RU2195094C2

RU2195094C2 - Surface tillage tool

Info

Publication number: RU2195094C2
Application number: RU2001105075/13A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Абезин; В.В. Карпунин; А.М. Салдаев
Original assignee: Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: tillage tool has tine with working edge and rear wall. Flat hoe with front cutting edge is attached to rear wall of tine. Tine working edge has variable sharpening angle through height thereof. Part of tine adapted for tillage of surface layer has minimal sharpening angle. Variation of sharpening angle of working edge through height thereof is described by second-order equation: h

\binom{2}{c}

= 2 ρi, where h_c is height of tine; i is sharpening angle; ρ is focal parameter of parabola. Cutting edge on flat hoe wings is formed by sharpening of front face at variable angle, which is reducing from tine toward free end of each wing. Variation of sharpening angle of hoe wing edge is described by equation i₁= (Ab_h+C)/B, where i₁ is sharpening angle; b_h is length of hoe wing from tine to free end; A,B,C are coefficients of proportionality on the basis of test data. Hoe is joined to tine rear wall through slot and fixed in it by means of wedge. EFFECT: increased efficiency, improved quality of soil tillage and increased erosion control. 4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к средствам механизации сельскохозяйственного производства, а именно в качестве рабочего органа культиваторов для поверхностной обработки эрозионно-опасных почв, насыщенных сорной растительностью. The invention relates to agricultural machinery, in particular to means of mechanization of agricultural production, namely, as a working body of cultivators for surface treatment of erosion-hazardous soils saturated with weeds.

Известен рабочий орган культиватора, включающий стойку с режущей кромкой на фронтальной части и сопряженную с ней плоскорежущую лапу с односторонним лезвием на внешней кромке, в котором снабженная пяткой нижняя часть стойки сопряжена с упругим элементом, удаленные концы которого размещены на опорных площадках и в нишах крыльев плоскорежущей лапы, причем на удаленных концах упругого элемента выполнены окна с установленными в них фиксаторами ниш; фронтальная часть упругого элемента снабжена режущей кромкой; упругий элемент и плоскорежущая лапа выполнены из разнокачественных материалов; упругий элемент выполнен плоским; упругий элемент выполнен с изогнутой вниз по отношению к удаленным концам полкой; удаленные концы упругого элемента выполнены фигурными; ниши крыльев плоскорежущей лапы выполнены в виде двух оппозитно размещенных усеченных неравнобоких четырехугольных пирамид, основания которых совмещены с нижней плоскостью плоскорежущей лапы, а одна из боковых граней, образованная локальным срезом части крыла, параллельной заднему обрезу и смещенной от него на величину опорной площадки, образует щель для размещения удаленного конца упругого элемента; фиксаторы выполнены в виде локальных выпуклостей на верхних основаниях усеченных пирамид и направлены выступающими частями к нижней плоскости плоскорежущей лапы; пятка стойки соединена с упругим элементом посредством заклепок; пятка снабжена лезвием, смещенным назад относительно режущей кромки упругой пластины; передняя и задняя кромки плоскорежущей лапы выполнены по конгруэнтным линиям (RU, патент 2104624 C1, МПК⁶ А 01 В 35/26. Рабочий орган культиватора //Салдаев А. М. , Чамурлиев О. Г. , Андреев И.Н., заявлено 26.07.1996, опубликовано 20.02.1998).A well-known working body of the cultivator, including a stand with a cutting edge on the front part and a plane-cutting leg mating with it with a one-sided blade on the outer edge, in which the bottom part of the rack equipped with a heel is associated with an elastic element, the remote ends of which are placed on supporting platforms and in the niches of the plane-cutting wings paws, moreover, at the remote ends of the elastic element there are windows with niche fixators installed in them; the front part of the elastic element is provided with a cutting edge; the elastic element and the plane-cutting paw are made of different quality materials; the elastic element is made flat; the elastic element is made with a shelf bent downward towards the distal ends; the remote ends of the elastic element are made curly; the niches of the wings of the plane-cutting legs are made in the form of two opposite truncated unequal quadrangular pyramids, the bases of which are aligned with the lower plane of the plane-cutting legs, and one of the side faces formed by a local section of the wing part parallel to the rear edge and offset from it by the size of the supporting area forms a gap to accommodate the distal end of the elastic member; the latches are made in the form of local bulges on the upper bases of the truncated pyramids and are directed by the protruding parts to the lower plane of the plane-cutting paws; the heel of the rack is connected to the elastic element through rivets; the heel is equipped with a blade offset back relative to the cutting edge of the elastic plate; the front and rear edges of the flat-cut legs are made along congruent lines (RU, patent 2104624 C1, IPC ⁶ A 01 B 35/26. The working body of the cultivator // Saldaev A. M., Chamurliev O. G., Andreev I. N., stated 07.26.1996, published 02.20.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся неудовлетворительное качество крошения и неполное подрезание сорной растительности. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known device include unsatisfactory quality of mowing and incomplete cutting of weed vegetation.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является плоскорежущая лапа, включающая стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, в которой плоскорежущая лапа снабжена скалывающими элементами, размещенными уступами и со смещением назад от режущей кромки лапы; скалывающий элемент выполнен в виде призмы, одна из боковых граней которой ортогональна к верхней плоскости лапы и к направлению ее движения, а высота призмы больше или равна толщине стрельчатой плоскорежущей лапы (RU, патент 2105446 С1, МПК⁶ A 01 В 35/26. Плоскорежущая лапа //Салдаев А.М., Сапунков А.П., Сапункова А.А., заявлено 25.04.1996, опубликовано 27.02.1998).The closest device of the same purpose to the claimed object according to the totality of features is a flat-cutting paw, including a rack with a working edge and a rear wall, on which a lancet flat-cutting paw with a front cutting edge is fixed, in which the flat-cutting paw is equipped with cleaving elements placed by ledges and shifted back from the cutting edge of the paw; the shearing element is made in the form of a prism, one of the side faces of which is orthogonal to the upper plane of the paw and to the direction of its movement, and the height of the prism is greater than or equal to the thickness of the lancet flat-cutting paws (RU, patent 2105446 C1, IPC ⁶ A 01 B 35/26. paw // Saldaev A.M., Sapunkov A.P., Sapunkova A.A., claimed on 04.25.1996, published on 02.27.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся неполное подрезание корней сорняков крыльями плоскорежущей лапы. The reasons that impede the achievement of the required technical result when using the known device adopted for the closest analogue include incomplete cutting of the roots of weeds by the wings of a plane-cutting paw.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение качества обработки эрозионно-опасных почв с сильной сорной растительностью в междурядьях пропашных, в т.ч. и бахчевых культур и на поверхности паровых и т.п. полей. The problem to which the invention is directed is to improve the quality of the processing of erosion-hazardous soils with strong weed vegetation in row-row rows, including and melons and on the surface of steam, etc. fields.

