Результат интеллектуальной деятельности: Гибко-ударная борона

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы. Известна гибкая борона, содержащая раму и соединенный с ней при помощи фрикционных муфт, с возможностью вращения, цепной гибкий элемент, на звеньях которого во взаимно перпендикулярных плоскостях закреплены рыхлящие зубья (патент России на изобретение №2070362).

Недостатком этой бороны является то, что рыхлящие зубья, расположенные на цепном гибком элементе, при его изгибе частично препятствуют вращению гибкого элемента и в результате этого не происходит полное рыхление почвы и дробление комьев.

Известна гибкая борона, имеющая цепной шлейф, на звеньях которого закреплены разрыхляющие зубья, а также механизм подъема цепного шлейфа. Шлейф присоединен с возможностью вращения к стойкам машины, с которой он агрегатируется (патент России на изобретение №2073391).

Основными недостатками известной бороны является то, что в процессе рыхления почвы снижается надежность механизма подъема цепного шлейфа за счет колебаний, возникающих в цепях в процессе их вращения и приводящих к значительному изгибающему моменту на валу, который входит в конструкцию этого механизма. Изгиб по форме усеченного эллипса цепного шлейфа, при отсутствии его натяжения вдоль рабочей зоны обработки, приводит к скоплению растительных остатков и больших комьев в его центре, что ухудшает качество рыхления почвы.

Известна гибкая борона, содержащая раму, установленный на раме с возможностью вращения цепной шлейф, на звеньях которого закреплены попарно сопряженные между собой разрыхляющие зубья с заостренными концами, причем зубья приварены к звену с внешней стороны (патент России на изобретение №2073389).

Недостатком бороны является то, что в процессе эксплуатации происходит износ разрыхляющих зубьев, при замене изношенных зубьев на новые возникает проблема их снятия в процессе ремонта. Также в цепном шлейфе отсутствуют упругие свойства, вследствие чего происходит налипание на цепной шлейф комков почвы и растительных остатков, что в свою очередь не позволяет бороне уменьшать энергоемкость рыхления почвы и самоочищаться, и является существенным недостатком этого устройства.

В качестве прототипа принята борона цепная Двуреченского, содержащая несущую раму, на которой закреплены концами с возможностью вращения рабочие органы в виде цепных шлейфов с рыхлящими элементами, выполненными в виде взаимно противоположно направленных зубьев, и механизмы натяжения и регулирования цепных шлейфов, причем рыхлящие элементы установлены в проушинах, сформированных на внешних сторонах цепи и закрепленных посредством разборного соединения [патент России на изобретение №2499377, «Борона цепная Двуреченского», МПК А01В 21/00, Опубликовано: 27.11.2013, Бюл. №33]. При движении бороны по полю зубья цепных шлейфов под весом звеньев цепи внедряются в почву, контактируют с ней, вызывая вращение цепных шлейфов, которые вращаются благодаря подвижному соединению их концов в шарнирах. Вращающиеся зубья цепных шлейфов выравнивают поверхность почвы и мульчируют ее верхний слой, вырывают проросшие сорняки.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками изобретения, являются наличие в гибкой бороне рамы, на которой концами закреплены цепные шлейфы с рыхлящими элементами с возможностью вращения, механизмы натяжения и регулирования цепных шлейфов.

Прототип имеет недостатки. В процессе эксплуатации гибкой бороны на переуплотненных почвах масса звеньев цепи для внедрения в почву недостаточна, при этом происходит ее волочение по поверхности с одновременным износом разрыхляющих зубьев. В цепном шлейфе отсутствуют упругие свойства, вследствие чего происходит налипание на цепной шлейф комков почвы и растительных остатков, что, в свою очередь, не позволяет бороне уменьшать энергоемкость рыхления почвы и самоочищаться, и является существенным недостатком этого устройства. При изменении ширины захвата, а также при замене изношенных звеньев цепи на новые возникает проблема их снятия с цепного шлейфа в процессе ремонта.

Техническим результатом изобретения является повышение качества обработки почв с различной плотностью, подверженных ветровой эрозии при бороновании и увеличение эксплуатационной надежности.

