ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2009 года по МПК A01B21/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным машинам, имеющим рабочие органы для рыхления и измельчения почвы, вычесывания сорняков, и может быть использовано для основной и предпосевной обработок почвы.

Известна дисковая борона для поверхностной обработки почвы, содержащая раму с поперечными балками, на которых на равных расстояниях во втулках консольно с возможностью синхронного изменения угла атаки дисков в каждом ряду, на индивидуальных стойках, наклонно к горизонтали на осях установлены сферические диски, обращенные вогнутостью в сторону направления движения и ориентированные идентично в каждом ряду, при этом борона содержит четыре ряда дисковых рабочих органов, а вогнутость дисков каждого последующего ряда противоположна вогнутости дисков предыдущего ряда, и диски четных рядов смещены относительно предыдущих рядов на расчетное расстояние, определяемое математической формулой Δ_r= 2t+0,1D, где t - частное отделения междискового расстояния в ряду L на количество рядов n; D - диаметр дисков, а диски третьего ряда смещены относительно дисков предыдущего ряда на расстояние Δ₃= t+0,1D. См. описание к патенту РФ №2292695, публ. 27.06.2006 года, М. Кл. А01В 21/08, А01В 7/00.

К недостаткам известного устройства можно отнести неравномерность дна борозды, ошибку в смещении при установке дисков в рядах выпуклой стороной в противоположные стороны, к тому же предложенная система определения смещения не дает требуемых положительных результатов при обработке почвы при различных углах атаки режущих дисков к направлению движения, что сказывается на показателях глубины и равномерности, например, рыхления почвы.

Известно более совершенное устройство - дисковое почвообрабатывающее орудие - прототип, см. описание изобретения к патенту РФ №2185044, публ. 20.07.2002 года. Известное почвообрабатывающее орудие включает раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки и расположены фронтально по ширине захвата, кроме того, диски на первом и втором брусьях установлены вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков, при этом в последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы почвы на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, при этом диски имеют наклон к вертикальной плоскости.

К недостаткам известного дискового почвообрабатывающего орудия-прототипа можно отнести ограниченные технологические возможности и неравномерное распределение режущих дисков по ширине обрабатываемой полосы почвы, особенно при переменной установке режущих дисков выпуклой поверхностью в противоположные стороны и, как следствие, невысокое качество обработки почвы, связанное с выбором точки отсчета между дисками. При обработке почвы часть плоскости, образованной краями режущей кромки режущего диска (сегмент), заглубляется в почву при ее обработке. К тому же несовпадение оси поворота поворотной стойки с центром тяжести сегмента заглубления режущего диска в почву создает дополнительный отрицательно влияющий крутящий момент на стойку и механизм регулирования угла атаки режущего диска.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности расширение технологических возможностей агрегата, путем создания почвообрабатывающего агрегата, обеспечивающего равномерное рыхление и измельчение почвы за счет соответствующей установки смещения режущих дисков при обработке почв различной степени плотности. Получение стабильных результатов равномерности рыхления и измельчения почвы, независящих от установки режущих дисков выпуклой поверхностью в какую-либо сторону, может быть получено тогда, когда расстояние от центра тяжести сегмента заглубления одного ряда будет равным расстоянию до центров тяжести режущих дисков последующего ряда.

Поставленная изобретением техническая задача достигается тем, что центр тяжести сегмента заглубления каждого режущего диска в обрабатываемую почву выполнен на продолжении оси поворота поворотной стойки, при этом центр тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущих дисков последующего ряда размещен на расстоянии 50…250 мм относительно центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущего диска предыдущего ряда.

Новизной предложенного технического решения является то, что центр тяжести сегмента заглубления каждого режущего диска в обрабатываемую почву расположен на продолжении оси поворота поворотной стойки, при этом центр тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущих дисков последующего ряда размещен на расстоянии 50…250 мм относительно центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущего диска предыдущего ряда.

Указанные признаки являются новыми, неочевидными, промышленно осуществимыми и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи упрощения конструкции, повышения технологичности и эффективности обработки почвы.

Так, равное смещение режущих дисков последующего ряда относительно режущих дисков предшествующего ряда с выбранной точкой отсчета, определенной как центр тяжести сегмента заглубления каждого режущего диска в почву, позволяет получить оптимальные результаты обработки почвы (рыхление, измельчение, равномерность обработки почвы по глубине). Выполнение центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в почву на продолжении оси поворота поворотной стойки позволяет снизить крутящий момент на стойку и уравновесить прилагаемые к режущему диску усилия в центре давления, а также позволяет снизить нагрузку на механизм регулировки угла атаки режущих дисков.

На фиг.1 схематично представлен предлагаемый почвообрабатывающий агрегат - вид сверху.

На фиг.2 представлена схема определения центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в почву.

На фиг.3 представлен сравнительный вариант обработки почвы устройством-прототипом (а) и предложенным почвообрабатывающим агрегатом (в) при угле атаки режущих дисков, равном 10 градусам.

На фиг.4 представлен сравнительный вариант обработанной почвы прототипом (а) и предложенным устройством (в) при обработке почвы режущими дисками, установленными под углом атаки в 17,5 градусов.

На фиг.5 представлен сравнительный вариант обработанной почвы прототипом (а) и предложенным устройством (в) при обработке почвы режущими дисками, установленными под углом атаки в 25 градусов.

Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат состоит из смонтированных на раме 1 нескольких рядов режущих дисков 2 (первый ряд), смонтированных на поворотных стойках 3. Каждый режущий диск 2 смонтирован на поворотной стойке 3 под постоянным углом наклона, например, в 10 градусов к вертикали. Каждая поворотная стойка 3 имеет возможность поворота относительно своей продольной оси 4. Каждый последующий ряд режущих дисков 5, 6, 7 смещен относительно предшествующего на величину «С», равную 50-250 мм. За точку отсчета расстояний между режущими дисками 2 принят центр тяжести 8 сегмента 9 заглубления режущего диска 2 в почву. Поскольку все режущие диски 2 почвообрабатывающего агрегата заглубляются в почву на одинаковую глубину и установлены наклонно к вертикали, то при принятой в прототипе точке отсчета расстояний между режущими дисками возникает ошибка, зависящая от установки режущих дисков выпуклой стороной в разные стороны. Смещение режущих дисков на равные расстояния при выбранной точке отсчета, определенной как центр тяжести 8 сегмента 9 заглубления режущего диска 2 в обрабатываемую почву, создает новый дополнительный превышающий известный технический результат, повышающий эффективность обработки почвы. Изменение угла атаки режущих дисков 2 осуществляют при помощи механизма регулировки 10.

Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат работает следующим образом.

Первоначально при изготовлении почвообрабатывающих агрегатов осуществляется установка центров тяжести 8 сегментов 9 режущих дисков 2 на заданном расстоянии друг от друга. Каждый последующий ряд 5, 6, 7 режущих дисков 2 устанавливают со смещением центров тяжести 8 относительно предшествующего ряда режущих дисков на величину «С». При этом за точку отсчета смещения режущих дисков принят центр тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву. Режущие диски 2 установлены на поворотных стойках 3 под заданным углом наклона к вертикали, например 10 градусов.

При движении почвообрабатывающего агрегата режущие почву диски 2 врезаются (заглубляются) и осуществляют каждым рядом последовательное рыхление и измельчение почвы. При этом центры тяжести 8 сегментов 9 заглубления режущих дисков 2 в почву будут одновременно являться и центрами давления почвы на режущий диск.

Поскольку каждый режущий диск 2, смонтированный в последующем ряду рамы 1, смещен на расстояние «С», то рыхление почвы режущими дисками 2 осуществляется последовательно, равномерно и на заданную глубину по всей ширине обрабатываемой полосы почвы. Выполнение центра тяжести 8 сегмента 9 режущего диска 2 в почву на продолжении оси поворота 4 поворотной стойки 3 позволяет снизить крутящий момент на стойку 3 и уравновесить прилагаемые к режущему диску 2 усилия в центре давления (он же центр тяжести), а также позволяет снизить нагрузку на механизм 10 регулировки угла атаки режущих дисков. Через центр тяжести 8 проходит результирующая нагрузка на каждый режущий диск 2.

При работе с тяжелыми, плотными глинистыми почвами как и при работе с легкими почвами дно борозды получается ровным, почва обработана на заданную глубину, угол атаки режущих дисков 2 к направлению движения почвообрабатывающего агрегата устанавливают в зависимости от требуемой глубины обработки в пределах - 0 - 30 градусов. Изменение угла атаки осуществляется поворотом стоек 3 всех рядов режущих дисков 2 на требуемый угол при помощи механизма 10 регулировки угла атаки. Следует дополнить, что обработка почвы осуществляется не только при изменении угла атаки режущих дисков 2 к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, но и при постоянном угле наклона режущих дисков к вертикали.

Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат представляет собой надежную в работе конструкцию. При этом управление величиной заглубления режущих дисков 2 в почву осуществляется посредством изменения угла атаки (угла поворота поворотных стоек 3) к направлению движения почвообрабатывающего агрегата.

В настоящее время на предлагаемый почвообрабатывающий агрегат разработаны рабочие чертежи и изготовлен опытный образец, который проходит полевые испытания.

Предварительные испытания предлагаемого рабочего органа дали положительные результаты как при обработке легких, средних, так и при обработке тяжелых почв.

Почва после прохождения предлагаемого почвообрабатывающего агрегата была ровной, равномерно измельченной, мелкокомковатой. Глубина рыхления и качество рыхления на протяжении всего процесса обработки сохранялись постоянными.

Принято решение о серийном выпуске предлагаемых почвообрабатывающих агрегатов.

Агрегат содержит смонтированные рядами на общей раме на поворотных стойках режущие диски. Режущие диски закреплены на стойках при помощи кронштейнов корпуса подшипника режущего диска. Режущие диски последующего ряда равномерно смещены относительно режущих дисков предшествующего ряда по ширине обрабатываемой полосы. Центр тяжести сегмента заглубления каждого режущего диска в обрабатываемую почву расположен на продолжении оси поворота поворотной стойки. Центр тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущих дисков последующего ряда размещен на расстоянии 50…250 мм относительно центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущего диска предыдущего ряда. Такое конструктивное выполнение позволит обеспечить равномерное рыхление и измельчение почвы различной плотности при установке выпуклой поверхности дисков в любую сторону. 5 ил.

Почвообрабатывающий агрегат, содержащий смонтированные рядами на общей раме на поворотных стойках режущие диски, при этом режущие диски закреплены на стойках при помощи кронштейнов корпуса подшипника режущего диска, причем режущие диски последующего ряда равномерно смещены относительно режущих дисков предшествующего ряда по ширине обрабатываемой полосы, отличающийся тем, что центр тяжести сегмента заглубления каждого режущего диска в обрабатываемую почву расположен на продолжении оси поворота поворотной стойки, при этом центр тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущих дисков последующего ряда размещен на расстоянии 50…250 мм относительно центра тяжести сегмента заглубления режущего диска в обрабатываемую почву режущего диска предыдущего ряда.