УНИВЕРСАЛЬНАЯ СТРЕЛЬЧАТАЯ ЛАПА

Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к рабочим органам культиваторов для сплошной обработки почвы.

Рабочие органы культиваторов делятся на подрезающие, вычесывающие, присыпающие, органы специального назначения. Подрезающие рабочие органы включают стрельчатые плоскорежущие и стрельчатые универсальные лапы. Угол крошения стрельчатых плоскорежущих лап α<16°, угол крошения универсальных стрельчатых лап α>16°.

К перспективному направлению модернизации стрельчатых лап можно отнести технические решения, связанные со снижением энергоемкости их взаимодействия с почвой.

Так, снижению энергоемкости способствует работа плоскорежущей лапы с переменным углом крошения β, где почвенный пласт деформируется за счет напряжений изгиба и кручения [Свечников, П.Г. Обоснование параметров плоскорежущей лапы с переменным углом резания для глубокого рыхления / П.Г. Свечников // Диссертация … кандидата технических наук: 05.20.01. - Челябинск, 1984, 225 с.]. Также снижению энергоемкости способствует отклонение лезвия крыла плоскорежущей лапы от дна борозды. [Павлюк, А.С. Рабочий орган плоскореза / А.С. Павлюк, Ю.А. Цехмейструк // Описание изобретения к авторскому свидетельству №1787338, МПК А01В 35/22, опубл. 15.01.93, бюл. №2].

Прототипом предлагаемого изобретения следует считать универсальную стрельчатую лапу, заявленную в учебнике А.Н. Карпенко и В.М. Халанского [Карпенко, А.Н. Сельскохозяйственные машины / А.Н. Карпенко, В.М. Халанский. - М.: «Агропромиздат», 1989. - стр. 54].

К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие переменного угла крошения и угла отклонения лезвия крыла лапа от дна борозды.

Известно выражение для определения вертикальной силовой составляющей угла крошения [Старовойтов, С.И. Горизонтальная составляющая тягового сопротивления стрельчатой лапы с переменным углом крошения и с трансформированным лезвием / С.И. Старовойтов // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии, 2016, №1, с. 79-86.].

Уравнение (1) имеет физический смысл, если соблюдается следующее условие:

где ρ - плотность деформируемой почвы, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

h - высота, соответствующая высоте разрушения почвенных частиц, м;

Е - модуль упругости почвы первого рода, Па;

G - модуль упругости почвы второго рода, Па;

z_п - длина деформируемой частицы, м;

Н - толщина деформируемого почвенного пласта, м;

α_п - коэффициент для определения осевого момента инерции деформируемого кручением прямоугольного пласта;

β_п - коэффициент для определения момента сопротивления сплошного прямоугольного сечения при кручении;

α₁ - угол крошения в начале крыла стрельчатой лапы, рад.;

α₂ - угол крошения в конце крыла стрельчатой лапы, рад.

Преобразуем условие (2).

;

;

.

Таким образом, угол крошения в начале крыла стрельчатой лапы [Старовойтов, С.И. Об углах универсальной стрельчатой лапы [Текст] / С.И. Старовойтов, A.M. Гринь, Д.Е. Лебедев // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии, 2016. - №3 (55). - С. 76-82.].

Отклонение поверхности крыла лапы в сторону лицевой поверхности от дна борозды

где β - угол отклонения лезвия режущей кромки поверхности крыла от дна борозды, рад.;

L - длина лезвия лапы, м;

ε_y - упругая составляющая относительной деформации сжатия, %.

Анализ выражений (3) и (4) показал, что при максимально возможной глубине хода универсальной стрельчатой лапы и верхнем пороге физической спелости суглинистой почвы угол крошения в начале крыла должен быть не более 24°, а угол между лезвием режущей кромки поверхности и дном борозды не более 1,4°.

Технический результат достигается тем, что поверхность крыла универсальной стрельчатой лапы, имеющая максимальный угол крошения 24° в начале и минимальный 16° в конце крыла, отклонена в сторону лицевой поверхности от дна борозды на угол не более 1,4°.

В процессе работы режущая кромка и лезвие правого, левого крыла работают на смятие и растяжение, а непосредственно крылья лапы на изгиб и кручение, что приведет к снижению энергоемкости универсальной стрельчатой лапы при обработке почвы.

Технический результат конструкции обеспечивает наличие отличительных признаков от прототипа, что соответствует критерию «новизна».