СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕМЕШНО-ОТВАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПЛУГА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОЙ СТЕПЕНИ КРОШЕНИЯ ПОЧВЫ ПРИ ОТВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ НА РАБОЧЕМ ОРГАНЕ ПЛУГА Российский патент 2014 года по МПК A01B15/00 A01B63/24 A01B71/02 

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

Исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлено, что крошение почвы и соответственно ее плотность оказывает значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. Существенное влияние на крошение почвы имеют параметры лемешно-отвальной поверхности (ЛОП) рабочего органа отвального плуга. В качестве таких параметров выступают ширина захвата, величина загиба отвала, угол постановки лемеха к дну и стенке борозды.

В настоящее время делается много попыток создания универсальных рабочих органов отвального плуга, на которых можно было бы изменять параметры ЛОП.

Известны способ регулирования параметров ЛОП и рабочий орган отвального плуга, описанные в патенте [пат. №2470501, A01B 15/00], в котором угол загиба регулируется за счет выполненных горизонтальных пазов в верхней половине отвала с тыльной стороны.

Однако к числу недостатков данных способа и устройства относится невозможность изменения угла постановки лемеха рабочего органа к стенке борозды.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым техническим решениям является способ регулирования углов, характеризующих ЛОП рабочих органов отвального плуга с помощью системы управления параметрами лемешно-отвальной поверхности, описанный в патенте [пат. №2462013, A01B 15/04]. Регулирование параметров ЛОП включает в себя подбор необходимых углов постановки лемеха рабочего органа плуга к дну борозды, а также величины наклона ЛОП.

Устройство для регулирования параметров ЛОП включает раму, состоящую из брусьев, рабочие органы, состоящие из отвала, лемеха, башмака, стойки, систему управления параметрами ЛОП, содержащую подвижную тягу с зубчатой рейкой, кривошипом, скобообразными направляющими планками и гидроцилиндром.

Недостатком данных решений является невозможность регулирования угла постановки рабочего органа плуга к стенке борозды в зависимости от заданной степени крошения почвы и соответственно недостаточное качество обработки почвы.

Цель изобретения - получение заданной степени крошения почвы и регулирование энергоемкости процесса отвальной обработки почвы за счет определения значения угла постановки лемеха рабочего органа плуга к стенке борозды в зависимости от заданной степени крошения и регулировкой их на базовой лемешно-отвальной поверхности рабочего органа плуга с помощью разработанного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в регулировании углов, характеризующих лемешно-отвальную поверхность, в отличие от прототипа в соответствии с заданной степенью крошения графически задают определенную траекторию движения почвы по лемешно-отвальной поверхности и определяют нормальные силы, действующие на пласт почвы, затем по направлениям нормальных сил строят выкройки ЛОП, реализующие заданные траектории, проводят анализ выкроек: по изменению величины загиба отвала и углам постановки лемеха к дну и стенке борозды определяют параметры ЛОП, соответствующие заданной степени крошения; полученные параметры устанавливают регулировкой базовой лемешно-отвальной поверхности рабочих органов плуга путем ее поворотов и перемещений с помощью разработанного устройства.

Устройство для регулирования параметров лемешно-отвальной поверхности рабочего органа плуга содержит раму, состоящую из продольного, поперечного и несущего брусьев, опорного колеса, механизма присоединения к трактору, рабочих органов с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности и систему их регулирования, содержащую подвижную тягу с гидроцилиндром, в отличие от прототипа несущий брус в передней своей части присоединен шарнирно к поперечному брусу посредством оси и с возможностью вращения относительно нее, а в задней части несущий брус прикреплен к продольному брусу при помощи скругленной скобы, одним концом жестко закрепленной на несущем брусе, а другим концом прикрепленной к продольному брусу посредством фиксирующего пальца и отверстий, выполненных на продольном брусе и скругленной скобе и имеющих одинаковый диаметр, а также с помощью гидроцилиндра, одним концом соединенного с несущим брусом, а другим шарнирно соединенного с концом поперечной балки, жестко закрепленной на продольном брусе перпендикулярно ему, на другом конце которой шарнирно закреплен догружатель механизма присоединения к трактору; стойки рабочих органов плуга закреплены в несущем брусе при помощи втулок с возможностью поворота, осуществляемого посредством кривошипов, соединенных жестко с верхней частью стоек с одной стороны, а с другой - шарнирно с подвижной тягой с винтовым механизмом, представляющей собой трубу, внутри которой в ее конце установлена зафиксированная гайка, которая со стержнем винтового механизма составляет винтовую пару, стержень винтового механизма с ручкой на конце размещен с возможностью вращения в сквозном отверстии крепежной пластины, прикрепленной жестко к торцу несущего бруса.

