Ротационная мотыга Советский патент 1993 года по МПК A01B21/02 A01B23/02 

Изобретение касается ротационной мотыги, которая предназначена ля обработки почвы.

Цель изобретения заключается в том, чтобы сконструировать пригодное для выполнения почвообрабатывающих функций, как, например, рыхление почвы, подготовка посевных гряд, дробление глыб, перемешивание, закапывание остатков стеблей, уничтожение сорняков и т.д., почвообрабатывающее средство, в том числе соответствующий почвообрабатывающий инструмент, который один способен предусматривать все вышеупомянутые функции.

Таким образом, задачей изобретения является создание пригодной для выполнения вышеупомянутых функций почвообрабатывающей машины, которая оснащена соответствующим почвообрабатывающим инструментом и которая благодаря ее эксплуатации объединяет в себе преимущества известных до сих пор ротационных мотыг, плугов, дисковых устройств. Она имеет режущее устройство и благодаря его пространственному расположению пригодна для обработки почвы на различных глубинах или для формирования желаемой поверхности почвы.

00

о

4 Ю XI

о

со

В соответствии с поставленной целью изобретение касается ротационной мотыги для обработки почвы, которая имеет пригодную для установки, по меньшей мере, одной ротационной мотыги несущую конструкцию и ограничивающее глубину колесо, причем в соответствии с изобретением ротационная мотыга присоединена с помощью подвесного рычага к несущей конструкции, ротационная мотыга состоит из ступицы ко- леса и диска зубчатого колеса, вращающегося вокруг оси вращения и имеющего диск и закрепленные на нем зубья, что плоскость вращения ротационной мотыги образует с горизонталью угол ее, причем величина это- го угла находится в пределах от 3° до 75°, кроме того, линия следа плоскости вращения ротационной мотыги и.горизонтали образует с направлением перемещения угол от 15 до 87°, зубья изогнуты, направлены радиально наружу, изогнуты назад и расположены друг от друга на одинаковом расстоянии, что, кроме того, стороны зубьев заканчиваются простирающейся в продольном направлении режущей кромкой или простирающимися в продольном направлении режущими кромками, причем угол режущей кромки /3 находится в пределах от 3 до 40°, режущие кромки направлены от боков наружу, поперечное сечение зубьев симмет- рично, причем ось симметрии профиля зуба является биссектрисой угла режущей кромки /3, которая одновременно является образующей имеющего ось вращения, совпадающую с осью вращения конуса, уг- лом которого является 2 у, что кроме того, угол «между плоскостью вращения ротационной мотыги и горизонтальной плоскостью и угол у между осью симметрии поперечного сечения зуба и направлением оси враще- ния всегда имеет одинаковую величину.

При образовании зуба в варианте исполнения ротационной мотыги зуб оснащен режущими кромками, в этом случае поперечное сечение зуба является разнобокой трапецией.

Выполненное таким образом почвообрабатывающее средство благодаря соответствующему выбору угла режущей кромки зуба, углов а и у пригодно для обработки (культивирования) многих сортов почвы.

Выполненная в соответствии с изобретением ротационная мотыга способна предусматривать одновременно несколько .почвообрабатывающих функций и таким об- разом расходует мало энергии.

На фиг, 1 показана ротационная мотыга с машиной-двигателем и подвешенная на несущей конструкции рабочая машина; на

фиг. 2 - корпус зубчатого колеса ротационной мотыги с диском, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид снизу; на фиг. 4 - сечение зуба с двумя режущими кромками; на фиг. 5 - расположение плоскости зубьев и оси вращения диска относительно горизонтальной плоскости и вертикали;на фиг. 6-8 - различные положения рабочего органа в работе.

Ротационная мотыга соединена с помощью подвесного рычага 1 через шарнир с несущей конструкцией 2 орудия. Между подвесным рычагом 1 и несущей конструкцией 2 установлена пружина 3. В случае наличия больших комов земли (глыб) или неровностей местности, или камней ротационная мотыга приподнимается вокруг шарнира в вертикальной плоскости против направления действия усилия пружины 3 и предохраняет почвообрабатывающее средство от поломки. Осуществляемое с постоянной глубиной выполнение работы ротационной мотыги обеспечивается ограничивающим глубину регулируемым колесом 4. Подвесной рычаг 1 присоединен к ступице 5 рабочего органа 1. В ступице 5 установлен корпус (втулка) 6 рабочего органа, который закреплен на вращающейся вокруг осевой линии 7 оси 8 посредством подшипника 9. Корпус 6 состоит из диска 10 и закрепленных на нем с помощью разъемного соединения зубьев 11. Направление 12 вращения корпуса 6 рабочего органа противоположно изогнутому назад искривлению зубьев 11. Корпус рабочего органа ротационной мотыги образует с горизонтальной плоскостью, с плоскостью обрабатываемой почвы,угол а.

