ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ Российский патент 2023 года по МПК A01B21/08 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к почвообрабатывающим машинам и орудиям, производящим рыхление почвы с одновременным измельчением растительных остатков.

Широко известны почвообрабатывающие машины [Патент RU 67379 U1], [Патент RU 2185044 C2] с дисковыми рабочими органами, установленными в несколько рядов с наклоном плоскости лезвия диска к горизонтальной плоскости (с углом крена) и закрепленными на индивидуальных изогнутых в нижней части стойках, шарнирно сопряженных с рамой и поворотных относительно вертикальной оси. Диски снабжены механизмом групповой (для всего ряда) регулировки угла атаки.

Недостатком таких машин является усложненность конструкции из-за потребности отдельной стойки и подшипникового узла для каждого диска, что приводит к недостаточному качеству крошения почвы.

Наиболее близкими по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является дисковое почвообрабатывающее орудие [Патент RU 2427119 C1], содержащее раму, два ряда установленных с поперечным смещением на поперечных балках рамы двухдисковых секций со стойками и дисками разных радиусов.

Недостатком прототипа является недостаточная степень крошения почвы из-за проскальзывания диска по обрабатываемой поверхности, так как отсутствуют рабочий орган, способствующий увеличению взаимодействия диска с почвой, которое приводит к увеличению энергетических затрат при повторном проходе.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанного недостатка.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение является улучшение качества крошения почвы без изменения энергоемкости.

Почвообрабатывающее орудие содержит раму с поперечными балками, на которых установлены с возможностью поворота верхними своими сторонами вертикальные стойки, на нижних концах которых установлены держатели с рабочими органами, а также каток, установленный при помощи поводка на раме. Рабочие органы представляют собой штифтовой барабан и сферический диск. Штифтовой барабан имеет диаметр D больше диаметра d сферического диска, а расстояние между рабочими органами на одном держателе меньше половины диаметра штифтового барабана, но больше половины расстояния между стойками, расположенными на одной балке. Диаметры d сферического диска и D штифтового барабана связаны отношением D = 1.2…1.3d, а расстояние между рядами стоек в 1.5 раза превышает расстояние между секциями.

Радиусы r сферического диска и R штифтового барабана связаны выражением , где угол α, при котором конец штифта будет находится на глубине обработки h.

Держатель установлен на стойке таким образом, что расстояние от стойки до штифтового барабана меньше расстояния от стойки до сферического диска.

Далее заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых:

На фиг. 1 представлено заявленное почвообрабатывающее орудие, вид сбоку.

На фиг. 2 представлено заявленное почвообрабатывающее орудие, вид сверху.

На фиг. 3 представлена секция заявленного почвообрабатывающего орудия.

На фиг. 4 представлена схема для определения соотношения радиусов рабочих органов.

Заявленное почвообрабатывающее орудие содержит раму (1) с соединительным устройством (2) и поперечными балками (11). На поперечных балках (11) установлены вертикальные втулки (12), в которых своими верхними сторонами с возможностью вращение вокруг своей оси установлены стойки (5), образуя секции, на нижних концах которых перпендикулярно им расположены держатели (3) рабочих органов. Стойки (5) снабжены поводками (13), шарнирно соединенные с регулировочной тягой (6), обеспечивающей поворот стоек (5). На держателе (3) установлены с возможностью вращения рабочие органы: штифтовой барабан (4) и сферический диск (7), которые соединены при помощи соосного подшипникового узла, располагаемого внутри держателя (3). Диаметры рабочих органов (4, 7), расположенных на одном держателе (3) имеют разные диаметры. Причем, держатель (3) зафиксирован на стойке (5) таким образом, что сторона с штифтовым барабаном (4) меньше стороны со сферическим диском (7), а расстояние (L) между рабочими органами на одном держателе меньше половины диаметра штифтового барабана (4), больше половины диаметра d сферического диска (7), но при этом меньше половины расстояния (j) между соседними стойками (5), расположенными на одной поперечной балке (11). Диаметры d сферического диска (7) и D штифтового барабана (4) связаны отношением D = 1.2…1.3d, соотношение радиусов r сферического диска (7) и R штифтового барабана (4) представлены выражением , где угол α, при котором конец штифта будет находится на глубине обработки h, а расстояние между рядами стоек в 1,5 раза превышает расстояние между секциями.

Размещение держателя (3) на стойке (5) указанным образом (со смещением в стороны штифтового барабана) обеспечивает уменьшение крутящего момента от взаимодействия штифтов с почвой.

Выполнение штифтового диска и сферического диска разных диаметров обеспечивает улучшение заглубляемости и способность перемешивать почву обрабатываемого слоя.

В задней части рамы (1) при помощи поводков (9) установлен каток (8).

Вращение рабочих органов вызывается штифтовым барабаном, штифты которого при поступательном движении входят в почву, сцепляются с ней и поворачивают штифтовый барабан пока за счет этого поворачивания не выйдут из почвы. Угловое расстояние между штифтами в штифтовом барабане должно быть таким чтобы в угловой зоне заглубления всегда были штифта. Учитывая, что на одном валу может быть несколько штифтовых дисков их всегда можно закрепить так, чтобы при взгляде на вал с торца угол между соседними по углу штифтами (разных дисков) был достаточно мал. Это обеспечит высокую равномерность работы агрегата.

Рыхление почвы происходит за счет вращательного движения двух видов деталей: штифтов (установленных на ступицу) и сферического диска (небольшая часть сферы).

Отчасти в генерации вращения участвуют и сферические диски, но их основная функция - качественное рыхление почвы.

