Щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия (варианты)

 

Область применения - сельскохозяйственное машиностроение. Технический результат - снижение тягового сопротивления, повышение износостойкости и уменьшение удельной металлоемкости рабочего органа. Рабочий орган содержит стойку с криволинейной передней кромкой и носок. В сечении стойка выполнена из опорной и режущей частей таким образом, что опорная часть представляет собой неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стойки которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки, а режущая часть выполнена в виде ножа, основанием которого является одна из двух сторон восьмиугольника, перпендикулярных его указанным длинным сторонам. В варианте исполнения режущая часть выполнена в виде двух оппозитно расположенных ножей, основанием которых являются стороны восьмиугольника, перпендикулярные его длинным сторонам, при этом стойка выполнена с возможностью переустановки на 180^o. В обоих вариантах предусмотрено общее и дополнительное поверхностное термоупрочнение соответственно всей стойки и ножей. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для безотвальной обработки и щелевания почвы.

Известен глубокорыхлитель [1] содержащий стойку с передней клиновидной режущей кромкой, имеющей зубья и вырезы, и нижней подрезающей частью с горизонтальной передней и боковыми кромками, при этом нижняя подрезающая часть выполнена в виде клина.

Недостатками известных глубокорыхлителей являются ограниченный ресурс работы и повышенное тяговое сопротивление.

Наиболее близким объектом того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является стойка рабочего органа [2] щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия, имеющий криволинейную переднюю кромку и носок, причем передняя кромка стойки выполнена по логарифмической спирали, начало развертки которой расположено на носке стойки, принята за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного объекта, принятого за прототип, относятся: 1) повышенное тяговое сопротивление, поскольку криволинейная передняя кромка является "тупой", выполнена по радиусу и не имеет перепадов в сечении; 2) ограниченная износостойкость по причине отсутствия каких-либо конструктивно-технологических признаков, направленных на повышение ресурса работы; 3) повышенная удельная металлоемкость, являющаяся следствием названных недостатков, а также по причине увеличении длины сечения в том месте, где напряжение от взаимодействия с почвой снижается, на носке стойки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности использования рабочего органа.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в снижении тягового сопротивления, повышении износостойкости и уменьшении удельной металлоемкости рабочего органа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном щелеобразующем рабочем органе почвообрабатывающего орудия, содержащем стойку с криволинейной передней кромкой и носок, в сечении стойка выполнена из опорной и режущей частей таким образом, что опорная часть представляет собой неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стороны которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки, а режущая часть выполнена в виде ножа, основанием которого является одна из двух сторон восьмиугольника, перпендикулярных его указанным длинным сторонам. В варианте исполнения режущая часть выполнена в виде двух оппозитно расположенных ножей, основанием которых являются стороны восьмиугольника, перпендикулярные его длинным сторонам, при этом стойка выполнена с возможностью переустановки на 180^o. В обоих вариантах стойка выполнена из термоупрочненной высокоуглеродистой преимущественно легированной стали, при этом плоскости ножей и примыкающих к ним сторон восьмиугольника имеют дополнительное поверхностное термоупрочнение, глубина которого равна или больше половины толщины ножей.

На фиг. 1 изображен общий вид щелеобразующего рабочего органа почвообрабатывающего орудия, первый вариант исполнения; на фиг. 2 то же, второй вариант исполнения; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 6 схема дополнительного поверхностного термоупрочнения стойки варианта 1; на фиг. 7 - сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 8 схема дополнительного поверхностного термоупрочнения стойки варианта 2; на фиг. 9 и 10 схемы, иллюстрирующие износ и заточку ножей соответственно вариантов 1 и 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующим.

Щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия содержит стойку 1 или 2 (в зависимости от варианта исполнения) с передней кромкой 3 или двумя передними кромками 4 и 5. Рабочий орган содержит также носок, функции которого выполняют нижний башмак 6 или 7 стойки с установленным в нем выдвижным односторонним 8 или двухсторонним 9 долотом. Долото фиксируется в башмаке штифтами 10, для чего на долоте выполнены соответствующие фигурные вырезы. Для крепления стойки на почвообрабатывающем орудии предусмотрены по крайней мере две втулки 11. Для снижения массы рабочего органа в стойках выполнены окна 12 или 13 и дугообразные вырезы 14, которые также способствуют более равномерному распределению напряжений по высоте стойки. Для этих целей стойки 1 и 2 имеют переменное понижающее сечение сверху вниз с расширением при переходе к башмакам 6 и 7, в связи с чем передние кромки 3, 4 и 5 становятся криволинейными.

