RU200032U1

RU200032U1 - Rotary tillage implement cutting element

Info

Publication number: RU200032U1
Application number: RU2020126307U
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Довгаль
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Диас»
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к режущим элементам почвообрабатывающих орудий с вращающимися бесприводными рабочими органами, предназначенных в том числе для рыхления почвы, измельчения пожнивных остатков, уничтожения сорняков. Достигается повышение износостойкости, что приводит к увеличению в два - три раза срока службы режущего элемента в сложных условиях при наличии в почве валунно-галечных отложений. Режущий элемент содержит прямолинейный, первый дугообразный и второй дугообразный участки. Первый дугообразный участок выполнен в профиле в форме равнобокой трапеции. Второй дугообразный участок снабжен лопаткой, толщина которой меньше толщины первого дугообразного участка, а ширина - больше ширины первого дугообразного участка. Режущий элемент и лопатка выполнены из материала с твердостью по Роквеллу от 40 до 60 HRC.The technical solution relates to the field of agricultural engineering, namely to the cutting elements of tillage implements with rotating non-powered working bodies, intended, among other things, for loosening the soil, crushing crop residues, and destroying weeds. EFFECT: increased wear resistance, which leads to a two to three times increase in the service life of the cutting element in difficult conditions in the presence of boulder and pebble deposits in the soil. The cutting element contains a rectilinear, a first arcuate and a second arcuate portions. The first arcuate section is made in the profile in the form of an isosceles trapezoid. The second arcuate portion is provided with a blade, the thickness of which is less than the thickness of the first arcuate portion, and the width is greater than the width of the first arcuate portion. The cutting element and blade are made of material with a Rockwell hardness of 40 to 60 HRC.

Description

Область техники.The field of technology.

Техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к режущим элементам почвообрабатывающих орудий с вращающимися бесприводными рабочими органами, предназначенных в том числе для рыхления почвы, измельчения пожнивных остатков, уничтожения сорняков.The technical solution relates to the field of agricultural engineering, namely to the cutting elements of tillage implements with rotating non-powered working bodies, intended, among other things, for loosening the soil, crushing crop residues, and destroying weeds.

Предшествующий уровень техники.Prior art.

Известна ротационная мотыга для обработки почвы (патент SU 1804276, 1993), режущими элементами которой являются зубья, закрепленные на диске. Зубья искривлены и изогнуты назад. Зубья имеют треугольное поперечное сечение. Стороны зуба, образующие режущую кромку, пересекаются под углом от 3 до 40 градусов. Для правого и для левого расположения мотыги зубья могут иметь сечение в форме равнобокой трапеции с двумя режущими кромками.Known rotary hoe for tillage (patent SU 1804276, 1993), the cutting elements of which are the teeth fixed on the disk. The teeth are curved and curved back. The teeth have a triangular cross-section. The sides of the tooth that form the cutting edge intersect at an angle of 3 to 40 degrees. For the right and left position of the hoe, the teeth can have a cross-section in the form of an isosceles trapezoid with two cutting edges.

Известна также вращающаяся мотыга (патент ЕА 18641, 2013), режущими элементами которой являются лопатки, закрепленные на рыхлительном колесе. Лопатки отогнуты назад относительно направления вращения колеса и имеют в сечении форму равнобокой трапеции.Also known is a rotating hoe (patent EA 18641, 2013), the cutting elements of which are blades attached to the loosening wheel. The blades are bent back relative to the direction of rotation of the wheel and have the shape of an isosceles trapezoid in section.

Известен также культиватор (заявка ЕА 201991663, 2019), дугообразные мотыжные зубья (ножи) которого радиально закреплены на мотыжных колесах. Свободные концы мотыжных зубьев, взаимодействующие с почвой, изогнуты назад в направлении, противоположном направлению вращения колеса. На свободном конце мотыжный зуб имеет увеличенную ширину по сравнению с шириной остальной части зуба. На свободном торце зуб имеет заточку.A cultivator is also known (application EA 201991663, 2019), the arcuate hoe teeth (knives) of which are radially fixed to the hoe wheels. The free ends of the hoe tines interacting with the soil are bent back in the direction opposite to the direction of rotation of the wheel. At the free end, the hoe tooth is wider than the rest of the tooth. At the free end, the tooth is sharpened.