Технический результат - создание мульчирующего слоя в верхнем горизонте агрономически ценными почвенными фракциями, полное механическое уничтожение сорняков, качественная обработка верхнего слоя с посевным ложем при обработке паров и полей для посева теплолюбивых культур, исключение выноса эрозионно-опасных частичек почвы вместе с влажным нижним слоем. EFFECT: creation of a mulching layer in the upper horizon with agronomically valuable soil fractions, complete mechanical destruction of weeds, high-quality processing of the upper layer with a sowing bed when processing vapors and fields for sowing heat-loving crops, elimination of the removal of erosion-hazardous soil particles together with a moist lower layer.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном рабочем органе для поверхностной обработки почвы, включающем стойку с рабочей кромкой и задней стенкой, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа с передней режущей кромкой, согласно изобретению рабочая кромка стойки образована с переменным углом заточки по ее высоте, причем заточка с минимальным углом выполнена на части стойки, обрабатывающей поверхностный слой, а режущая кромка на крыльях плоскорежущей лапы образована заточкой передней грани с переменным углом, уменьшающимся в направлении свободного конца каждого крыла от стойки, причем лапа с задней стенкой стойки сопряжена посредством паза и зафиксирована в нем посредством клина, изменение угла заточки рабочей кромки по высоте стойки описано уравнением второго порядка
h_c ² = 2ρiⁱ,
где h_с - высота стойки;
i - угол заточки;
ρ - фокальный параметр параболы,
а изменение угла заточки режущей кромки крыла лапы описано уравнением прямой вида
i₁ = -(Ab_л+C)/B,
где i₁ - угол заточки;
b_л - длина крыла лапы от стойки до свободного конца;
А, В, С - коэффициенты пропорциональности, выполненные на основе экспериментальных данных.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a known working body for surface tillage, including a rack with a working edge and a rear wall, on which a lancet flat cutting leg with a front cutting edge is fixed, according to the invention, the working edge of the rack is formed with a variable sharpening angle its height, and sharpening with a minimum angle is made on the part of the rack processing the surface layer, and the cutting edge on the wings of a plane-cutting paw is sharpened the front face of the variable angle that decreases toward the free end of each wing of the rack, and the rear wall paw rack interfaced through the groove and secured therein by a wedge angle change working edge sharpening adjustment rack described second-order equation
h _c ² = 2ρi ⁱ ,
where h _with - the height of the rack;
i is the angle of sharpening;
ρ is the focal parameter of the parabola,
and the change in the angle of sharpening of the cutting edge of the wing of the leg is described by a direct equation
i ₁ = - (Ab _l + C) / B,
where i ₁ is the angle of sharpening;
b _l - the wing length of the legs from the rack to the free end;
A, B, C are proportionality coefficients based on experimental data.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен рабочий орган для поверхностной обработки почвы, вид сбоку. In FIG. 1 shows a working body for surface tillage, side view.

