Ротационный рабочий орган

Международная патентная классификация:       A01B

Патент на изобретение №:      2209535

Автор:      Иванов О.Б.

Патентообладатель:      Иванов Олег Борисович

Дата публикации:      10 Августа, 2003

Начало действия патента:      6 Декабря, 2001

Адрес для переписки:      392022, г.Тамбов-22, ул. Ивано-Франко, 14, кв.4, О.Б.Иванову

Изображения

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к дисковым почвообрабатывающим орудиям. Ротационный рабочий орган состоит из дисков и втулок с наклонными основаниями, установленными на горизонтальном валу, выполненными в виде многогранника. В распорной втулке выполнена посадочная поверхность под многогранник вала и одно из оснований каждой втулки выполнено с прямой поверхностью. Диски снабжены зубьями и расположены относительно друг друга с угловым смещением на валу. Угол наклона дисков к оси вала равен соответствующему углу наклона оснований сопряженных с ним втулок. Длина втулки и наружный диаметр диска определяются по определенным зависимостям. Рабочая поверхность одного зуба и нерабочая поверхность другого зуба расположены перпендикулярно друг другу и имеют радиус скругления. Такое конструктивное выполнение позволит расширить функциональные возможности рабочего органа, повысить его надежность и обеспечить эффективную подготовку почвы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к дисковым почвообрабатывающим орудиям.

Известно устройство для предпосевной подготовки почвы, содержащее установленную с возможностью изменения угла ось с диском (см. авторское свидетельство СССР 1678221, 5 А 01 В 29/04, 1989).

Недостатком известного устройства является наличие дополнительного диска, выполненного в форме усеченного конуса и соединенного с основным плоским диском большим основанием. Конусный диск имеет диаметр меньше основного плоского диска и находится в пределах m=0,02...0,03 м. При значениях m<0,02 м каждый дополнительный диск уплотняет поверхностный слой почвы, а при значениях m>0,03 м значительно возрастает тяговое сопротивление рабочего органа (до 40%).

Кроме того, угол

между образующей и плоскостью основания дополнительного усеченного конуса находится в пределах 35...40o, при превышении значений которых значительно возрастает тяговое сопротивление перемещению рабочего органа в почве (до 30...40%). Диаметр основного плоского диска не может находиться в пределах 0,6...0,7 м, т.к. диаметр рабочего органа не может обеспечить качественную подготовку почвы на необходимую по агротехническим требованиям глубину.

Наиболее близким из известных устройств по технической сущности и достигаемому результату является ротационный рабочий орган, содержащий установленный в подшипниках горизонтальный вал, имеющий привод во вращение, и на котором посредством распорных втулок с наклонными торцевыми основаниями закреплены диски, расположенные наклонно относительно оси вращения вала, причем угол наклона диска к оси равен соответствующему углу наклона оснований сопряженных с ним втулок (см. авторское свидетельство СССР 1662377).

Недостатком известного устройства является выполнение ножей ротационного рабочего органа в виде формы эллипсных дисков, а также выполнение вала вращения из двух частей, имеющих средство компенсации их угловых смещений, которые расположены в зоне центрального подшипникового узла между обращенными друг другу концами частей вала, взаимодействующих между собой через указанное средство.

Кроме того, направление большей оси эллипса дисков должно совпадать с соответствующей большой осью втулки, и величина угла наклона дисков к осям вращения частей вала и соответствующая величина угла наклона оснований втулок должны быть равны 10...30o.

Однако устройство ножей ротационного рабочего органа при меньших углах

приводит к резкому снижению бокового воздействия диска на почву, и тем самым снижается ее крошение, а при больших углах резко увеличиваются затраты энергии на обработку почвы, она излишне крошится, машина испытывает значительные циклические нагрузки.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности в работе орудия и эффективности подготовки почвы при ее обработке.

Поставленная цель достигается тем, что вал вращения выполнен в виде многогранника. Каждая распорная втулка выполнена с посадочной поверхностью под многогранник. Сопряженные друг с другом торцевые основания втулок выполнены прямыми. Диски снабжены зубьями и расположены относительно друг друга с угловым смещением на валу вращения.

