Модернизация конструкции глубокорыхлителя

Модернизация  конструкции глубокорыхлителя

 

Предлагаемое нами изобретение  относится к сельскохозяйственному  машиностроению, в частности к  машинам для глубокого рыхления почвы.

Известны различные конструкции  глубокорыхлителей почвы (аналоги  фирмы GASPARDO (проспект фирмы по рыхлителю модели Artiglio), фирмы Kverneland, глубокорыхлитель отечественного производства ГРПП-2,3 (г. Орел, завод им. Медведева) и др.). Некоторые из этих машин, как Kverneland, имеют раму с рабочими органами, предназначенными для глубокого рыхления почвы. К сожалению, они не оснащены дополнительным приспособлением для выравнивания борозд за стойками рыхлителей и дополнительного крошения почвы на небольшую глубину до 20 см. В этой связи требуется дополнительный проход других машин для выравнивания и крошения почвы после глубокорыхлителей. Недостатки аналога: после его прохода остаются невыровненные борозды, высокая энергоемкостьпроцесса работы рыхлителей из-за большого угла крошения долота (20…25°) и деформации пласта стойками лап. При этом долота лап недостаточно вынесены вперед относительно осевых линий стоек лап для обеспечения деформации пласта снизу вверх.

Известен глубокорыхлитель навесной, принятый за прототип (Описание полезной модели к патенту RU 46141 U1.Опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18), содержащий раму с элементами крепления к навесной системе трактора, рыхлители, установленные на раме, и на задней стенке рамы шарнирно установлены прикатчики-выравниватели, состоящие из двух соосно  расположенных валов с фигурными гофрированными дисками для дополнительного крошения и выравнивания почвы за рыхлителями.

Недостаток прототипа  – недостаточная очистка рабочих  органов приспособления от налипшей почвы и высокая энергоемкость  процесса работы рыхлителей, т.к. их долотья  установлены под большим углом  крошения (20…25°) и недостаточно вынесены вперед относительно осевой линии стойки лапы для обеспечения деформации почвы снизу вверх.

Техническим решением является повышение качества работы глубокорыхлителя по предлагаемому изобретению.

Поставленная задача достигается тем, что в глубокорыхлителе навесном, агрегатируемом с трактором, содержащим раму с элементами крепления к его навесной системе, рыхлители, установленные на раме, и на ее задней стенке шарнирно установлены прикатчики-выравниватели, состоящие из двух соосно расположенных барабанов,  согласно изобретению долото лапы установлено под углом к горизонту не более 15° и вынесено вперед  относительно осевой линии стойки лапы на 2/3 ее длины, а плоскорезы закреплены на стойках лап с возможностью перемещения по высоте для установки глубины обрабатываемого ими слоя почвы на 20 см при глубине хода долота рыхлительной лапы 35…65 см, а два барабана прикатчика-выравнивателя снабжены зубьями для активного положения на первом и пассивного – на втором, при этом зубья  размещены на поверхности барабанов по винтовой линии и имеют длину на первом большую, чем на втором, зазоры между смежными зубьями первого и второго барабанов не превышают 1,5 см и зубья первого барабана имеют зазордо 1 см между их концами и цилиндрической поверхностью второго барабана, при этом первый барабан установлен с зазором между почвой и его цилиндрической поверхностью до 5 см.

Технический результат –  повышение надежности технологического процесса из-за отсутствия забивания  почвой и пожнивными остатками рых-лительных  барабанов, расположенных на раме за лапами глубокорыхлителя, и снижение тягового сопротивления машины за счет выноса долота лап вперед относительно вертикальной оси  лапы  на 2/3 ее длины, т.е. настолько, чтобы  обеспечить деформацию пласта снизу вверх, при этом долото имеет угол наклона к горизонту  не более 15°.

Приведенный  заявителем анализ уровня техники, включающий поиск  по патентным и научно-техническим  источникам информации и выявления  источников, содержащих сведения о  налогах заявленного изобретения  позво-лил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся  признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.  Следовательно, последнее соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежом, где на рис. 3 изображена схема глубокорыхлителя, вид сбоку; на рис. 4 – схема размещения зубьев на барабанах (вид сверху).

Глубокорыхлитель включат  раму 1 (рис. 3), на которой установлены  рыхлительные лапы 2 с плоскорезами 3 и долото 4. За рыхлительными лапами 2 установлены передний барабан 5 и  задний барабан 6, которые имеют соответственно рыхлительные зубья 7 и 8.

Особенность конструкции  лап 2 заключается в том, что долото 4 расположено под углом не более 15° и вынесено вперед  перед стойкой на 2/3 длины лапы, чтобы деформировать почву в направлении снизу-вверх. Плоскорез 3 закреплен на стойке лапы 2 с возможностью перемещения  чтобы при различной глубине хода рыхлительных лап 2 (35; 50; 65 см) верхний слой почвы обрабатывался плоскорезами 3 на глубине 20…22 см.

