корпус плуга

Формула изобретения

1. Корпус плуга, включающий крепежное устройство, упругую стойку и установленные на ней лемех и отвал, отличающийся тем, что стойка корпуса выполнена в виде пакета винтовых пружин с общей осью, которая расположена параллельно режущей кромке лемеха, концы которых отогнуты в противоположные стороны, причем длинные их концы изогнуты вниз и на них установлены симметрично выполненные лемех и отвал, а короткие концы соединены с крепежным устройством корпуса.

2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что количество винтовых пружин в пакете равно четному числу.

3. Корпус по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в пакете винтовые пружины попарно имеют противоположную навивку.

4. Корпус по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что минимальный зазор между смежными винтовыми пружинами равен зазору между их отдельными витками.

5. Корпус по п.1, отличающийся тем, что длинные концы винтовых пружин в нижней части имеют форму ортогонального сечения отвальной поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности и орудиям для отвальной гладкой вспашки почвы.

Известен корпус поворотного плуга, включающий жесткую стойку, лемех с двумя носками и симметричный отвал [1]

Недостатком этого корпуса является более высокое тяговое сопротивление ( на 17.20%) вспашки, чем плужных корпусов с упругой стойкой [2] Кроме того, невозможно использование его на почвах, имеющих практически уже минимальную завалуненность, из-за отсутствия защитного устройства,

Известен корпус поворотного плуга, включающий стойку с автоматическим продольно-упругим механизмом защиты при встрече корпуса с препятствием, укрепленные на ней лемех с двумя носками и симметричный отвал [3]

Недостатком его является то, что лишь одна составляющая тягового сопротивления, направленная перпендикулярно лезвию лемеха, за счет возможности автоколебаний корпуса только в этом направлении может быть частично снижена. Кроме того, такой корпус имеет сложную и металлоемкую конструкцию, повышенные издержки изготовления и невысокую надежность работы шарнирно-упругого механизма защиты из-за воздействия на его подвижные соединения крутящих и изгибающих моментов в рабочем положении корпуса.

Известен корпус плуга, включающий стойку, присоединенную к раме посредством сферического шарнира и тарельчатой пружины, с установленными на ней лемехом и отвалом [4]

Недостатком этого корпуса является сложность исполнения конструкции и регулирования силы давления тарельчатой пружины в меняющихся почвенных условиях. Такой корпус не может обходить препятствия, а лишь имеет свойство демпфирования удара, что уменьшает область его применения.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является корпус поворотного плуга, включающий лемех с режущей кромкой и двумя носками, симметричный отвал и стойку с механизмом защиты от препятствий, обеспечивающим плоскопараллельные продольные автоколебания корпуса в плоскости, ортогональной режущей кромке лемеха, и угловые автоколебания отвала с лемехом в вертикальной плоскости, параллельной режущей кромке относительно ее середины [5]

Недостатком этого поворотного плуга является невозможность достижения максимального эффекта пространственных автоколебаний [6] для снижения его тягового сопротивления. Это связано с существованием зоны "застоя" из-за расположения центра угловых колебаний на оси симметрии корпуса плуга и уменьшения их амплитуды по направлению от контура лемешно-отвальной поверхности к центру колебаний. Поэтому каждая точка одной половины отвальной поверхности получает только ей присущую траекторию абсолютного колебания. Такие же траектории движения могут иметь зеркальные точки на другой половине отвальной поверхности. Таким образом, в каждой точке рабочей поверхности корпуса происходит разное по величине воздействие на обрабатываемый пласт: наибольшее по линиям полевого и бороздного обрезов и наименьшее по оси симметрии плужного корпуса. По этой причине эффективность автоколебаний изменяется по длине лемеха. Поскольку пласт почвы может рассматриваться только как тело, имеющее определенную связанность, а не сыпучее и движущееся сплошным потоком на отвально-лемешной поверхности, то, из-за снижения эффекта уменьшения сопротивления обработки, в ее средней части функционально уменьшится этот эффект на носке и пятке лемеха.

Такую систему нельзя рассматривать и как самонастраивающуюся, работающую в режиме, близком к резонансному, наиболее эффективном для разрушения почвы, т.е. таком, когда в меняющихся почвенных и режимных условиях собственная частота колебаний системы автоматически согласуется с частотой волн напряжений в почве. Прежде всего это касается упругих элементов, обеспечивающих угловые колебания корпуса, жесткость которых для удовлетворения агротехническим требованиям вспашки должна регулироваться в каждом конкретном случае в зависимости от величины удельного сопротивления почвы и скорости вспашки.

