Почвообрабатывающее орудие Российский патент 2024 года по МПК A01B35/20 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам рабочих органов почвообрабатывающих машин для основной (сплошной) поверхностной обработки почвы, и может быть использовано для снижения тягового сопротивления при глубоком рыхлении почв, насыщенных растительными и корневыми остатками, в том числе и на слабокаменистых и среднекаменистых почвах с удельным сопротивлением до 0,09 МПа (0,9 кгс/см²).

Среди известных конструкций машин, применяемых в почвозащитной системе земледелия, способствующих предупреждению эрозионных процессов, уменьшению распыления и уплотнению почвы и сохранению ее плодородия, в качестве аналогов можно привести семейство культиваторов-плоскорезов "КПГ-250", "КПГ-2-150", "КПГ-2,2", "ПГ-3-5", КПШ-9, плоскорезов-щелевателей "ПЩ-3", "ПЩ-4", а также различные конструкции чизельных плугов, культиваторов и комбинированных агрегатов, использующих в комбинации друг с другом дисковые и игольчатые бороны, катки, чизели, щелеватели, кротователи и прочие рабочие органы.

Известен вибрационный глубокорыхлитель, включающий раму с жестко присоединенным к ней продольным брусом, рыхлительный рабочий орган с вертикальной стойкой, закрепленный на раме вибратор и двухзвенный упругий элемент, при этом тяга вибратора установлена с возможностью изменения величины угла между ней и стойкой рабочего органа.

Недостатком данного вибрационного глубокорыхлителя является сложность конструкции, использование вибратора в виде подвешенного груза создает дополнительные нагрузки на шарнирные соединения, что снижает надежность и долговечность орудия, осуществление колебаний лишь в одной продольной плоскости (SU, авторское свидетельство, №1565363).

Известно почвообрабатывающее орудие, включающее лапу-сошник с механизмом копирования рельефа почвы, выполненного в виде пружинно-упругого демпфера и закрепленного на раме корпуса с вертикальными направляющими и взаимодействующими с ними двумя парами роликов. Недостатком данного рабочего органа почвообрабатывающего орудия является то, что рабочий орган громоздок, занимает много места на раме орудия, не обеспечивает равномерность глубины обработки, т.к. колебания рабочего органа происходят в вертикальной плоскости, происходит так называемый "захват колебаний", когда колебания рамы накладываются на колебания рабочего органа (SU, авторское свидетельство, №1501940).

Более близким аналогом к решаемой проблеме является известное почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с опорными колесами, закрепленные на раме рамки с установленными на них рабочими органами для рыхления слоя почвы в виде плоскорежущих лап, при этом рабочие органы закреплены к рамкам посредством вертикального шарнира и упругих элементов, обеспечивающих возможность автоколебаний рабочих органов в поперечной плоскости, а рамки рабочих органов закреплены к раме орудия при помощи упругих элементов, обеспечивающих возможность колебаний рабочих органов в продольной плоскости, упругие элементы крепления рабочих органов к рамкам и крепления рамок к раме орудия снабжены механизмами регулирования их жесткости (Патент РФ, №2327324).

Недостаток данного изобретения состоит в том, что при работе в верхнем слое почвы со значительным количеством сорных растений и пожнивных остатков подобное почвообрабатывающее орудие не обеспечивает требуемого качества работы. Это вызвано тем, что реакция почвы и корней растений направлена вверх, а режущая кромка не перерезает пожнивные остатки. Следует отметить, что при наезде на препятствие, корни большого диаметра или переуплотненную почву рабочий орган поднимается и отклоняется в сторону вместе со стойкой, выглубляя стрельчатую лапу, а это приводит к нарушению агротехнических требований по глубине обработки почвы.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - расширение области применения почвообрабатывающего орудия и повышение эффективности обработки каменистых и переуплотненных почв обусловлено возможностью автоматического подъема рабочего органа для преодоления препятствий и обеспечения постоянства глубины хода рабочего органа.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении надежности, производительности, снижении тягового сопротивления и энергетических затрат при обработке почв различного механического состава, а также и среднекаменистых почв за счет увеличения функциональных возможностей чизельного глубокорыхлителя и нового выполнения его конструктивных элементов и узлов.