Длина каждой распорной втулки по оси определяется выражением L=0,5(D

sin

+S), где D - диаметр диска, м;

- угол наклона дисков к оси вращения, град.; S - толщина диска, м.

Наружный диаметр каждого диска определяется по выражению

где h - высота зуба, м; n - число зубьев, шт.

Рабочая поверхность одного зуба и нерабочая поверхность другого расположены перпендикулярно относительно друг друга и имеют радиус скругления, равный R1=h2/Rsinarccos(1-h/R), где R - радиус диска.

Для соответствия заявленного объекта критерию "существенные отличия" проведен поиск по кл. МПК 5 А 01 В 9/00, 49/02, 23/06, 29/04; МПК 6 А 01 8 9/00, 15/16, 33/08.

В результате поиска заявителем не обнаружены технические решения, в которых имеются признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид ротационного рабочего органа с образованием направляющей щели в почве, на фиг. 2 - вид А на фиг.1 с расчетной схемой определения внешнего диаметра зубчатого диска.

Ротационный рабочий орган содержит установленный в подшипниках 2 горизонтальный вал 6, имеющий привод во вращение 1, на котором посредством распорных втулок 3 с наклонными торцевыми основаниями 4 закреплены диски 5, расположенные наклонно относительно оси вращения вала 6, угол наклона диска 5 к указанной оси равен соответственно углу наклона оснований 4 сопряженных с ним втулок 3.

Вал вращения 6 выполнен в виде многогранника, и в каждой распорной втулке 3 выполнена посадочная поверхность 10 под многогранник. Сопряженные друг с другом торцевые основания 8 втулок 3 выполнены прямыми, диски снабжены зубьями 9 и расположены относительно друг друга с угловым смещением на валу вращения 6.

Длина каждой распорной втулки 3 по оси определяется выражением L=0,5(D

sin

+S), где D - диаметр диска, м;

- угол наклона дисков к оси вращения, град., S - толщина диска, м.

Наружный диаметр каждого диска 5 определяется по выражению

где h - высота зуба, м; n - число зубьев, шт.

На фиг.2 видно, что вал вращения 6, изображенный на фиг.1, представляет собой многогранник, в качестве которого, например, используется вал квадратного сечения, и соответственно посадочная поверхность 10 распорных втулок 3 имеет квадратное сечение.

Между наклонными параллельными основаниями 4 двух распорных втулок 3 установлен диск 5. При этом диски 5 и втулки 3 на валу вращения 6 установлены относительно друг друга с угловым смешением. Например, вал 6 выполнен квадратом, при этом диски 5 с распорными втулками 3 размещаются на валу 6 так, чтобы положение угла

поворота дисков 5 относительно отметки радиуса вращения каждого последующего диска 5 располагались с угловым смещением в 90o.

Отметка радиуса вращения диска имеется в продолжении стороны многогранника 6. На фиг.2 - точка отмечена

=90o, D - диаметр внешней окружности зубъев 9 диска 5,

- угол наклона дисков 5 к оси вращения 6, L - общая длина сборки по оси (длина втулки + толщина диска + длина втулки). Из треугольника АBC определим L(м)=D

sin

. Зная толщину диска S(м), определим длину каждой распорной втулки по выражению

Например, при заданном диаметре диска D=0,26 м, угле наклона дисков

= 15o и толщине диска S=0,01 м определим по выражению L(м)=0,5

sin

+S), осевой размер втулки 3 равен L=0,5

(0,26

sin15o+0,01)=0,0386 м, т.е. 3,68 см.

Ротационный рабочий орган позволяет установить между прямыми основаниями 8 распорных втулок 3 другие распорные втулки 7, длина которых определяется условиями расчетной схемы образования направляющей щели АС в почве. При этом количество зубчатых дисков 5, установленных на валу 6, определяют по выражению Nа(шт.)=Bp/(L+CD), т.к. Вр - ширина захвата ротационного рабочего органа, м, L - ширина почвообрабатывающей щели L(м)=D

sin

+S, CD(м) - заданная ширина валка между щелями АС, то определим количество зубчатых дисков 5 Na= Bp/(D

sin

+S+CD).

