рабочий орган мелиоративного орудия

Формула изобретения

1. Рабочий орган мелиоративного орудия, содержащий изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальных плоскостях нож, верхняя часть которого выполнена вертикальной, а нижняя часть снабжена рыхлящим элементом в виде долота, отличающийся тем, что он имеет дополнительный нож, выполненный в зеркальном отражении основному, при этом ножи смонтированы оппозитно и взаимно соединены плоским лезвием, установленным в технологических отверстиях на изогнутых плоскостях ножей, при этом на тыльной грани плоского лезвия выполнены пазы для его фиксации в рабочем положении в отверстиях ножей, а установленные на свободных концах ножей долота выполнены в виде тел вращения с косыми срезами на лобовых гранях, при этом каждое долото имеет на боковой поверхности паз, в плоскости которого размещена нижняя часть ножа и зафиксирована в нем штифтами.

2. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что верхняя вертикальная часть каждого ножа смещена от продольно-вертикальной плоскости симметрии долота.

3. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальной плоскостях нож выполнен из части толстостенной трубы большого диаметра.

4. Рабочий орган по п. 3, отличающийся тем, что режущая кромка на лобовой части ножа выполнена заточкой внутренней поверхности толстостенной трубы под углом 13-21^o.

5. Рабочий орган по п. 3, отличающийся тем, что изогнутая в поперечно-вертикальной плоскости режущая кромка ножа наклонена к любой образующей поверхности под углом 45-75^o.

6. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что технологические отверстия на изогнутых плоскостях ножей выполнены в виде пазов прямоугольной формы, наклоненных к образующим поверхностей ножей под углом 0-15^o и взаимно смещены с равным удалением.

7. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что режущая кромка на фронтальной грани плоского лезвия выполнена заточкой верхней грани под углом меньше 30^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающей технике для обработки орошаемых и неорошаемых земель с неблагоприятным расположением участков и высоким уровнем грунтовых вод.

Известен рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий кольцо и диаметрально расположенный в нем горизонтальный вал, в котором, с целью повышения качества рыхления и перемешивания почвы, кольцо выполнено в виде ленты Мебиуса, причем образующие кольца расположены перпендикулярно друг к другу (SU, авторское свидетельство 1001875. М.кл.³ А 01 В 23/10. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия// В.И. Грицаенко, А.А. Задорожный, В.Е. Соловей. Заявлено 26.01.1981, опубликовано 07.03.1983).

К недостаткам данного рабочего органа при решении нижеуказанной проблемы относятся большие энергозатраты, малая производительность и ограниченная глубина обработки.

Известен также рабочий орган плуга-рыхлителя, содержащий стойку, передняя кромка которой в верхней части выполнена в виде отрезка вертикальной прямой, а в нижней части - в виде криволинейного отрезка, при этом с передней кромкой стойки сопряжены лемех и установленный под углом к направлению движения удлинитель, в котором, с целью повышения качества подготовки почвы и снижения энергоемкости, криволинейный отрезок передней кромки стойки имеет форму винтовой линии, при этом поверхность удлинителя в этой части стойки выполнена в виде торса - конуса 3-го порядка, базовая кривая которого конгруэнтна винтовой линии передней кромки стойки, а поверхность лемеха в нижней части стойки имеет форму косого открытого геликоида, базовой линией которого является винтовая линия передней кромки стойки; поверхность удлинителя в верхней части стойки имеет форму гиперболического параболоида, одной из направляющих которого является отрезок вертикальной прямой передней кромки стойки, а образующая этой поверхности сопряжена с крайней верхней образующей торса - конуса 3-го порядка (SU, авторское свидетельство 1514254. М.кл. А 01 В 13/08. Рабочий орган плуга - рыхлителя//А.С. Павлоцкий, В.И. Корабельский, А. С. Трейсман, Ю. С. Яновский. Заявлено 27.05.1987, опубликовано 15.10.1989).

К недостаткам описанного рабочего органа относятся сложность конструкции и высокая себестоимость каждой единицы продукции. Последнее вызвано потребностью дорогостоящей технологической оснастки для серийного производства рабочих органов.

Кроме упомянутых рабочих органов из патентной литературы известен рабочий орган рыхлителя, содержащий стойку, передняя кромка которой в верхней части выполнена в виде отрезка вертикальной прямой, а в нижней части - в виде криволинейного отрезка по форме винтовой линии, закрепленные на стойке долото и лемех с рабочей поверхностью, имеющей форму косого открытого геликоида с базовой линией со стороны нижней части передней кромки стойки, при этом винтовая линия нижней части передней кромки стойки и базовая линия косого открытого геликоида конгруэнтны, в котором, с целью повышения качества крошения почвы, винтовая линия нижней части передней кромки стоики и базовая линия косого открытого геликоида имеют переменный винтовой шаг, увеличивающийся в направлении к верхней части косого открытого геликоида; базовая линия косого открытого геликоида эквидистантно расположена относительно винтовой линии нижней части передней кромки лемеха (SU, авторское свидетельство 1572426. М.кл.⁵ А 01 В 13/18. Рабочий орган рыхлителя// А.С. Павлоцкий, В.И. Ветохин, И.М. Панов, Н.И. Чебан, Ю.С. Яновский, А.Н. Мигаль, В.И. Ройтберг, А.С. Жилко. Заявлено 28.05.1987, опубликовано 23.06.1990).

