Результат интеллектуальной деятельности: Почвообрабатывающая секция

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам, и может быть использовано для обработки почвы.

Известен рабочий орган культиватора по изобретению SU №1387886, A01B 35/24, БИМП №14, 15.04.1988 г. Он включает в себя закрепленные на раме пружинную стойку с наральником и средство для изменения режима колебаний, причем с целью увеличения интенсивности рыхления различных по физико-механическому составу почв и снижения тягового сопротивления, средство для изменения режима колебаний выполнено в виде груза, насаженного на стойку с возможностью перемещения вдоль нее с фиксацией.

Существенным недостатком указанной конструкции является неравномерная обработка почвы по глубине и значительное тяговое сопротивление.

Известен прицепной культиватор КПС-4Г, описанный в книге В.М. Халанского и В.М. Горбачева «Сельскохозяйственные машины», М.: «КОЛОСС», 2003 г., стр. 73…75, который включает раму, сницу, опорные колеса, почвообрабатывающие секции, состоящие из подпружиненного грядиля, держателя, рыхлительных лап.

Недостатками указанной конструкции являются неполное разрушение комков почвы, неравномерный ход по глубине и значительное тяговое сопротивление.

Задачей изобретения является улучшение качества обработки почвы и снижение тягового сопротивления, которое достигается тем, что почвообрабатывающая секция включает раму с опорным колесом, механизм крепления рыхлителя, сам рыхлитель, пружину давления, причем механизм крепления рыхлителя к раме выполнен в виде четырехзвенного механизма, причем нижнее звено выполнено в виде рычага, длина которого равна радиусу кривизны рабочей поверхности рыхлителя, а верхнее звено выполнено в виде поворотного рычага длиной в 10 раз меньше радиуса кривизны рабочей поверхности рыхлителя, при этом расстояние по вертикали между верхним и нижним неподвижными шарнирами четырехзвенного механизма составляет пять длин поворотного рычага, а нижний подвижный шарнир, соединяющий рычаг с рыхлителем и верхний подвижный шарнир поворотного рычага находятся на продолжении дуги окружности радиусом, равным радиусу кривизны рабочей поверхности рыхлителя.

Новые существенные признаки

1) нижний рычаг четырехзвенного механизма выполнен в виде рычага, длина которого равна радиусу кривизны рабочей поверхности рыхлителя;

2) верхнее подвижное звено выполнено в виде поворотного рычага длиной в 10 раз меньше радиуса кривизны рабочей поверхности рыхлителя;

3) расстояние по вертикали между верхним и нижним неподвижными шарнирами четырехзвенного механизма составляет пять длин поворотного рычага;

4) нижний подвижный шарнир, соединяющий рычаг с рыхлителем и верхний подвижный шарнир поворотного рычага находятся на продолжении дуги окружности радиусом, равным радиуса кривизны рабочей поверхности рыхлителя.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой зашиты.

Технический результат достигается за счет того, что

1) выполнение нижнего звена четырехзвенного механизма в виде рычага, длина которого равна радиусу кривизны рабочей поверхности рыхлителя, позволяет нивелировать составляющие тягового сопротивления в нижнем и приподнятом положениях рыхлителя, что позволяет увеличивать угол вхождения рыхлителя в почву и дополнительно ее крошить, а также получить равномерное воздействие рабочих органов на почву, а следовательно, и равномерную обработку ее в отличие от прототипа,

2) верхнее звено выполнено в виде поворотного рычага длиной в 10 раз меньше радиуса кривизны рабочей поверхности рыхлителя, что позволяет быстро переводить рыхлитель в верхнее положение и обратно в пределах допустимого изменения по глубине обработки согласно агротребований (в пределах 1 см),

3) расстояние по вертикали между верхним и нижним неподвижными шарнирами по вертикали четырехзвенного механизма составляет пять длин поворотного рычага, позволяет применить подъемный механизм для перевода рыхлителя из нижнего положения в приподнятое и обратно наиболее рационально и точно, т.е. наиболее коротким путем,

4) нижний подвижный шарнир, соединяющий рычаг с рыхлителем, и верхний подвижный шарнир поворотного рычага находятся на продолжении дуги окружности радиуса кривизны рабочей поверхности рыхлителя, обеспечивают возможность перемещения рыхлителя и звеньев единым механизмом из нижнего положения в приподнятое и обратно, что позволяет получить равномерное воздействие рыхлителя на почву, а следовательно, и равномерную ее обработку в отличие от прототипа.

