Дисковая борона Российский патент 2023 года по МПК A01B21/08 A01B7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а конкретно к почвообрабатывающим орудиям, где используются дисковые рабочие органы.

Устойчивость движения сельскохозяйственных агрегатов во многом определяет качество выполнения технологических процессов. Наиболее часто встречается и имеет особое значение устойчивость машин и орудий в горизонтальной плоскости. От устойчивости движения зависит не только уровень, но и стабильность качества выполнения агротехнических показателей [Трубилин Е.И. и др. Равновесие дисковых борон и лущильников в горизонтальной плоскости. Труды Кубанского ГАУ, №1 (40) стр. 166-170].

Эффективность работы ротационных дисков в значительной степени зависит от их расстановки на раме, особенно на многорядных дисковых орудиях: при недостаточном расстоянии между дисками повышается вероятность заклинивания между ними пласта и отдельных глыб почвы, а увеличение этого расстояния отрицательно сказывается на качестве обработки почвы (низкое качество крошения почвы, высокие гребни дна борозды, неполное подрезание сорняков, появление огрехов). При выборе технологической схемы необходимо учитывать тот факт, что при обработке почвы в сторону открытой борозды, ширина b обрабатываемой полосы увеличивается до 30-70% [Трубилин Е.И. и др. Повышение технологической эффективности дисковых борон. Сельский механизатор, №3, 2013, стр. 166-170].

Известно дисковое почвообрабатывающие орудие (см. патент РФ №2402894, А01В 21/08 от 10.11.2009) содержащие прицепное устройство, раму, на которой симметричными рядами, расходящимися от продольной оси симметрии орудия, установлены на автономных стойках сферические диски, имеющие угол атаки и угол наклона к вертикальной плоскости, при этом диски установлены рядами так, что каждый последующий в продольном направлении диск смещен относительно предыдущего таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего диска. При этом одна часть дисков симметричных рядов сдвигает почву к оси орудия, а другая часть от оси. Полоса почвы, необработанная симметричными дисками по центру орудия, обрабатывается дополнительными дисками, установленными вдоль продольной оси орудия.

Недостатком такого почвообрабатывающего орудия является то, что при работе дополнительные диски по центру орудия и (или) диски симметричных рядов, установленные на одной балке и повернутые вогнутой частью к центру, сильно сближены и будут забиваться и заклинивать, что приведет к снижению технологической надежности процесса обработки почвы. Кроме того, диски симметричных рядов установлены на балках с различной ориентацией, вогнутой или выпуклой части, что снижает эффект работы в сторону открытой борозды, тем самым повышая энергоемкость обработки почвы.

Известно дисковое почвообрабатывающие орудие (см. патент РФ №2387116, А01В 21/08 от 27.04.2010 - аналог) содержащее раму с расположенным на ней четным количеством поперечных брусьев, на которых смонтированы в ряд, во втулках, вертикальные коленообразные стойки с осями на концах и установленные на них под углом к горизонту с возможностью вращения и синхронного изменения угла атаки сферические диски, при этом диски в рядах направлены вогнутой и выпуклой стороной относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось симметрии рамы орудия и точку его прицепа так, что в каждом ряду по обе ее стороны установлено равное количество противоположно ориентированных и расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга дисков, смещенных в каждом последующем ряду, при этом расстояние в рядах между средними разнонаправленными дисками равно расстоянию между идентично ориентированными дисками, а ближайшие к проходящей через продольную ось симметрии рамы орудия и точку его прицепа плоскости разнонаправленные диски в разных рядах расположены относительно нее симметрично на расстоянии, равном а/2n, где а - междисковое расстояние в ряду, n - количество рядов рабочих органов.

Недостатком такого почвообрабатывающего орудия является то, что при работе нарушается курсовая устойчивость, а также высокая энергоемкость, ввиду расстановки части дисков без сдвига почвы строну открытой борозды от предыдущего.

Как известно для сохранения курсовой устойчивости необходимо добиться равенства моментов относительно точки поворота, чем является точка прицепа бороны (Синеоков Г.Н., Панов И.М., Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М., «Машиностроение», 1977 г. ). Схема для определения условия равновесия аналога представлена на фигуре 2, а данное условие будет иметь следующий вид:

где , , , , , , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диск в горизонтальной плоскости;

, , , , , , , - плечо соответствующей силы.

На фигуре 2 показаны моменты, возникающие во-вторых от продольной оси орудия разнонаправленных дисках, однако это не меняет механизм взаимодействия для всего орудия. При этом из фигуры 2 видно, что:

Соответственно даже при одинаковых значениях силы R'' равенство моментов левой и правой сторон орудия достичь невозможно, что обусловлено не симметричным расположением разнонаправленных дисков относительно продольной оси орудия, и чем дальше пара симметричных дисков от продольной оси орудия, тем большей разницей будет характеризоваться эти моменты. Кроме того, при работе в сторону монолита тяговое сопротивление выше, чем при работе в сторону открытой борозды, что будет создавать еще больший неуравновешенный момент, а для качественной обработки диски придется сближать, что приведет к повышению энергоемкости процесса.

