RU218378U1

RU218378U1 - CHISEL WITH INCREASED ABRASIVE WEAR RESISTANCE

Info

Publication number: RU218378U1
Application number: RU2022115474U
Authority: RU
Inventors: Татьяна Владимировна Кожарина; Сергей Владимирович Карпов; Денис Леонидович Дедов; Артем Дмитриевич Обухов; Антон Юрьевич Потлов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные Инновации"
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-05-24

Abstract

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к области режущих органов плугов в сельском хозяйстве, в частности к деталям рабочих органов почвообрабатывающих машин, предназначенных для глубокого рыхления почвы. Технической задачей полезной модели является повышение срока службы (рабочего ресурса, т.е. ресурса эксплуатации) сменных долот глубокорыхлителей для обработки почв со вскрытием плужной подошвы за счет нанесения на рабочие поверхности долот защитных покрытий, геометрия которых определена посредством аналитических расчетов и проверена по результатам математического моделирования. Поставленная техническая задача достигается тем, что на рабочей поверхности долот располагаются валики особой геометрии, обеспечивающие перераспределение потоков почвы и снижение интенсивности взаимодействия почвы с поверхностью. Вышеуказанные конструктивные особенности полезной модели обеспечивают снижение скорости эрозионного износа почвообрабатывающих органов, что повышает износостойкость долот и, как следствие, повышает срок службы сменных долот. В конкретной реализации срок службы долото глубокорыхлителя, изготовленного в соответствии с формулой полезной модели в 9.5 раза выше, по сравнению с прототипом, что свидетельствует о достижении поставленной технической задачи.The proposed technical solution (utility model) relates to the field of cutting bodies of plows in agriculture, in particular to the details of the working bodies of tillage machines designed for deep loosening of the soil. The technical objective of the utility model is to increase the service life (working resource, i.e., operating life) of replaceable subsoiler bits for tillage with the opening of the plow pan by applying protective coatings to the working surfaces of the bits, the geometry of which is determined by analytical calculations and verified by the results of mathematical modeling. The set technical task is achieved by the fact that rollers of special geometry are located on the working surface of the bits, which ensure the redistribution of soil flows and reduce the intensity of soil interaction with the surface. The above design features of the utility model provide a reduction in the rate of erosive wear of the tillage bodies, which increases the wear resistance of the bits and, as a result, increases the service life of replaceable bits. In a specific implementation, the service life of the subsoiler bit, manufactured in accordance with the formula of the utility model, is 9.5 times higher compared to the prototype, which indicates the achievement of the set technical task.

Description

Предлагаемое техническое решение (полезная модель) относится к области режущих органов плугов в сельском хозяйстве, в частности к деталям рабочих органов почвообрабатывающих машин, предназначенных для глубокого рыхления почвы.The proposed technical solution (utility model) relates to the field of cutting bodies of plows in agriculture, in particular to the details of the working bodies of tillage machines designed for deep loosening of the soil.

Глубокое рыхление предполагает обработку почвы без оборота пласта с сохранением поверхностного слоя. Обработка глубокорыхлителями разрушает образовавшуюся за предшествующие годы плужную подошву, что позволяет сохранять необходимую влагу в почве, а также предупреждать развитие ветровой и водной эрозии почв на полях.Deep loosening involves the cultivation of the soil without turning the layer while maintaining the surface layer. Processing with deep looseners destroys the plow pan formed over the previous years, which makes it possible to retain the necessary moisture in the soil, as well as to prevent the development of wind and water soil erosion in the fields.

По патенту RU 2648713 С1, МПК А01В 15/02, А01В 35/20, А01В 13/08, опубл. 28.03.2018 г. известно долото глубокорыхлителя, представляющее собой термоупрочненную криволинейную пластину, по всей площади рабочей поверхности и перпендикулярно боковым сторонам долота наплавлены валики высотой 4-6 мм и шириной 8-10 мм с шагом 20 мм, имеющие твердость 60-62 HRC и структуру, в которой присутствуют карбидные составляющие. Техническим результатом использования долота глубокорыхлителя является повышение абразивной износостойкости при его использовании для обработки связных суглинистых почв.According to the patent RU 2648713 C1, IPC A01B 15/02, A01B 35/20, A01B 13/08, publ. On March 28, 2018, a deep-ripper bit is known, which is a heat-strengthened curved plate, over the entire area of the working surface and perpendicular to the sides of the bit, rollers 4-6 mm high and 8-10 mm wide with a step of 20 mm are deposited, having a hardness of 60-62 HRC and structure containing carbide components. The technical result of using a subsoiler bit is to increase the abrasive wear resistance when it is used for processing cohesive loamy soils.