На фиг.2 - то же, вид в плане. Figure 2 is the same plan view.

На фиг. 3 изображен график изменения угла заточки рабочей кромки стойки по ее высоте. In FIG. 3 shows a graph of the change in the angle of sharpening the working edge of the rack along its height.

На фиг.4 показаны графики изменения углов заточки режущих кромок на крыльях плоскорежущей лапы предлагаемого рабочего органа (i_I=f(b_л)) и серийного рабочего органа (i₂=f(b_л)).Figure 4 shows graphs of changes in the sharpening angles of the cutting edges on the wings of a plane-cutting paw of the proposed working body (i _I = f (b _l )) and serial working body (i ₂ = f (b _l )).

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем. Information confirming the possibility of implementing the claimed invention are as follows.

Рабочий орган для поверхностной обработки почвы включает стойку 1 с рабочей кромкой 2 и задней стенкой 3, на которой закреплена стрельчатая плоскорежущая лапа 4 с передней режущей кромкой 5. Стойка 1 снабжена монтажным участком 6. Монтажный участок 6, наклонная стойка 1 и задняя стенка 3 выполнены единой деталью из листовой стали толщиной не более 8 мм. Материал - сталь 40Х. Рабочая кромка 2 стойки 1 образована с переменным углом заточки i по ее высоте h_c. Изменение угла заточки i рабочей кромки 2 по высоте h_с стойки 2 описано уравнением второго порядка вида
h_c ² = 2ρiⁱ,
где h_c - высота стойки 1;
i - угол заточки рабочей кромки 2 стойки 1;
ρ - фокальный параметр параболы.The working body for surface tillage includes a rack 1 with a working edge 2 and a rear wall 3, on which a lancet flat-cutting paw 4 is mounted with a front cutting edge 5. The rack 1 is provided with an assembly section 6. An assembly section 6, an inclined rack 1 and a rear wall 3 are made a single piece of sheet steel with a thickness not exceeding 8 mm. Material - steel 40X. The working edge 2 of the rack 1 is formed with a variable sharpening angle i along its height h _c . The change in the angle of sharpening i of the working edge 2 in height h _{from the} rack 2 is described by a second-order equation of the form
h _c ² = 2ρi ⁱ ,
where h _c - rack height 1;
i is the angle of sharpening of the working edge 2 of the rack 1;
ρ is the focal parameter of the parabola.

Изменение угла заточки i по высоте h_с стойки 1 представлено графиком i= f(h_c) на фиг.3.The change in the angle of sharpening i in height h _from rack 1 is represented by a graph i = f (h _c ) in FIG. 3.

Угол резания δ_I режущей кромки 2 по высоте стойки 1 находится расчетом по формуле
δ₁ = arctg[tgi•Sin(180^oC-β)]
где β - угол наклона рабочей кромки 2 к горизонту (см. фиг.1).The cutting angle δ _{I of the} cutting edge 2 along the height of the rack 1 is calculated by the formula
δ ₁ = arctan [tgi • Sin (180 ^o C-β)]
where β is the angle of inclination of the working edge 2 to the horizon (see figure 1).

Заточка с минимальным углом i_min (на графике показана т. 1 на фиг.3) выполнена на части стойки 1, обрабатывающая поверхностный слой (a_ном). Этим выполняется условие полного перерезания сорной растительности на поверхности поля с минимальным усилием и исключаются нависания вегетативной массы на фронтальной части стойки 1.Sharpening with a minimum angle i _min (the graph shows t. 1 in figure 3) is made on the part of the rack 1, processing the surface layer (a _nom ). This fulfills the condition of complete cutting of weed vegetation on the field surface with minimal effort and the overhang of the vegetative mass on the front of the rack 1 is excluded.