Сущность изобретения заключается в том, что гибко-ударная борона содержит раму, на которой концами закреплены цепные шлейфы с рыхлящими элементами с возможностью вращения, механизмы натяжения и регулирования цепных шлейфов. Рама включает поперечный брус с навеской и опорными колесами, а также закрепленные посредством разборного соединения два продольных бруса, имеющих шарнирное соединение и механизм регулирования глубины обработки почвы цепным шлейфом. Задняя поперечная балка состоит из правой и левой подвижных частей, соединенных между собой механизмом натяжения, имеющим два телескопических бруса со стопорными болтами и одним механизмом регулирования вылета правой и левой подвижных частей задней поперечной балки. На балке посредством хомутов установлены два продольных крепления ступиц с дополнительными прижимными и фиксирующими болтами, а также дополнительными отверстиями для регулирования вылета ступиц. Цепной шлейф включает в себя рыхлящие элементы, расположенные в проушине под углом 30° друг к другу. Круглые кольца квадратного сечения, соединенные между собой замками круглого сечения, состоят из двух крайних, двух промежуточных и одного среднего соединительных элементов. Промежуточные и средний элементы соединены между собой посредством болтового соединения, а два крайних элемента выполнены в виде заглушек, внутренняя поверхность которых имеет форму усеченных полусфер, соединенных с другими усеченными пустотелыми полусферами промежуточных элементов посредством резьбового соединения, с размещенными внутри полусфер металлическими шарами.

На внутренней стороне кольца закреплены проушины, имеющие по два отверстия для крепления рыхлящих элементов и выполненные с двумя изгибами под углом 170°.

Замки круглого сечения расположены со смещением от центра пересечения круглых колец перпендикулярно друг к другу на расстоянии, равном двум диаметрам отверстия под болтовое соединение.

Совокупность существенных признаков изобретения не известна из уровня техники, поэтому техническое решение соответствует критерию новизны, а отличительные признаки - конструкция рыхлящих элементов, проушин с изгибами и замков со смещением центра - являются оригинальными, что обеспечивает соответствие изобретения критерию изобретательского уровня.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками изобретения и техническим результатом заключается в следующем.

Предложенное исполнение механизма натяжения позволяет минимизировать изгибающий момент между правой и левой подвижными частями задней поперечной балки. Конструкция становится более жесткой и более маневренной за счет возможности перемещения обоих подвижных частей в правом или в левом направлениях.

Установка на балке посредством хомутов двух продольных креплений ступиц с дополнительными прижимными и фиксирующими болтами, а также дополнительными отверстиями для регулирования вылетов ступиц дает возможность заменять цепные шлейфы на шлейфы с большим радиусом вращения и при этом избегать его зацепления с задней поперечной балкой.

Размещение рыхлящих элементов под углом 30° друг к другу позволяет обеспечивать минимальное сопротивление почвы внедрению в нее элементов.

При эксплуатации данное техническое решение за счет колебания металлических шаров о внутренние усеченные пустотелые полусферы позволяет создавать внутри замка виброударное воздействие, что вызовет вибрацию от замка до рыхлящего элемента. Это обеспечит минимальное сопротивление почвы при ее бороновании.

Выполнение проушин с двумя изгибами под углом 170° приводит к увеличению количества рыхлящих элементов и их угла установки, таким образом увеличивая зону перекрытия обрабатываемых зубьями рабочих зон. В результате отсутствует необходимость установки промежуточных цепных шлейфов.

В случае расположения замков круглого сечения со смещением от центра обеспечивается распределение масс от центра пересечения круглых колец к замку за счет увеличения плеча приложения сил. Одновременно с виброударным воздействием снижаются усилия на создание вращающего момента. Это приводит к более продолжительному контакту рыхлящих элементов с почвой.

Все эти существенные изменения в совокупности приводят к достижению технического результата изобретения - повышению качества обработки почв с различной плотностью, подверженных ветровой эрозии при бороновании, и увеличению эксплуатационной надежности устройства.

Изобретение поясняется графически:

Фиг. 1 - общий вид заявляемой гибко-ударной бороны, вид сбоку;

Фиг. 2 - то же, вид сзади;

Фиг. 3 - поперечный разрез звена цепного шлейфа;

Фиг. 4 - поперечный разрез замка.

Фото 1 - экспериментальный образец бороны (в лаборатории);

Фото 2 - часть цепного шлейфа гибко-ударной бороны.

Осуществление изобретения

Гибко-ударная борона содержит (фиг. 1) раму 1, на которой (фиг. 2) концами 2 закреплены цепные шлейфы 3 с рыхлящими элементами 4 с возможностью вращения, механизмы натяжения 5 и регулирования 6 цепных шлейфов. Каждая проушина 7, закрепленная на внутренней стороне кольца 8, имеет по два отверстия 9 для крепления рыхлящих элементов 4 и выполнена с двумя изгибами 10 под углом 170°.