Недостатком долота глубокорыхлителя является регулярный шаг, между наплавленными валиками, обусловленный эмпирическим подходом к повышению износостойкости.The disadvantage of the subsoiler bit is the regular pitch between the deposited beads, due to the empirical approach to increasing wear resistance.

По патенту CN 205161039 U, МПК А01В 13/08, опубл. 20.04.2016 г. известен бионический полиномиально-изогнутый глубокорыхлитель с пониженным сопротивлением, состоящий из прикрепленного к стойке с помощью болтов долота, при этом стойка глубокорыхлителя имеет специальную бионическую форму, геометрия нижней части соответствует полиному четвертой степени. Известный варианты бионического полиномиально-изогнутого глубокорыхлителя с пониженным сопротивлением, в которых долото глубокорыхлителя представляет собой плоскую прямоугольную пластину шириной 40 мм и длиной 165 мм, имеет заточку режущей части с тыльной стороны и специальную бионическую форму на ее лицевой стороне, повторяющую контур лапы барсука. Техническим результатом использования глубокорыхлителя в целом, и долота в частности, является уменьшение тягового сопротивления при обработке почвы.According to the patent CN 205161039 U, IPC A01B 13/08, publ. On April 20, 2016, a bionic polynomially curved subsoiler with reduced resistance is known, consisting of a chisel attached to the rack with bolts, while the subsoiler post has a special bionic shape, the geometry of the lower part corresponds to a polynomial of the fourth degree. Known versions of a bionic polynomially curved subsoiler with reduced resistance, in which the subsoiler bit is a flat rectangular plate 40 mm wide and 165 mm long, has a sharpening of the cutting part on the back side and a special bionic shape on its front side, repeating the contour of a badger's paw. The technical result of using a subsoiler in general, and a chisel in particular, is a reduction in traction resistance during tillage.

Недостатком бионического полиномиально-изогнутого глубокорыхлителя является достижение технического результата посредством использования сложных для изготовления полиномиально изогнутых поверхностей из прочных материалов, обусловленное эмпирическим подходом к повышению износостойкости.The disadvantage of the bionic polynomially curved subsoiler is the achievement of a technical result through the use of polynomially curved surfaces difficult to manufacture from durable materials, due to an empirical approach to increasing wear resistance.

Ближайшим аналогом (прототипом) разработанной полезной модели является долото (патент RU 179169 U1, МПК А01В 15/00, А01В 35/20, А01В 39/20, опубл. 03.05.2018г.), изготовленное из стали и имеющее заточку режущей кромки, крепежные отверстия, отличающееся тем, что долото выполнено цельнокроеным из листовой стали 30ХГСА толщиной 22 мм в виде тела с зеркально расположенными режущими кромками, угол заточки которых равен 19°, при этом тело выполнено в виде прямоугольника длиной 195 мм и шириной 70 мм, рабочая поверхность наплавлена электродами Т590 до твердости 59,0 HRC, нерабочая поверхность термообработана до твердости 40 HRC, на которой приварены два кронштейна крепления к стойке рабочего органа, выполненные из стали 20 толщиной 8 мм, и каждый из которых имеет два фрезерованных эллипсовидных отверстия, расстояние между центрами которых соответствует расстоянию между центрами посадочных мест стойки рабочего органа, рабочая поверхность расположена относительно тела под углом 165°. Техническим результатом использования долота является увеличение ресурса эксплуатации долота рабочего органа с эффектом самозатачивания при рыхлении почвы без переворачивания слоев.The closest analogue (prototype) of the developed utility model is a chisel (patent RU 179169 U1, IPC А01В 15/00, А01В 35/20, А01В 39/20, published on 05/03/2018), made of steel and having a sharpened cutting edge, fastening holes, characterized in that the chisel is made in one piece of sheet steel 30KhGSA 22 mm thick in the form of a body with mirror-like cutting edges, the sharpening angle of which is 19 °, while the body is made in the form of a rectangle 195 mm long and 70 mm wide, the working surface is deposited electrodes T590 to a hardness of 59.0 HRC, the non-working surface is heat-treated to a hardness of 40 HRC, on which two brackets for fastening to the rack of the working body are welded, made of steel 20 8 mm thick, and each of which has two milled elliptical holes, the distance between the centers of which corresponds to the distance between the centers of the seats of the rack of the working body, the working surface is located relative to the body at an angle of 165°. The technical result of using the bit is to increase the service life of the bit of the working body with the effect of self-sharpening when loosening the soil without turning over the layers.