Кроме того, этот корпус весьма металлоемок и имеет очень сложную шарнирную систему механизма защиты, что не может не сказаться на его повышенных издержках изготовления и невысокой надежности работы.

Целью изобретения является снижение тягового сопротивления вспашки и повышение надежности работы корпуса плуга при упрощении его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции корпуса, включающего стойку с упругими элементами и установленные на ней симметричные лемех и отвал, стойка выполнена в виде пакета с общей осью, параллельной режущей кромке лемеха, винтовых пружин, концы которых отогнуты в противоположные стороны, причем на длинных из них, изогнутых вниз, установлены лемех и отвал, а короткими они соединены с крепежным устройством корпуса, при четном количестве в пакете винтовые пружины попарно имеют противоположную навивку, а минимальный зазор между смежными винтовыми пружинами равен зазору между их отдельными витками, длинные концы винтовых пружин в нижней части имеют форму ортогонального сечения отвальной поверхности.

Выполнение стойки корпуса в виде пакета с общей осью, параллельной режущей кромке лемеха, винтовых пружин, концы которых отогнуты в противоположные стороны, причем на длинных из них, изогнутых вниз, установлены лемех и отвал, а короткими они соединены с крепежным устройством корпуса, позволяет придать его рабочим органам пространственные автоколебания, используя в качестве источника вибрации саму почву, т.е. такие, когда все точки лемешно-отвальной поверхности в замкнутом цикле имеют траектории движения в пространстве, при этом колебания происходят в трех ортогональных направления. Такие колебания не только максимальным образом способствуют снижению сопротивления отделению пласта [6] но и сопротивлению перемещения его по отвалу [7] благодаря снижению коэффициента трения, т.к. лемешно-отвальная поверхность перемещает пласт также по трем составляющим ортогональным направления. Все это способствует повышению производительности и снижению погектарного расхода топлива.

Такие пространственные автоколебания рабочей поверхности корпуса плуга обеспечивают лучшее крошение почвы, уменьшают твердость дна борозды, что замедляет процесс образования "плужной подошвы", уменьшают износ рабочих органов и снижают тяговое сопротивление,

В конструкции такого корпуса нет шарнирных соединений и дополнительных элементов, что делает ее более простой и надежной в эксплуатации. Так как винтовые пружины имеют свойство закручиваться, сжиматься и растягиваться, то такой корпус плуга способен преодолевать определенные препятствия не только с выглублением, но и его обходом (с отклонением в сторону) в положениях препятствия на полевом обрезе.

Свободная, без предварительного поджатия пружин, такая система является самонастраивающейся, т. к. в любых меняющихся условиях закручивание, сжатие или растяжение пружин происходит до определенного предела, адекватного сопротивлению почвы.

Установка пружин в пакет таким образом, что при их четном количестве они попарно имеют противоположную навивку или минимальный зазор между смежными винтовыми пружинами равен зазору между их отдельными витками позволяет обеспечить равные боковые смещения и колебания корпуса как в право-, так и в левостороннем рабочем положении, ограничивая величину "свободного хода" величиной бокового зазора пружины, благодаря постепенному включению в работу всех ее винтов.

Выполнение длинных концов винтовых пружин в нижней части по форме ортогонального сечения отвальной поверхности даст возможность существенно упростить форму башмака и крепления рабочих органов на стойке, уменьшить металлоемкость корпуса.

Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса плуга позволяет максимально интенсифицировать процесс гладкой вспашки.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый корпус плуга, вид сверху; фиг.2 то же, вид А; фиг.3 - положение корпуса в работе, вид сбоку; фиг.4 рабочее правостороннее (n) и левостороннее (л) положения корпуса плуга, вид сверху; фиг.5 преодоление препятствия в центре корпуса плуга; фиг.6 преодоление препятствия на полевом обрезе. Принятые обозначения: вектор переносного движения; аа ось пакета винтовых пружин; бб режущая кромка лемеха; угол закручивания пружин в работе; g угол косого сжатия пружин в работе; а_г глубина вспашки; Вк ширина захвата корпуса; гг и дд линии витков пакета пружин.

