RU2197811C2

RU2197811C2 - Digging tool

Info

Publication number: RU2197811C2
Application number: RU99127673A
Authority: RU
Inventors: Р.В. Буробин; С.Н. Борычев; Н.В. Бышов; В.М. Колиденков; С.А. Коноплев; В.А. Кочетков; В.М. Переведенцев; И.А. Успенский
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: digging tool has at least one share and toothed disks mounted at both sides of share. Cutting edge of each tooth is extending in curved line at constant polar shear angle. Toothed disks positioned at outer side of working tool are equipped with earth engaging members and connected to drive. Toothed disks are further equipped at their drive side with torque vibration pulser and inertia drive mechanism arranged in succession on drive shaft. Torque vibration pulser is made in the form of planetary gear mechanism with central toothed wheel and opposite phase unbalanced satellites meshed with central toothed wheel. Satellites are positioned on carrier, which is kinematically connected to disk shaft. Inertia drive mechanism is mounted on disk shaft and is made in the form of ratchet positioned in casing. Oppositely arranged connecting rods are coupled with ratchet and slides are joined to connecting rods. Slides are mounted in guides and connected with flexible members fixed on casing of said mechanism. Digging tool is designed for use in root harvesting machines. EFFECT: simplified construction and enhanced reliability in operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к выкапывающим рабочим органам корнеклубнеуборочных машин. The invention relates to agricultural machinery, namely to digging working bodies of root-harvesting machines.

Известен выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий лемех и два сферических диска, установленных посредством осей на стойке, при этом диски выполнены с трапециевидными зубьями по периферии, причем передние кромки зубьев отогнуты внутрь сферических дисков, а задние кромки отогнуты наружу (авт. свид. СССР 1139332, кл. A 01 D 23/04, 1985). Known for digging a working body of a root-harvesting machine containing a ploughshare and two spherical disks mounted by axes on a stand, the disks being made with trapezoidal teeth along the periphery, the front edges of the teeth bent inward of the spherical disks and the rear edges bent outward (author's certificate. USSR. 1139332, class A 01 D 23/04, 1985).

Однако, как показали лабораторно-полевые и хозяйственные исследования, такой выкапывающий рабочий орган характеризуется низкой производительностью и технологической надежностью, так как сферические диски с трапециевидными зубьями при подрезании клубненосного слоя грядки не обеспечивают качественного защемления стеблей ботвы и растительных остатков между диском и поверхностью поля, их захват, подрезание и продвижение стеблей по лемеху. Такое положение возникает при слишком большой величине угла защемления между касательной к лезвию трапециевидного зуба сферического диска и поверхностью поля, что приводит к перемещению стеблей ботвы и сорняков впереди диска и, следовательно, к сгруживанию почвы на лемехах машины (Родин К.И. Изыскание и исследование подкапывающих органов картофелеуборочных машин для работы на торфяных почвах: Дис. канд.техн. наук. - Рязань, 1968, - 165 с.). However, as laboratory and field studies and economic studies have shown, such a digging-out working body is characterized by low productivity and technological reliability, since spherical disks with trapezoidal teeth when cutting the tuberous layer of the beds do not provide high-quality pinching of the tops and plant residues between the disk and the field surface, their capture, cutting and advancement of stalks on a ploughshare. This situation occurs when the pinch angle is too large between the tangent to the blade of the trapezoidal tooth of the spherical disk and the field surface, which leads to movement of the tops and weeds in front of the disk and, therefore, to unloading the soil on the plowshares of the machine (Rodin K.I. digging organs of potato harvesting machines for work on peat soils: Thesis of Candidate of Technical Sciences. - Ryazan, 1968, - 165 p.).

Известен также выкапывающий рабочий орган картофелеуборочной машины, содержащий, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по логарифмической кривой с постоянным полярным углом резания (авт. свид. СССР 1674723, кл. А 01 D 25/04, 1988). Also known is a digging-out working body of a potato harvester containing at least one share and gear discs installed on both sides of it, in which the cutting edge of each tooth is made according to a logarithmic curve with a constant polar angle of cutting (ed. Certificate of the USSR 1674723, class A 01 D 25/04, 1988).

