RU2243631C2

RU2243631C2 - Working tool for tillage machine

Info

Publication number: RU2243631C2
Application number: RU2002126376/12A
Authority: RU
Inventors: В.С. Бакунов (RU); В.С. Бакунов; И.А. Беликов (RU); И.А. Беликов; М.Н. Ерохин (RU); М.Н. Ерохин; Е.С. Лукин (RU); Е.С. Лукин; Э.Н. Муравьев (RU); Э.Н. Муравьев; В.С. Новиков (RU); В.С. Новиков; А.А. Собко (RU); А.А. Собко; Е.М. Шелков (RU); Е.М. Шелков
Original assignee: Бакунов Валерий Сергеевич; Новиков Владимир Савельевич
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2005-01-10

Abstract

FIELD: agricultural engineering, in particular, working tools for general-purpose tillage machines.

SUBSTANCE: working tool has cutting, guiding and protecting members. At least cutting members of tillage tool are additionally equipped with protecting ceramic inserts immovably fixed along their working surface. Width to length ratio of each insert or faceplate is 0.2-5. Protecting members are extending above working tool base by 0-5 mm. Ceramic protecting inserts or faceplates may be made round or oval in plan, or may have shape of regular or irregular polygon in plan, and may have rectangular, trapezium-shaped or curved section. Protective ceramic inserts or faceplates may be attached mechanically, by glue, by welding or by plasma sputtering to surface of cutting members. Protecting ceramic inserts or faceplates arranged on pointed part or cutting member may have individual geometry, sizes, sharpening angle and increased extension above working tool for reducing loading of other protecting members of working tool. Cutting members with protecting inserts may be mounted immovably or for rotation relative to casing of working tool.

EFFECT: increased wear-resistance of working tools under any operating conditions.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике для обработки почвы, например, в сельском хозяйстве, преимущественно к рабочим органам почвообрабатывающих орудий с жестко закрепленной режущей частью, и может найти применение при создании машинных плугов, дисковых борон, культиваторов и других почвообрабатывающих орудий различного назначения.The invention relates to techniques for tillage, for example, in agriculture, mainly to the working bodies of tillage tools with a rigidly fixed cutting part, and can be used to create machine plows, disc harrows, cultivators and other tillage tools for various purposes.

Известно устройство рабочих органов плуга для вспашки под зерновые и овощные культуры, содержащее лемех, нож, полевую доску с пяткой, отвал плужный корпус и средства крепления плуга (см. Техническая энциклопедия, изд. “Советская энциклопедия”, М., 1932 г., т.16, статья “Плуги”, с.739).A device of the working bodies of the plow for plowing for cereals and vegetables containing a ploughshare, knife, field board with a heel, a plow blade and means for securing the plow (see. Technical encyclopedia, ed. "Soviet Encyclopedia", M., 1932, t.16, article “Plows”, p.739).

Несмотря на большое разнообразие почвообрабатывающих орудий и, в частности, плугов, их рабочие органы во всех случаях испытывают значительный абразивный износ при трении о почву. Поэтому режущие части плуга обычно изготавливают из высокопрочных сортов стали, поверхностные слои подвергают закалке, наплавке и т.п. Несмотря на это, срок службы рабочих органов почвообрабатывающего орудия такого типа, как правило, недостаточен, например, наработка лемеха составляет величину менее 10 га.Despite the great variety of tillage implements and, in particular, plows, their working bodies in all cases experience significant abrasive wear when rubbing against the soil. Therefore, the cutting parts of the plow are usually made of high strength grades of steel, the surface layers are subjected to hardening, surfacing, etc. Despite this, the service life of the working bodies of a tillage implement of this type is usually insufficient, for example, the operating time of the share is less than 10 ha.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является рабочий орган почвообрабатывающего орудия, содержащий режущие, направляющие и защитные элементы и средства их крепления (см. Ю.И.Воронов, Л.Н.Ковалев, А.Н.Устинов Сельскохозяйственные машины. М., ВО “Агропромиздат”, 1990 г., с.9 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is the working body of the tillage tool, containing cutting, guiding and protective elements and means for their fastening (see Yu.I. Voronov, L.N. Kovalev, A.N. Ustinov Agricultural machines. M., VO “Agropromizdat”, 1990, p.9 - prototype).