В сечении стойка 1 выполнена из опорной 15 и режущей 16 частей, а стойка 2 из опорной 17 и режущей 18 и 19 частей. Опорная часть 15 представляет неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стороны а и б которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки. Режущая часть 16 стойки 1 выполнена в виде ножа, основанием которого является одна из двух сторон в или г восьмиугольника, перпендикулярных его указанным длинным сторонам. Опорная часть 17 стойки 2 также представляет неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стороны а' и б' которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки. Режущая часть 18 и 19 стойки 2 выполнена в виде двух оппозитно расположенных ножей, основанием которых являются стороны в' и г' восьмиугольника, перпендикулярные его указанным длинным сторонам. Режущие части стоек ножи 16, 18 и 19 имеют толщину S 4.6 мм, что существенно ниже общей толщины стоек, и углы заострения (атаки) 2i 40.60^o. Примыкающие к ножам стороны д, е, д',е' ж, и' восьмиугольника имеют угол склона 30.40^o по отношению к длинным сторонам. Стойка 2 выполнена с возможностью переустановки на 180^o, что предопределяется симметричным расположением передних кромок 4 и 5 и втулок 11 относительно вертикальной оси 1-1.

Стойки 1 и 2 выполнены из термоупрочненной высокоуглеродистой стали, например из стали 65Г с объемной термообработкой всего сечения стойки. Высокоуглеродистые стали, как известно, восприимчивы как к объемному, так и к поверхностному термоупрочнению. В связи с этим плоскости ножа 16 и примыкающие к нему стороны д и е восьмиугольника и соответственно плоскости ножей 18 и 19 и примыкающих к ним сторон д', е', ж', и' восьмиугольника имеют дополнительное поверхностное термоупрочнение, глубина h которого равна или больше половины толщины S каждого ножа (h 0,5S). Дополнительное поверхностное термоупрочнение может быть выполнено при нагреве указанных плоскостей стойки токами высокой частоты, при этом глубина h закалки может достигать 4 мм, в результате чего ножи 16, 18 и 19 закаливаются на всю толщину. Сочетание объемного и поверхностного термоупрочнения высокоуглеродистой стали стойки и легирование стали, например марганцем, способствуют получению высокой прочности (твердости) и износостойкости рабочего органа. Размещение на одной или двух малых сторонах вытянутого восьмиугольника обеспечивает общую прочность и жесткость стойки и предотвращает ее коробление при термоупрочнении.

Щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия используется следующим образом.

В башмаки 6 или 7 стоек устанавливают и фиксируют штифами 10 соответствующие долота 8 или 9. Рабочий орган с помощью втулок 11 навешивают на раму почвообрабатывающего орудия. При рабочем проходе орудия стойка 1 рабочего органа по первому варианту своей режущей частью ножом 16 разрезает (не деформирует и не сминает) почву, которая скользит по боковым плоскостям ножа, а затем раздвигается скосами сторонами д и е опорной части 15, несколько уплотняясь по сторонам стойки. Прохождение стойки по полю завершается релаксацией почвы определенным сужением образовавшейся щели путем плавного скольжения и смещения по сторонам ж и и восьмиугольника. Одновременно с этим нижние, наиболее уплотненные горизонты почвы вспарываются и крошатся долотом 8 и примыкающими к нему фронтальными частями башмака 6. Кроме указанного перемещения почвы ее отдельные образования, а также корневые остатки растений смещаются вверх по криволинейной передней кромке 3 стойки; этим достигается самоочищение рабочего органа.

Несмотря на описанные приемы повышения твердости и износостойкости рабочего органа, заметному износу подвергается нож 16 и прежде всего его треугольное рабочее лезвие (фиг. 9), в результате чего длина l₁ ножа сокращается до l₂, а лезвие затупляется. Заметному износу подвергается также фронтальная часть долота 8. Незначительное истирание происходит по плоскостям силового взаимодействия стойки с почвой по боковым плоскостям ножа 16 и сторонам д, е, а, б восьмиугольника. Примыкающие к ножу стороны д и е подвергаются более интенсивному воздействию почвы, но они имеют дополнительное термоупрочнение. После износа, показанного на фиг. 9, б, рабочий орган может и дальше использоваться с некоторым повышением тягового сопротивления, но более рациональной будет заточка ножа (фиг. 9, в). Поле очередного износа и сокращения длины ножа до l₄ (фиг.9, г) возможна очередная заточка (фиг.9, д); после нового затупления и износа ножа до минимальной длины l₆ стойку выбраковывают. Компенсацию износа долота 8 осуществляют за счет его выдвижения в шмаке 6, выбивают штифты 10, перемещают и вновь фиксируют долото. При необходимости долото и штифты заменяют.

