Плуги-рыхлители

Патентный обзор плугов-рыхлителей

Проведем поиск перспективных конструкций по отечественным и зарубежным патентным базам.1.1 Корпус плуга-рыхлителя патент РФ 2125777Корпус плуга предназначен для безотвальной обработки почвы и может быть использован в сельском хозяйстве. Корпус плуга-рыхлителя содержит стойку, имеющую вертикальную часть и наклонную часть (рисунок 1.1). Снизу на наклонной части закреплен башмак с долотом и полевой доской, на которой шарнирно установлен дополнительный лемех. С рабочей стороны наклонной части установлен основной лемех, а с ее тыльной стороны установлена односторонняя лапа, режущая кромка которой расположена в горизонтальной плоскости. Такое конструктивное выполнение обеспечит повышение качества крошения пласта почвы, исключение повреждения пожнивных остатков и повышение влаговпитывающей способности отработанного поля Рисунок 1.1 – Корпус плуга-рыхлителя1.2 Рыхлитель мелиоративный патент РФ 2151476Изобретение предназначено для глубокого рыхления грунта и может быть использовано в орошаемом земледелии. Рыхлитель включает раму с закрепленной да ней стойкой, снабженной рыхлящим лемехом. Рыхлящий лемех на задней поверхности стойки установлен с возможностью переустановки по ее высоте (рисунок 1.2). Рыхлящий лемех выполнен в виде полого шарового сегмента. Сегмент установлен в дугообразном пазу и закреплен на поверхности стойки средством фиксации. Такое конструктивное выполнение позволит повысить степень крошения почвы в корнеобитаемом горизонте, снизить тяговое сопротивление и увеличить срок службы рабочих органов для послойного крошения почвы. Рисунок 1.2 – Схема рыхлителя мелиоративного 1.3 Плуг-рыхлитель патент 349367 Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям.Известны плуги-рыхлители, содержащие раму с укрепленными на ней плужными корпусами и рыхлящим рабочим органом.Однако в таких плугах установка рыхлителя в стороне от корпуса не всегда обеспечивает устойчивость движения и снижение тягового сопротивления плуга-рыхлителя в зависимости от крутизны склона. При движении поперек склона возникают горизонтальные составляющие силы тяжести трактора и плуга, под действием которых плуг отклоняется от заданного направления по склону вниз. В результате значительная доля мощности трактора затрачивается на его повороты, с целью выравнивания направления движения его, возрастает износ ходовой части и утомляемость тракториста, снижается безопасность работы и производительность агрегата. Кроме того, угол резания рыхлящего рабочего органа выполнен постоянным, что не обеспечивает качественного крошения почвы в зависимости от ее физико-механических свойств и скорости движения трактора.В предлагаемом плуге-рыхлителе обеспечивается устойчивое движение трактора с плугом в плоскости поверхности склона (независимо от его крутизны) за счет возможного смещения рыхлящего рабочего органа в поперечном направлении продольной оси трактора, а также качественное крошение почвы независимо от ее физико-механического со5 става за счет изменения угла резания режущего лезвия рыхлящего рабочего органа.Рыхлящий рабочий орган плуга-рыхлителя смещается в поперечной плоскости совместно с последним корпусом плуга. Рыхлящий рабочий орган совместно с последним корпусом плуга соединены с рамой плуга шарнирно при помощи горизонтального параллелограмма, управляемого гидроцилиндром (рисунок 1.3).Рисунок 1.3 – Общий вид плуга-рыхлителя1.4 Предохранительное устройство почвообрабатывающего орудия патент РФ 2227383Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к орудиям для обработки почвы. Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки почвы. Поперечные брусья 13 соединены с продольными 3 телескопически и имеют механизм их выдвижения, содержащий гидроцилиндр 14, рычаги 15, штанги 16 и выдвижные брусья 17. Продольные брусья 3 соединены с поворотными брусьями 5, на которых установлены рабочие органы на осях 9. На осях 9 установлены рычаги 10, связанные между собой тягой II, а с продольным брусом 3 – регулируемой по длине тягой 12. Конструкция рамы 1 позволяет изменять ширину захвата плуга и уменьшать транспортные габариты за счет поворота брусьев 5 на определенный угол выдвижения продольных брусьев (рисунок 1.4).