Корпус 6 рабочего органа состоит из диска 10 и закрепленных на нем, предпочтительно в обоймах с помощью винтов (не показаны) зубьев 11. Диаметр D корпуса 6 является диаметром описываемой при вращении вершинами зубьев 11 окружности. Кривизна зубьев 11 образуется из дуг двух или нескольких окружностей с различным радиусом. Внешняя дуга зуба 11 образуется кривой, имеющей меньший радиус окружности с целью более эффективной работы зубьев 11. Зубья 11 изогнуты назад (в направлении, противоположном их вращению) и незначительно перекрывают друг друга. Отходя по мере удаления от диска 10, постепенно увеличивается в радиальном направлении расстояние между зубьями 11. Расстояние L между зубьями 11, которое определяется длиной проведенной от вершины зуба 11 к дуге соседнего зуба перпен- дикулярной прямой, имеет величину, которая составляет восьмую часть диаметра D корпуса 6. Количество зубьев 11 зависит

от задачи обработки почвы, от структуры почвы, в общем случае на диске монтируется от восьми до двенадцати зубьев. Зубья 11 имеют треугольное поперечное сечение. Стороны 13 зуба, образующие режущую кромку 14, пересекаются под углом /. Режущие кромки 14 находятся в одной плоскости. Угол / является углом режущей кромки, величина которого может выбираться какой угодно в диапазоне от 3 до 40°. Для обработки рыхлой почвы при образовании зуба 11 используется больший угол /5 режущей кромки, для обработки твердой почвы используется меньший угол /3 режущей кромки.

Характерным является положение зуба 11 .относительно плоскости ротационной мотыги, или корпуса б рабочего органа и относительно оси 7 вращения диска 10. Из фиг. 3 видно, что поперечные сечения зубьев 11, исходя из концов 15 зубьев, являются симметричными, их осями симметрии являются биссектрисы углов /3режущих кромок 14.

Ось 16 симметрии сечения зуба 11 образует с направлением оси 7 вращения корпуса 6 или ротационной мотыги угол у. Ось 16 симметрии каждого отдельного поперечного сечения зуба 11 образует, таким образом, одновременно образующую конуса с углом 2 у . Ось 16 симметрии концов 15 зубьев в виде поперечных сечений зубьев являются также образующей конуса с углом 2 у. На несущей конструкции 2 ротационные мотыги могут быть расположены также парами в виде зеркальной симметрии, например, для посадки пропашных культур. В этом случае прикрепляются правые или левые зубья 11 (для правостороннего или левостороннего использования).

Имеющее показанные на фиг. 4 режущие, кромки 17 поперечное сечение зуба 11 относится к такой конструкции зуба, которая имеет две режущих кромки. Таким образом, этот вариант исполнения может использоваться как для правого, так и для левого расположения ротационной мотыги, или обеспечивается дальнейшее использование изношенного зуба для расположенной симметрично ротационной мотыги.

Поперечное сечение оснащенного режущими кромками 17 зуба 11 представляет собой равнобокую трапецию, таким образом, зуб 11 выполнен также изогнутым из подобного рода профиля. На фиг. 4 видно, что стороны зуба являются с одной стороны общими и с другой стороны сторонами рав- нобокой трапеции. Стороны 13 зуба 11 образуют также угол /3 режущей кромки. Каждый конец 15 зуба 11 подобного типа простирается до средней линии трапеции, ось симметрии 16 поперечных сечений зуба

образует также образующую конуса с углом 2 у.

Фиг. 5 показывает угол а между плоскостью ротационной мотыги или корпуса 6 рабочего органа и горизонтальной плоскостьювего реальной величине. В этом случае линия пересечения обеих плоскостей проходит в направлении перемещения, т.е. в отличие от положения, показанного на фиг. 1 ротационной мотыги, повернута вертикально относительно ее линии следа. Ротационная мотыга в этом положении не приводится в действие. След линии обеих плоскостей расположен под углом от 15 до 87° относительно направления перемещения. Угол наклона обеих плоскостей может выбираться каким угодно в диапазоне « 3-75°. Ось 7 вращения установленного в ступице 5 рабочего органа и ось 16 симметрии концов 15 зубьев 11 образуют угол у, как это уже было

пояснено с помощью фиг. 3.

