дисковое почвообрабатывающее орудие

Формула изобретения

Дисковое почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах, и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют угол атаки, наклонены к вертикальной плоскости и установлены фронтально по ширине захвата рядами, в которых каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли, отличающееся тем, что диски в рядах направлены выпуклостью или вогнутостью к продольной оси симметрии орудия таким образом, что количество дисков в каждом ряду одного направления с одной стороны оси симметрии равно количеству дисков противоположного направления другой ее стороны, при этом между дисками первого ряда орудия по линии его продольной оси симметрии установлена плоскорежущая лапа с шириной захвата, равной междисковому промежутку средних дисков последнего ряда.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, преимущественно к почвообрабатывающим орудиям, и может быть использовано в сельском хозяйстве для послеуборочной обработки почвы.

Известна вращающаяся борона с регулируемым расположением рабочих органов, включающая в себя раму прямоугольной формы, на которой расположено несколько рядов поперечных брусьев. К брусьям прикреплены горизонтальные подшипники, в которых с возможностью поворота установлены вертикальные стойки с горизонтальными осями на нижних концах. На осях смонтированы с возможностью вращения дисковые рабочие органы. На расположенных в несколько рядов поперечных брусьях диски одного ряда направлены поочередно в противоположные стороны относительно дисков другого ряда - вправо или влево. Угол атаки каждого рабочего органа регулируется изменением положения его горизонтальной оси (см. патент Франции №2447133, кл. А 01 В 21/04, 1979).

Недостатком известной бороны является неудовлетворительная обработка почвы и неуравновешенность в горизонтальной плоскости. Обусловлены указанные недостатки следующими причинами.

В известной бороне диски не могут устанавливаться под углом к горизонтальной плоскости, в связи с чем не могут производить оборот пласта и перемешивание обработанного слоя почвы, что ухудшает качество обработки почвы. Кроме того, в известной бороне ряды дисков, направленных в противоположные стороны, расположены на разных расстояниях от точки прицепа, что создает разность моментов сил, действующих на борону в горизонтальной плоскости, а это приводит к дисбалансу суммарных моментов и нарушению равновесия бороны в этой плоскости. В конечном счете, это приводит к развороту бороны вокруг точки прицепа и, следовательно, к неравномерной и некачественной проработке пласта почвы по ширине захвата, что отрицательно сказывается на качестве обработки почвы.

Известна также дисковая двухследная борона (см. А.с. СССР №1491357, кл. А 01 В 21/08, 1987). Борона имеет раму, к которой шарнирно в два ряда о определенным шагом со смещением на половину междискового расстояния относительно друг друга присоединены вертикальные шарниры в виде поворотных кронштейнов, имеющие в верхней части поводок, а в нижней - подшипниковый узел, на оси которого закреплены диски. Диски одного рада установлены в противоположные стороны относительно дисков другого ряда и имеют регулируемый угол атаки. Однако недостатком этой бороны является то, что диски бороны не имеют угла наклона к горизонтальной плоскости и поэтому не обеспечивают оборота и перемешивания обрабатываемого слоя почвы. В связи с тем, что диски в рядах направлены в противоположные стороны, а расстояние рядов от точки прицепа разные, то есть второй ряд расположен на большем расстоянии от точки прицепа чем первый, то и момент сил второго ряда будет больше. Разность моментов сил в горизонтальной плоскости создает дисбаланс, т.е. неуравновешенность бороны в этой плоскости, а это приводит к нарушению прямолинейности движения и перекосу бороны и, следовательно, к неравномерной и некачественной проработке почвы по ширине захвата, что ухудшает качество крошеная почвы в целом.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дисковое почвообрабатывающее орудие (см. Патент РФ №2185044, кл. А 01 В 21/08, 2002 - прототип). Дисковое орудие имеет раму с несколькими рядами поперечных брусьев, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах, и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки, наклонены к вертикальной (горизонтальной) плоскости и расположены фронтально по ширине захвата; кроме того, диски на первом и втором брусьях установлены вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков, в последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов.

Недостатком известного технического решения-прототипа является неудовлетворительное качество обработки почвы.

Обусловлен указанный недостаток тем, что диски в парных рядах, установленные выпуклой или вогнутой сторонами соответственно в противоположные стороны, находятся на разных расстояниях от точки прицепа, а так как условия работы этих радов разные, то создается разность действующих на диски моментов сил в горизонтальной плоскости, приводящая к дисбалансу суммарных моментов, вследствие чего нарушается равновесие орудия в этой плоскости. Это приводит к развороту орудия вокруг точки прицепа, нарушению прямолинейности движения и, следовательно, к неравномерной и некачественной проработке пласта почвы по ширине захвата и глубине, т.е. к ухудшению качества обработки почвы, а также к ухудшению условий труда водителя тягового средства и быстрой его утомляемости, а следовательно, к снижению производительности.

