режущий рабочий орган для обработки почвы

Формула изобретения

1. Режущий рабочий орган для обработки почвы, содержащий клин с носовой частью и лезвием и расположенный на одной из рабочих поверхностей клина упрочняющий слой в виде износостойкой накладки с дополнительным лезвием, выступающим за пределы клина, при этом накладка расположена на тыльной стороне рабочей поверхности и жестко скреплена с нею, отличающийся тем, что износостойкая накладка выполнена в виде долота, имеющего преимущественно форму прямоугольника в плане, короткая сторона которого выдвинута за пределы носовой части, клин выполнен из низкоуглеродистой стали, по крайней мере его лезвие подвергнуто цементации, при этом лезвия клина и долота имеют дополнительное упрочнение.

2. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что долото выполнено из низкоуглеродистой стали и подвергнуто цементации.

3. Рабочий орган по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительное упрочнение лезвий клина и долота выполнено посредством лазерной обработки.

4. Рабочий орган по пп.1-3, отличающийся тем, что вся рабочая поверхность долота имеет дополнительное упрочнение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к режущим рабочим органам для поверхностной обработки почвы.

Известна стрельчатая лапа к культиватору для обработки почвы, содержащая стойку и рабочие органы, режущую накладку по фронту действия лапы (на чертежах показана, в тексте не обозначена), а также дополнительные почворезы с зубьями сверху (SU 1461379 А1, МПК⁴ А 01 В 39/16, 1989).

Технический недостаток известной стрельчатой лапы для обработки почвы: нетехнологичность изготовления; недостаточно высокая износостойкость, о чем можно судить по отсутствию указаний об упрочнении лезвия накладки; повышенное тяговое сопротивление из-за наличия накладки по всему фронту действия лапы и дополнительных почворезов, эффективность которых не очевидна.

Известен также режущий рабочий орган для обработки почвы, содержащий клин с носовой частью и лезвием, расположенный на одной из рабочих поверхностей клина упрочняющий слой в виде износостойкой накладки с дополнительным лезвием, выступающим за пределы клина, при этом накладка расположена на тыльной стороне рабочей поверхности и жестко скреплена с нею (RU 2086080 С1, МПК⁶ А 01 В 35/20, 39/16, 1997).

Технический недостаток данного рабочего органа: недостаточная износостойкость из-за отсутствия дополнительного упрочнения лезвий клина и накладки; нетехнологичность изготовления; повышенное тяговое сопротивление, поскольку накладка расположена по всему фронту действия рабочего органа.

Техническая задача: повышение износостойкости и технологичности изготовления, снижение тягового сопротивления за счет особого упрочнения лезвия клина, наличия накладки-долота в наиболее нагруженной части и дополнительного упрочнения лезвий.

Согласно изобретению износостойкая накладка выполнена в виде долота, имеющего преимущественно форму прямоугольника в плане, короткая сторона которого выдвинута за пределы носовой части, клин выполнен из низкоуглеродистой стали, по крайней мере его лезвие подвергнуто цементации, при этом лезвия клина и долота имеют дополнительное упрочнение. Долото выполнено из низкоуглеродистой стали и подвергнуто цементации; дополнительное упрочнение лезвий клина и долота выполнено посредством лазерной обработки; вся рабочая поверхность долота имеет дополнительное упрочнение.

На чертежах, на фиг.1 изображен общий вид режущего рабочего органа для обработки почвы, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - выноска I из фиг.1.

Режущий рабочий орган для обработки почвы, выполненный, например, в виде лапы культиватора, имеет на каждом ее крыле 1 клин 2 с носовой частью и лезвием 3. На каждом клине 2 различаются наружная 4 и противоположная ей тыльная рабочие поверхности. Крылья 1 и клины 2 плавно сопрягаются между собой по геометрической оси А-А, являющейся осью симметрии лапы. По этой оси лапа имеет выпуклость для придания ей жесткости и для вспучивания почвы, а также для крепления (с тыльной стороны) рабочей стойки (на чертежах не показана); на оси А-А предусмотрены специальные отверстия 5 для стойки. Преимущественно на тыльной стороне лапы расположена износостойкая накладка в виде долота 6 со своим (дополнительным) лезвием 7. Долото имеет преимущественно форму прямоугольника в плане, короткая сторона которого выдвинута за пределы носовой части клина 2. Долото расположено по центру лапы - симметрично относительно оси А-А и жестко скреплено с тыльной рабочей поверхностью.