Например, Вp=3,6 м, D=0,26 м,

=15o, S=0,01 м, СD=0,15 м.

Na=3,6/(0,26

sin15o+0,01+0,15)=15,8

16 (шт.) Таким образом, ширина (АС) почвообрабатывающей щели равна L(м)=D

sin

+S= 0,26

sin15o+0,01= 0,077, т.е. равна 7,7 см. При расстоянии СD между ними 15 см, при заданной ширине захвата (Bр) ротационного рабочего органа в 3,6 м необходимо установить на валу 6 диски 5 в количестве 16 шт. диаметром 26 см.

При отсутствии валков СD=0 между щелями АС, т.е. сплошная обработка почвы, количество зубчатых дисков 5 соответственно определяется по выражению Na(шт.)=Bp/(D

sin

+S)=3,6/(0,26

sin15+0,01)=47, т.е. при сплошной обработке почвы необходимо на валу 6 установить 47 шт. зубчатых дисков 5.

При вращении вала 6 зубчатые диски 5 кроме вращательного движения с определенной угловой скоростью совершают колебательные движения как в продольной плоскости, так и в поперечной плоскости с одновременным резанием почвы каждым зубом 9 диска 5. При этом синусоидальные колебания каждого диска 5 отличаются друг от друга по фазе, т.е. по угловому их смещению дисков на валу 6. Одновременно с колебательными движениями каждого диска 5 на его боковой поверхности появляется выталкивающая сила Р, которая выбрасывает раскрошенную почву в обе стороны от плоскости вращения диска, что улучшает перемешивание.

На фиг.2 видно, что R=D/2 радиус внешней окружности зубьев 9 диска 5, r - внутренний радиус, который равен r=R-h, где h - высота зуба 9. Из треугольника 0GК определим угол

, как cos

=r/R, заменяя в этом выражении r=R-h, получим, что cos

=(R-h)/R или cos

=1-h/R. Определим величину угла

при заданном количестве зубьев (n) как

=360o/n. Следовательно, cos

=1-h/R, откуда радиус внешней окружности R зубьев 9 диска 5 при заданной высоте зуба (h) определяется выражением R=h/(1-cos360o/n), м.

Так как R=D/2, то D=2h/(1-cos360o/n). Например, при заданной высоте зуба h= 0,025 м количество зубьев n=10 шт., определим диаметр диска 5. D=2h/(1-cos360o/n)= 2

0,025/(1-cos360o/10)= 0,26 м. Так как cos

=1-h/R, то

=arccos(1-h/R) и l/R= sin

, т. е. l=Rsin

или l=Rsinarccos(1-h/R) и, следовательно, радиус скругления определим как отношение квадрата высоты зуба (h) к его длине (l), т.е. R1=h2/Rsinarccos(1-h/R)=0,008 (м) На фиг. 2 видно, что при вращении зубчатого диска 5 с угловой скоростью

a появляется линейная (тангенциальная) скорость Va. Число оборотов в единицу времени зубчатого диска 5 при движении тягового средства со скоростью Vт определим из условия равенства скоростей Va=Vт.

Известно, что линейная скорость материальной точки, движущейся по окружности, определяется по формуле

где D - диаметр диска, м; N/t - число оборотов (с-1=Гц.), La - длина внешней окружности диска, м.

Следовательно, при Vт=La

N/t, имеем N/t=Vт/La.

Например, при D=0,26 м, получим La=

D=3,14

0,26=0,817 м. Число оборотов N(c-1)= Vт/0,817, при скорости движения Vт= 11,7 км/ч= 3,25 м/с получим /N(c-1)= 3,25/0,814=3,97 или число оборотов зубчатого диска 5 за одну минуту N=3,97

60=239 об/мин.