Целью заявляемого изобретения является улучшение качества обработки почвы и повышение производительности за счет устранения дисбаланса сил в горизонтальной плоскости и обеспечения прямолинейности движения орудия.

Цель достигается тем, что в известном почвообрабатывающем орудии, содержащем раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах, и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки, наклонены к вертикальной (горизонтальной) плоскости и установлены фронтально по ширине захвата рядами, в которых каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, согласно изобретению, диски в рядах направлены выпуклостью или вогнутостью к продольной оси симметрии орудия таким образом, что количество дисков в каждом ряду одного направления одной его стороны равно количеству дисков противоположного направления другой его стороны. Кроме того, для подрезания и крошения стыкового гребня между дисками первого ряда орудия по линии его продольной оси симметрии установлена плоскорежущая лапа с шириной захвата, равной междисковому промежутку средних дисков последнего ряда.

Указанные отличия являются существенными, так как установка дисков в рядах с направлением выпуклости или вогнутости от наружного края к продольной оси симметрии орудия таким образом, что количество дисков в каждом ряду одного направления одной его стороны равно количеству дисков противоположного направления другой его стороны, устраняет дисбаланс сил в горизонтальной плоскости, обеспечивает прямолинейность движения, что в конечном счете обеспечивает стабильное повышение качества обработки почвы и повышение производительности, а рыхлящая плоскорежущая лапа с шириной захвата, равной ширине междискового промежутка средних дисков последнего ряда, и расположенная на линии продольной оси симметрии орудия между дисками первого ряда подрезает и крошит стыковой гребень в середине обработанной орудием полосы земли, повышая качество обработки почвы.

Достигаемая согласно изобретению цель очевидна при сравнительном рассмотрении известного дискового почвообрабатывающего орудия по Патенту РФ №2185044 - прототип (фиг.2) и заявляемого изобретения (фиг.1, 3).

На фиг.2 и 3 обозначены соответственно суммарные силы, действующие в горизонтальной плоскости на диски орудия-прототипа и предлагаемого орудия в рядах Rx_iy_i и их составляющие: продольные Ry_i и поперечные Rx _i. Поскольку продольные силы не влияют в обоих случаях на равновесие в горизонтальной плоскости ввиду равенства плеч и, следовательно, моментов сил, то рассматриваем только влияние поперечных сил Rx_i и моментов этих сил.

Равновесие известного орудия на фиг.2 (прототип) будет обеспечено в том случае, если сумма моментов сил относительно точки прицепа, действующих по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, действующих против часовой стрелки, т.е. если

Поскольку расстояния между рядами одинаковые, то

l₂=l₁+a; l₃=l₁ +2a; l₄=l₁+3a,

где l₁, l₂, l₃ и l₄ - расстояния между точкой прицепа и рядами;

a - расстояние между рядами.

Для наглядности и убедительности в обоих случаях примем l ₁=a, тогда l₂=2a, l₃=3a и l₄ =4a,

а уравнение равновесия примет вид

Rx₁ a+Rx₄4a=Rx₂2a+Rx₃3a

или a(Rx₁+4Rx₄)=a(2Rx₂+3Rx₃ )

или

Учитывая, что сопротивление переднего ряда дисков, работающих в нетронутой плотной почве, значительно больше, чем каждого из остальных, можем записать, что Rx₁>Rx ₂, Rx₃, Rx₄, а поскольку последующие ряды работают в одинаковых условиях, отрезают и сдвигают одинаковые по ширине полоски земли в сторону уже открытой дисками первого ряда борозды, то Rx₂=Rx₃=Rx₄ . Обозначим величину этой силы Rx. Тогда выражение (2) примет вид неравенства Rx₁+4Rx 2Rx+3Rx или Rx₁+4Rx 5Rx, то есть Rx₁ Rx, т.к. Rx₁>Rx.

Из данного выражения видно, что орудие-прототип является несбалансированным в поперечной плоскости ввиду разных моментов сил. Следовательно, нарушается равновесие и прямолинейность движения, орудие разворачивается вокруг точки прицепа, что приводит к неравномерной и некачественной проработке пласта почвы по ширине захвата и глубине, т.е. к ухудшению качества обработки почвы, быстрой утомляемости водителя тягового средства и, как следствие, снижению производительности.

Равновесие заявляемого изобретения (фиг.3) также будет обеспечено при условии равенства моментов сил, действующих как по часовой стрелке, так и против, т.е. если

Из фиг.3 видно, что l₂=l₁ +a; l₃=l₁+2a; l₄=l₁ +3a и l₅=l₁+4a.