Недостатком указанного аналога является малый срок полезного использования мотыжных зубьев при их использовании на тяжелых почвах, содержащих камни, и произвольном выборе материала их изготовления, доступного для применения в качестве рабочих органов почвообрабатывающих орудий.The disadvantage of this analogue is the short useful life of hoe teeth when used on heavy soils containing stones, and an arbitrary choice of material for their manufacture, available for use as working bodies of tillage implements.

Раскрытие заявляемого технического решения.Disclosure of the proposed technical solution.

Режущий элемент относится к деталям почвообрабатывающего орудия, непосредственно контактирующим с почвой. При работе такой режущий элемент подвержен переменному давлению со стороны почвы и истиранию. Поэтому для обеспечения длительного срока службы он должен обладать свойствами, снижающими износ и изменение геометрии.The cutting element refers to the parts of the tillage implement that are in direct contact with the soil. During operation, such a cutting element is subject to alternating soil pressure and abrasion. Therefore, to ensure a long service life, it must have properties that reduce wear and change in geometry.

Технической задачей, на решение которой направлено техническое решение, является обеспечение удовлетворительного срока службы режущего элемента роторного почвообрабатывающего орудия при его применении, в том числе, в сложных условиях при наличии в почве валунно-галечных отложений.The technical problem to be solved by the technical solution is to ensure a satisfactory service life of the cutting element of a rotary tillage tool during its use, including in difficult conditions in the presence of boulder-pebble deposits in the soil.

Техническим результатом, обеспечиваемым техническим решением, является повышение износостойкости, что приводит к увеличению в два - три раза срока службы режущего элемента в сложных условиях при наличии в почве валунно-галечных отложений.The technical result provided by the technical solution is an increase in wear resistance, which leads to a two to three times increase in the service life of the cutting element in difficult conditions in the presence of boulder-pebble deposits in the soil.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что режущий элемент роторного почвообрабатывающего орудия содержит прямолинейный, первый дугообразный и второй дугообразный участки. Первый дугообразный участок выполнен в профиле в форме равнобокой трапеции. Второй дугообразный участок снабжен лопаткой, толщина которой меньше толщины первого дугообразного участка, а ширина - больше ширины первого дугообразного участка. Режущий элемент и лопатка выполнены из материала с твердостью по Роквеллу от 40 до 60 HRC.The essence of the claimed technical solution lies in the fact that the cutting element of the rotary tillage tool contains a rectilinear, first arcuate and second arcuate sections. The first arcuate section is made in the profile in the form of an isosceles trapezoid. The second arcuate portion is provided with a blade, the thickness of which is less than the thickness of the first arcuate portion, and the width is greater than the width of the first arcuate portion. The cutting element and blade are made of material with a Rockwell hardness of 40 to 60 HRC.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.The above essence is a set of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of the claimed technical result.

Наличие лопатки позволяет повысить скорость заглубления режущего элемента в почву за счет того, что лопатка расположена в месте первого контакта элемента с почвой и она относительно тонкая, что увеличивает удельное давление на почву, благодаря чему и повышается скорость заглубления. Это приводит также к тому, что снижается время контакта режущего элемента с почвой. Вместо того, чтобы скрести по поверхности земли без вращения, режущий элемент заглубляется в почву и выполняет необходимую работу за меньшее время. Это сокращает истирающее воздействие почвы на режущий элемент. В сочетании с выполнением режущего элемента из материала с вышеуказанной твердостью это приводит к обеспечению требуемого повышения износостойкости.The presence of a blade makes it possible to increase the rate of penetration of the cutting element into the soil due to the fact that the blade is located in the place of the first contact of the element with the soil and is relatively thin, which increases the specific pressure on the soil, thereby increasing the rate of penetration. This also leads to the fact that the contact time of the cutting element with the soil is reduced. Instead of scraping the ground without rotating, the cutting element buries itself in the soil and gets the job done in less time. This reduces the abrasive effect of the soil on the cutting element. In combination with the implementation of the cutting element from a material with the above hardness, this leads to the provision of the required increase in wear resistance.