Материалом для упомянутых элементов является сталь различных сортов, а для защитных элементов наиболее изнашиваемых областей рабочих органов применяют более износостойкие накладные или наплавляемые элементы. В частности, для сохранения остроты и повышения износостойкости лезвия плуга промышленность выпускает лемеха, тыльная сторона которых вдоль режущей кромки на ширину 25 мм упрочнена твердым сплавом. У таких лемехов твердый нижний слой изнашивается медленнее верхнего, вследствие чего он выступает вперед, образуя лезвие достаточной остроты.The material for the mentioned elements is steel of various grades, and for the protective elements of the most worn-out areas of the working bodies, more wear-resistant patch or surfaced elements are used. In particular, to preserve the sharpness and increase the wear resistance of the plow blade, the industry produces shares, the rear side of which along the cutting edge to a width of 25 mm is hardened with hard alloy. In these shares, the solid lower layer wears out more slowly than the upper one, as a result of which it protrudes forward, forming a blade of sufficient sharpness.

Недостатком такого почвообрабатывающего орудия являются сравнительно невысокие ресурс и надежность защитных, режущих и отвальных частей плуга, работающих в тяжелых условиях абразивного износа при глубокой вспашке почвы с удельным сопротивлением, превышающим 10-15 Н/см².The disadvantage of this tillage tool is the relatively low resource and reliability of the protective, cutting and dumping parts of the plow, working under difficult conditions of abrasive wear during deep plowing of the soil with a specific resistance exceeding 10-15 N / cm ² .

Решаемой задачей изобретения является создание современного, надежного, многофункционального и эффективного машинного почвообрабатывающего орудия с высокими ресурсом и износостойкостью его рабочих органов в различных, в том числе тяжелых условиях эксплуатации на суглинистых и песчаных почвах, а также при значительной глубине вспашки.The object of the invention to be solved is the creation of a modern, reliable, multi-functional and efficient machine tillage implement with a high resource and wear resistance of its working bodies in various, including severe operating conditions on loamy and sandy soils, as well as with a significant depth of plowing.

Указанная задача решается тем, что в рабочем органе почвообрабатывающего орудия, содержащем режущие, направляющие и защитные элементы, согласно изобретению, по крайней мере, режущие элементы дополнительно снабжены неподвижно закрепленными на рабочей поверхности защитными керамическими вставками или накладками, причем отношение ширины каждой из них к длине находится в диапазоне 0,2-5, а вылет защитных элементов над основой рабочего органа находится в диапазоне 0-5 мм.This problem is solved in that in the working body of a tillage implement containing cutting, guiding and protective elements according to the invention, at least the cutting elements are additionally equipped with protective ceramic inserts or overlays fixed to the working surface, the ratio of the width of each of them to the length is in the range of 0.2-5, and the overhang of the protective elements above the base of the working body is in the range of 0-5 mm.

Кроме того, защитные керамические вставки или накладки могут иметь в плане форму круга, овала, правильного или неправильного многоугольника, а в сечении - форму прямоугольника, трапеции или криволинейной фигуры.In addition, protective ceramic inserts or pads can have a plan in the form of a circle, an oval, a regular or irregular polygon, and in cross section - the shape of a rectangle, trapezoid or curved figure.

Кроме того, защитные керамические вставки или накладки могут быть закреплены на поверхности режущих элементов механически, клеем, пайкой или выполнены плазменным напылением.In addition, protective ceramic inserts or pads can be fixed to the surface of the cutting elements mechanically, by glue, soldering, or by plasma spraying.

Кроме того, защитные керамические вставки или накладки, расположенные на передней носовой части режущего элемента, могут иметь максимальные размеры и заточку острия для уменьшения абразивного износа элементов рабочего органа, расположенных за ним.In addition, protective ceramic inserts or pads located on the front nose of the cutting element can have maximum dimensions and sharpening of the tip to reduce abrasive wear of the elements of the working body located behind it.

Кроме того, режущие элементы могут быть установлены неподвижно или с возможностью вращения относительно несущей рамы почвообрабатывающего орудия.In addition, the cutting elements can be mounted stationary or rotatably relative to the supporting frame of the tillage implement.

Кроме того, направляющие элементы могут быть снабжены дополнительным износостойким покрытием толщиной 0,1-1,5 мм на основе металлических легированных сплавов, металлокерамических или углеродсодержащих соединений, алмазного напыления или керамики с низким коэффициентом трения.In addition, the guide elements can be equipped with an additional wear-resistant coating with a thickness of 0.1-1.5 mm based on metal alloyed alloys, cermet or carbon-containing compounds, diamond spraying or ceramics with a low coefficient of friction.