При использовании рабочего органа по второму варианту стойку 2 устанавливают на раму почвообрабатывающего орудия таким образом, что рабочей становится одна из передних кромок 4 или 5. При рабочем проходе орудия стойка 2 своими режущей 18 или 19 и опорной 17 частями аналогичным образом воздействуют на почву сначала разрезает, а затем раздвигает почву и уплотняет стенки образовавшейся щели. Нижние горизонты почвы вспарываются и крошатся долотом 9 и примыкающими к нему фронтальными частями башмака 7. После износа-затупления рабочего лезвия одного из ножей 18 и сокращения его длины l₁ до l₂ (фиг. 10) стойку 2 целесообразно переустановить на раме орудия, развернув ее на 180^o. Вследствие этого режущей частью станет нож 19, длина которого после определенной наработки также сократиться до l₂ (фиг. 10, в). Лишь после этого оба ножа 18 и 19 целесообразно заточить (фиг. 10, г); дальнейший износ и возможная заточка ножей видны из фиг. 10, д-и. Компенсацию износа долота 9 осуществляют за счет его выдвижения в соответствующего сторону относительно башмака или замены.

Таким образом, сочетание в одном сечении стойки опорной части, обеспечивающей необходимые механическую прочность и жесткость стойки, и режущей части, опирающейся на усиленное основание, придает рабочему органу принципиально новые свойства. По сравнению с традиционным "лобовым" воздействием стойки на почву, когда образование щели достигается за счет фронтальной деформации, смятия и сдвига почвы, в предложенном рабочем органе формирование щели осуществляется поэтапно и менее энергоемко за счет разрезания и последующего раздвигания почвы с уплотнением стенок щели. Благодаря этому существенно снижается тяговое сопротивление рабочего органа - по данным экспериментов в 3,5. 4,2 раза. Наличие в составе стойки одного или двух ножей с объемным и дополнительным поверхностным (для ножей сквозным) термоупрочнениями способствует повышению изностойкости рабочего органа. Только за счет поочередного использования двух оппозитно расположенных ножей при прочих равных условиях изностойкость повышается в 2 раза. При этом становится возможной неоднократная заточка ножей, что является дополнительным фактором снижения тягового сопротивления и повышения изностойкости рабочего органа. В современной интерпретации удельная металлоемкость коэффициент удельной металлоемкости сельскохозяйственного орудия и его рабочих органов характеризуется отношением собственной массы m к главному параметру или произведению главных параметров, функции которых в нашем случае несут относительное тяговое сопротивление F^-1 и срок службы t K_M m/(F^-1t) или K_M (mF)/t С учетом отмеченного снижения тягового сопротивления и повышения износостойкости, а также снижения массы рабочего органа за счет его равнопрочности по высоте стойки и наличия опорной и режущей частей в сечении стойки коэффициент удельной металлоемкости предложенного рабочего органа снижается в 8.12 раз.

Формула изобретения

1. Щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий стойку с криволинейной передней кромкой и носок, отличающийся тем, что в сечении стойка выполнена из опорной и режущей частей таким образом, что опорная часть представляет неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стороны которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки, а режущая часть выполнена в виде ножа, основанием которого является одна из двух сторон восьмиугольника, перпендикулярных его указанным длинным сторонам.

2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что стойка выполнена из термоупрочненной высокоуглеродистой преимущественно легированной стали, при этом плоскости ножа и примыкающих к нему сторон восьмиугольника имеют дополнительное поверхностное термоупрочнение, глубина которого равна или больше половины толщины ножа.

3. Щелеобразующий рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий стойку с криволинейной передней кромкой и носок, отличающийся тем, что в сечении стойка выполнена из опорной и режущей частей таким образом, что опорная часть представляет неправильный вытянутый восьмиугольник, две противолежащие наиболее длинные стороны которого имеют переменную длину по высоте стойки и совпадают с боковыми плоскостями стойки, а режущая часть выполнена в виде двух оппозитно расположенных ножей, основанием которых являются стороны восьмиугольника, перпендикулярные его указанным длинным сторонам, при этом стойка выполнена с возможностью переустановки на 180^o.

4. Рабочий орган по п.3, отличающийся тем, что стойка выполнена из термоупрочненной высокоуглеродистой преимущественно легированной стали, при этом плоскости ножей и примыкающих к ним сторон восьмиугольника имеют дополнительное поверхностное термоупрочнение, глубина которого равна или больше половины толщины каждого ножа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9