К недостаткам описанного рабочего органа относятся незначительная глубина обработки (до 45 см). Увеличение габаритов рабочего органа приводит к резкому увеличению энергозатрат.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по количеству совпадающих существенных признаков и сущности относится рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальных плоскостях нож, верхняя часть которого выполнена вертикальной, в котором, с целью снижения забиваемости ножа растительными остатками, рабочий орган снабжен закрепленным на свободном конце ножа рыхлящим элементом, при этом нож со стороны рыхлящего элемента имеет форму винтовой поверхности, причем задняя кромка винтовой части ножа расположена выше, чем его передняя кромка, а рыхлящий элемент и верхняя вертикальная часть ножа расположены в одной продольно-вертикальной плоскости; рыхлящий элемент выполнен в виде долота (SU, авторское свидетельство 1625350. М.кл.⁵ А 01 В 35/20. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия//В.В. Бледных, В.И. Корабельский, О.В. Лежников, П. Г. Свечников. Заявлено 26.03.1988, опубликовано 07.02.1991). Этот рабочий орган нами выбран в качестве ближайшего аналога.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся недостаточно широкие функциональные возможности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей при обработке почв с высоким уровнем грунтовых вод и подверженных водной эрозии.

Технический результат - снижение энергоемкости процесса рыхления почвы, поделки кротодренажных дрен для отвода избыточной воды и создания сложного рельефа на дне плужной подошвы, а также повышения производительности путем увеличения ширины захвата и упрощение конструкции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном рабочем органе мелиоративного орудия, включающем изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальных плоскостях нож, верхняя часть которого выполнена вертикальной, а нижняя часть снабжена рыхлящим элементом в виде долота, согласно изобретению дополнительный нож, выполненный в зеркальном отражении основному, смонтирован оппозитно к нему и соединен с дополнительным ножом плоским лезвием, установленным в технологических отверстиях на изогнутых плоскостях ножей, при этом на тыльной грани плоского лезвия выполнены пазы для его фиксации в рабочем положении в отверстиях ножей, а установленные на свободных концах ножей долота выполнены в виде тел вращения с косыми срезами на лобовых гранях, при этом каждое долото имеет на боковой поверхности паз, в полости которого размещены нижняя часть ножа и зафиксирована в нем штифтами; верхняя вертикальная часть каждого ножа смещена от продольно-вертикальной плоскости симметрии долота; изогнутый в поперечно и продольно-вертикальной плоскостях нож выполнен из части толстостенной трубы большого диаметра; режущая кромка на левой части ножа выполнена заточкой внутренней поверхности толстостенной трубы под углом 13-21^o; изогнутая в поперечно-вертикальной плоскости режущая кромка ножа наклонена к любой образующей поверхности под углом 45-75^o; технологические отверстия на изогнутых плоскостях ножей выполнены в виде пазов прямоугольной формы, наклоненных к образующим поверхностей ножей под углом 0-15^o и взаимно смещены с равным удалением; режущая кромка на фронтальной грани плоского лезвия выполнена заточкой верхней грани меньше 30^o.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен рабочий орган мелиоративного орудия, вид спереди.

На фиг. 2 - то же, вид сбоку.

На фиг. 3 - то же, вид в плане.

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

Рабочий орган содержит изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальных плоскостях нож 1. Верхняя часть 2 ножа 1 выполнена вертикальной и снабжена монтажными отверстиями для крепления к балкам 3 рамы 4 мелиоративного орудия. Нижняя часть 5 ножа 1 снабжена рыхлящим элементом в виде долота 6. Рабочий орган мелиоративного орудия имеет дополнительный нож 7. Он выполнен в зеркальном отражении основному ножу 1. Основной нож 1 и дополнительный нож 7 смонтированы оппозитно на балках 3 и 8 рамы 4 и взаимно соединены плоским отверстием 9. Плоское лезвие 9 установлено в технологических отверстиях 10 и 11 на изогнутых плоскостях ножей 1 и 7.

Технологические отверстия 10 и 11 (12 и 13, 14 и 15, 16 и 17) на изогнутых плоскостях ножей 1 и 7 выполнены в виде пазов прямоугольной формы. Пазы 10-17 наклонены к образующим 18 поверхности ножей 1 и 7 под углом 0-15^o. Пазы 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 взаимно смещены с равным удалением по высоте рабочего органа орудия. На тыльной грани 19 плоского лезвия 9 выполнены пазы 20 и 21 для его фиксации в рабочем положении в технологических отверстиях 10-17 ножей 1 и 7. Режущая кромка 22 на фронтальной грани плоского лезвия 9 выполнена заточкой верхней грани под углом меньше 30^o.

