Результат интеллектуальной деятельности: Двухлемешный плуг

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно для основной обработки почвы.

Уровень техники

Известен плуг, состоящий из лемеха, отвала, стойки с вертикальным ножом (Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины - М.: Колос, 1994 г., С. 56…61).

Недостаток: дополнительная обработка почвы боронами, разрушающими образующиеся глыбы.

Известен двухлемешный плуг, включающий стойку, лемех основной, отвал, дополнительный лемех, расположенный в горизонтальной плоскости (Плуг "Джайв" 560 Кубаньжелдормаш, см. информацию http://www.zdm.ru/products/texnika-dlya-obrabotki-pochvyi/navesnyie-plugi/plugi-dvuxlemeshnyie-s-perevyimi-otvalami).

В качестве недостатка следует отметить то, что дополнительный лемех расположен горизонтально, ассиметрично с основным лемехом. При этом лемеха работают как широкозахватный плоскорез. Ширина захвата корпуса возрастает, но качественные показатели существенно не изменяются.

Наиболее близким по технической сущности и идентичности положительному эффекту и принятый авторами за прототип, является плуг ПТН-3-40. Плуг включает три корпуса для обработки верхнего яруса и три корпуса для обработки нижнего яруса почвы. Каждый корпус включает лемех, отвал, стойку, нож (Халанский В.Н., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины - М.: Колос, 2006 г., с. 48…50).

Недостатком данного плуга является его громоздкость, высокая материалоемкость, необходимость поделки для каждой борозды пары корпусов.

Раскрытие изобретения

Задача, которая может быть достигнута с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению качественных показателей обработки почвы, улучшению структуры верхнего слоя, снижению затрат на последующую обработку почвы. При применяемой технологии вспашки образуется глыбистая поверхность (фиг. 1). Для ее уменьшения предложен двухлемешный плуг (фиг. 2)

Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве двухлемешного плуга над основным лемехом на стойке расположен дополнительный лемех, выполненный плоским, при этом расстояние между лемехами составляет 100…120 мм, причем угол крошения дополнительного лемеха на 2°…3° больше угла крошения основного лемеха, а угол сдвига дополнительного лемеха на 7°…10° больше угла сдвига основного лемеха.

Расстояние между основным и дополнительным лемехами может изменяться путем механизма поворота.

Дополнительный лемех имеет возможность перемещаться вперед-назад путем перемещения держателя.

Краткое описание чертежей и иных материалов

Фиг. 1 - Вид поля после вспашки стандартным плугом

Фиг. 2 - 3D модель корпуса двухлемешного плуга;

Фиг. 3 - Двухлемешный плуг, вид спереди;

Фиг. 4 - Двухлемешный плуг, вид сбоку;

Фиг. 5 - Двухлемешный плуг, вид сверху;

Фиг. 6 - Схема взаимного расположения основного и дополнительного лемехов;

Фиг. 7 - Схема перемещения подрезаемых пластов почвы.

Осуществление изобретения

Двухлемешной плуг (фиг. 3, 4, 5, 6) выполнен из корпуса, состоящего из стойки 1, основного лемеха 2, отвала 3, черенкового ножа с долотом 4, держателя 5 для дополнительного лемеха 6. Дополнительный лемех 6 установлен над основным лемехом 2 на расстоянии 100…120 мм

Определение сил, действующих на дополнительный лемех 6:

F_o=F_p+F_mp+F_И,

где F_p - сила резания почвы, Н;

F_mp - сила трения почвы по стальной поверхности дополнительного лемеха, Н;

F_И - сила инерции, Н.

Сила резания почвы и корней:

F_p=t⋅b⋅k⋅_cosγd⋅(1+ƒ)⋅[1+μ(U_p-U₀)],

где t - толщина лезвия дополнительного лемеха 6, м;

t - коэффициент трения;

b - ширина захвата дополнительного лемеха 6, м;

γ_d - угол сдвига дополнительного лемеха 6, град;

μ - скоростной коэффициент (км/ч^-1);

k - удельное сопротивление почвы с учетом подрезания корней, Н/м².

По данным В.А. Желиговского, указанного в учебнике Кленина Н.И, Сакуна В.А. (Сельскохозяйственные и мелиоративные машины - М.: С29 Колос, 1994. - 751 с: ил.) - "ту часть ножа, где нет скольжения материала, следует относить к лезвию, а ту, где наблюдается скольжение, - к фаскам".

Отсюда толщина лезвия:

а=2r⋅sintϕ_в,

где r - радиус кривизны лезвия, м;

ϕ_в - угол внутреннего трения почвы, град;

t=2⋅3⋅sin 25°=3,8 мм=0,0038 м.

При t=0,0038 м; b=0,35 м; k=40000 Н/м²:

сила резания

F_p=0,0038⋅0,35⋅0,67⋅40000⋅1,4[1+0,05(10-6)]=60Н.

Сила инерции:

где h_c - высота подрезаемого слоя почвы, м;

Ш_л - ширина дополнительного лемеха 6, м;

- объемная масса почвы, кг/м³

При h_c=0,22 м; Ш_л=0,11; b=0,35 м; =1000 кг/м³:

сила инерции:

F_И=0,22⋅0,11⋅0,35⋅1000⋅9,8=83Н.

Сила трения:

F_mp=F_И-(1+sinα)⋅ƒ,

где α - угол крошения дополнительного лемеха 6, град.

Тогда:

F_mp=83⋅1,5⋅0,4=50Н.

Отсюда:

F₀=60+83+50=193Н.

Усилие, под действием которого перемещается в горизонтальной плоскости подрезаемый дополнительным лемехом пласт почвы:

F_П=F₀⋅cosγ_d+F_mp;

F_П=193⋅0,67+50=179H.

При γ₀=38°; γ_Д=48°.

Наличие дополнительного лемеха 6 исключает установку на плуге (фиг. 3, 4.5) предплужников. Это ведет к уменьшению расстояния между корпусами плугов. Уменьшение длины плуга улучшает его маневренность и качество обработки почвы.

Технологический процесс вспашки осуществляется следующим образом. Верхний пласт почвы подрезает дополнительный лемех 6 (фиг. 7). Нижняя часть подрезается основным лемехом 2. Оба пласта почвы перемещаются и укладываются в свободную борозду 7, нарезаемым предыдущим корпусом плуга.

Увеличение угла сдвига γ_d дополнительного лемеха 6 обеспечивает срез пласта почвы со скольжением, что снижает энергозатраты. Осуществление гладкой вспашки, без гребней, за счет уменьшения высоты срезаемых пластов почвы обеспечивает уменьшение глыбистости поверхности. Плуг становится более компактным, маневренным.