Рисунок 1.4 – Предохранительное устройство2. Классификация, устройство и принцип работы рыхлителяОрудием для проведения вспашки почвы является плуг. Задачей оборудования является глубокое рыхление почвы дающее основу для проведения подготовки к посеву сельскохозяйственной культуры и дальнейшего процесса её возделывания. Данное землеобрабатывающее устройство характеризуется работой с самыми большими энергозатратами среди всех других видов рыхлительных устройств (борон, культиваторов) в составе агрегатов.2.1 Разновидности плугов Среди рыхлительных устройств, по характеру обработки почвы, существуют следующие виды плугов:отвальные;безотвальные;специальные.Первые две категории относятся к устройствам сельскохозяйственного назначения и используются для основной обработки почв. Между собой устройства отличаются характером рыхления, где первые, обеспечивают вспашку с оборотом пласта почвы, а вторые (безотвальные) обрабатывают плодородный пласт без его переворачивания.Рисунок 2.1 – Корпус отвального плугаВ категорию специальных плугов входят устройства, предназначенные для мелиоративных операций или кочевания в разработке площадей после лесозаготовок. Рабочие органы таких устройств отвечают характеру выполняемых задач. На рисунке 2.2 показано универсальное устройство, обеспечивающее при переналадке: корчевание, нарезание противопожарных борозд, окучивание.Рисунок 2.2 – Разновидности устройств плуга-рыхлителя2.2 Общее устройство рыхлителяРыхлитель состоит из рамы, тяги, балки, зубьев с наконечниками, гидроцилиндров, буферного устройства и флюгеров. Сварная рама коробчатого сечения является нижним звеном четырехзвенника рыхлителя, а сварная тяга - его верхним звеном. Балка также является звеном, на котором крепятся флюгеры с тремя зубьями, имеющими сменные наконечники.Рабочим оборудованием рыхлителя является зуб, состоящий из стойки с посадочным хвостовиком, наконечника, защитной накладки и элементов крепления - стопоров. В ряде случаев для повышения производительности при рыхлении пластичномерзлых грунтов и трещиноватых скальных пород на зубьях устанавливают уширители. Помимо рыхлителей на строительной площадке могут понадобиться экскаваторы. Рисунок 2.3 – Рабочий орган рыхлителя: 1 - стойка; 2 - защитная накладка; 3 - элементы крепления; 4 - наконечникСтойка является несущим, наиболее нагруженным элементом зуба, на котором крепятся его детали. При разработке плотных связных и слабых трещиноватых скальных грунтов и при большом заглублении наконечника рыхлителя стойки частично участвуют в разрушении грунта, производя дополнительное рыхление. Для современных рыхлителей характерны в основном стойки трех типов: изогнутые, прямые и с незначительным изгибом. Рыхление стойками изогнутой формы осуществляется с меньшими усилиями, чем прямыми, однако при рыхлении средних и крепких трещиноватых скальных пород и мерзлых грунтов выломленные глыбы могут заклиниваться между стойкой и рамой рыхлителя, что ведет к значительному повышению сопротивления рыхлению. Иногда применяют стойки с незначительным изгибом. Как показали исследования, они наиболее эффективны при разработке скальных грунтов средней крепости.Стойка 1 является несущим, наиболее нагруженным элементом зуба, на котором крепятся его детали 3. Для современных рыхлителей характерны в основном стойки трех типов: изогнутые, прямые и с незначительным изгибом. Рыхление стойками изогнутой формы осуществляется с меньшими усилиями, чем прямыми.Однако при рыхлении изогнутыми стойками средних и тяжелых трещиноватых скальных и мерзлых грунтов выломленные глыбы могут заклиниваться между стойкой и рамой рыхлителя, что ведет к значительному повышению сопротивления грунта рыхлению. Стойки с незначительным изгибом наиболее эффективны при разработке скальных грунтов средней прочности. Для предотвращения износа передней рабочей грани стойки используются съемные износостойкие стальные пластины – защитные накладки, установленные на рабочей поверхности стойки.