Вращения рабочих органов одной секции осуществляется с направлением поступательного движения (с вектором ) под углом (угол атаки).

На фиг. 4, изображающей схему для определения соотношения радиусов рабочих органов, О - ось вращения вала; А1, А2 - точки входа и выхода штифта штифтового барабана; В - конец штифта при его вертикальном положении, ; OH - радиус r сферического диска. Сферический диск (7) осуществляет при работе рыхление почвы до заданной глубины h, и при этом самостоятельно неспособен осуществлять устойчивое вращение с постоянной скоростью, поэтому для приведения его в равномерное вращение используется штифтовый барабан. Штифты, входя в почву и застревая (почти) в ней концом при поступательном движении агрегата поворачивают вал сообщая ему угловую скорость. Попутно штифт осуществляет предварительное взрыхление почвы за счет изменения его ориентации в почве от входа до выхода.

Если радиусы штифтового рабочего органа и сферического диска будут одинаковы (R=r), то работа комбинированного дискового рабочего органа будет затруднена т.к. около точек входа и выхода штифта глубина предварительного рыхления почвы штифтом меньше h и только при вертикальном положении штифта равна h.

Поэтому радиус R штифтового барабана больше радиуса r сферического диска.

Определим по рисунку фиг. - 4 угол , при котором конец штифта будет на глубине h.

; ,

отсюда

В зависимости от r, h, и R диапазоны углов могут меняться

Таблица 1. Значения диапазон углов.

0,9962 0,9848 0,9659 0,9397 0,9063 0,8660 0,8192 0,7660 1,004 1,015 1,035 1,064 1,103 1,155 1,221 1,305

При заданных размерах углы будут в диапазоне .

Отсюда получаем для .

Расстояние между рядами стоек в 1,5 раза превышает расстояние между секциями.

Заявленное орудие работает следующим образом:

При подготовке орудия к работе винтовым механизмом талрепа регулируют и устанавливают требуемый для конкретных условий угол атаки каждого ряда секций. Перестановкой пальца в щеках (на фиг. не показано) рамы ограничивают высоту подъема катка и при этом задают требуемую глубину обработки. Вследствие рационального соотношения расстояния между стойками в ряду и между сферическим диском и штифтовым барабаном - L достигается полное подрезание обрабатываемого слоя почвы. При работе секции сферический диск подрезает пласт, измельчает растительные остатки, крошит почву и отбрасывают их в сторону от бороздок по следу дисков. Секции заднего ряда рыхлят полосы между бороздками, образованные от работы секций первого ряда, и обеспечивают полное подрезание пласта. Штифтовый барабан совершает рыхление почвы, путем точечного заглубления штифта и выглубления со смещением в направлении поступательного движения агрегата, обеспечивающим разрыв почвенного слоя, снижает проскальзывающий эффект между сферическим диском и почвенным слоем, при этом дополнительно крошит и рыхлит почвенный слой. Каток, ограничивая заглубление дисков, обеспечивает установленную глубину рыхления, выравнивает микрорельеф, дополнительно крошит почву и уплотняет разрыхленный слой.

Осуществление обработки почвы комбинированными рабочими органами, как в заявленном изделии, позволяет увеличить степень крошения за счет снижения проскальзывающего эффекта за счет наличия штифтовых барабанов.

Исходя из вышеизложенного, комбинированный дисковый рабочий орган почвообрабатывающего орудия, позволяет достигать желаемого технического результата за счет увеличения степени крошения, путем увеличения взаимодействия рабочего органа с почвой штифтовым барабаном.

Заявленное изобретение найдет применение в качестве самостоятельного орудия для послеуборочного рыхления, предпосевной обработки, крошения глыб, а также в качестве дискового модуля комбинированных почвообрабатывающих агрегатов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к почвообрабатывающим машинам и орудиям, производящим рыхление почвы с одновременным измельчением растительных остатков. Почвообрабатывающее орудие содержит раму с поперечными балками, на которых установлены с возможностью поворота верхними своими сторонами вертикальные стойки, на нижних концах которых установлены держатели с рабочими органами, а также каток, установленный при помощи поводка на раме. Рабочие органы представляют собой штифтовой барабан и сферический диск. Штифтовой барабан имеет диаметр D больше диаметра d сферического диска, а расстояние между рабочими органами на одном держателе меньше половины диаметра штифтового барабана, но больше половины расстояния между стойками, расположенными на одной балке. Диаметры d сферического диска и D штифтового барабана связаны отношением D = 1.2…1.3d, а расстояние между рядами стоек в 1.5 раза превышает расстояние между секциями. Техническим результатом является улучшение качества крошения почвы без изменения энергоемкости. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с поперечными балками, на которых установлены с возможностью поворота верхними своими сторонами вертикальные стойки, на нижних концах которых установлены держатели с рабочими органами, а также каток, установленный при помощи поводка на раме, отличающееся тем, что рабочие органы представляют собой штифтовой барабан и сферический диск, причем штифтовой барабан имеет диаметр D больше диаметра d сферического диска, а расстояние между рабочими органами на одном держателе меньше половины диаметра штифтового барабана, но больше половины расстояния между стойками, расположенными на одной балке, кроме того, диаметры d сферического диска и D штифтового барабана связаны отношением D=1.2…1.3d, а расстояние между рядами стоек в 1.5 раза превышает расстояние между секциями.

2. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, отличающееся тем, что радиусы r сферического диска и R штифтового барабана связаны выражением где угол α, при котором конец штифта будет находиться на глубине обработки h.

3. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, отличающееся тем, что держатель установлен на стойке таким образом, что расстояние от стойки до штифтового барабана меньше расстояния от стойки до сферического диска.