Количество отверстий, выполненных по оси скругленной скобы, соответствует количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности.

На фланце гидроцилиндра со стороны штока параллельно ему закреплена мерная рейка со значениями, количество которых соответствует количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности, а на упоре, закрепленном на штоке, установлен указатель, взаимодействующий с последней.

На окружности последнего кривошипа нанесена метка и рядом на несущем брусе - шкала со значениями углов постановки лемеха к стенке борозды, соответствующих количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности.

Применение данного способа позволяет определить значение угла постановки лемеха рабочего органа плуга к стенке борозды в зависимости от заданной степени крошения, установить его с помощью заявляемого устройства, в зависимости от изменения данного угла определить необходимую величину поступательного бокового перемещения рабочего органа и также установить ее с помощью данного устройства, что дает возможность получить наиболее рациональный тип лемешно-отвальной поверхности и менять характеристики ЛОП для получения наилучшего качества обработки почвенного пласта, регулирования тягового сопротивления и соответственно энергоемкости всего процесса вспашки.

Совокупность заявляемых признаков способа и устройства неизвестны и не следуют явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень»

Для реализации заявленного способа регулирования параметров ЛОП рабочего органа предлагается устройство отвального плуга, представленное на чертежах: фиг. 1 - «Общее устройство отвального плуга, вид сверху», фиг.2 - «Винтовой механизм и последний кривошип», фиг.3 - «Разрез фигуры 2 по А-А», фиг.4 - «Передняя ось», фиг.5 - «Мерная рейка с указателем».

Предлагаемый отвальный плуг включает раму, состоящую из продольного 6, поперечного 19 и несущего брусьев 1 (фиг.1), опорного колеса, механизма присоединения к трактору, рабочих органов 10 с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности и систему их регулирования, содержащую подвижную тягу 13 с гидроцилиндром 5. Несущий брус 1 в передней своей части присоединен к поперечному брусу 19 (Фиг.1) шарнирно, посредством оси 2 с фиксирующим пальцем 3 и кольцом 4 (Фиг.4) с возможностью вращения относительно оси, а в задней части несущий брус 1 присоединен к продольному брусу 6 при помощи гидроцилиндра 5, закрепленного на продольном брусе 6 рамы и скругленной скобы 7 с фиксирующей осью 8 и отверстиями 9, имеющими одинаковый диаметр на скобе и продольном брусе. Верхняя часть стойки 12 (фиг.3) рабочего органа 10 установлена внутри несущего бруса 1 при помощи втулок 28 с возможностью поворота, который осуществляется посредством кривошипов 11, соединенных жестко с верхней частью стоек 12 с одной стороны, а с другой - шарнирно с подвижной тягой 13 с винтовым механизмом 14 (фиг.2).

Внутри подвижной тяги 13 (Фиг.2) вставлена зафиксированная гайка 15, которая со стержнем 16 винтового механизма 14 составляет винтовую пару.

Зафиксированная гайка 15 закрепляется посредством фиксирующих винтов 17, причем стержень 16 винтового механизма 14 заканчивается ручкой 18 для вращения и размещен в горизонтальном сквозном отверстии крепежной пластины 20.

На окружности последнего кривошипа 11 нанесена метка 27, а на несущем брусе 1 рамы - шкала 21.

Перпендикулярно несущему брусу рамы жестко закреплена короткая поперечная балка 22, к одному концу которой крепится догружатель 23 механизма присоединения к трактору, а к другому - гидроцилиндр 5, при этом на фланце 24 гидроцилиндра 5 (Фиг.5) параллельно штоку гидроцилиндра закреплена мерная рейка 25, а на упоре 26, закрепленном на штоке гидроцилиндра, указатель 29. Верхние части стоек 12 рабочих органов плуга, расположенные внутри несущего бруса 1, находятся во втулках 28.

Способ регулирования рабочих органов плуга происходит следующим образом: в соответствии с заданной степенью крошения почвы графически, например с помощью компьютерного устройства, задают определенную траекторию движения почвы по лемешно-отвальной поверхности и определяют нормальные силы, действующие на пласт почвы вдоль заданной траектории. Нормальные силы в любой точке траектории всегда перпендикулярны лемешно-отвальной поверхности, тем самым по их направлениям можно определить, как изменяется форма ЛОП рабочего органа плуга. Затем по направлениям нормальных сил строят выкройки ЛОП, реализующие заданные траектории. Выкройка представляет собой сечение рабочего органа плуга вдоль заданной траектории движения почвы, которая зависит от требуемой степени крошения почвы. Шаг траекторий зависит от заданной степени крошения почвы: чем меньше шаг траекторий, тем больше степень крошения. Затем проводят анализ выкроек: по изменению величины загиба отвала и углам постановки лемеха к дну и стенке борозды определяют параметры ЛОП, соответствующие заданной степени крошения; полученные параметры устанавливают регулировкой базовой лемешно-отвальной поверхности рабочих органов плуга путем их поворотов и перемещений с помощью разработанного устройства. Величина бокового перемещения рабочих органов плуга зависит от величины изменения угла постановки лемеха к стенке борозды, так как при этом изменяется величина перекрытия рабочих органов плуга при его работе.