Ротационная мотыга работает следующим образом.

Трактор 18 тянет навесное орудие 2 в направлении 19. Под действием тяги рабочий орган приходит во вращение, в результате зубья врезаются в землю.

Движение пересекающего направление 19 тяги зуба 11 возникает под действием почвы за счеттого, что ось 7 вращения диска

10 наклонена назад и в сторону.

По полученному в экспериментах опыту рабочий орган катится внешним диаметром, определяемым концами зубьев, по поверхности почвы 20 (фиг. 8).

Мгновенный центр 21 движения рабочего органа находится вдоль внешнего диаметра со стороны, касающейся поверхности почвы 20 на зубе 11 в точке, самой удаленной от оси 7 вращения.

На фиг. 8 показаны условия движения рабочего органа. Условия движения относительно почвы 20 определяются положением мгновенным центром 21. В зоне, показанной на фиг. 18 буквой А, смещение точек рабочего органа в направлении перемещения 19 сравнительно мало. Во время входа или выхода в почву в зоне А происходит движение Н в вертикальном направлении,

это движение вызывает уже значительное перемещение (фиг. 7). Таким образом, .может быть сказано, что в зоне А зубья 11 практически движутся в вертикальном направлении.

Это обстоятельство определяет работоспособность рабочего органа и целесообразное структурное оформление зубьев 11.

Движущиеся в вертикальном направлении зубья 11 режут оставшиеся в земле стебли растений, корни, комья почвы, в случае, если сопротивление, которое может оказать почва 20 в виде силы реакции, достаточно для этого.

Если структура почвы 20 рыхлая, остаточные стебли растений не прорезаются, зуб 11 зажимает остатки в глубь почвы.

При попадании комьев ситуация такая же. В слое ниже глубины обработки зажатые туда комья оказывают уплотняющее действие и гомогенизируют структуру почвы.

Вследствие вращения рабочего органа в зоне В зубья 11 двигаются в направлении перемещения и поперечном направлении за счет чего зуб 11 прорезает почву 20 (поступательное перемещение 19 пересекается поперечным перемещением). При этом перерезаются корни растений, почва 20 разрыхляется, растирается, после чего зуб 11 выходит из почвы 20 вертикально и покрывает растительные остатки стеблей.

Во время смещения из мгновенного центра 21 движение зубьев 11 отличается непрерывным ускорением, на этом основано хорошее самоочищение рабочего органа.

Зона С представляет собой зону самоочистки, в которой относительно поверхности земли в направлении перемещения зуб 11 движется с удвоенной скоростью поступательного перемещения (), и в вертикальном направлении поднимается из земли.

В зоне D зубья 11 пересекают результирующее направление перемещения, за счет чего стоячие стебли растений сбиваются, смешиваются с землей и планируются.

Мгновенные условия движения точек рабочего органа определяются относительным положением мгновенному центру 21. Фиг. 8 показывает способ построения величины, направления или смысла результирующей скорости движения Ve точек рабочего органа.

Результирующая скорость Ve может быть разложена на две составляющие, а именно в направлении поступательного перемещения Vn и в поперечном направлении Vk.

На фиг. 8 показаны результирующие условия движения некоторых важных периферийных точек, а также относительные величины некоторых составляющих скорости в направлении поступательного перемещения Vn и поперечном направлении Vk.

Характер и качество проводимых агротехнических задач зависят также от угла а между плоскостью вращения диска 10 с зубьями 11 и поверхностью почвы (фиг. 5).

Если угол а имеет малую величину, глубина внедрения зубьев 11 рабочего органа в почву меньше, а при увеличении угла а глубина пропорциональна больше.

При малой величине угла а и меньшей

ширине зуба 11 воздействие на почву меньше, при большей величине угла «и большей ширине зуба 11 рабочий орган можно использовать также для выполнения функции заполнения, Если величина угла аувеличивается, будет лучше перемешиваться почва. Проводимые агротехнические мероприятия зависят как от сечения зуба, так и от положения зуба.