Недостатком долота является избыточный расход наплавочных электродов, обусловленный эмпирическим подходом к повышению износостойкости.The disadvantage of the bit is the excessive consumption of welding electrodes, due to the empirical approach to increasing wear resistance.

Технической задачей полезной модели является повышение срока службы (рабочего ресурса, т.е. ресурса эксплуатации) сменных долот глубокорыхлителей для обработки почв со вскрытием плужной подошвы за счет нанесения на рабочие поверхности долот защитных покрытий, геометрия которых определена посредством аналитических расчетов и проверена по результатам математического моделирования.The technical objective of the utility model is to increase the service life (working resource, i.e., operating life) of replaceable subsoiler bits for tillage with the opening of the plow pan by applying protective coatings to the working surfaces of the bits, the geometry of which is determined by analytical calculations and verified by the results of mathematical modeling.

Поставленная техническая задача достигается тем, что долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости, как и устройство, которое является ближайшим аналогом, выполнено цельнокроеным из листовой стали в виде тела с зеркально расположенными режущими кромками, угол заточки которых равен 19°, при этом тело выполнено в виде прямоугольника, рабочая поверхность наплавлена электродами, нерабочая поверхность термообработана, на нерабочей поверхности приварены два кронштейна крепления к стойке рабочего органа, каждый из которых имеет два фрезерованных эллипсовидных отверстия, расстояние между центрами которых соответствует расстоянию между центрами посадочных мест стойки рабочего органа, рабочая поверхность расположена относительно тела под углом.The stated technical problem is achieved by the fact that the deep-ripper bit of increased abrasive wear resistance, as well as the device, which is the closest analogue, is made in one piece from sheet steel in the form of a body with mirror-imposed cutting edges, the sharpening angle of which is 19°, while the body is made in the form of a rectangle , the working surface is deposited with electrodes, the non-working surface is heat-treated, on the non-working surface, two brackets for fastening to the working body stand are welded, each of which has two milled elliptical holes, the distance between the centers of which corresponds to the distance between the centers of the seating places of the working body stand, the working surface is located relative to the body at an angle.

Новым в разработанном долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости является то, что на рабочую поверхность посредством ручной электродуговой наплавки электродами Т590 наплавлены валики сферической формы, причем валики имеют твердость в диапазоне 60-62 HRC, оси симметрии валиков образуют угол 150° с осью симметрии тела с зеркально расположенными режущими кромками, причем первые два ряда валиков расположены на расстоянии 10 мм между геометрическими центрами друг друга, а аналогичное расстояние между геометрическими центрами валиков двух вторых рядов составляет 20 мм.A novelty in the developed deep-ripper bit with increased abrasive wear resistance is that spherical beads are deposited on the working surface by means of manual electric arc surfacing with T590 electrodes, and the beads have a hardness in the range of 60-62 HRC, the symmetry axes of the beads form an angle of 150 located cutting edges, and the first two rows of rollers are located at a distance of 10 mm between the geometric centers of each other, and a similar distance between the geometric centers of the rollers of the two second rows is 20 mm.