Таким образом, число оборотов зубчатого диска 5 должно соответствовать при обработке почвы выбранной технологической скорости движения машинно-тракторного агрегата.

Ротационный рабочий орган работает следующим образом.

При движении почвообрабатывающего орудия наклонные диски 5, расположенные на валу вращения 6 в продольной и поперечных плоскостях под разными углами, получают вращение от привода 1, врезаются в пласт и, совершая колебательные движения при вращении в обеих плоскостях, осуществляют зубьями 9 подрез почвы по синусоидальному закону, крошат ее и осуществляют выброс разных фракций почвы из под каждого диска 5 за счет возникающей силы (Р), направленной перпендикулярно плоскости зубчатого диска, и центробежной силы каждой режущей поверхности зуба 9.

Ротационный рабочий орган, рассчитанный на образование почвообразующей щели АС на определенную глубину (Н), при его вращении осуществляет переброс разных фракций почвы и растительных остатков из под каждого диска 5.

Ротационный рабочий орган, рассчитанный на сплошное рыхление почвы (E-F) на определенную глубину, при его вращении осуществляет активное рыхление пласта почвы, при котором каждый диск 5 осуществляет переброс разных фракций почвы и растительных остатков из одной почвообразующей щели, образованной одним диском 5, в другую, т.е. другого диска. При этом на дне каждой щели размещаются более крупные фракции почвы и растительные остатки, а меньшие фракции почвы засыпают фракции сверху.

Между каждым диском (образование почвообразующей щели) после их 5 движения образуется гребень, т.е. между каждой почвообразующей щелью АС на поверхность пласта CD выносятся более тяжелые фракции почвы, которые присыпаются более легкими фракциями почвы.

В результате того, что диски 5 с втулками 3 установлены на многогранном валу вращения 6 под определенным углом

к оси вращения в продольном направлении и расположены относительно друг друга с угловым смещением

на валу вращения в поперечном направлении, обеспечивается уравновешивание колебаний вдоль оси вращения ротационного рабочего органа, что не только снижает нагрузки на подшипники 2, но и повышает качество при различной технологии предпосевной обработки почвы.

Формула изобретения

1. Ротационный рабочий орган, содержащий установленный в подшипниках горизонтальный вал, имеющий привод во вращение, на котором посредством распорных втулок с наклонными торцевыми основаниями закреплены диски, расположенные наклонно относительно оси вращения, причем угол наклона диска к указанной оси равен соответствующему углу наклона оснований сопряженных с ним втулок, отличающийся тем, что вал вращения выполнен в виде многогранника и в каждой распорной втулке выполнена посадочная поверхность под многогранник, при этом сопряженные друг с другом торцевые основания втулок выполнены прямыми, диски снабжены зубьями и расположены относительно друг друга с угловым смещением на валу вращения.

2. Ротационный рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что длина каждой втулки по оси определяется выражением L=0,5(D.sin

+S), м, где D - диаметр диска, м;

- угол наклона дисков к оси вращения, град.; S - толщина диска, м.

3. Ротационный рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр каждого диска определяется по выражению D=2.h/(1-cos360o/n), где h - высота зуба, м; n - число зубьев, шт.

4. Ротационный рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что рабочая поверхность одного зуба и нерабочая поверхность другого расположены перпендикулярно друг друга и имеют радиус скругления, равный R1=n2/R.sin arccos(1-h/R), где R - радиус диска, м.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.12.2003

Дата публикации: 10.12.2011

Популярные патенты:

2216908 Комбайн для уборки урожая с кустарников

... боковую поверхность, установлены пружинные направляющие, выносной транспортер связан с прутковым транспортером, над последним размещен вентилятор, а под ним наклонный транспортер, при этом один из плодосборников установлен на выходе пруткового и наклонного транспортеров, а другой - под наклонным транспортером.2. Комбайн для уборки урожая с кустарников по п.1, отличающийся тем, что механизм для срезания кустов выполнен в виде дисковой пилы, установленной в нижней части рамы на входе активационной камеры, а дисковая пила расположена между стеблеподъемниками.3. Комбайн для уборки урожая с кустарников по п.1, отличающийся тем, что механизм для подачи кустов в активационную камеру ...