Указанный технический результат достигается почвообрабатывающим орудием, содержащим раму с опорными колесами, рабочие органы для рыхления слоя почвы в виде плоскорежущих лап, упругий элемент с механизмом регулирования жесткости, обеспечивающий возможность колебаний рабочих органов в продольной плоскости, при этом к раме на болтах закреплены направляющие в виде швеллера, внутри которых с возможностью перемещения в продольном направлении расположены оси, на концах которых установлены ролики и подшипники качения, посредине оси установлены подшипники качения, между которыми установлена стойка, при этом верхняя часть стойки имеет переднюю рабочую поверхность в виде косого среза, рабочая зона которого расположена под углом 13 градусов к вертикали, а задняя имеет криволинейную рабочую поверхность в виде гиперболической кривой, на осях шарнирно закреплены штоки, на которых установлены подвижно упругие элементы, имеющие разную жесткость, выполненные в виде цилиндрических пружин сжатия, упирающиеся в упор, жестко закрепленный на раме, а внутренние концы упругих элементов зафиксированы на штоках гайками.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена конструктивно-технологическая схема почвообрабатывающего орудия, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - крепление рабочего органа, вид с боку; на фиг. 4 - крепление рабочего органа, вид сверху без направляющих.

Почвообрабатывающее орудие (Фиг. 1) состоит из рамы 1 с опорными колесами 2 рабочих органов 3, закрепленных на стойках 12. Стойки рабочих органов расположены между подвижными осями 7 и 8, на концах осей (Фиг. 2) подвижно установлены ролики 9 на подшипниках качения 10, которые перемещаются по направляющим 6, закрепленным болтами 5 на раме 1. Посредине осей (Фиг. 3) установлены подшипники качения 11. Между ними подвижно установлена стойка 12, передняя часть которой имеет рабочую поверхность в виде косого среза под углом 13 градусов, а задняя имеет криволинейную поверхность в виде гиперболической кривой. На осях 7 и 8 (Фиг. 4) шарнирно закреплены штоки 13 и 14, на которых подвижно установлены упругие элементы 15 и 16, имеющие разную жесткость, выполненные в виде цилиндрических пружин сжатия. Внешние концы упругих элементов (Фиг. 3) упираются в упор 17, жестко закрепленный на раме, а внутренние концы упругих элементов зафиксированы гайками 18 и 19. Возможность перемещения стойки 12 рабочего органа 3 в горизонтальной плоскости и жесткость упругих элементов 15 и 16 обеспечивается гайками 18 и 19. Гайки дополнительно выполняют функцию регулирования жесткости упругого элемента и ограничителя перемещения стойки рабочего органа.

Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом. При работе орудия рабочие органы 3 (Фиг. 3) входят в плотные слои почвы на заданную глубину „h”, в процессе подрезания пласта неравномерные силы резания Р действуют на рабочий орган 3, передавая усилие на стойку 12, которая криволинейной поверхностью воздействует на подшипник 11, установленный на оси 8, вызывая перемещение ее на роликах 9, установленных на подшипниках 10 по направляющим 6. При этом шток 14 (Фиг. 4), закрепленный шарнирно на оси 8, перемещаясь, вызывает деформацию упругого элемента 16, расположенного на штоке и упирающегося в упор 17, в упругой связи происходит накопление потенциальной энергии. При движении рабочего органа в менее плотных слоях почвы под действием энергии, накопленной упругим элементом 16, происходит возвращение стойки 12 в исходное положение, создавая эффект колебания рабочего органа 3.

При обработке более твердых слоев почвы и каменистых почв (Фиг. 3) рабочий орган 12 отклоняется, еще больше воздействуя косым срезом на подшипник 11, установленный на оси 7, вызывая перемещение ее на роликах 9, установленных на подшипниках 10 по направляющим 6. При этом шток 13, закрепленный шарнирно на оси 7, перемещаясь, вызывает деформацию упругого элемента 15, расположенного на штоке и упирающегося в упор 17, в упругой связи происходит накопление потенциальной энергии. После преодоления препятствия и выходе рабочего органа 3 в менее плотную почву под действием энергии, накопленной упругими элементами 15 и 16, происходит возвращение стойки 12 в исходное положение, создавая эффект колебания рабочего органа 3. Жесткость упругих элементов 15 и 16 и величина перемещения ограничиваются гайками 18 и 19. Далее происходит разрушение пласта почвы, а накопленная потенциальная энергия упругими элементами 15 и 16 переходит в кинетическую энергию рабочих органов и сколотой почвы, при этом сколотая почва приобретает скорость, большую скорости движения орудия, и отбрасывается вперед. В дальнейшем рабочие органы 3 внедряются в неразрушенную почву, что снижает призму волочения перед рабочим органом.