Относительно большая площадь лопатки по сравнению с остальной частью режущего элемента позволяет более стабильно приводить во вращение роторный узел, на котором установлены режущие элементы. Это происходит за счет увеличения действующего на режущий элемент со стороны почвы крутящего момента, который прямо пропорционален силе действия почвы на лопатку, то есть площади лопатки при одинаковом давлении на нее, обеспечиваемом движением орудия. Размещение лопатки на максимальном расстоянии от области крепления режущего элемента к роторному узлу также повышает крутящий момент, который прямо пропорционален расстоянию приложения силы от оси вращения.The relatively large area of the blade compared to the rest of the cutting element makes it possible to more stably rotate the rotor assembly on which the cutting elements are mounted. This is due to an increase in the torque acting on the cutting element from the side of the soil, which is directly proportional to the force of the action of the soil on the blade, that is, the area of the blade at the same pressure on it, provided by the movement of the implement. Placing the blade at the maximum distance from the region of attachment of the cutting element to the rotor assembly also increases the torque, which is directly proportional to the distance of application of the force from the axis of rotation.

Снижение твердости материала режущего элемента ниже 40 HRC приводит к скорой деформации этого элемента, в том числе режущих кромок, к истиранию режущего элемента. Это приводит к нивелированию вышеуказанных преимуществ от наличия лопатки и значительному сокращению срока полезного использования режущего элемента. С твердостью материала связана его характеристика «предел текучести». Чем меньше твердость, тем меньше предел текучести. Применение для режущего элемента материала с низким значением предела текучести приводит к тому, что режущие элементы быстро приобретают остаточную деформацию после использования элементов в почвообрабатывающих орудиях для обработки слабокаменистых, каменистых и тяжелых почвах. Деформированные режущие элементы не могут больше использоваться для обработки почвы и должны быть заменены.A decrease in the hardness of the material of the cutting element below 40 HRC leads to a rapid deformation of this element, including the cutting edges, to abrasion of the cutting element. This leads to the leveling of the above advantages from the presence of a blade and a significant reduction in the useful life of the cutting element. The hardness of the material is associated with its characteristic "yield point". The lower the hardness, the lower the yield strength. The use of a material with a low yield strength for the cutting element leads to the fact that the cutting elements quickly acquire permanent deformation after using the elements in tillage implements for processing weakly stony, stony and heavy soils. Deformed cutting elements can no longer be used for soil cultivation and must be replaced.

Повышение твердости материала режущего элемента выше 60 HRC приводит к недопустимому повышению хрупкости и уменьшает отказоустойчивость. Применение для режущего элемента материала с большим значением предела текучести приводит к недопустимому снижению ударной вязкости и также уменьшает отказоустойчивость и приводит к разрушению конструкции.Increasing the hardness of the cutting element material above 60 HRC leads to an unacceptable increase in fragility and reduces fault tolerance. The use of a material with a high yield strength for a cutting element leads to an unacceptable decrease in toughness and also reduces fault tolerance and leads to structural failure.

В частных случаях допустимо выполнять заявленное техническое решение следующим образом.In special cases, it is permissible to carry out the claimed technical solution as follows.

Лопатку целесообразно выполнять заодно со вторым дугообразным участком.It is advisable to perform the scapula together with the second arcuate section.

Лопатка может быть неразъемно закреплена на втором дугообразном участке.The blade can be permanently fixed to the second arcuate portion.

Радиус скругления первого дугообразного участка предпочтительно меньше радиуса скругления второго дугообразного участка.The corner radius of the first arcuate portion is preferably smaller than the radius of the second arcuate portion.

Толщина лопатки желательно составляет от 70% до 30% толщины первого дугообразного участка, а ширина лопатки - от 20% до 60% больше ширины первого дугообразного участка.The blade thickness is desirably 70% to 30% of the thickness of the first arcuate portion, and the blade width is 20% to 60% greater than the width of the first arcuate portion.