В чем суть представленного способа и устройства для получения заданного качества крошения почвенного пласта? Известно, что траектория движения пласта почвы по ЛОП представляет из себя винтовую линию. Для большинства существующих ЛОП шаг винтовой линии и угловая скорость точек пласта не являются постоянными. В этой связи вертикальные сечения обрабатываемого пласта почвы смещаются относительно друг друга и тем самым обеспечивают крошение пласта. Параметрами ЛОП можно заставить пласт смещаться больше или меньше, тем самым получая заданную степень крошения почвенного пласта.

Регулировка параметров лемешно-отвальной поверхности базовых рабочих органов на плуге с помощью разработанного устройства осуществляется следующим образом.

Вращением рукоятки 18 винтового механизма 14 перемещаем подвижную тягу 13, которая поворачивает кривошипы 11. Кривошипы 11, вращаясь, поворачивают стойки 12 рабочих органов. Стойки 12 рабочих органов расположены во втулках 28, жестко закрепленных внутри несущего бруса 1 рамы, посредством которых осуществляется поворот стоек 12. Положение стоек фиксируется осью 8, соединяющей отверстия на скругленной скобе 7 и продольном брусе 6 рамы. Вращением рукоятки 18 винтового механизма 14 метка 27 последнего кривошипа 11 ставится в заданное положение на шкале 21. Тем самым на рабочих органах выставляется необходимый угол постановки лемеха к стенке борозды, в зависимости от заданной степени крошения почвы. Вращением несущего бруса 1 рамы посредством гидроцилиндра 5 соблюдается технологическое условие по величине перекрытия рабочих органов плуга между собой.

Необходимо отметить, что в настоящее время существуют следующие типы ЛОП с углами между стенкой борозды и рабочим органом: скоростная ЛОП с углом между лезвием лемеха и стенкой борозды - 36°, полувинтовая ЛОП - 40° (винтовая ЛОП является ее разновидностью), культурная ЛОП - 44°, цилиндрическая - 48°.

Таким образом количество отверстий на скобе, четыре значения угла на несущем брусе рамы возле последнего кривошипа с меткой, четыре значения на мерной рейке гидроцилиндра соответствуют четырем вышеприведенным существующим основным типам ЛОП.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: после получения численных значений параметров ЛОП для достижения заданной степени крошения упор 26 закрепляется в нужном положении на штоке гидроцилиндра 5. Затем вынимается фиксирующая ось 8 и включается в действие гидроцилиндр 5. Шток гидроцилиндра выдвигается (или вдвигается) до закрепленного в нужном положении упора 26. После этого фиксирующая ось 8 вставляется на место, тем самым фиксируя нужный угол постановки рабочего органа к стенке борозды.

Изменение угла постановки рабочего органа к стенке борозды дает возможность получить наиболее рациональные параметры лемешно-отвальной поверхности, соответствующие заданной степени крошения.

Таким образом, используя стандартное тяговое усилие трактора, рассматриваемая конструкция позволяет:

менять характеристики лемешно-отвальной поверхности в зависимости от заданной степени крошения почвы, для получения наилучшего качества обработки почвенного пласта;

в кратчайшие сроки получить орудие для высококачественной обработки различных почв;

изменить энергоемкость технологического процесса обработки почвы.