Корпус плуга (фиг.1 и 2) состоит из стойки в виде пакета пружин 1 правой навивки, составленных так, что их оси совмещены по одной прямой аа. Отогнутыми вперед по касательным к виткам пакета пружин 1 короткими концами 2 они закреплены посредством болтов 3 и пластины 4 к кронштейну 5 балки 6 плуга. Обогнутые назад длинные концы 7 пакета пружин 1 изогнуты вниз и выполнены в нижней части по форме ортогонального сечения отвала и имеют отверстия, посредством которых, с помощью болтовых соединений, закрепляется башмак 8 с двумя полевыми досками 9, а также отвал 10 и лемех 11 так, что его режущая кромка бб параллельна оси aa.

Зазор "c" между соседними пружинами пакета 1 устанавливаются равным зазору "В" между отдельными витками пружин.

Предлагаемый корпус плуга работает следующим образом. При движении корпус плуга отделяет режущей кромкой лемеха 11 и полевым обрезом отвала 10 пласт от почвы, поднимает его, смещает вперед и в бок пашни лемешно-отвальной поверхностью и укладывает в борозду. Движению корпуса плуга почва оказывает определенное динамически изменяющееся сопротивление, равнодействующая сил которого имеет пространственное расположение. Поскольку предлагаемая конструкция корпуса плуга обеспечивает определенную свободу перемещению его рабочих органов во всех направлениях, то под действием этой силы произойдет некоторое смещение корпуса вверх, назад и в сторону пашни. При этом будет происходить закручивание пружин пакета 1 и косое поочередное сжатие их витков (фиг.3 и 4). Закручиванию будут подвержены все пружины пакета 1 одновременно, а косое сжатие их будет происходить постепенно, в зависимости от жесткости пружин и боковой составляющей сопротивления внедрению корпуса в почву: при правостороннем положении корпуса по линии гг и левостороннем по линии дд. В момент достижения равнодействия сопротивления почвы и противодействия пружин пакета 1 относительные перемещения корпуса к поворотной балке останавливаются и преобразуются в автоколебания его в пространстве в зависимости от характера изменения сопротивления почвы. Такие автоколебания будут способствовать снижению не только сопротивления обработки почвы, но и повышению всех эксплуатационных показателей пахотного агрегата.

При встрече корпуса с препятствием, благодаря упругости подвески, происходит существенное смягчение (демпфирование) удара. Кроме того, корпус может обходить препятствия: при встрече их по центру за счет подъема корпуса и закручивания пружин пакета 1 (фиг.5), при боковом положении препятствия за счет отклонения корпуса в сторону и косого сжатия пружины пакета 1 (фиг.6), в промежуточном положении за счет комбинаций этих перемещений.

Суммарная жесткость пружин пакета 1 и их параметры могут быть рассчитаны для средних условий работы корпуса в почвенно-климатической зоне. С целью расширения его области применения и приспосабливаемости в различных почвенных условиях целесообразно изменять угол расположения стойки в вертикальной плоскости с помощью переустановки кронштейна 6 (фиг.2). При повороте корпуса вниз вперед в статическом его положении для твердых почв, в работе он будет подниматься вверх более медленно, благодаря принятой форме стойки. Поэтому не только произойдет выглубление корпуса, но и углы резания лемеха будут находиться в оптимальных интервалах.

Предложенное крепление отвально-лемешной поверхности на пружинных стойках может также использоваться на плугах с односторонним оборотом пласта, а также других почвообрабатывающих машинах.

Источники информации

1. А.с. СССР N 640688, А 01 В 3/16, 1979.

2. Крюков А, Рессорная стойка корпуса плуга. Техника в сельском хозяйстве, 1975, N 8, с.36.

3. Заявка Франции N 2390079, А 01 В 3/40, 1978.

4.А.с. СССР N 398184, А 01 В 11/00; 15/00, 1974.

5.Заявка Франции N 2 611 III, А 01 В 15/14; 3,42; 61/04, 1988 (прототип).

6. Кузьменко В.В. Максимов В.И. Рыбаков А.П. Механизированная прокладка кабелей связи в тяжелых условиях. М, Радио и связь, 1987, с.46-47.

7. Небыков В.В. Улучшение эксплуатационных показателей пахотного агрегата при шарнирно-упругом креплении рабочих органов к раме. Автореф. дис. к.т. н. Волгоград, 1991, с.6-7.