Наконечники 4 являются сменной частью зуба, обеспечивающей непосредственное отделение грунта от массива и его разрушение. В ряде случаев для повышения производительности при рыхлении пластично-мерзлых грунтов и трещиноватых скальных пород на зубьях устанавливают уширители. Конструктивно уширители выполняют либо в виде расширяющихся в стороны от режущей кромки зуба клиновидных пластин, жестко или шарнирно смонтированных на стойке зуба, либо в виде двух стержней, выступающих по бокам стойки. У рыхлителя ДП-9С зубья закреплены в литых флюгерах, которые в свою очередь, при помощи вертикальной оси закреплены в рабочей балке.Рыхлительное оборудование в однозубом и многозубом исполнениях (рисунок 1) состоит из унифицированных опорных кронштейнов, нижней тяги, гидроцилиндров подъема-опускания и регулировки угла рыхления. Рабочая балка однозубой модификации имеет одно центральное отверстие для установки зуба увеличенного, наибольшего заглубления. В зубе предусмотрены четыре отверстия с шагом 0,23 м, что допускает регулировку максимального заглубления зуба в широких пределах. Перестановка стойки в одно из отверстий производится с использованием механизма, управляемого из кабины машиниста. Литые защитные накладки зуба унифицированы для обеих модификаций рыхлительного оборудования.Рисунок 2.4 – Рыхлительное оборудование: 6 - рыхлительное оборудование; 4 - опорный кронштейн; 5 - гидроцилиндр подъема-опускания рыхлителя; 6 - гидроцилиндр изменения угла рыхления; 7 - рабочая балка; 8 - буферное устройство; 9 - зуб; 10 - защитная накладка; 11 - наконечник; 12 - механизм перестановки стойки зуба; 13 - нижняя тягаУстановка рабочих органов рыхлителя в рабочее и транспортное положения осуществляется гидроцилиндрами, приводимыми от гидросистемы трактора.Рисунок 2.5 – Гидроцилиндр подъема и опускания рыхлителя: 7 - кольцо защитное; 2 - кольцо; 3 - клапан; 4 - корпус; 5 - крышка; 6 - комплект уплотнении; 7 - чистик; 8 - скребок; 9 - болт; 10 - втулка; 11 - шток; 12 - регулировочная шайба; 13 - подшипник; 14 - стопорное кольцоГидросистема рыхлителя присоединяется к гидросистеме трактора, состоит из двух гидроцилиндров подъема-опускания, гидроцилиндра изменения вылета зуба и гидролиний (трубы, рукава, соединения) и предназначена для управления рабочим органом рыхлителя. Гидроцилиндры рыхлителя и изменения вылета зуба двухстороннего действия, поршневые, с односторонним штоком. Рабочая балка - звено рыхлительного оборудования для крепления зуба.Рисунок 2.6 – Общий вид рыхлителя; 1 - зуб рыхлителя, 2 - рама рыхлителя, 3 - базовая машина2.3. Принцип работыРабота рыхлителя заключается в рыхлении грунта перед работой бульдозером. При этом на наиболее распространенных площадках (до 50 м), как правило, используют челночную технологию, когда рыхление совершается на переднем ходу, затем на заднем ходу проводится откат и снова начинается рыхление, т.е. рабочий цикл рыхлителя аналогичен рабочему циклу бульдозера.Менее распространена технология, при которой рыхление совершается постоянно на переднем ходу с разворотами или при движении по периметру площадки. Дистанции рабочих ходов при этом эквивалентны дистанциям бульдозера. Для рыхления, особенно при заглублении рыхлителя в грунт, необходимо большое усилие заглубления, с этой целью желательно рабочее оборудование максимально приблизить к центру тяжести агрегата. Это целесообразно также для уменьшения перемещения центра тяжести при навешивании различных видов оборудования. Для выполнения этого требования стремятся ликвидировать свисание узлов трактора за обвод гусениц, а рыхлитель крепить непосредственно на стенке заднего моста трактора.Рисунок 2.7 – Рабочий цикл рыхлителяРабочий цикл рыхлителя начинается с момента движения вперед (1) заглубленного в грунт зуба. Рабочим ходом (II) считается операция рыхления дна траншеи или котлована от начала до конца. При остановке (III) включают задний ход и выглубляют рыхлитель. Движение машины назад называют холостым ходом (IV). Затем следует остановка для переключения передач и заглубления рабочего органа (V). При рыхлении рабочий цикл повторяют по параллельно смещенной траектории. Часто рыхление совмещают с уборкой отделенного от земляного массива грунта бульдозером.