Автором заявленного технического решения изготовлены опытные образцы этого решения, испытания которых подтвердили достижение технического результата.The author of the claimed technical solution made prototypes of this solution, the tests of which confirmed the achievement of the technical result.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фигуре 1 показан общий вид режущего элемента, на фиг. 2 - вид сбоку, на фиг. 3 - вид сверху.Figure 1 shows a general view of the cutting element; Fig. 2 is a side view, FIG. 3 is a top view.

Осуществление технического решения.Implementation of the technical solution.

Режущий элемент роторного почвообрабатывающего орудия представляет собой изогнутое по дуге продолговатое изделие, преимущественно, пластинообразное, с изменяющимся вдоль длины поперечным сечением. При этом режущий элемент имеет также прямой участок (1). Форма изгиба задается двумя участками (2, 3) с разными радиусами кривизны. Изогнутые участки гладко сопряжены друг с другом, то есть касательные к этим участкам в месте сопряжения участков совпадают. При этом направления изгиба на обоих участках совпадают.The cutting element of a rotary tillage tool is an elongated product bent along an arc, predominantly plate-like, with a cross-section varying along the length. In this case, the cutting element also has a straight section (1). The bend shape is set by two sections (2, 3) with different radii of curvature. The curved sections are smoothly conjugated to each other, that is, the tangents to these sections coincide at the junction of the sections. In this case, the directions of bending in both sections coincide.

Режущий элемент изготовлен из материала с твердостью по Роквеллу от 40 до 60 HRC.The cutting element is made of a material with a Rockwell hardness of 40 to 60 HRC.

Режущий элемент при изготовлении подвергается термообработке: закалке с последующим отпуском. Режимы термообработки для заявленной полезной модели и для целей сравнения с другими известными способами термообработки металлов для сельскохозяйственной техники приведены в таблице.During manufacture, the cutting element is subjected to heat treatment: quenching followed by tempering. The heat treatment modes for the claimed utility model and for comparison purposes with other known methods of heat treatment of metals for agricultural machinery are given in the table.

Режущий элемент может быть изготовлен из сталей 35Х, 40Х, 45Х, 50Г, 60С2, 30MnB5, 55Cr3, 35Г2 и других марок легированных сталей с аналогичным количеством содержания углерода и других легирующих элементов.The cutting element can be made of steels 35X, 40X, 45X, 50G, 60S2, 30MnB5, 55Cr3, 35G2 and other grades of alloyed steels with the same amount of carbon and other alloying elements.

Условия термообработки под номерами 3 и 5 в таблице обеспечивают требуемые в соответствии с полезной моделью твердость и упругость, что ведет к повышению прочности, износостойкости и, следовательно, увеличению срока службы режущего элемента роторного почвообрабатывающего орудия.The heat treatment conditions numbered 3 and 5 in the table provide the required hardness and elasticity in accordance with the utility model, which leads to increased strength, wear resistance and, consequently, an increase in the service life of the cutting element of the rotary tillage implement.

Под порядковыми номерами 1, 2, 4, 6 в таблице приведены условия термообработки для материалов, изготовленных в целях сравнения режущих элементов по полезной модели с режущими элементами с другими характеристиками твердости.The sequential numbers 1, 2, 4, 6 in the table show the heat treatment conditions for materials made in order to compare utility model cutting elements with cutting elements with other hardness characteristics.

Прямой участок (1) режущего элемента расположен с одного края этого элемента и предназначен для закрепления элемента в роторном узле почвообрабатывающего орудия. Прямой участок имеет форму полосы со скругленными боковыми гранями. При использовании режущего элемента основная нагрузка на прямой участок заключается в его изгибании перпендикулярно широкой грани. Подбор толщины прямого участка для материала режущего элемента с заявленными выше свойствами обеспечивает необходимую упругость режущего элемента. При этом с одной стороны, режущий элемент изгибается в ответ на деформацию почвой, в которую этот элемент погружается при использовании. Это позволяет снизить ударные нагрузки на другие элементы орудия. С другой стороны, режущий элемент сохраняет свою форму при снятии изгибающих нагрузок.The straight section (1) of the cutting element is located on one edge of this element and is intended for fixing the element in the rotor unit of the tillage tool. The straight section is strip-shaped with rounded side edges. When using a cutting element, the main load on a straight section is to bend it perpendicular to the wide edge. The selection of the thickness of the straight section for the material of the cutting element with the properties declared above provides the necessary elasticity of the cutting element. In this case, on the one hand, the cutting element bends in response to the deformation of the soil into which this element is immersed during use. This helps to reduce shock loads on other elements of the implement. On the other hand, the cutting element retains its shape when the bending loads are removed.