Установленные на свободных концах (на нижних участках 5 и 23) ножей 1 и 7 долота 6 и 24 выполнены в виде тел вращения с косыми срезами 25 и 26 на лобовых гранях. Долото 24 выполнено в зеркальном отражении долота 6. Срез 25 (26) на лобовой грани долота 6 (24) выполнен под углом 20-30^o к его горизонтальной оси 27 (28) симметрии. Каждое долото 6 (24) имеет на боковой поверхности паз. В полости паза долота 6 (24) размещена нижняя часть 5 (23) ножа 1 (7) и зафиксирована в нем штифтами 29. Верхняя вертикальная часть 2 каждого ножа 1 (17) смещена от продольно-вертикальной плоскости (следы плоскости I-I и II-II показаны на фиг. 1 вертикальными осевыми линиями) симметрии долота 6 (24). Изогнутый в поперечно- и продольно-вертикальной плоскости нож 1 (7) выполнен из части стальной толстостенной трубы большого диаметра. Режущая кромка 30 на лобовой части ножа 1 (7) выполнена заточкой внутренней поверхности толстостенной трубы под углом 13-21^o. Предпочтительная толщина стенки трубы в качестве заготовок ножей 1 и 7 должна быть в пределах 14-25 мм при обработке почв на глубину 0,6-1,2 м. Изогнутая в поперечно-вертикальной плоскости режущая кромка 30 ножа 1, равным образом и ножа 7, наклонена к любой образующей 18 поверхности под углом 45-75^o.

Вертикальная часть 2 с поверхностью ножа 1 (7) соединена посредством горизонтальной плиты 31 и ребер жесткости 32. На вертикальных частях 2 ножей 1 и 7 и плитах 31 выполнены монтажные отверстия с горизонтальными и вертикальными осями. Ножи 1 и 7 с балками 3 и 8 рамы 4 соединены парами крепежных болтов 33 и 34.

Рама 4 мелиоративного орудия снабжена механизмом навески для соединения с тягами гидронавесной системы агрегатируемого трактора класса тяги 4-6. Рама 4 не имеет традиционных средств изменения глубины хода долот 6 и 24. Эту операцию исполняют талрепы на тягах гидронавесной системы тракторов.

Рабочий орган мелиоративного орудия технологический процесс выполняет следующим образом.

При переводе рамы 4 из транспортного положения в рабочее первыми вступают в работу косые срезы 25 и 26 долот 6 и 24. Ими разрезается верхний слой почвы и увлекаются в грунт нижние части 5 и 23 ножей 1 и 7. Режущими кромками 30 на срезанных назад к направлению движения полукольцах ножей 1 и 7 подрезаются объемно два слоя почвы и грунта. Совместная работа на начальном периоде выполнения части технологического процесса приводит к тому, что долотами 6 и 24 и нижними частями 5 и 23 криволинейных ножей 1 и 7 производится объемное воздействие на верхний слой почвы и части грунта. Следует учесть также и то, что деформация почвы на локальных смещенных участках направлена снизу вверх и в боковых направлениях. Дальнейшее заглубление ножей 1 и 7 за счет силы веса орудия и геометрии долот 6 и 24 и односторонних лезвий с режущими кромками 30 на их фронтальных участках приводит к их ускоренному внедрению в слой грунта и подрезанию верхнего слоя плоским лезвием 9. Режущая кромка 22 лезвия 9 срезает верхний слой почвы, производя крошение верхнего слоя в пространстве между ножами 1 и 7 до агрономически ценных почвенных фракций, сохраняя стерневой фон или растительный покров. Консольные участки плоского лезвия 9 в полости полуцилиндрических ножей 1 и 7 производят дополнительное крошение верхнего плодородного слоя почвы в емкостях изогнутых оппозитно ориентированных в поперечно - и продольно-вертикальных плоскостях парных рабочих органов.

Таким образом, после прохода рабочего органа на поверхности поля остается разноглубинно обработанная полоса, на дне которой имеются эквидистантно удаленные кротовины для отвода избыточной воды на глубине 0,6-1,2 от поверхности поля, а выше кротовин - разрыхленные участки для ускоренного проникновения избыточного количества влаги в кротовины. Плоское лезвие 9 образует вторую ступень - дополнительную плоскую плужную подошву для образования перемычки со сложными боковыми стенками для формирования плодородного и корнеобитаемого горизонта с иным содержанием воды в этом слое.

В зависимости от степени минерализации воды и уровня грунтовых вод плоское лезвие 9 в каждом конкретном случае переставляют в требуемые пары технологических отверстий 10 и 11 (12 и 13, 14 и 15, 16 и 17).

Простота конструкции описанных частей рабочего органа позволяет его изготовить на любом машиностроительном заводе и тем самым достигнуть снижение себестоимости.

В описанной конструкции рабочего органа мелиоративного орудия заложены оптимальные параметры, которые обеспечивают снижение энергоемкости процесса рыхления почвы. Плоское лезвие 9 между основным и дополнительным ножами 1 и 7 обеспечивает требуемую ширину захвата, равную ширине агрегатируемого трактора.

Использование орудия при обработке склоновых участков с разной степенью крошения почвы и грунта позволяет перехватывать излишнее количество выпавших ливневых осадков, а влагу удержать в грунтовом слое междренажного пространства.