Рама 1 включает поперечный брус 11 с навеской 12 и опорными колесами 13, а также закрепленные посредством разборного соединения 14 (фиг. 1) два продольных бруса 15, имеющих шарнирное соединение 16 и механизм 17 регулирования глубины обработки почвы цепным шлейфом 3, причем задняя поперечная балка 18 состоит из (фиг. 2) правой 19 и левой 20 подвижных частей соединенных между собой механизмом натяжения 5, имеющим два телескопических бруса 21 со стопорными болтами 22 и один механизм 23 регулирования вылета правой 19 и левой 20 подвижных частей задней поперечной балки 18, на которой закреплены посредством хомутов 24 два продольных крепления 25 ступиц 26 с дополнительными прижимными 27 и фиксирующими 28 болтами, а также дополнительными отверстиями 29 для регулирования большего вылета ступиц 26.

Цепной шлейф 3 включает в себя (фиг. 3) рыхлящие элементы 4, расположенные в проушине под углом 30° друг к другу, а также круглые кольца 8 квадратного сечения 30, которые соединены между собой замками 31 круглого сечения, которые состоят из (фиг. 4) двух крайних 32, двух промежуточных соединительных элементов 33, одного среднего соединительного элемента 34. Промежуточные 33 и средний элементы 34 соединены между собой посредством болтового соединения 35, а два крайних элемента 32 выполнены в виде заглушек, внутренняя поверхность которых выполнена в виде усеченных полусфер 36, соединенных с другими усеченными пустотелыми полусферами 37 промежуточных элементов 33 посредством резьбового соединения 38, с размещением внутри полусфер металлических шаров 39.

Замки 31 круглого сечения расположены со смещением от (фиг. 3) центра 40 пересечения круглых колец 8 перпендикулярно друг к другу на расстоянии, равном двум диаметрам отверстия 41 под болтовое соединение 37.

Гибко-ударная борона работает следующим образом.

Перед началом работы проводят регулировку гибко-ударной бороны в зависимости от физико-механического состава почвы и ее засоренности. Для этого проверяют и регулируют цепной шлейф 3 по глубине обработки и его натяжение.

Глубину обработки осуществляют опорными колесами 13 и механизмом 17, расположенным на продольных брусьях 15, имеющих шарнирное соединение 16.

Натяжение цепного шлейфа 3 осуществляют механизмом натяжения 5 за счет двух телескопических брусьев 21 и одного механизма 23 регулирования вылета правой 19 и левой 20 подвижных частей задней поперечной балки 18. Фиксация правой 19 и левой 20 подвижных частей осуществляется стопорными болтами 22.

При движении гибко-ударной бороны по полю под действием массы цепного шлейфа 3, а также рыхлящих элементов 4, расположенных под углом 30°, обеспечивается минимальное сопротивление почвы при внедрении в нее.

При этом за счет колебаний цепного шлейфа 3 по неровностям рельефа почвы внутри замков 31 круглого сечения создается виброударное воздействие за счет колебания и соударения металлических шаров 39 о внутренние усеченные пустотелые полусферы 36 и 37, что вызывает вибрацию от замков 31, через круглые кольца 8 до рыхлящих элементов 4. При этом чем больше плотность почвы, тем больше колебаний цепного шлейфа 3 о почву, что соответственно будет увеличивать колебания шаров 39 в замках 31. Создается автоколебательный процесс, позволяющий создавать постоянство необходимого времени проникновения рыхлящих элементов 4 на требуемую глубину в соответствии с агротребованиями.

При последующем после контакта рыхлящих элементов 4 начале вращения цепного шлейфа 3 замки круглого сечения 31 расположенные со смещением от центра 40 пересечения круглых колец 8 перпендикулярно друг к другу на расстоянии, равном двум диаметрам отверстия 41 под болтовое соединение 37, обеспечивают снижение усилия на создание вращающего момента, за счет увеличения плеча приложения сил одновременно с виброударным воздействием. Это приводит к более интенсивному контакту рыхлящих элементов 4 с почвой. В результате обеспечивается минимальное сопротивление почвы различной плотности при ее бороновании.

При ремонте и техническом обслуживании монтаж и демонтаж рыхлящих элементов 4 с круглыми кольцами 8 осуществляется посредством разъединения двух крайних соединительных элементов 32 и болтового соединения 35.

Изготовлен и испытан на практике экспериментальный образец. Использование предложенной гибко-ударной бороны позволило повысить качество обработки почв различной плотности, подверженных ветровой эрозии при бороновании. Устройство обладает высокой эксплуатационной надежностью.