В этом случае после окончания рыхления разрабатывают грунт бульдозером по рассмотренному циклу (операции VI, VII, VIII, IX, X), причем в зависимости от глубины разрыхленного слоя может быть целесообразна уборка материала не одним, а несколькими рабочими циклами бульдозера. Так образуется рабочий цикл рыхлителя.3. Подготовка плуга к работеПодготовка плуга к работе включает:- проверку комплектности, правильности сборки и оценку технического состояния;- установку на плуге рабочих органов;- настройку плуга на заданную глубину вспашки;- проведение технического ухода.Проверку правильности сборки выполняют на ровной площадке. Полевые обрезы лемехов и отвалов у корпусов должны находиться в одной вертикальной плоскости и выступать за поверхность стойки на 5...8 мм. Выступание отвалов за лемеха в сторону непаханого поля не допускается.Головки болтов, крепящих лемехи и отвалы предплужников и корпусов, должны быть заподлицо с рабочей поверхностью. Стык лемеха с отвалом должен быть плотным, допускается щель не более 2 мм. Превышение отвала над лемехом не допускается.Консоль дискового ножа должна поворачиваться на стойке на угол 20°, а нож свободно, без заеданий вращаться на оси.Лезвия лемехов у всех корпусов должны быть параллельны, а носки и пятки лемехов - лежать на параллельных прямых. Проверку проводят натягиванием шпагата от лемеха первого корпуса до лемеха последнего корпуса. Отклонение носков и пяток лемехов от шпагата допускается не более 5 мм.Установка рабочих органов на плуге сводится к расстановке предплужников и дискового ножа (рисунок 3.1). Стойки 1 предплужников закрепляют на раме 2 плуга так, чтобы пласты почвы с корпусов 3 свободно проходили в промежутки между предплужниками и корпусами. Расстояние между носками лемехов предплужника 4 и лемехов корпусов 5 по ходу должно быть 25...30 см при ширине захвата корпуса 35 см и 35...40 см у плугов с шириной захвата корпуса 40 см.Рисунок 3.1 – Установка предплужника и ножа на раме плуга:1 – стойка предплужника; 2 – рама плуга; 3 – корпус; 4 – лемех предплужника; 5 – лемех корпуса; 6 – дисковый ножПолевой обрез предплужника должен лежать в плоскости полевого обреза корпуса; допускается отклонение в сторону поля до 15 мм. Если глубина хода предплужника 10 см, то лезвие лемеха предплужника 4 должно быть выше лезвия лемеха корпуса 5 на величину, зависящую от глубины пахоты. Например, при глубине вспашки 25 см она составит 15 см, при 30 см – 20 см.Дисковый нож 6 устанавливают впереди предплужника так, чтобы его плоскость была вынесена в поле от полевого обреза корпуса на 1...3 см, а от полевого обреза предплужника - на 1 см. Центр диска располагают над носком лемеха предплужника, или на 3...5 см впереди него, а нижнюю точку лезвия – на 2...3 см ниже его носка.Подготовка трактора заключается в проверке его исправности, проведении ежесменного технического обслуживания и настройке механизма навески.Для работы с плугом механизм навески трактора ДТ-75М настраивается на двухточечную схему (рисунок 3.2). Для этого втулку 5 закрепляют на нижней оси со смещением на 140 мм вправо от продольной оси симметрии трактора. Вилки нижних тяг 2 и 9 отсоединяют от боковых шарниров и прикрепляют к скобе втулки 5, Передние концы ограничительных цепей 10 соединяют с вилками бугелей трактора, а задние со скобами нижних продольных тяг.Рисунок 3.2. Навеска трактора ДТ-75, собранная по двухточечной схеме:1 – стяжка цепей; 2, 9 – продольные тяги; 3 – раскосы; 4 – гидроцилиндр; 5 – втулка; 6 – ось; 7 – верхняя тяга; 8 – рычаг подъема; 10 – цепьВтулку цапфы верхней тяги 7 навески устанавливают на валу так, чтобы она находилась с одной вертикальной плоскости с втулкой 5, и закрепляют упорами.Правый и левый вертикальные раскосы 3 устанавливают с внешней стороны от рычагов подъема 8.Для навешивания плуга трактор ДТ-75М подают к нему задним ходом так, чтобы шаровые шарниры нижних тяг навески можно было надеть на пальцы подвески плуга и застопорить быстросъемными штырями. Затем соединяют верхнюю тягу с вилкой рычага подвески плуга и стопорят. Правым раскосом 3 регулируют горизонтальность рамы плуга в поперечной плоскости. Длина левого раскоса должна быть постоянной и составлять 720...770 мм. Положение рамы плуга в продольной плоскости регулируют изменением длины верхней тяги навески.