Так же, как и в первом случае (прототип), принимаем в заявляемом изобретении l₁ =a, тогда l₂=2a; l₃=3a; l₄=4a и l₅=5a, а уравнение равновесия примет вид

далее

или

Учитывая, что силы в рядах левой стороны орудия и силы в рядах правой стороны равны по абсолютной величине, но противоположны по направлению, то имеем

Исходя из того, что сопротивление переднего ряда дисков, работающих в нетронутой плотной почве, значительно больше, чем каждого из последующих, то Rx₁>Rx₂ , Rx₃, Rx₄, Rx₅ и , ,

а поскольку последующие ряды дисков работают в одинаковых условиях, отрезают и сдвигают одинаковые по ширине полоски земли в сторону уже открытой дисками первого ряда борозды, то .

Обозначим величину этой силы Rx. Тогда выражение (3) примет следующий вид:

или ; т.е. .

Следовательно, соблюдается равенство сил и их моментов, действующих на предлагаемое орудие, поэтому оно сбалансировано в поперечной плоскости, соблюдается прямолинейность движения, отсутствует разворот вокруг точки прицепа, что стабильно улучшает качество обработки почвы по ширине захвата и глубине обработки, повышает производительность. Рыхлящая плоскорежущая лапа не влияет на устойчивость орудия в горизонтальной плоскости, так как она расположена на линии продольной оси симметрии орудия и направление силы, действующей на лапу, проходит через точку прицела, то есть момент от этой силы равен нулю, однако благодаря тому, что она установлена между дисками первого ряда с шириной захвата, равной междисковому промежутку средних дисков последнего ряда, и подрезает и крошит стыковой гребень в середине обработанной орудием полосы земли, повышается качество обработки почвы за счет исключения огреха в виде гребня в междисковом промежутке.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено предлагаемое дисковое почвообрабатывающее орудие; на фиг.2 показаны силы, действующие на рабочие органы орудия-прототипа; на фиг.3 показаны силы, действующие на рабочие органы предлагаемого орудия.

Орудие содержит раму 1 с прицепным устройством 2. На раме 1 смонтировано несколько рядов поперечных брусьев 3, на которых с возможностью поворота закреплены вертикальные стойки 4 с горизонтальными осями 5 на концах. На осях 5 с возможностью вращения установлены сферические диски 6 с регулируемым углом атаки. Диски 6 наклонены к вертикальной (горизонтальной) плоскости и установлены фронтально по ширине захвата орудия рядами, в которых каждый последующий диск 6 смещен в поперечном направлении относительно предыдущего в сторону необработанной первым рядом дисков 6 междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов. Диски 6 в рядах направлены выпуклостью или вогнутостью к продольной оси симметрии орудия таким образом, что количество дисков 6 одного направления в каждом ряду одной стороны орудия равно количеству дисков 6 противоположного направления в каждом ряду другой стороны орудия относительно его продольной оси симметрии. Между дисками 6 первого ряда орудия по линии его продольной оси симметрии установлена плоскорежущая лапа 7 с шириной захвата, равной междисковому промежутку средних дисков 6 последнего ряда. Лапа 7 подрезает и крошит стыковой гребень между средними дисками 6 в середине обработанной орудием полосы земли, обеспечивая повышение качества обработки почвы.

Дисковое орудие работает следующим образом.

Перед началом работы, в зависимости от требуемой глубины обработки и состояния агрофона (наличие растительных остатков, влажность и плотность почвы и т.д.), устанавливаются углы атаки дисков 6. При движении орудия вперед, благодаря тому, что каждый диск 6 наклонен к вертикальной (горизонтальной) плоскости, а диски 6 установлены фронтально по ширине захвата рядами, в которых каждый последующий диск 6 смещен в поперечном направлении относительно предыдущего в сторону необработанной первым рядом дисков 6 междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, диски отрезают одинаковые пласты почвы, что позволяет получить однородный по структуре и качественный до степени крошения слой почвы, выровненность дна борозды и подрезание растительных остатков. Благодаря тому, что все диски 6 в рядах направлены (например) выпуклостью к продольной оси симметрии орудия таким образом, что количество дисков 6 в каждом ряду одного направления одной его стороны равно количеству дисков противоположного направления другой его стороны, обеспечивается сбалансированность орудия в поперечной плоскости, соблюдается прямолинейность движения, что обеспечивает стабильное качество обработки почвы по ширине захвата и глубине обработки, повышает производительность. Благодаря тому, что между дисками 6 первого ряда установлена плоскорежущая лапа 7 с шириной захвата, равной междисковому промежутку средних дисков последнего ряда, она подрезает и крошит стыковой гребень в середине обработанной орудием полосы земли, что повышает качество обработки почвы за счет исключения огреха в виде гребня в междисковом промежутке.

Таким образом, предлагаемое орудие в сравнении с известными орудиями стабильно обеспечивает более качественную обработку почвы по ширине захвата и глубине, повышает производительность.