Известно дисковое почвообрабатывающие орудие (см. патент РФ №2291605, А01В 21/08 от 20.01.2007 - прототип), содержащие прицепное устройство, раму с закрепленными на ней поперечными брусьями, на которых фронтальными рядами по ширине захвата установлены на автономных стойках дисковые рабочие органы, имеющие угол атаки и наклоненные к вертикальной плоскости, при этом ряды симметрично ориентированы выпуклостью или вогнутостью к продольной оси орудия, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего, с образованием парного ряда, таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего, кроме того общее количество дисков в каждом ряду одного направления с одной стороны оси симметрично равно количеству дисков противоположного направления другой ее стороны, а между дисками первого ряда орудия по линии его продольной оси симметрии установлена плоскорежущая лапа с шириной захвата равной междисковому промежутку средних дисков последнего ряда.

Недостатком данной конструкции является то, что при ее использовании по оси симметрии орудия образуется широкая борозда, а также неоднородность обработки почвы. Применение плоскорежущей лапы снижает технологическую надежность орудия, т.к. на переувлажненных и влажных почвах происходит быстрое забивание.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение технологической надежности и однородности процесса обработки почвы, при сохранении курсовой устойчивости и энергоемкости.

Технический результат достигается тем, что в дисковой бороне, содержащей прицепное устройство, раму с закрепленными на ней поперечными брусьями, на которых фронтальными рядами по ширине захвата установлены на автономных стойках дисковые рабочие органы, имеющие угол атаки и наклоненные к вертикальной плоскости, при этом ряды симметрично ориентированы выпуклостью или вогнутостью к продольной оси бороны, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего, с образованием парного ряда, таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего, согласно изобретению, симметричные относительно продольной оси бороны диски расположены на одинаковых расстояниях от нее, ближайшие к продольной оси бороны диски каждого фронтального ряда установлены таким образом, что на первом и втором брусьях диски ориентированы вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, при этом во фронтальных рядах диски ориентированы с возможностью исключения их встречной ориентации, а для сохранения курсовой устойчивости их общий крутящий момент определен соотношением:

где , , , , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диск в горизонтальной плоскости;

, , , , , - плечо соответствующей силы. Новизна заявленного технического результата обусловлена тем, что в дисковой бороне обработка почвы производится только дисками, что придаст ей однородность. Отсутствие установленных на одной балке, сближенных и повернутых вогнутой частью к центру дисков позволит предотвратить их забивание и заклинивание почвой, тем самым повышая технологическую надежности процесса обработки почвы. В предлагаемом изобретении (фигура 3) условие равновесия будет описываться тем же выражением (2). Однако, расположение разнонаправленных дисков относительно продольной оси бороны является симметричным, что позволяет сделать вывод об равновесии моментов, создаваемых слева и справа относительно точки поворота бороны ввиду равенства сил и плеч их действия на любой балке и для любой пары симметричных дисков относительно продольной оси бороны. Таким образом для равновесия необходимо выполнить условие (3), которое включает в себя только моменты от ближайших к продольной оси бороны дисков. Уравновесить левосторонние и правосторонние моменты от ближайших к продольной оси бороны дисков можно различными способами, например, изменить расстояние между фронтальными рядами или установить различный угол атаки. Однако, при этом условие равновесия не будет выходить за рамки соотношения (3), и чем больше ширина захвата бороны, тем меньшее влияние будет оказывать взаимодействие между ближайшим и к продольной оси бороны дисками. Кроме того, соотношение (3) применимо для 2-х и 3-х рядного фронтального расположения дисковых рабочих органов. В этих случаях в соотношении (3) необходимо соответствующие слагаемые принять равным нулю, а все остывшие части использовать без изменения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан общий вид дисковой бороны, на фигуре 2 - схема для определения условия равновесия аналога, на фигуре 3 - схема для определения условия равновесия предлагаемого изобретения.