Наличие широких граней в прямом участке (1) предотвращает кручение режущего элемента при его использовании.The presence of wide edges in the straight section (1) prevents the cutting element from twisting during use.

У торца прямого участка на его боковых гранях выполнены пазы (4), предназначенные для закрепления режущего элемента в роторном узле.At the end of the straight section, grooves (4) are made on its lateral edges, intended for fixing the cutting element in the rotor unit.

Первый изогнутый участок (2) режущего элемента выполнен в профиле трапециевидного сечения. Предпочтительно это сечение имеет форму одинаковой по всей длине равнобокой трапеции. Такое сечение обеспечивает достаточную толщину и, следовательно, конструктивную жесткость участка при одновременном выполнении ребер достаточно острыми для выполнения ими функции подрезания почвы и растительности.The first curved section (2) of the cutting element is made in a trapezoidal profile. Preferably, this section has the shape of an isosceles trapezoid uniform along the entire length. This section provides sufficient thickness and, therefore, structural rigidity of the site while making the ribs sharp enough to perform the function of cutting soil and vegetation.

Второй изогнутый участок (3) режущего элемента выполнен с плавным переходом из первого изогнутого участка (2), поэтому имеет в прилежащей к участку (2) области то же сечение. Второй изогнутый участок имеет изгиб большего радиуса кривизны, чем первый участок (2). Второй участок (3) выполнен с плавным изменением поперечного сечения так, что на конце он представляет собой лопатку (5) с уменьшенной толщиной (сплющенной) и увеличенной шириной. Толщина второго участка на конце составляет от 70% до 30% его толщины в месте сопряжения с первым участком (2). Ширина второго участка на конце больше его ширины в месте сопряжения с первым участком (2) на от 20% до 60%.The second curved section (3) of the cutting element is made with a smooth transition from the first curved section (2), therefore it has the same section in the region adjacent to the section (2). The second curved portion has a curvature of a larger radius of curvature than the first portion (2). The second section (3) is made with a smooth change in cross-section so that at the end it is a blade (5) with reduced thickness (flattened) and increased width. The thickness of the second section at the end is from 70% to 30% of its thickness at the interface with the first section (2). The width of the second section at the end is greater than its width at the interface with the first section (2) by 20% to 60%.

По предпочтительному примеру реализации режущий элемент выполнен в виде единой детали.In a preferred embodiment, the cutting element is formed as a single piece.

По другому примеру выполнения режущего элемента лопатка может не быть выполнена заодно с остальной частью режущего элемента, а может быть закреплена на нем, например, сваркой или склепкой.According to another example of the cutting element, the blade may not be made integral with the rest of the cutting element, but can be fixed thereon, for example, by welding or riveting.

Лопатка может быть размещена не на самом конце второго изогнутого участка (3), тогда этот участок имеет сужающееся продолжение к своему концу. Но лопатка размещена в том месте режущего элемента, которое первым соприкасается с почвой при использовании элемента, установленного в почвообрабатывающее орудие.The blade can be placed not at the very end of the second curved section (3), then this section has a tapering continuation towards its end. But the blade is located in the place of the cutting element that first comes into contact with the soil when using the element installed in the tillage implement.

Режущий элемент предпочтительно выполнен симметричным относительно проходящей вдоль него плоскости, перпендикулярной лопатке (5) и широкой стороне прямого участка (1). Это обеспечивает возможность переворота режущего элемента при его установке в роторный узел. Таким образом может быть обеспечено вращение роторного узла в разные стороны. Одновременно обеспечивается возможность двукратного увеличения срока службы режущего элемента - если он изношен с одной стороны, переворот элемента на другую сторону обеспечивает такой же ресурс использования.The cutting element is preferably made symmetrical with respect to a plane extending along it, perpendicular to the blade (5) and the wide side of the straight section (1). This allows the cutting element to be turned over when it is installed in the rotor assembly. Thus, rotation of the rotor assembly in different directions can be ensured. At the same time, it is possible to double the service life of the cutting element - if it is worn out on one side, turning the element to the other side provides the same resource of use.