Оказалось, что работа ротационной мотыги может быть оценена как хорошая тогда, когда угол «между плоскостью корпуса 6 рабочего органа и горизонтальной плоскостью совпадает с характеризующим и определяющим пространственное положение

зубьев 11 углом у, который является углом полуконуса таких имеющих угол 2 у конусов, образующие которых являются осями симметрии 16 поперечных сечений зубьев 11, а оси вращения расположены перпендикулярно к корпусу 6 рабочего органа, т.е. их направление совпадает с направлением оси 7 вращения.

Если величина угла а превышает величину угла у,увеличивается способность зуба к погружению в землю. Если угол а меньше угла у, уменьшается способность к внедрению в землю, одновременно увеличивается уплотняющее действие. На способность к углублению в землю влияет

также угол заострения зуба 11 и его толщина. .

При меньшей толщине зубьев и малых углах при вершине зуба способность ко входу в почву удовлетворительная, уплотнение

уменьшается, при больших углах при вершине способность ко входу в почву хуже, однако, увеличивается уплотняющее действие.

Выполненная в соответствии с изобрегением ротационная мотыга имеет особые агротехнические преимущества, она пригодна для выполнения почти всех важных задач, связанных с обработкой почвы. Устраняются все возникающие при эксплуатации недостатки, например, образующиеся из-за засорения, не соответствующего уничтожения сорняков и подготовки посевных гряд, неподдающиеся оценке недостатки и вытекающие отсюда повреждения.

Формула изобретения 1. Ротационная мотыга, содержащая несущий элемент с кронштейном, имеющим втулку, и по крайней мере один рабочий орган, который установлен в указанной втулке на смонтированной в ней посредством подшипника оси и выполнен в виде диска со ступицей и радиально направленными, дугообразно изогнутыми в сторону, противоположную направлению его враще- ния, зубьями, каждый из которых имеет расположенную в плоскости диска режущую кромку с прилегающими к ней боковыми поверхностями и симметричное относительно биссектрисы образуемого указанны- ми поверхностями и режущей кромкой угла поперечное сечение, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, плоскость вращения ди- ска рабочего органа расположена с наклоном назад под углом 3-75° к горизонтальной плоскости, линия пересечения плоскости вращения диска с горизонтальной плоскостью расположена под углом 15-87° к направлению его поступательного перемещения, а величина угла, образуемого боковыми поверхностями и режущей кромкой зуба, составляет 3-40°, при этом режущие кромки зубьев расположены с обращенной вниз стороны диска рабочего органа и величина угла между осью симметрии поперечного сечения каждого зуба и направлением оси вращения диска равна углу наклона плоскости вращения диска к горизонтальной плоскости.

2. Мотыга по п. 1, отличающаяся тем, что каждый зуб имеет в поперечном сечении форму равнобокой трапеции и снабжен дополнительной режущей кромкой, симметричной первой относительно оси симметрии трапеции, при этом зуб установлен с возможностью поворота из правостороннего рабочего положения диска в левостороннее и наоборот.

Фи г. I

W/ /7/ /0r/&rW:7/r #/ /// JF

Фиг.6

Изобретение касается ротационной мотыги для обработки почвы. Вращающаяся вокруг оси вращения ротационная мотыга подвешена индивидуально на несущей конструкции. Ротационная мотыга содержит рабочий орган с корпусом. Корпус состоит из диска и закрепленных на нем зубьев. Плоскость вращения ротационной мотыги образует с горизонталью угол 3-75°. Линия следа плоскости вращения ротационной мотыги и горизонтальной плоскости образует с направлением перемещения угол от 15 до 87°. Зубья искривлены, изогнуты назад и расположены друг от друга на одинаковом расстоянии. Стороны зуба образуют простирающуюся в продольном направлении режущую кромку (или два). Угол режущей кромки составляет от 3 до 40°. Режущие кромки находятся в плоскости корпуса рабочего органа на его стороне. Поперечное сечение зубьев симметрично, ось симметрии поперечных сечений зубьев является биссектрисой угла режущей кромки, которая является одновременно образующей. Угол между плоскостью вращения ротационной мотыги и горизонтальной плоскостью имеет такую же величину, что и угол между осью симметрии поперечных сечений зубьев и направлением оси вращения. 1 з.п. ф- лы, 8 ил. со С

11 A 11

Фиг. 7

фиг.8