Режущая кромка 5 на крыльях 6 и 7 (см. фиг.2) плоскорежущей лапы 4 образована заточкой передней грани с переменным углом по длине крыльев. Угол заточки i_I (например, правого крыла 7) уменьшается от стойки 1 в направлении свободного конца каждого крыла 6(7). Изменение угла заточки i_I режущей кромки крыла лапы описано уравнением прямой вида

где i - угол заточки режущей кромки 5;
b_л - длина крыла 6(7) лапы 4 от стойки 1 до свободного конца;
А, В, C - коэффициенты пропорциональности, выполненные на основе экспериментальных данных.The cutting edge 5 on the wings 6 and 7 (see figure 2) plane-cutting legs 4 is formed by sharpening the front face with a variable angle along the length of the wings. The sharpening angle i _I (for example, of the right wing 7) decreases from the strut 1 in the direction of the free end of each wing 6 (7). The change in the angle of sharpening i _{I of the} cutting edge of the wing of the leg is described by a direct equation

where i is the angle of sharpening of the cutting edge 5;
b _l - the length of the wing 6 (7) legs 4 from the rack 1 to the free end;
A, B, C - proportionality coefficients made on the basis of experimental data.

Переменный угол резания δ₁ каждым крылом 6(7) определяется из аналитической зависимости

где γ - угол раствора режущих кромок 5 на крыльях 6 и 7 лапы 4.The variable cutting angle δ _{1 by} each wing 6 (7) is determined from the analytical dependence

where γ is the angle of the cutting edges 5 on the wings 6 and 7 of the legs 4.

Угол заточки i_I режущих кромок 5 на крыльях 6 и 7 показан графиком функции i_I= f(b_л) на фиг.4. Здесь же для сравнения представлен пунктирной линией график изменения угла заточки i₂=f(b_л) серийно выпускаемой стрельчатой лапы по ГОСТ 1343-76.The grinding angle i _{I of the} cutting edges 5 on the wings 6 and 7 is shown in the graph of the function i _I = f (b _l ) in FIG. Here, for comparison, a dashed line shows a graph of the change in the sharpening angle i ₂ = f (b _l ) of a commercially available pointed arm according to GOST 1343-76.

Упомянутая выше лапа 4 с задней стенкой 3 стойки 1 сопряжена посредством паза 8 и зафиксирована в нем посредством плоского клина 9. Для этого на задней стенке 3 и на монтажной части лапы 4 выполнены прямоугольные отверстия. Клин 9 прочно и надежно удерживает лапу 4 в пазе 8 задней стенки 3. The aforementioned paw 4 with the rear wall 3 of the rack 1 is joined by a groove 8 and fixed therein by means of a flat wedge 9. For this, rectangular holes are made on the rear wall 3 and on the mounting part of the paw 4. Wedge 9 firmly and reliably holds paw 4 in the groove 8 of the rear wall 3.

Рабочий орган функционирует следующим образом. The working body operates as follows.

При установившемся движении, например при обработке междурядий пропашных культур, насыщенных сорняками, первым в работу вступает наклонная к горизонту под углом β рабочая кромка 2 (см. фиг.1). Стебли сорной растительности за счет угла наклона кромки 2 и поступательного перемещения стойки 1 сначала скользят сверху вниз. Этому способствуют два условия: 1) отсутствие опоры для резания; 2) в работе первым в контакт со стеблем вступает более "тупая", т. е. с меньшим углом заточки рабочая кромка 2. При достижении поверхности поля (междурядья) стебель притормаживается. За счет инерции покоя и трения о поверхность верхнего сухого (иссушенного) слоя почвы стебель приобретает упругую опору и разрезается тонкой режущей кромкой на две равные или неравные части. За счет сил трения разрезанные куски стебля остаются на поверхности междурядья. Нижняя очищенная часть стойки 1 вертикально подрезает слой почвы на заданную глубину культивации. В случае нависания инородных предметов (шпагат, вязальная проволока) или толстых корней сорняков, последние за счет угла наклона β рабочей кромки 2 к горизонту увлекаются в нижние слои почвы. With a steady motion, for example, when processing rows of row crops saturated with weeds, the first to enter is the working edge 2 inclined to the horizon at an angle β (see Fig. 1). The stems of weeds due to the angle of inclination of the edge 2 and the translational movement of the rack 1 first slide from top to bottom. Two conditions contribute to this: 1) lack of support for cutting; 2) in work, the first one comes into contact with the stem more “blunt”, that is, with a smaller angle of sharpening, the working edge 2. When the surface of the field (row-spacing) is reached, the stem is braked. Due to the inertia of rest and friction on the surface of the upper dry (dried) soil layer, the stem acquires an elastic support and is cut by a thin cutting edge into two equal or unequal parts. Due to the friction forces, the cut pieces of the stem remain on the surface of the aisle. The lower cleaned part of the rack 1 vertically cuts the soil layer to a predetermined cultivation depth. In the case of overhang of foreign objects (twine, knitting wire) or thick roots of weeds, the latter, due to the angle β of the working edge 2 to the horizon, are carried away to the lower soil layers.