Такое выполнение рабочего органа почвообрабатывающего орудия, упрочненного керамикой, позволяет кардинально повысить износостойкость наиболее нагруженных режущих и отвальных элементов большинства типов почвообрабатывающих орудий для различных видов обрабатываемых почв за счет того, что абразивному износу при такой конструкции устройства подвергаются прежде всего именно керамические защитные элементы орудия.This embodiment of the working body of a soil-cultivating tool reinforced with ceramics allows one to radically increase the wear resistance of the most loaded cutting and dumping elements of most types of soil-cultivating tools for various types of cultivated soils due to the fact that the ceramic protective elements of the implement are subjected to abrasive wear with this design of the device.

Износ стальной основы между керамическими вставками на рабочих поверхностях при этом во много раз снижается благодаря экранирующему действию защитных вставок, при котором частицы грунта действуют на промежуточные стальные элементы почвообрабатывающего орудия с меньшим нормальным усилием, а дополнительное защитное покрытие на направляющих элементах орудия снижает необходимое тяговое усилие и дополнительно повышает его надежность.The wear of the steel base between the ceramic inserts on the working surfaces is thus many times reduced due to the shielding effect of the protective inserts, in which soil particles act on the intermediate steel elements of the tillage implement with less normal force, and the additional protective coating on the guide elements of the implement reduces the necessary traction and further enhances its reliability.

Отношение ширины каждого из защитных элементов к длине должно находиться в оптимальном диапазоне 0,2-5 в силу того, что в противном случае керамические вставки или накладки являются неустойчивыми к ударным рабочим нагрузкам.The ratio of the width of each of the protective elements to the length should be in the optimal range of 0.2-5 due to the fact that otherwise ceramic inserts or pads are unstable to shock working loads.

Вылет защитных керамических элементов над основой рабочего органа более 5 мм нецелесообразен по прочностным соображениям, а заглублять их в тело рабочего органа нежелательно по причине увеличивающегося износа.Departure of protective ceramic elements above the base of the working body of more than 5 mm is impractical for strength reasons, and it is undesirable to bury them into the body of the working body due to increased wear.

Толщину дополнительного покрытия на направляющих поверхностях орудия практически нецелесообразно выполнять менее 0,1 мм, а ее превышение сверх 1,5 мм технологически сложно и дорого.The thickness of the additional coating on the guide surfaces of the gun is practically impractical to perform less than 0.1 mm, and its excess in excess of 1.5 mm is technologically difficult and expensive.

Зазор между защитными керамическими элементами вдоль выбранного направления, их форма и размеры выбираются из технологических соображений и по результатам практических испытаний в различных условиях эксплуатации, а способы крепления керамических элементов к металлическим изделиям достаточно хорошо изучены.The gap between the protective ceramic elements along the selected direction, their shape and dimensions are selected from technological considerations and according to the results of practical tests in various operating conditions, and the methods of fastening ceramic elements to metal products are well studied.

Конкретный пример выполнения рабочих органов плуга с защитными керамическими элементами показан на прилагаемых чертежах (фиг.1, 2), на которых даны общий вид лемеха плуга с отвалом и их поперечное сечение.A specific example of the implementation of the working bodies of the plow with protective ceramic elements is shown in the accompanying drawings (Figs. 1, 2), which give a general view of the plow share with a blade and their cross section.

Лемех 1 плуга и отвал, состоящий из двух деталей - грудь 2 и крыло 3, укреплены с помощью соответствующих отверстий и крепежных элементов на стойке корпуса плуга (не показаны). На рабочей поверхности режущего элемента (лезвия) лемеха 1 преимущественно с его тыльной стороны установлены керамические вставки или накладки 3, 4, 5 прямоугольной, трапецеидальной или иной в плане формы. Выделенный защитный керамический элемент 5 на передней части (острие) лемеха 1 имеет специальную заточку и особое крепление в теле лемеха 1. Его размеры максимальны, толщина, вылет и геометрия могут отличаться от параметров других защитных элементов.The ploughshare 1 of the plow and the blade, consisting of two parts - chest 2 and wing 3, are strengthened using the corresponding holes and fasteners on the plow body rack (not shown). On the working surface of the cutting element (blade) of the ploughshare 1, ceramic inserts or overlays 3, 4, 5 of a rectangular, trapezoidal or other shape are installed mainly from its rear side. The highlighted protective ceramic element 5 on the front (tip) of the share 1 has a special sharpening and special fastening in the body of the share 1. Its dimensions are maximum, thickness, overhang and geometry may differ from the parameters of other protective elements.