В таком выкапывающем рабочем органе геометрическая форма режущей кромки зубьев диска и его конструктивные параметры обеспечивают постоянство угла защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля, причем близким к оптимальному для скользящего резания. При скользящем резании растительные остатки (ботва, сорняки, корневища и др.) почти полностью подрезаются, а не подрезанные сходят с зуба диска. В результате подкапывающий орган не забивается растительностью, не сгруживает и не разваливает пласт, что, и свою очередь, повышает технологическую надежность картофелеуборочных машин. In such a digging tool, the geometrical shape of the cutting edge of the teeth of the disk and its design parameters ensure a constant pinching angle of the plant residues between the tooth blade and the field surface, which is close to optimal for sliding cutting. With sliding cutting, plant debris (tops, weeds, rhizomes, etc.) are almost completely cut, and not cut off the tooth of the disk. As a result, the undermining organ is not clogged with vegetation, does not unload and does not collapse the formation, which, in turn, increases the technological reliability of potato harvesters.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом (авт. свид. СССР 1813344, кл. А 01 D 25/04, 1991). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a digging working body of a root-harvesting machine containing at least one share and gear discs installed on both sides of it, the cutting edge of each tooth is made along a curve with a constant polar angle of cutting, while the gear discs mounted on the outside of the working body are equipped with tipping gears and connected to the drive (ed. certificate. USSR 1813344, class A 01 D 25/04, 1991).

Положительной особенностью конструкции такого рабочего органа является наличие приводных зубчатых дисков с почвозацепами. Сообщение дискам принудительного вращения несколько повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины и снижает его тяговое сопротивление. A positive feature of the design of such a working body is the presence of drive gear discs with tillers. The message to the forced rotation discs slightly increases the technological reliability of the root harvester and reduces its traction resistance.

Однако следует отметить, что на уплотненных почвах и задернелых участках привод зубчатых дисков испытывает большие динамические нагрузки, при этом процесс резания растительных остатков характеризуется достаточно высокой энергоемкостью, что снижает эффективное использование выкапывающего рабочего органа корнеклубнеуборочной машины. However, it should be noted that on compacted soils and soddy areas, the drive of the gear discs experiences high dynamic loads, while the process of cutting plant residues is characterized by a rather high energy intensity, which reduces the efficient use of a digging working element of a root-harvesting machine.

Задача предлагаемого изобретения - повышение технологической надежности выкапывающего рабочего органа корнеклубнеуборочной машины за счет снижения сопротивления почвы при вибрационно-угловых колебаниях зубчатых дисков. The objective of the invention is to increase the technological reliability of a digging working body of a root-harvesting machine by reducing soil resistance during vibration-angular vibrations of gear discs.

Поставленная задача достигается тем, что в выкапывающем рабочем органе, содержащем, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом, согласно изобретению, зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены со стороны привода последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. При этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, причем водило кинематически связано с валом зубчатого диска, инерционный механизм установлен на валу зубчатого диска и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными на корпусе механизма. The problem is achieved in that in a digging working body containing at least one share and gear discs installed on both sides of it, in which the cutting edge of each tooth is made along a curve with a constant polar angle of cutting, while gear discs installed on the external side of the working body, equipped with tillers and connected with the drive, according to the invention, the gear disks installed on the external side of the working body are equipped with imp lsatorom torsional vibrations and inertial mechanism. In this case, the torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism with a central gear wheel and antiphase unbalanced satellites in contact with it mounted on the carrier, the carrier kinematically connected to the shaft of the gear disk, the inertial mechanism mounted on the shaft of the gear disk and made in the form of a gear located in the housing a crank connected by means of opposing connecting rods with sliders mounted in guides and connected with elastic elements fixed on the case of the mechanism.

На фиг.1 изображен рабочий орган корнеклубнеуборочной машины; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - привод зубчатого колеса. Figure 1 shows the working body of a root-harvesting machine; figure 2 - a view of figure 1; figure 3 - gear drive.

Выкапывающий рабочий орган включает, по крайней мере, один лемех 1, по обе стороны которого с внешней стороны установлены зубчатые диски 2, 3. Зубчатые диски 2 имеют привод от гидромоторов 4. На зубчатых дисках 2 имеются почвозацепы 5 с рабочей гранью 6. Диски 2, 3 имеют зубья 7, режущая кромка которых выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания. Digging working body includes at least one ploughshare 1, on both sides of which gear discs 2, 3 are installed on the outside. The gear discs 2 are driven by hydraulic motors 4. On the gear discs 2 there are couplings 5 with a working face 6. Disks 2 , 3 have teeth 7, the cutting edge of which is made along a curve with a constant polar angle of cutting.