Глубина обработки почвы в соответствии с агротехническими требованиями регулируется при помощи опорных колес 2 (Фиг. 1). При этом с увеличением плотности почвы и скорости движения рабочего органа частота колебаний увеличивается, а амплитуда уменьшается, т.е. происходит автоматическая настройка на более оптимальный режим колебаний.

Предложенный способ подвижного крепления рабочего органа с использованием упругих элементов разной жесткости в направляющих обеспечивает защиту рабочего органа от повреждений при обработке более твердых слоев почвы и каменистых почв в соответствии с агротехническими требованиями.

Таким образом, заявленная конструкция почвообрабатывающего орудия с использованием упругих элементов в креплении рабочих органов обеспечивает повышение надежности, производительности, снижение тягового сопротивления и энергетических затрат при обработке почв различного механического состава, а также и среднекаменистых почв за счет увеличения функциональных возможностей чизельного глубокорыхлителя и нового выполнения его конструктивных элементов и узлов.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам рабочих органов почвообрабатывающих машин для основной (сплошной) поверхностной обработки почвы, и может быть использовано для снижения тягового сопротивления при глубоком рыхлении почв, насыщенных растительными и корневыми остатками, в том числе и на слабокаменистых и среднекаменистых почвах с удельным сопротивлением до 0,09 МПа (0,9 кгс/см²). Почвообрабатывающее орудие содержит раму (1) с опорными колесами (2), рабочие органы (3) для рыхления слоя почвы в виде плоскорежущих лап, упругий элемент (4) с механизмом регулирования жесткости, обеспечивающий возможность колебаний рабочих органов в продольной плоскости, направляющие (6) в виде швеллера, закрепленные к раме (1) на болтах (5), внутри направляющих (6) с возможностью перемещения в продольном направлении расположены оси (7 и 8), на концах которых установлены ролики (9) и подшипники качения (10), посредине осей (7 и 8) установлены подшипники качения (11), между которыми установлена стойка (12). Верхняя часть стойки (12) имеет переднюю рабочую поверхность в виде косого среза, рабочая зона которого расположена под углом 13 градусов к вертикали, а задняя имеет криволинейную рабочую поверхность в виде гиперболической кривой, на осях (7 и 8) шарнирно закреплены штоки (13 и 14), на которых установлены подвижно упругие элементы (15 и 16), имеющие разную жесткость, выполненные в виде цилиндрических пружин сжатия, упирающиеся в упор (17), жестко закрепленный на раме, а внутренние концы упругих элементов зафиксированы на штоках гайками (18 и 19). Технический результат изобретения заключается в повышении надежности, производительности, снижении тягового сопротивления и энергетических затрат при обработке почв различного механического состава, а также среднекаменистых почв за счет увеличения функциональных возможностей чизельного глубокорыхлителя и нового выполнения его конструктивных элементов и узлов. 4 ил.

Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с опорными колесами, рабочие органы для рыхления слоя почвы в виде плоскорежущих лап, упругий элемент с механизмом регулирования жесткости, обеспечивающий возможность колебаний рабочих органов в продольной плоскости, отличающееся тем, что к раме на болтах закреплены направляющие в виде швеллера, внутри которых с возможностью перемещения в продольном направлении расположены оси, на концах которых установлены ролики и подшипники качения, посредине осей установлены подшипники качения, между которыми установлена стойка, при этом верхняя часть стойки имеет переднюю рабочую поверхность в виде косого среза, рабочая зона которого расположена под углом 13 градусов к вертикали, а задняя имеет криволинейную рабочую поверхность в виде гиперболической кривой, на осях шарнирно закреплены штоки, на которых установлены подвижно упругие элементы, имеющие разную жесткость, выполненные в виде цилиндрических пружин сжатия, упирающиеся в упор, жестко закрепленный на раме, а внутренние концы упругих элементов зафиксированы на штоках гайками.