Описание работы.Work description.

Перед использованием режущий элемент закрепляют в роторном узле почвообрабатывающего орудия. Режущие элементы закрепляют, предпочтительно, по окружности диска роторного узла на равном расстоянии друг от друга. При этом вогнутости режущих элементов должны быть направлены в сторону движения орудия, свободные концы при этом направлены в сторону, противоположную вращению роторного узла.Before use, the cutting element is fixed in the rotor unit of the tillage implement. The cutting elements are fixed, preferably around the circumference of the disc of the rotor assembly at an equal distance from each other. In this case, the concavities of the cutting elements should be directed in the direction of the movement of the tool, while the free ends are directed in the direction opposite to the rotation of the rotor unit.

Роторный узел ориентируют осью вращения под углом к направлению движения и под углом к поверхности почвы в плоскости, перпендикулярной направлению движения. При этом ось вращения роторного узла наклонена назад и вправо или влево по отношению к направлению движения.The rotor assembly is oriented with the axis of rotation at an angle to the direction of movement and at an angle to the soil surface in a plane perpendicular to the direction of movement. In this case, the axis of rotation of the rotor unit is tilted back and to the right or left in relation to the direction of movement.

Размещение режущего элемента на роторном узле и ориентирование роторного узла в орудии может быть выполнено, например, как описано в заявке ЕА 201991663.The placement of the cutting element on the rotor unit and the orientation of the rotor unit in the tool can be done, for example, as described in EA 201991663.

При движении орудия режущий элемент касается почвы областью расположения лопатки (5). Задерживаясь почвой, лопатка заглубляется в почву, размельчая ее и срезая сорняки (или пожнивные остатки). Одновременно диск с режущим элементом проворачивается в роторном узле. Далее режущий элемент, двигаясь в почве, измельчает ее и срезает корневую систему сорняков. Попадающиеся в почве небольшие камни трутся о режущий элемент и упруго изгибают его, не нанося ущерба режущему элементу, выполненному с достаточной твердостью и пределом текучести. Изгибание режущего элемента позволяет гасить неравномерность нагрузки (ударные нагрузки) от почвы на орудие, не передавая такую нагрузку на роторный узел и раму орудия.When the implement moves, the cutting element touches the soil with the area of the blade (5). Lingering with the soil, the blade burrows into the soil, crushing it and cutting off weeds (or crop residues). At the same time, the disc with the cutting element rotates in the rotor unit. Further, the cutting element, moving in the soil, crushes it and cuts off the weed root system. Small stones trapped in the soil rub against the cutting element and flex it resiliently without damaging the cutting element, which is made with sufficient hardness and yield strength. The bending of the cutting element allows you to damp the uneven load (shock loads) from the soil to the implement, without transferring such a load to the rotor unit and the implement frame.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области сельскохозяйственного машиностроения.The claimed technical solution is implemented using commercially available devices and materials, can be manufactured at a machine-building enterprise and will find wide application in the field of agricultural machine-building.

Claims

1. The cutting element of a rotary tillage tool, containing rectilinear, first and second arcuate sections, while the first arcuate section is made in profile in the form of an isosceles trapezoid, and the second arcuate section is equipped with a blade, the thickness of which is less than the thickness of the first arcuate section, and the width is greater than the width the first arcuate section, wherein the cutting element and the blade are made of a material with a Rockwell hardness of 40 to 60 HRC.

2. The cutting element of claim. 1, characterized in that the blade is made integral with the second arcuate section.

3. The cutting element according to claim. 1, characterized in that the blade is permanently attached to the second arcuate section.

4. The cutting element according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the rounding radius of the first arcuate section is less than the rounding radius of the second arcuate portion.

5. The cutting element according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the blade thickness is from 70% to 30% of the thickness of the first arcuate section, and the blade width is from 20% to 60% greater than the width of the first arcuate section.