Зубчатые диски 2 снабжены со стороны привода последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма, содержащего корпус, центральное зубчатое колесо 8 и находящихся с ним в зацеплении диаметрально расположенных на водиле 9 сателлитов 10 с противофазно неуравновешенными дебалансами 11. Водило 9 кинематически связано с валом 12 зубчатого диска 2. Инерционный механизм, установленный на валу диска 2, выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа 13, с которым соединены противоположно расположенные шатуны 14, а с последними связаны ползуны 15, при этом ползуны смонтированы в направляющих 16 и соединены с упругими элементами 17, закрепленными на неподвижном корпусе 18. Toothed disks 2 are equipped with a torsion oscillator and an inertial mechanism sequentially mounted on its shaft on the drive side. The torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism, comprising a housing, a central gear wheel 8 and gears 9, diametrically located on the carrier, 10 with counterbalanced unbalanced unbalances 11. The carrier 9 is kinematically connected to the shaft 12 of the gear disk 2. Inertial mechanism mounted on the shaft of the disk 2 is made in the form of a crank 13 located in the housing, with which the opposing connecting rods 14 are connected, and the sliders 15 are connected to the latter, while the sliders are mounted are guided in guides 16 and connected to elastic elements 17 fixed on a fixed housing 18.

Выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины работает следующим образом. Digging the working body of the root harvesting machine works as follows.

Рабочий орган внедряется в подкапываемую грядку. При движении машины снизу клубненосный пласт подрезается лемехом 1. Зубчатые диски 2, 3 отрезают клубненосный пласт с обеих сторон, пласт защемляется между дисками и перемещается по лемеху 1 вверх на сепарирующий элеватор машины. Благодаря тому, что режущие кромки зубьев дисков 2, 3 выполнены по кривой с постоянным полярным углом резания, выполняются оптимально возможные условия защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля и резание их со скольжением. При повороте зубчатых дисков 2 почвозацепы 5 внедряются в клубненосный пласт и обжимают его, смещая по лемеху 1. Форма рабочей грани 6 почвозацепов 5 обеспечивает постоянное направление силы воздействия на пласт и способствует передвижению почвы по лемеху 1. The working body is introduced into the undermined bed. When the machine moves from below, the tuberous layer is cut by ploughshare 1. Toothed discs 2, 3 cut the tuberous layer from both sides, the layer is pinched between the disks and moves upward through the share 1 to the separating machine elevator. Due to the fact that the cutting edges of the teeth of the disks 2, 3 are made according to a curve with a constant polar angle of cutting, the optimum possible conditions of jamming of plant debris between the tooth blade and the field surface and their cutting with sliding are fulfilled. When the toothed discs 2 are rotated, the soil 5 is introduced into the tuberous layer and squeezed, shifting along the ploughshare 1. The shape of the working face 6 of the soil tipping 5 provides a constant direction of the force acting on the layer and promotes the movement of soil along the share 1.

Зубчатые диски 2 приводятся во вращение от гидромоторов 4. При этом вращение от привода на вал 12 диска 2 осуществляется через импульсатор крутильных колебаний, выполненный в виде планетарно-зубчатого механизма, ведущее центральное зубчатое колесо 8 которого передает вращение сателлитам 10. Противофазная неуравновешенность сателлитов 10 дебалансами 11 вызывает на водиле 9 знакопеременный вращающий момент - его крутильные колебания, которые передаются валу 12 диска 2. При этом размах крутильных колебаний ограничивается линейной деформацией упругих элементов 17, которые попеременно сжимаются - разжимаются от поворота кривошипа 13, движения шатунов 14 и ползунов 15, скользящих по направляющим 16. Деформация упругих элементов 17 позволяет создавать размах крутильных колебаний вала 12 и, соответственно, диска 2 до 90^o без применения ускоряющих механических передач. Оптимальность работы инерционного механизма предусматривает противоположное расположение направляющих 16.The gear disks 2 are driven from the hydraulic motors 4. In this case, the rotation from the drive to the shaft 12 of the disk 2 is carried out through a torsion oscillator made in the form of a planetary-gear mechanism, the central gear 8 of which transmits the rotation to the satellites 10. Antiphase imbalance of the satellites by 10 unbalances 11 causes alternating torque on carrier 9 — its torsional vibrations, which are transmitted to the shaft 12 of disk 2. In this case, the magnitude of torsional vibrations is limited by linear deformation other elements 17, which are alternately compressed — are unclenched by turning the crank 13, the movement of the connecting rods 14 and the sliders 15 sliding along the guides 16. The deformation of the elastic elements 17 allows you to create a range of torsional vibrations of the shaft 12 and, accordingly, the disk 2 to 90 ^o without the use of accelerating mechanical gears. The optimality of the inertial mechanism provides for the opposite arrangement of the guides 16.