Рассмотрим причинно-следственную связь поставленной технической задачи и конструктивных особенностей долото глубокорыхлителя повышенной абразивной износостойкости, обеспечивающих ее достижение. Поставленная техническая задача достигается посредством уменьшения скорости эрозии на поверхности долот глубокорыхлителя при его использовании в среде с высокой изнашивающей способностью, сохранения геометрической формы торца режущей части за весь период эксплуатации. Сказанное выше поясняется с помощью фиг. 1, где изображено долото глубокорыхлителя - вид с лицевой стороны и разрез долота в осевой плоскости. Оно включает в себя: 1 - основу долота глубокорыхлителя; 2 - сформированные наплавкой валики; 3 - крепление к стойке рабочего органа.Let us consider the cause-and-effect relationship of the set technical task and the design features of the subsoiler bit with increased abrasive wear resistance, which ensure its achievement. The stated technical problem is achieved by reducing the erosion rate on the surface of the subsoiler bits when it is used in an environment with high wear capacity, maintaining the geometric shape of the end of the cutting part for the entire period of operation. The above is explained with the help of Fig. 1, which shows a subsoiler bit - a view from the front side and a section of the bit in the axial plane. It includes: 1 - subsoiler bit base; 2 - beads formed by surfacing; 3 - fastening to the rack of the working body.

Зеркальное расположение режущих кромок на теле долота обеспечивает продление срока службы долота, т.к. при износе одной режущей кромки долото разворачивается, и работа осуществляется другой режущей кромкой. Долото легко переустанавливается путем демонтажа двух болтов после износа одной стороны. Повышается длительность использования одного долота.The mirror arrangement of the cutting edges on the body of the bit provides an extension of the service life of the bit, because when one cutting edge is worn, the bit turns around and the work is carried out by the other cutting edge. The chisel is easily reinstalled by dismantling the two bolts after one side has worn out. Increases the duration of the use of one chisel.

Валики полуцилиндрической формы, имеющие твердость 60-62 HRC, нанесенные на лицевой поверхности долота методом ручной электродуговой наплавки электродами Т590, обеспечивают образование рифленой поверхности, что при перемещении массива почвы создает условия для уменьшения площади контактирования абразивной массы не только с рабочей поверхностью, но и с самими валиками, снижая тем самым скорость эрозии на режущей поверхности долота.Semi-cylindrical rollers with a hardness of 60-62 HRC, deposited on the front surface of the bit by manual arc welding with T590 electrodes, provide the formation of a corrugated surface, which, when moving the soil mass, creates conditions for reducing the area of contact of the abrasive mass not only with the working surface, but also with rollers themselves, thereby reducing the rate of erosion on the cutting surface of the bit.

Кроме того, расположение рабочей поверхности относительно тела под углом 165° обеспечивает плавный пропорциональный наклон, что позволяет проникать в пахотный слой земли с пониженным коэффициентом сопротивления, и, как следствие - снижает требуемую тяговую мощность, тем самым уметшая эксплуатационные расходы. Угол установки обеспечивается конструкцией стойки, на которой монтируется долото.In addition, the location of the working surface relative to the body at an angle of 165° provides a smooth proportional slope, which allows penetrating into the arable layer of the earth with a reduced coefficient of resistance, and, as a result, reduces the required traction power, thereby reducing operating costs. The installation angle is provided by the design of the stand on which the chisel is mounted.

Заявленные характеристики поясняются схемой, представленной на фиг. 2. При движении долота 1 в почвенной массе, ее контактирование происходит прежде всего с вершинами валиков 2, обеспечивая между ними пустое пространство, где влияние абразивных частиц минимально. Как следует из фиг. 2, контакт почвы и валиков происходит по их вершинам, что минимизирует площадь соприкосновения почвенной среды с ними. Изложенные в данном абзаце положения указывают на то, что уменьшение скорости эрозии происходит за счет конструктивных особенностей рабочей поверхности, обусловленных наличием наплавленных валиков.The claimed characteristics are illustrated by the diagram shown in Fig. 2. When the bit 1 moves in the soil mass, its contact occurs primarily with the tops of the rollers 2, providing an empty space between them, where the influence of abrasive particles is minimal. As follows from FIG. 2, the contact of soil and rollers occurs along their tops, which minimizes the area of contact between the soil medium and them. The provisions set out in this paragraph indicate that the decrease in the erosion rate occurs due to the design features of the working surface, due to the presence of deposited beads.