Устройство включает раму, опорное колесо, механизм присоединения к трактору, рабочие органы. Рама состоит из продольного, поперечного и несущего брусьев. Рабочие органы выполнены с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности (ЛОП) и имеют систему регулирования параметров. Система регулирования параметров содержит подвижную тягу с гидроцилиндром. Несущий брус в передней части присоединен шарнирно к поперечному брусу посредством оси и с возможностью вращения относительно нее. В задней части несущий брус прикреплен к продольному брусу при помощи скругленной скобы. Скоба одним концом жестко закреплена на несущем брусе, а другим концом скоба прикреплена к продольному брусу посредством фиксирующего пальца и отверстий, а также с помощью гидроцилиндра. Отверстия выполнены на продольном брусе и скругленной скобе и имеют одинаковый диаметр. Гидроцилиндр одним концом соединен с несущим брусом, а другим шарнирно соединен с концом поперечной балки. Поперечная балка жестко закреплена на продольном брусе перпендикулярно ему. На другом конце поперечной балки шарнирно закреплен догружатель механизма присоединения к трактору. Стойки рабочих органов плуга закреплены в несущем брусе при помощи втулок с возможностью поворота, осуществляемого посредством кривошипов. Кривошипы жестко соединены с верхней частью стоек с одной стороны, а с другой - шарнирно с подвижной тягой с винтовым механизмом. Винтовой механизм представляет собой трубу, внутри которой в ее конце установлена зафиксированная гайка, которая со стержнем винтового механизма составляет винтовую пару. Стержень винтового механизма с ручкой на конце размещен с возможностью вращения в сквозном отверстии крепежной пластины, прикрепленной жестко к торцу несущего бруса. Способ заключается в регулировании углов, характеризующих ЛОП. В соответствии с заданной степенью крошения почвы графически задают определенную траекторию движения почвы по ЛОП и определяют нормальные силы, действующие на пласт почвы. Затем по направлениям нормальных сил строят выкройки ЛОП, реализующие заданные траектории. Проводят анализ выкроек, по изменению величины загиба отвала и углам постановки лемеха к дну и стенке борозды определяют параметры ЛОП, соответствующие заданной степени крошения. Полученные параметры устанавливают регулировкой базовой ЛОП поверхности рабочих органов плуга путем ее поворотов и перемещений с помощью описанного выше устройства. Такие технология и конструктивное выполнение позволят обеспечить заданную степень крошения почвы и, следовательно, регулировать энергоемкость процесса обработки почвы. 2н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для регулирования параметров лемешно-отвальной поверхности рабочего органа плуга, включающее раму, состоящую из продольного, поперечного и несущего брусьев, опорного колеса, механизма присоединения к трактору, рабочих органов с регулируемыми параметрами лемешно-отвальной поверхности (ЛОП) и систему их регулирования, содержащую подвижную тягу с гидроцилиндром, отличающееся тем, что несущий брус в передней своей части присоединен шарнирно к поперечному брусу посредством оси и возможностью вращения относительно нее, а в задней части несущий брус прикреплен к продольному брусу при помощи скругленной скобы, одним концом жестко закрепленной на несущем брусе, а другим концом прикрепленной к продольному брусу посредством фиксирующего пальца и отверстий, выполненных на продольном брусе и скругленной скобе и имеющих одинаковый диаметр, а также с помощью гидроцилиндра, одним концом соединенного с несущим брусом, а другим шарнирно соединенного с концом поперечной балки, жестко закрепленной на продольном брусе перпендикулярно ему, на другом конце которой шарнирно закреплен догружатель механизма присоединения к трактору; стойки рабочих органов плуга закреплены в несущем брусе при помощи втулок с возможностью поворота, осуществляемого посредством кривошипов, соединенных жестко с верхней частью стоек с одной стороны, а с другой - шарнирно с подвижной тягой с винтовым механизмом, представляющей собой трубу, внутри которой в ее конце установлена зафиксированная гайка, которая со стержнем винтового механизма составляет винтовую пару, стержень винтового механизма с ручкой на конце размещен с возможностью вращения в сквозном отверстии крепежной пластины, прикрепленной жестко к торцу несущего бруса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество отверстий, выполненных по оси скругленной скобы, соответствует количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на фланце гидроцилиндра со стороны штока параллельно ему закреплена мерная рейка со значениями, количество которых соответствует количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности, а на упоре, закрепленном на штоке, установлен указатель, взаимодействующий с последней.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на окружности последнего кривошипа, нанесена метка и рядом на несущем брусе - шкала со значениями углов постановки лемеха к стенке борозды, соответствующих количеству существующих основных типов лемешно-отвальной поверхности.

5. Способ определения и регулирования параметров лемешно-отвальной поверхности (ЛОП) рабочего органа плуга для получения заданной степени крошения почвы при отвальной обработке, заключающийся в регулировании углов, характеризующих лемешно-отвальную поверхность, отличающийся тем, что в соответствии с заданной степенью крошения почвы графически задают определенную траекторию движения почвы по лемешно-отвальной поверхности и определяют нормальные силы, действующие на пласт почвы, затем по направлениям нормальных сил строят выкройки ЛОП, реализующие заданные траектории, проводят анализ выкроек: по изменению величины загиба отвала и углам постановки лемеха к дну и стенке борозды определяют параметры ЛОП, соответствующие заданной степени крошения; полученные параметры устанавливают регулировкой базовой лемешно-отвальной поверхности рабочих органов плуга путем ее поворотов и перемещений с помощью устройства по п.1.