Длину ограничительных цепей регулируют так, чтобы концы нижних тяг 2 и 9 имели боковое качание не более 20 мм в обе стороне. При вспашке ограничительные цепи ослабляют.Настройка плуга на заданную глубину вспашки проводится так. Плуг агрегатируют с трактором, выезжают на ровную площадку, трактор колесами или гусеницами заезжает на прокладки, высота которых должна соответствовать заданной глубине вспашки, уменьшенной на глубину погружения колеса в почву (1...2 см) и переводят плуг в рабочее положение (рис. 3.3). Под пятки лемехов корпусов подкладывают дощечки толщиной 10 мм, а под опорное колесо (колеса) ставят подкладки, высота которых меньше заданной глубины вспашки на 2...3 см. Задние колеса полунавесных плугов должны опираться при этом на площадку. Изменяя длину верхней тяги навески трактора и правого раскоса, устанавливают раму плуга параллельно площадке. Вращая винты механизмов опорных колес опускают колеса до соприкосновения с прокладками и затягивают стопорные болты для предотвращения смещения колес при работе. Окончательно глубину вспашки устанавливают в поле.Рисунок 3.3 – Настройка плуга на заданную глубину вспашкиПодготовка поля заключается в осмотре участка и устранении помех, выборе направления пахоты и способа движения агрегата, разбивке участка на загоны, разметке поворотных полос и провешивании линии первого прохода агрегата.Обычно пахоту проводят вдоль участка. На склонах, с целью уменьшения смыва почвы, пашут поперек склона.Для прокладки первых борозд и опашки границ поворотных полос первые проходы агрегата необходимо выполнять припашкой всвал за три прохода или вразвал за четыре прохода агрегата.Плуг для первого прохода припашки всвал устанавливают так, чтобы первый корпус скользил по поверхности поля или пахал на 1/3 заданной глубины, а последний пахал на заданную глубину (это достигается укорачиванием правого раскоса навески трактора). Второй проход выполняется так, чтобы все корпуса пахали на заданную глубину, при этом первый корпус должен идти по следу предпоследнего корпуса. Третий проход выполняют, как и при обычной пахоте.Для первого и второго проходов при припашке вразвал плуг регулируют так, чтобы первый корпус скользил по поверхности поля, а последний был заглублен на половину заданной глубины пахоты (это достигается укорачиванием правого раскоса и опусканием опорного колеса). После этого все корпуса устанавливают на заданную глубину вспашки и выполняют третий и четвертый проходы, направляя первый корпус по следу предпоследнего корпуса. При этом засыпается развальная борозда и образуется небольшой свальный гребень.При вспашке трактор ДТ-75М ведут так, чтобы расстояние от обреза правой гусеницы до стенки борозды было 10...15 см. При работе пахотного агрегата золотник распределителя масла должен быть установлен в "плавающее" положение.Для запашки разъемных борозд плуг регулируют так, чтобы первый корпус пахал на заданную глубину или на 5...6 см глубже и шел рядом с открытой бороздой, а задний скользил по поверхности поля (это достигается укорачиванием верхней тяги механизма навески трактора и подъемом опорного колеса плуга).

Список использованных источников

Карпенко А.Н., Халанский В.Н. Сельскохозяйственные машины. – М.: Колос, 1989, с. 22–57. Воронов Ю.И., Ковалев Л.Н., Устинов А.Н. Сельскохозяйственные машины. – М.: Агропромиздат, 1990, с. 6–17. Лурье Л.В. и др. Сельскохозяйственные машины. – Л.: Колос. Ленинград отд-ние, 1983, с. 5–22. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Г.Е. Листопад, Г.К. Демидов, Б.Д. Зомов и др. Под общ. Ред. Г.Е. Листопада. – М.: Агропромиздат, 1986, с. 9–38.Лурье А.Б., Еникеев В.Г., Теплинский И.З. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным машинам. - Л.: Агропромиздат, 1991. - 224с.Измайлов В.А., Бахтин А.А. Проектирование схемы навесного плуга: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Сельскохозяйственные машины». - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002.-44 с.Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1980. - 671с.Сельскохозяйственные и мелиоративные машины/ Г.Е. Листопад, Г.К.Демидов, Б.Д.Зонов и др., Под общ. ред. Г.Е. Листопада. - М.: Агропромиздат, 1986. - 688с.