Таким образом, уменьшение скорости эрозии на режущей части долота достигается за счет совокупности следующих материаловедческих и конструктивных факторов: первый - высокая твердость валиков; второй - минимальная степень контактирования абразивных частиц почвы с металлом сформированных валиков и детали; третий - увеличение твердости металла в пространстве между валиками и сохранение ее первоначального значения на рабочей поверхности.Thus, a decrease in the erosion rate on the cutting part of the bit is achieved due to the combination of the following material science and design factors: the first is the high hardness of the rollers; the second - the minimum degree of contact of abrasive soil particles with the metal of the formed rollers and parts; the third is an increase in the hardness of the metal in the space between the rollers and the preservation of its original value on the working surface.

В конкретной реализации использовался глубокорыхлитель Gaspardo Artiglio. Использовалось долото с заявленными конструктивными характеристиками и геометрическими параметрами. Долото устанавливалось на стойку глубокорыхлителя Gaspardo Artiglio 400 посредством крепления болтами. При начале движения глубокорыхлителя Gaspardo Artiglio режущая кромка долота заглублялась на глубину 30 см. Выполнение верхней заточки под углом 19° при начале выполнения работ позволяло без труда заглубить глубокорыхлитель на заданную агротехническими требованиями глубину. Ресурс лезвия одной стороны - не менее 60 Га. При истирании режущей кромки с одной стороны долото разворачивалась на другую сторону и работы продолжались. Общий ресурс долота составляет не менее 120 Га.In a particular implementation, a Gaspardo Artiglio subsoiler was used. A bit with the declared design characteristics and geometric parameters was used. The chisel was mounted on the stand of the Gaspardo Artiglio 400 subsoiler by bolting. When the Gaspardo Artiglio subsoiler began to move, the cutting edge of the chisel was deepened to a depth of 30 cm. The upper sharpening at an angle of 19 ° at the start of work made it possible to easily deepen the subsoiler to the depth specified by agrotechnical requirements. The resource of the blade of one side is not less than 60 ha. When the cutting edge was worn on one side, the chisel turned to the other side and the work continued. The total bit resource is at least 120 ha.

Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает появление у заявленной конструкции долота глубокорыхлителя новых свойств, отличных от аналога и прототипа, а именно: на лицевой поверхности долота методом ручной электродуговой наплавки электродами Т590 нанесены валики сферической формы, имеющие твердость 60-62 HRC, первые два ряда валиков расположены на расстоянии 10 мм между центрами друг друга, вторые два ряда дублируются на расстоянии 20 мм между центрами от предыдущего ряда последнего валика до следующего ряда первого валика, образующие угол 150 градусов, направленный к центру долота. Таким образом, заявленные признаки изобретения соответствуют критерию «новизна».The specified set of essential features ensures the appearance of new properties in the claimed design of the subsoiler bit, which are different from the analogue and the prototype, namely: on the front surface of the bit, spherical rollers with a hardness of 60-62 HRC are applied on the front surface of the bit by the method of manual electric arc welding with T590 electrodes, the first two rows of rollers are located at a distance of 10 mm between the centers of each other, the second two rows are duplicated at a distance of 20 mm between the centers from the previous row of the last roller to the next row of the first roller, forming an angle of 150 degrees directed to the center of the bit. Thus, the claimed features of the invention meet the criterion of "novelty".

Результаты наблюдений позволили установить, что срок службы долото глубокорыхлителя, изготовленного в соответствии с формулой полезной модели в 9.5 раза выше, по сравнению с прототипом, что свидетельствует о достижении поставленной технической задачи.The results of the observations made it possible to establish that the service life of the subsoiler bit, manufactured in accordance with the formula of the utility model, is 9.5 times higher compared to the prototype, which indicates the achievement of the set technical task.

Claims

Deep-ripper chisel made of one-piece sheet steel in the form of a body with mirror-like cutting edges, the sharpening angle of which is 19°, while the body is made in the form of a rectangle, the working surface is welded with electrodes, the non-working surface is heat-treated, two brackets for fastening to the rack are welded on the non-working surface of the working body, each of which has two milled elliptical holes, the distance between the centers of which corresponds to the distance between the centers of the seats of the working body rack, the working surface is located at an angle relative to the body, characterized in that spherical shape, and the rollers have a hardness in the range of 60-62 HRC, the symmetry axes of the rollers form an angle of 150 ° with the axis of symmetry of the body with mirror-like cutting edges, the first two rows of rollers are located at a distance of 10 mm between the geometric centers of each other, and a similar distance between geometric centers of the rollers of the two second rows is 20 mm.