На рыхлительных барабанах 5 и 6 зубья расположены по винтовой линии. При этом зубья 7 первого  барабана 5 имеют длину большую, чем заднего. Зазор между смежными зубьями 7 и 8  должен быть  не более 1,5 см, а между концами зубьев 7 и цилиндрической поверхностью 6 барабана не должен превышать 1 см. Такие параметры обеспечат хорошую очистку заднего барабана от налипшей почвы, а зазор 1,5 см между смежными зубьями барабанов – их очистку и качественное крошение почвы.

Качественное крошение глыб в верхнем слое и отсутствие залипания переднего барабана 5 обеспечивается также тем, что длина его зубьев 7 больше чем у заднего, а между площадью и цилиндрической поверхностью   барабана 5 установлен зазор до 5 см. Это создает хорошие возможности для разрушения комков почвы и вращения барабанов 5 и 6 с разной частотой, что также улучшает очистку зубьев и поверхностей барабанов от налипшей почвы.

Работает глубокорыхлитель следующим образом. При движении машины с трактором по полю лапы 2 заглубляются на установленную глубину  и рыхлят пласт почвы, обеспечивая  вынесенным вперед  долотом 4 деформацию ее снизу вверх. Плоскорезы 3 производят дополнительное крошение верхнего слоя почвы на глубину до 20 см..

Дополнительное приспособление для крошения почвы и выравнивания по всей ширине захвата обеспечивается барабанами 5 и 6 с активно-пассивной  расстановкой зубьев 7 и 8  и размещением  по винтовой линии на их поверхности.

После прохода машины почва  имеет грубое крошение на глубине  от 20…65 см и мелкое – на глубине  до 20 см, а также хорошо выровненную  поверхность.

Рисунок 3 – Схема глубокорыхлителя

Рисунок 4 – Схема размещения зубьев на барабанах

 

Эксплуатационно-технологические  показателями предлагаемого нами чизельного агрегата на базе глубокорыхлителя АIO, полученные нами по результатам испытаний, представлены в таблице 1. Полученные результаты сравнивались с данными испытаний других машин КубНИИТиМ (таблица 1): глубокорыхлитель Artiglio 400 с трактором John Deere 8420, глубокорыхли-тель США модели 1550 с трактором New Holland ТО285 и чизельным плугом ПЧ-4,5 с трактором К-701.

Предлагаемый агрегат  обеспечил высокую производительность (3,04 га/ч), уступив только ПЧ-4,5, у которого ширина захвата на 0,5 м больше. Удельный расход топлива по нашему агрегату наименьший (14,9 кг/га при глубине  обработки 40,5 см), лучшая выравненность  поверхности поля (гребнистость 2,3 см) за счет нашего приспособления к глубокорыхлителю для выравнивания поверхности поля; обеспчивается также полнота  заделки растительных и пожнивных остатков (51,4 %). Наилучшее качество крошения обеспечил грубокорыхлитель США модели 1550 (92,7), но он уступает нашему – по производительности (2,8 га/ч) и гребнистости (3,5 см).

На основании полученных данных можно сделать вывод о  соответст-вии эксплуатационно-технологических показателей предлагаемогочизельногоагрегата требованиям нормативной документации (НД) и его некоторым преимуществам по сравнению с аналогичными агрегатами (таблица 1).

 

Таблица 1 – Эксплуатационно-технологические  показателями агрегатов 

на глубокой (чизельной) обработке  почвы 

 

Показатель	НД	Составы МТА
		К-701+ +Глубо-корых-литель АIO	400*)	Нью Хол-ланд ТО 28+ Глубо-корыхли-тель мод. 1550*)	К-701+плуг чизельный ПЧ-4,5
Режим работы:
- рабочая  ширина захвата, м	до 6	3,9	3,57	3,7	4,4
- скорость  движения, км/ч	до 10	7,8	5,5	7,4	7,2
Производительность за 1час, га:       - основного  времени	до 6	3,04	1,96	2,76	3,19
Показатели качества работы:
Глубина обработки, см                      - средняя	35-45	40,5	40,9	39,5	42,2
- σ, см	± 4	1,5	5,9	3,2	3,7
- υ, %	10,0	4,3	14,4	8,1	9,2
Крошение почвы, %       - размер  фракций, мм:                       - до 50	25-40	78	89,2	92,7	77,5
- свыше50 до 100	-	2	7,3	7,3	22,5
- свыше 100	-	0	3,5	0	0
Гребнистость поверхности  поля, см	не бо-лее 5	2,3	4,1	3,5	3,7
Полнота заделки растительных и пожнивных остатков, %	40	51,4	50	69,1	41,2

 

*⁾ Примечание: данные испытаний КубНИИТиМ

 

Эксплуатационные затраты  ПЧ-4,5 в 1,1 раза ниже, чем у предлагаемого агрегата, но после прохода ПЧ-4,5 требуется дополнительный проход дискового агрегата или культиваторного для дополнительного крошения и выравнивания почвы, что приведет к увеличению эксплуатационных затрат выше предлагаемого (таблица 2).