Каждый клин 2 (с носовой частью) выполнен из низкоуглеродистой стали, например из стали 20, по крайней мере его лезвие подвергнуто цементации - эффективному поверхностному упрочнению. Известно, что низкоуглеродистые стали восприимчивы к насыщению поверхностного слоя углеродом - цементации. Долото 6 также выполнено из низкоуглеродистой стали и подвергнуто цементации. Цементацию клина 2 и долота 6 целесообразно выполнить после их жесткого скрепления, для этих целей можно применить сварку. Известно также, что низкоуглеродистые стали обладают хорошей свариваемостью и не требуют отжига после сварки для снятия внутренних напряжений. Лезвия 3 клина и 7 долота имеют дополнительное упрочнение. Последнее выполнено посредством лазерной обработки, при этом вся рабочая поверхность 8 долота (наравне с лезвием 7) может иметь дополнительное упрочнение, т.е. лазерную обработку. Традиционная технология цементации деталей из низкоуглеродистой стали предусматривает последующую термообработку. Экспериментально установлено, что лазерная обработка заменяет названную термообработку, но в отличие от традиционной технологии после лазерной обработки (вслед за цементацией) на поверхности и на определенной глубине цементированного слоя достигаются аномально высокая поверхностная микротвердость - до 10 тыс. МПа (при такой твердости обычные замеры по методу Роквелла не проводятся). Это объясняется высоким содержанием в поверхностном слое (после цементации) углерода, а чем больше в стали углерода, тем выше эффект лазерного упрочнения. Высокая микротвердость в поверхностном слое лезвий 3 и 7 способствует повышению износостойкости наиболее уязвимых элементов рабочего органа. При выполнении лезвий 3 и 7 (до цементации) соблюдается условие ₁. Толщина долота 6, как правило, несколько больше толщины тела клина 2.

Режущий рабочий орган для обработки почвы используется следующим образом.

Во время работы режущего рабочего органа при поверхностной обработке (культивации) почвы лапа изнашивается, при этом основное негативное воздействие абразива, имеющегося в почве, воспринимают лезвия 3 клина и 7 долота. Но вследствие их двойного поверхностного упрочнения - цементации и лазерной обработки, а также высокой микротвердости поверхностного слоя износ лезвий проявляется в весьма замедленном режиме. Благодаря этому износостойкость рабочего органа по экспериментальным данным повышается в 2,5-3,0 раза (по сравнению с аналогом, обладающим повышенной долговечностью). При поверхностной обработке почвы несколько изнашивается наружная рабочая поверхность 4 клина 2. Это приводит к известному эффекту самозатачивания лезвия 3. Незначительный износ происходит и по наружной (рабочей) поверхности 8 долота 6. Более интенсивному износу этой поверхности препятствует дополнительное упрочнение, и долото, как наиболее нагруженный элемент рабочего органа, длительное время сохраняется и не нуждается в замене.

Долото 7 вспарывает слой почвы, принимая на себя значительную часть нагрузки, что приемлемо для детали, имеющей двойное поверхностное упрочнение. Ограниченный фронт действия долота, предварительное вспарывание (перед поверхностной обработкой) почвы и отсутствие неровностей на лапе - волнистости, наплавки и т.п. способствуют снижению тягового сопротивления рабочего органа. Это происходит на фоне повышения технологичности изготовления, - клин и долото выполнены из дешевой и недефицитной низкоуглеродистой стали; крепление долота произведено посредствам сварки без последующего отжига, чему также способствует примененная сталь; после цементации отпадает надобность в энергоемкой и экологически небезупречной термообработке, - ее заменяет экологически чистая энергосберегающая лазерная обработка, которая кроме этого обеспечивает (после цементации) аномально высокую микротвердость поверхностного слоя. В отличие от термообработки, требующей после себя очистки, а в ряде случаев и шлифования цементированной поверхности, лазерная обработка сохраняет поверхность чистой, ее качество даже повышается, а обработанная поверхность обладает повышенной коррозионной стойкостью. Это способствует дополнительному снижению тягового сопротивления, повышению технологичности и улучшению товарного вида лапы. В итоге достигается существенное повышение эксплуатационно-технологических показателей описанного режущего рабочего органа.