Далее в работу вступают режущие кромки 5 на крыльях лап 6 и 7. Режущими кромками 5 лапы 4 корни сорняков перерезаются на глубине 6-12 см от поверхности поля. Несрезанные корни при движении лапы 4 перемещаются (сползают) в направлении свободных концов крыльев 6 и 7 с более острыми кромками, нежели у стойки 1. Оcтрозаточенными кромками 5 срезаются на части корни сорняков не только встречающиеся по фронту, но и сползающие в боковых направлениях, например корни вьюнка. Then the cutting edges 5 on the wings of the legs 6 and 7 come into operation. The cutting edges of the 5 legs 4 of the weed roots are cut at a depth of 6-12 cm from the field surface. Uncut roots when the legs 4 move (slide) in the direction of the free ends of the wings 6 and 7 with sharper edges than those of the rack 1. With the sharpened edges 5, weed roots are cut not only along the front, but also sliding in the lateral directions, for example the roots of bindweed.

Таким образом, заточка с переменными углами стойки 1 и крыльев 6 и 7 лапы 4 обеспечивает не только полное подрезание сорной (нежелательной) растительности, но и рыхление верхнего слоя почвы без выноса нижних слоев на дневную поверхность; выравнивание поверхности поля; полное разрушение почвенной корки; крошение глыб и комьев почвы до агрономически ценных фракций; полное уничтожение проростков и всходов холодостойких сорняков; устойчивое выполнение технологического процесса при минимальном тяговом сопротивлении рабочего органа на более высоких рабочих скоростях (10-12 км/ч) за счет отсутствия обволакивания рабочих органов (стойки и лапы) растительными остатками предшественников и сорняками; уменьшения числа культивации на паровом поле; сохранение и увеличение запасов почвенной влаги; формирование выровненного почвенного ложа. Thus, sharpening with variable angles of rack 1 and wings 6 and 7 of leg 4 provides not only complete cutting of weed (undesirable) vegetation, but also loosening of the upper soil layer without moving the lower layers to the day surface; leveling the surface of the field; complete destruction of the soil crust; crumbling blocks and clods of soil to agronomically valuable fractions; complete destruction of seedlings and seedlings of cold-resistant weeds; stable performance of the process with minimal traction resistance of the working body at higher working speeds (10-12 km / h) due to the lack of enveloping of the working bodies (racks and legs) with plant residues of predecessors and weeds; reducing the number of cultivations in the steam field; conservation and increase of soil moisture reserves; the formation of a leveled soil bed.

Claims

A working body for surface tillage, including a rack with a working edge and a rear wall, on which a lancet flat-cutting paw with a front cutting edge is fixed, characterized in that the working edge of the rack is formed with a variable sharpening angle along its height, and sharpening with a minimum angle is performed on part of the rack processing the surface layer, and the cutting edge on the wings of the paw is formed by sharpening the front face with a variable angle decreasing in the direction of the free end of each wing from the rack, paw rear wall rack interfaced through the groove and secured therein by a wedge angle change working edge sharpening adjustment rack described second-order equation of the form h _c ² = 2ρi, wherein h _c - rack height, mm; i is the angle of sharpening; ρ is the focal parameter of the parabola, and the change in the angle of sharpening of the cutting edge of the wing of the leg is described by a straight line equation i = - (Аb _l + С) / В, where i is the angle of sharpening; b _l - the wing length of the legs from the rack to the free end, mm; A, B, C - proportionality coefficients obtained on the basis of experimental data.