Аналогичные керамические защитные элементы 6 иной формы установлены на лицевой поверхности передней части 2 отвала.Similar ceramic protective elements 6 of a different shape are installed on the front surface of the front part 2 of the blade.

На свободной лицевой направляющей поверхности передней части 2 и крыла 3 отвала также имеется более тонкое износостойкое покрытие 7, нанесенное преимущественно напылением, например, слоем керамики с низким коэффициентом трения толщиной 0,5 мм. Зоны размещения этого покрытия на лемехе и отвале очерчены пунктирными линиями 8, 9.On the free front guide surface of the front part 2 and the blade wing 3 there is also a thinner wear-resistant coating 7, applied mainly by spraying, for example, a ceramic layer with a low coefficient of friction of 0.5 mm thickness. Zones of placement of this coating on the ploughshare and dump are indicated by dashed lines 8, 9.

Керамические вставки 3, 4, 5 в конкретном примере выполнения плуга имеют толщину порядка 3-10 мм, ширину 10-40 мм и среднюю длину 25-70 мм, для элемента 5 в носовой части лемеха размеры, как правило, наибольшие, в данном случае 8х40х70.Ceramic inserts 3, 4, 5 in a specific example of a plow have a thickness of the order of 3-10 mm, a width of 10-40 mm and an average length of 25-70 mm, for element 5 in the bow of the share the dimensions are usually the largest, in this case 8x40x70.

При этом расстояние между защитными элементами вдоль лезвия лемеха может составлять от 5 до 30 мм и более. Расположение и геометрические размеры керамических пластин или накладок могут различаться в зависимости от условий износа и типа почвообрабатывающего орудия. Накладки 6 на лицевой поверхности груди 2 отвала в данном случае имеют форму круга диаметром 20 мм, толщиной 4-6 мм и расположены в шахматном порядке.In this case, the distance between the protective elements along the blade of the ploughshare can be from 5 to 30 mm or more. The location and geometric dimensions of ceramic plates or pads may vary depending on the conditions of wear and the type of tillage implement. Pads 6 on the front surface of the chest 2 of the blade in this case have a circle shape with a diameter of 20 mm, a thickness of 4-6 mm and are arranged in a checkerboard pattern.

В зависимости от условий работы каждого из элементов плуга должны определяться, соответственно, геометрические параметры и место установки вставок или накладок в зоне максимального износа.Depending on the working conditions of each of the elements of the plow, the geometric parameters and the installation location of the inserts or pads in the zone of maximum wear should be determined, respectively.

Защитные элементы 3, 4, 5, 6 могут монтироваться в теле лемеха 1 и передней части 2 отвала в пазах глубиной, примерно равной или меньшей толщины вставок, и шириной как с применением клеев, так и механически с использованием, например, болтовых соединений, схемы ласточкиного хвоста и др. В областях 8, 9 лемеха и отвала плуга покрытие 7 может быть нанесено, в частности, плазменным напылением керамических слоев, в частности, двуокиси алюминия толщиной 0,3-1 мм.Protective elements 3, 4, 5, 6 can be mounted in the body of the ploughshare 1 and the front part 2 of the blade in grooves with a depth of approximately equal to or less than the thickness of the inserts, and a width both using adhesives and mechanically using, for example, bolted joints dovetail, etc. In areas 8, 9 of the ploughshare and plow blade, coating 7 can be applied, in particular, by plasma spraying of ceramic layers, in particular, aluminum dioxide 0.3-1 mm thick.

Следует также отметить, что указанные защитные пластины 3, 4, 5, 6 и покрытие 7 могут быть размещены на режущих, опорных или отвальных частях неподвижных или вращающихся рабочих органов почвообрабатывающих орудий других типов и назначения.It should also be noted that these protective plates 3, 4, 5, 6 and the cover 7 can be placed on the cutting, supporting or dump parts of the stationary or rotating working bodies of tillage tools of other types and purposes.

Рабочий орган почвообрабатывающего орудия на примере плуга функционирует следующим образом.The working body of the tillage implement on the example of a plow operates as follows.