Дисковая борона, состоит из прицепного устройства 1, рамы 2 с закрепленными на ней поперечными брусьями 3. На поперечных брусьях 3 фронтальными рядами по ширине захвата установлены на автономных стойках (на фигуре не показаны) дисковые рабочие органы 4 и 5. Дисковые рабочие органы 4 и 5 имеют углы атаки и наклонены к вертикальной плоскости. Ряды дисковых рабочих органов 4 и 5 симметрично ориентированы выпуклостью или вогнутостью к продольной оси бороны, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего, с образованием парного ряда, таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего. Для сохранения курсовой устойчивости бороны симметричные относительно ее продольной оси диски 4 и 5 расположены на одинаковых расстояниях от нее. Для повышения технологической надежности процесса обработки почвы дисковой бороной ближайшие к ее продольной оси диски 5 каждого фронтального ряда установлены таким образом, что на первом и втором брусьях 3 диски 5 ориентированы вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в последующих соседних парных рядах диски 5 установлены соответственно противоположно относительно дисков 5 первого парного ряда, при этом во фронтальных рядах диски 5 ориентированы с возможностью исключения их встречной ориентации, а для сохранения курсовой устойчивости их общий крутящий момент определен соотношением:

где , , , , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диск в горизонтальной плоскости;

, , , , , - плечо соответствующей силы.

Работа дисковой бороны осуществляется следующим образом. Перед началом работы дисковая борона агрегатируется с энергосредством при помощи прицепного устройства 1. Затем дисковые рабочие органы 4 и 5 регулируется в соответствии с требуемыми параметрами. При рабочем ходе дисковой бороны рабочие органы 4 и 5, симметрично направленные выпуклостью или вогнутостью к ее продольной оси подрезают пласт почвы, крошат его, сдвигают, частично перемешивают и отбрасывают. За счет одинакового расположения симметричных относительно продольной оси бороны дисков 4 и 5 и общего крутящего момента от ближайших к ее продольной оси дисков 5 каждого фронтального ряда, определенного соотношением:

где , , , , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диск в горизонтальной плоскости;

, , , , , - плечо соответствующей силы.

при работе дисковой бороны сохраняется курсовая устойчивость. При этом смещение каждого последующего диска 4 и 5 в поперечном направлении относительно предыдущего таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего, позволяет сохранить величину энергоемкости обработки почвы. Поскольку ближайшие к продольной оси бороны диски 5 каждого фронтального ряда установлены таким образом, что на первом и втором брусьях 3 диски 5 ориентированы вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в последующих соседних парных рядах диски 5 установлены соответственно противоположно относительно дисков 5 первого парного ряда, при этом во фронтальных рядах диски 5 ориентированы с возможностью исключения их встречной ориентации, то это позволит избежать их забивания и заклинивая, тем самым обеспечивая достижения завяленного технического результата.

Изобретение промышленно применимо и может быть реализовано в условиях завода или другого промышленного предприятия.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а конкретно к почвообрабатывающим орудиям, где используются дисковые рабочие органы. Дисковая борона включает прицепное устройство 1, раму 2 с закрепленными на ней поперечными брусьями 3, на которых фронтальными рядами по ширине захвата установлены на автономных стойках дисковые рабочие органы 4 и 5, имеющие угол атаки и наклоненные к вертикальной плоскости. Ряды симметрично ориентированы выпуклостью или вогнутостью к продольной оси бороны. Каждый последующий диск 4 и 5 смещен в поперечном направлении относительно предыдущего, с образованием парного ряда, таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего. Симметричные относительно продольной оси бороны диски 4 и 5 расположены на одинаковых расстояниях от нее. Ближайшие к продольной оси бороны диски 5 каждого фронтального ряда установлены таким образом, что на первом и втором брусьях 3 диски 5 ориентированы вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в последующих соседних парных рядах диски 5 установлены соответственно противоположно относительно дисков 5 первого парного ряда. Во фронтальных рядах диски 5 ориентированы с возможностью исключения их встречной ориентации, а их общий крутящий момент определен соотношением: где , , , , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диски в горизонтальной плоскости; ,, , , , - плечо соответствующей силы. Изобретение обеспечивает повышение однородности обработки почвы. 3 ил.

Дисковая борона, содержащая прицепное устройство, раму с закрепленными на ней поперечными брусьями, на которых фронтальными рядами по ширине захвата установлены на автономных стойках дисковые рабочие органы, имеющие угол атаки и наклоненные к вертикальной плоскости, при этом ряды симметрично ориентированы выпуклостью или вогнутостью к продольной оси бороны, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего, с образованием парного ряда, таким образом, что сдвигает почву в борозду предыдущего, отличающаяся тем, что симметричные относительно продольной оси бороны диски расположены на одинаковых расстояниях от нее, ближайшие к продольной оси бороны диски каждого фронтального ряда установлены таким образом, что на первом и втором брусьях диски ориентированы вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, при этом во фронтальных рядах диски ориентированы с возможностью исключения их встречной ориентации, а для сохранения курсовой устойчивости их общий крутящий момент определен соотношением:

где , ,, , , - горизонтальная составляющая сил, действующая на диск в горизонтальной плоскости;

, , , , , - плечо соответствующей силы.