Таким образом, вал 12 с зубчатым диском 2 совершает, помимо вращательного движения вокруг своей оси, дополнительно еще и угловые колебания. Импульсные угловые колебания дисков 2, динамика и направленность силового поля их воздействия на структурно-агрегатное состояние почвы обеспечивает наиболее интенсивное разрушение структурных связей подрезаемого пласта и эффективную обрезку его клубненосной части контурной поверхностью диска с боковых сторон лемеха при значительном уменьшении сил сопротивления резанию, при этом исключается заклинивание почвенного пласта в пространстве между диском и лемехом, в том числе при работах на уплотненных почвах и задернелых участках поля. Это, в свою очередь, значительно снижает тяговое сопротивление выкапывающего рабочего органа и повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины. Thus, the shaft 12 with the toothed disk 2 performs, in addition to the rotational movement around its axis, also angular oscillations. Pulse angular vibrations of disks 2, dynamics and direction of the force field of their influence on the structurally-aggregate state of the soil provides the most intense destruction of structural bonds of the undercut formation and effective cutting of its tuberous part by the contour surface of the disk from the sides of the share with a significant decrease in cutting resistance forces, while eliminating jamming of the soil formation in the space between the disk and the share, including when working on compacted soils and soddy areas of the field. This, in turn, significantly reduces the traction resistance of the excavating working body and increases the technological reliability of the root harvester.

При угловом осциллирующем цикле движения дисков 2 почвозацепы 5 при внедрении в клубненосный пласт также способствуют эффективному разрушению устойчивых связей и структурных образований почвы за счет создания сложного напряженного состояния, так как помимо напряжения сжатия и растяжения, сконцентрированных в зоне вращения дисков, возникают объемные напряжения изгиба, ускоряющие процесс разрыва и крошения пласта. With an angular oscillating cycle of movement of the disks 2, the soil couplings 5, when introduced into the tuberous layer, also contribute to the effective destruction of stable bonds and structural formations of the soil due to the creation of a complex stress state, since in addition to compressive and tensile stresses concentrated in the zone of rotation of the disks, volumetric bending stresses arise, accelerating the process of fracturing and crumbling of the reservoir.

Вибрационно-колебательный режим зубчатых дисков 2 в условиях влажного состояния почвы обеспечивает их самоочистку, при этом снижается коэффициент трения почвы по поверхности составляющих его элементов и уменьшается энергоемкость перемещения почвенного пласта по лемеху. The vibrational-vibrational regime of the toothed discs 2 in the conditions of the moist state of the soil ensures their self-cleaning, while the coefficient of friction of the soil on the surface of its constituent elements decreases and the energy intensity of the movement of the soil formation along the plow is reduced.

Упругокинематическая связь зубчатого диска с приводным валом также уменьшает динамические нагрузки, передаваемые на гидропривод. The elastic kinematic connection of the gear disk with the drive shaft also reduces the dynamic loads transmitted to the hydraulic drive.

Claims

A digging working body containing at least one share and gear discs installed on both sides of it, in which the cutting edge of each tooth is made according to a curve with a constant polar angle of cutting, while gear discs mounted on the outside of the working body are equipped with tillers and connected with the drive, characterized in that the gear disks mounted on the external side of the working body are provided with a torsional vibration pulser sequentially mounted on its shaft and are inertial the mechanism, while the torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism with a central gear and contacting it mounted on a carrier of out-of-balance unbalanced satellites, the carrier being kinematically connected to the shaft of the gear disk, and the inertial mechanism mounted on the shaft of the gear disk and made in the form of a crank placed in the housing, connected by means of opposite connecting rods with sliders mounted in guides and connected with elastic elements fixed on the mechanism case.