На чертеже схематично изображена почвообрабатывающая секция, в нижнем положении и приподнятом положении (тонкий контур).

Почвообрабатывающая секция содержит раму 1, на которой установлено опорное колесо 2 с регулировочным механизмом 3, на задней части рамы установлен кронштейн с обоймами 4. Рыхлитель 6, рабочая поверхность которого выполнена по окружности, сверху поддавливается пружиной 5, установленной в обоймах 4. Рыхлитель 6 закреплен на раме 1 при помощи верхних шарниров 8 и 9, между которыми находится поворотный рычаг 7, и при помощи нижних шарниров 11 и 12, между которыми находится подвижное нижнее звено 10. Горизонтальное положение нижнего звена 10 поддерживается регулировочным болтом 14 и фиксируется гайками 13.

Неподвижные шарниры обозначены А и С, а подвижные - В и D. Величина верхнего поворотного рычага - r, величина нижнего рычага - L_H. Расстояние между верхним и нижним неподвижными шарнирами (по вертикали) четырехзвенного механизма - H₁. Рабочая поверхность рыхлителя выполнена по окружности с радиусом R, центр которой находится в точке А для вертикального положения рыхлителя. Нижний подвижный шарнир В и верхний подвижный шарнир D находятся на продолжении дуги окружности с радиусом R, и при перемещении рыхлителя центр окружности также меняет свое положение. Разница по глубине обработки в нижнем и приподнятом положениях составляет 1 см (h_АГР), что удовлетворяет агротехническим требованиям к обработке почвы.

Работает почвообрабатывающая секция следующим образом. Рыхлитель 6 опущен в рабочее положение самостоятельно под собственным весом и за счет реакции со стороны почвы устанавливается на заданной глубине до контакта колеса 2 с почвой, и при движении почвообрабатывающей секции происходит обработка. При чрезмерном воздействии на рыхлитель 6 при неоднородности физико-механического состава почвы рыхлитель 6 приподнимается в положение, показанное тонкими линиями. В этот момент поворотный рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки относительно шарнира 9 на некоторый угол (до 90°), а нижнее звено проворачивается относительно шарнира 12, пружина 5 сжимается. Из-за неоднородности физико-механического состава почвы под воздействием пружины рабочий орган 9 возвращается в исходное положение или в одно из промежуточных положений. При движении в почве рыхлитель будет совершать колебания, ограниченные амплитудой, т.е. зависимые от величины поворота верхнего поворотного рычага 10 и частотой колебаний, зависимой от характеристики пружины сжатия 5.

Совокупное расположение и динамика перемещения узлов секции и рыхлителя позволяет рационально перемещаться рыхлителю в почве без дополнительных динамических нагрузок, что снижает тяговое сопротивление.

Кроме того, движение рыхлителя с определенной частотой и амплитудой колебаний приводит к снижению динамичности нагружения, что также снижает тяговое сопротивление и увеличивает интенсивность рыхления.

Кроме физико-механического состава почвы на тяговое сопротивление влияет глубина обработки (степень выглубления) рыхлителя.

Согласно формуле академика В.П. Горячкина: Р=Gf+kab+ξabv² на тяговое сопротивление влияет поперечное сечение ab обрабатываемого пласта почвы. В рассматриваемом случае поперечное сечение представляет собой трапецию с определенной глубиной обработки и шириной плоскости скалывания. Предварительные расчеты показали, при максимальном выглублении рыхлителя - (на 1 см), что соответствует агротехническим требованиям, второй член формулы В.П. Горячкина дает снижение тягового сопротивления на 19-20%. Это дает основание на частичное снижение общего тягового сопротивления заявляемой конструкции при «выглублении» рыхлителя.