2407282 Способ выращивания корнесобственных саженцев винограда и машина для его осуществления

... привод от левого опорного колеса 21 высевающим аппаратом 19 золы, левым отвальчиком 37 и правым отвальчиком 38 для формирования откосов 15 и 16 гребня 5, поддерживающей осью 39 для бобины 40 светопроницаемой пленки 22, направляющими роликами 41 и 42 для отгиба краев 24 и 25 пленки 22 на откосы 15 и 16 гребня 5, левой и правой лапами 43 и 44 для присыпания слоем 26 почвы (фиг.7 и 8) краев 24 и 25 пленки 22 (фиг.1-8). Глубина хода лап 43 и 44 h3=5-6 см. Перед роликами 41 и 42 установлена штанга 45, посредством которой пленка 23 прижата к поверхности гребня 5.Машина для формирования широких плоских гребней для выращивания из черенков лозы перспективных высокоурожайных сортов ...

2473211 Приспособление для автоматической дойки молочного скота

... открывается выходная дверь. На основании изображений с трехмерной камеры 100 центральный процессор 122 способен установить, когда корова полностью покинула доильный зал 1, после чего соответствующий элемент привода сможет закрыть выходную дверь.После дойки или, по крайней мере, до дойки следующей коровы доильные стаканы 28 и связанные с ними шланги 29 для молока могут быть очищены. С этой целью, обеспечивается чистящий блок, известный сам по себе и не показанный здесь. Он содержит чистящую разбрызгивающую форсунку, которая впрыскивает чистящую жидкость, например воду, в один из доильных стаканов 28. Чистящая жидкость отсасывается через соответствующий шланг 29 для молока и, таким ...

2154931 Корнеуборочная машина

... с движущимися частями очистки. 2 ил. , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для уборки корнеплодов, преимущественно сахарной свеклы. Известны корнеуборочные машины, содержащие раму с установленными ходовыми колесами, в передней части которой установлены выкапывающие рабочие органы, битер, шнековый транспортер-очиститель и транспортеры - продольный, поперечный, выгрузной (см. например книгу Аванесов Ю.Б. и др. Свеклоуборочные машины, Колос, 1979 г. с. 170-171). Работают указанные корнеуборочные машины следующим образом. Двигаясь по рядкам корнеплодов свеклы, с которых предварительно ...

2138949 Комбинированный препарат для борьбы с таежными и лесными клещами, способ борьбы и аттрактант

... При весе гранул 25-30 мг дозировка составит не более 75 г на 1 га по препарату или не более 4 г по активно действующему веществу. Специальные полевые опыты по привлечению клещей на салфетки, смоченные в центре аттрактантом, показали, что аттрактант не привлекает нецелевую фауну. Таким образом, применение аттрактивно-акарицидных гранул или других аналогичных форм на 2-3 порядка снижает дозировку вносимого в природу акарицида, и не влияет на целевую фауну. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Комбинированный препарат для борьбы с таежными и лесными клещами, содержащий акарицид, аттрактант, наполнитель и другие добавки, отличающийся тем, что в качестве аттрактанта он содержит по ...

Еще из этого раздела:

2402189 Роликовая сортировальная машина

2151493 Установка для гидропонного выращивания растений

2387127 Способ мелиорации в предгорной зоне и система для его реализации

2407280 Устройство и способ для осушения воздуха в теплице и теплица

2297128 Способ мелиорации солонцовых почв в условиях орошения

2021671 Машина для уборки льна-долгунца

2114528 Устройство для клеточного содержания мелких животных

2159526 Устройство для навешивания сельскохозяйственных орудий на трактор

2278503 Способ управления формированием качества виноградного вина

2312500 Способ защиты смородины от вредителей и болезней

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Ротационный рабочий орган

Изображения

Формула изобретения