Основное направление движения плуга в почвенном слое осуществляется вдоль нижней режущей кромки лемеха 1 вперед к его заостренной части, поэтому частицы почвенного слоя движутся преимущественно вдоль его длинной стороны лемеха 1, а в области отвала 2, 3 - по сложной траектории снизу вверх. Вдоль указанных направлений поверхности рабочих органов установлены вставки или накладки 3...6 из керамических материалов, обладающих в 3...10 раз более высокими характеристиками абразивного износа, чем основной металл плуга. При его работе значительную часть пути слои почвы контактируют непосредственно с керамической поверхностью вставок или накладок 3...5. Эта часть пути может составлять от 10 до 60% и более для различных траекторий движения почвенных слоев и для различных типов вставок или накладок.The main direction of movement of the plow in the soil layer is along the lower cutting edge of the share 1 forward to its pointed part, therefore, particles of the soil layer move mainly along its long side of the share 1, and in the area of the dump 2, 3 - along a complex path from the bottom up. Along the indicated directions of the surface of the working bodies, inserts or overlays of 3 ... 6 made of ceramic materials with 3 ... 10 times higher abrasion characteristics than the main metal of the plow are installed. During its operation, a significant part of the path, the soil layers are in direct contact with the ceramic surface of the inserts or overlays 3 ... 5. This part of the path can be from 10 to 60% or more for different trajectories of soil layers and for various types of inserts or overlays.

В данном случае защищенность рабочих частей плуга максимальна. В областях между пластинами 3...6 абразивному износу подвергается непосредственное стальное несущее тело рабочих органов плуга 1, 2, 3.In this case, the protection of the working parts of the plow is maximum. In the areas between the plates 3 ... 6, the direct steel supporting body of the working bodies of the plow 1, 2, 3 is subjected to abrasive wear.

Износ этих частей зависит прежде всего от траектории движения частиц обрабатываемой почвы и сравнительно мал именно при указанных соотношениях ширины и длины защитных элементов. Для предложенного устройства важную роль играет и вылет защитных элементов за геометрические границы стальной поверхности лемеха 1 и частей отвала 2, 3. В большинстве случаев он может быть нулевым или иметь незначительную величину 0-5 мм.The wear of these parts depends primarily on the trajectory of the particles of the cultivated soil and is relatively small precisely at the indicated ratios of the width and length of the protective elements. For the proposed device, an important role is played by the overhang of the protective elements beyond the geometric boundaries of the steel surface of the share 1 and parts of the blade 2, 3. In most cases, it can be zero or have an insignificant value of 0-5 mm.

Поскольку лемех 1 для подрезания пласта почвы берет на себя более 50% тягового усилия, а отвал - около 10%, следует рассчитывать площади защитных элементов 3...6, зазоров между ними и способов крепления исходя из условий их работы.Since the ploughshare 1 for cutting the soil layer takes on more than 50% of the pulling force, and the blade - about 10%, you should calculate the area of the protective elements 3 ... 6, the gaps between them and the mounting methods based on the conditions of their work.

В результате внедрения упрочненных керамическими защитными элементами рабочих органов машинных плугов снижается стоимость обработки сельскохозяйственных площадей и повышается производительность труда при невысоких капитальных затратах. Выпуск подобных плугов, а также иных сельскохозяйственных орудий с керамическими защитными элементами может быть налажен в условиях обычных предприятий по производству сельскохозяйственной техники.As a result of the introduction of machine plows reinforced with ceramic protective elements, the working plows of agricultural plows are reduced and labor productivity is increased at low capital costs. The production of such plows, as well as other agricultural implements with ceramic protective elements, can be established in the conditions of ordinary enterprises for the production of agricultural machinery.

Claims

1. The working body of the tillage implement, containing cutting, guiding and protective elements, characterized in that at least the cutting elements are additionally equipped with protective ceramic inserts or overlays fixed to the working surface, and the ratio of the width of each of them to the length is in the range 0.2-5, and the flight of protective elements over the base of the working body is in the range of 0-5 mm.

2. The working body according to claim 1, characterized in that the protective ceramic inserts or pads have a plan in the form of a circle, oval, regular or irregular polygon, and in cross section - the shape of a rectangle, trapezoid or curvilinear figure.

3. The working body according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the protective ceramic inserts or pads are fixed on the surface of the cutting elements mechanically, with glue, soldering or plasma sprayed.

4. The working body according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the protective ceramic inserts or pads located on the front nose of the cutting element have maximum dimensions and sharpening of the tip to reduce abrasive wear of the elements of the working body located behind it.

5. The working body according to any one of claims 1 to 4, characterized in that its cutting elements are mounted stationary or rotatably relative to the supporting frame of the tillage implement.

6. The working body according to any one of claims 1 to 5, characterized in that its guiding elements are provided with an additional wear-resistant coating with a thickness of 0.1-1.5 mm based on metal alloyed alloys, cermet or carbon-containing compounds, diamond spraying or low ceramic coefficient of friction.