращения лапы стойка 2 может быть наклонена вдоль поперечной линии орудия в сторону, на которой впереди находятся преимущественно длинные ребра зубьев 5 (на фиг.2 - направо), а в комбинированном орудии - в сторону вогнутости дисков, размещенных перед лапами дисковых батарей. На орудии должны быть левые и правые лапы.

При движении дисковой лапы в сторону V ее зубья 5 скалывают пласт, обеспечивая при этом возможность деблокированного резания почвы контурами впадин между зубьями 5. За счет скалывания и деблокирования большей части подрезаемого слоя снижается тяговое сопротивление лапы. Сторона диска 1 с передними короткими ребрами 6 зубьев 5 (на фиг.2 - слева), имеет меньшее тяговое сопротивление. Так как суммарная составляющая реакции почвы на диске 1 смещена от оси стойки 2, лапа постоянно вращается в сторону V₀ и вперед торцами и короткими ребрами 6 зубьев 5 по направлению V. Растительные остатки, попавшие на ребра 6 и 7 зубьев 5, сдвигаются с них почвой, движущейся по поверхности диска 1. Почва, смещаемая сзади в сторону, при вращении лапы, заравнивает след стойки 2.

Источники информации

1. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.: «Машиностроение», 1968, с.75.

2. А.с. №450550 А 01 В 33/06. 1972. Почвообрабатывающая машина.

3. А.с. №664589 А 01 В 49/02. 1977. Комбинированное почвообрабатывающее орудие.

4. А.с. №435778 А 01 С 7/20. 1972. Сошник.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для обработки почвы. Лапа выполнена в виде сферического диска, установленного выпуклостью вверх и закрепленного на стойке, расположенной по центру диска. Контур диска выполнен зубчатым. Длина зуба составляет 0,1...0,3 радиуса диска, а отношение измеренных по хорде дуги, проходящей через среднюю по длине часть зуба, ширины впадины между зубьями к ширине зуба составляет 0,8...1,6. Кольцо зубчатой и прилегающей к нему части диска выполнено коническим. Диаметр диска по торцам зубьев меньше радиуса сферы диска. Зубья выполнены несимметричными с короткими боковыми ребрами, расположенными радиально, и длинными, расположенными тангенциально. Такое конструктивное выполнение позволит снизить тяговое сопротивление и обеспечит самоочистку лапы от растительных остатков. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дисковая лапа, выполненная в виде сферического диска, установленного выпуклостью вверх и закрепленного на стойке, расположенной по центру диска, отличающаяся тем, что контур диска выполнен зубчатым, при этом длина зуба составляет 0,1...0,3 радиуса диска, а отношение измеренных по хорде дуги, проходящей через среднюю по длине часть зуба, ширины впадины между зубьями к ширине зуба составляет 0,8...1,6.2. Дисковая лапа по п.1, отличающаяся тем, что кольцо зубчатой и прилегающей к нему части диска выполнено коническим.3. Дисковая лапа по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр диска по торцам зубьев меньше радиуса сферы диска, а зубья выполнены несимметричными с короткими боковыми ребрами, расположенными радиально, и длинными, расположенными тангенциально.