Таблица 2 – Экономическая  эффективность предлагаемогочизельного

          агрегата на глубоком рыхлении  почвы (65 см)

 

Показатель	Предлагаемый агрегат  К-744Р1+АIOс приспособле-ниемКубГАУ	John Deere 8420+ +Artiglio 400	К-744Р+ +ПЧ-4,5
Эксплуатационные затраты, руб./га	1484,2	2613,2	1360,9
Затраты труда, чел.-ч/га	0,41	0,64	0,39
Производительность агрегата, га/ч	2,43	1,57	2,55
Расход топлива, кг/га	15,0	25,5	16,0

 

Таким образом, предлагаемый агрегат более эффективен по сравнению  с аналогами за счет рациональной компоновки рабочих органов,конструк-тивных особенностей и качества работы.

Недостатком прототипа (патент РФ № 2360388) является низкая надежность рабочих органов пракатчиков-выравнивателей. Зубья барабанов при работе часто  не выдерживают нагрузки и отламываются в месте крепления.

Техническим результатом  является повышение надежности технологи-ческого  процесса и качества работы глубокорыхлителя за счет рациональ-ного крепления зубьев к барабанам.

Технический результат достигается  тем, что глубокорыхлитель навес-ной, агрегатируемый с трактором, содержащий раму с элементами крепления к  навесной системе трактора, рыхлители, установленные на раме, долото лапы, установленное под углом к  горизонту и вынесенное вперед относи-тельно осевой линии стойки лапы, плоскорезы и прикатчики-выравниватели, установленные  на задней стенке рамы и состоящие  из двух соосно располо-женных барабанов, причем барабаны снабжены зубьями, которые  размещены наповерхности барабанов  по винтовой линии и имеют различную  длину, при этом зазор между смежными зубьями первого и второго  барабанов не превышает 1,5 см и зубья  первого барабана имеют зазор  до 1 см между их концами и цилиндрической поверхностью второго барабана, причем первый барабан установлен с зазором между почвой и его цилиндрической поверхностью до 5 см, согласно полезной модели, каждый зуб предварительно жестко запрессовывается в паз, по форме повторяющий форму торца основания зуба и проходящий через всю толщину стенки барабана. На внешней поверхности барабана паз снабжен по периметру фаской для сварного соединения. Таким образом, прочность крепления зуба обеспечивается не только сварным соединением, но и силой трения между стенкой барабана, в которой запрессован зуб, и его основанием.

Новизна заявляемого предложения  заключается в том, что каждый зуб предварительно запрессован в паз барабана, по форме повторяющий форму торца основания зуба и проходящий на всю толщину стенки барабана. На внешней поверхности паз имеет по периметру фаску для сварного соединения. Таким образом, кроме непосредственно сварного соединения, прочность крепления дополняется тем, что нагрузка идет не только на сварное соединение, но и на стенку барабана, в которой жестко запрессован зуб. Данная схема исключает обламывание зубьев при возрастании нагрузки вследствие попадания в них твердого предмета и потерю прочности вследствие усталости металла сварного соединения.

Полезная модель поясняется чертежом, где на рисунке 3 изображена схемаглубокорыхлителя, вид сбоку; на рисунке 5 – схема размещения зубьев на барабанахприкатчиков-выравнивателей (активное и пассивное располо-жения  зубьев на барабанах); на рисунке 6 –  схема крепления зуба в стенку барабана.

Особенность конструкции  рыхлительных барабанов 5 и 6 заключается  в том, что каждый зуб предварительно запрессован в паз барабана, по форме, повторяющий форму торца  основания зуба и проходящий на всю  толщину стенки барабана. На внешней  поверхности паз имеет по периметру  фаску для сварного соединения. Таким образом, кроме непосредственно сварного соеди-нения прочность крепления дополняется тем, что нагрузка идет не только на

Рисунок 5 – Схема размещения зубьев на барабанах 

прикатчиков-выравнивателей

 

              8

 

                                                                                     6

 

 

 

7

 

Рисунок 6 – Схема крепления  зуба в стенку барабана

 

сварное соединение, но и  на стенку барабана, в которой жестко запрессован зуб. Данная схема исключает  обламывание зубьев при возрастании  нагрузки вследствие попадания в  них твердого предмета и потерю прочности  вследствие усталости металла сварного соединения. 

Все отличительные признаки предлагаемой конструкции создают  предпосылки для лучшего качества крошения почвы и высокой надежности технологического процесса, надежность процесса определяется тем, что при  высокой влажности обрабатываемой почвы до 40% и большом количестве пожнивных остатков на поле рабочие  органы барабанов прикатчиков-вырав-нивателей не залипают и не забиваются. Это обеспечивается самоочисткой рабочих органов.