RU2348133C1

RU2348133C1 - Garden undertree tiller

Info

Publication number: RU2348133C1
Application number: RU2008102169/12A
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Трубилин (RU); Евгений Иванович Трубилин; Владимир Иванович Коновалов (RU); Владимир Иванович Коновалов
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-03-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: rotary tiller consists of a carriage frame, a vertical shaft reduction gear with an elastic surface rim and a bladed rotor attached onto it. The rotor is represented by a pair of spring-interconnected segments each containing a magnetostrictive radiator connected to the vibration source. The magnetostrictive radiator is fabricated of an iron-cobalt alloy with a maximum magnetostrictive saturation value of 90-10^-6. The vibration source is represented by a magnetic pulse installation supporting generation of vibrations with a maximum frequency of 40 kHz and minimum amplitude of 0.5-10^-3 m.

EFFECT: enhanced effectiveness of tillage combined with improved energy efficiency.

5 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к почвообрабатывающим орудиям для работы в садах.The invention relates to agricultural machinery, namely to tillage tools for working in gardens.

Анализ отечественных и зарубежных патентов показывает, что существует значительное число почвообрабатывающих орудий, в частности плугов, культиваторов и т.д. в которых для снижения тягового сопротивления применяют различные вибрационные системы. Так известно авторское свидетельство СССР №174867, кл. А01В 13/00, опубликованное 07.09.1965, бюл. №18 «Плужный корпус, лемех которого установлен на корпусе и приводится в состояние вибрации» Известное изобретение не нашло широкого применения ввиду серьезных недостатков, а именно вибрационная система имеет невысокую надежность и не позволяет в широких пределах регулировать частоту колебаний. По этой же причине не нашли применения изобретения, см. авторские свидетельства СССР №432873, кл. А01В 35/28, опубликованные 25.06.1974, бюл. №23; №1063479, 30,12,1983, бюл. №48 и целый ряд других. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является почвообрабатывающая фреза, содержащая раму с редуктором вертикального вала, имеющим подвижный обод с эластичной поверхностью и ротор с ножами (см. патент Франции №2134318, кл. А01В 33/00, 1972).An analysis of domestic and foreign patents shows that there are a significant number of tillage tools, in particular plows, cultivators, etc. in which various vibration systems are used to reduce traction resistance. So the author’s certificate of the USSR No. 174867, cl. A01B 13/00, published 07.09.1965, bull. No. 18 "Plow housing, the ploughshare of which is mounted on the housing and is brought into a state of vibration" The known invention did not find wide application due to serious drawbacks, namely, the vibration system has low reliability and does not allow wide control of the oscillation frequency. For the same reason, they did not find the application of the invention, see USSR copyright certificates No. 432873, cl. АВВ 35/28, published on 06/25/1974, bull. No. 23; No. 1063479, 30,12,1983, bull. No. 48 and a number of others. Closest to the technical nature of the proposed device is a tillage cutter containing a frame with a vertical shaft gear having a movable rim with an elastic surface and a rotor with knives (see French patent No. 2134318, class AB 33/00, 1972).

Недостатком известной фрезы является то, что при ее использовании не обеспечивается обработка почвы вплотную у ствола, кроме того, процесс обработки требует значительных энергозатрат.A disadvantage of the known milling cutter is that when it is used, soil treatment is not ensured close to the trunk, in addition, the processing process requires significant energy consumption.

В качестве прототипа нами выбрано авторское свидетельство СССР №934932, кл. А01В 39/16, 1982) «Почвообрабатывающая фреза для обработки приствольных полос в садах, содержащая раму с редуктором вертикального вала, имеющим подвижный обод с эластичной поверхностью и ротор с ножами, выполненный в виде соединенных пружинами двух сегментов, каждый из которых имеет магнитострикционный излучатель, соединенный с источником колебаний.As a prototype, we chose the USSR copyright certificate No. 934932, class. АВВ 39/16, 1982) “A tillage mill for processing trunks in gardens, containing a frame with a vertical shaft gear having a movable rim with an elastic surface and a rotor with knives, made in the form of two segments connected by springs, each of which has a magnetostrictive emitter, connected to a source of oscillation.

Известное изобретение является нашей ранней разработкой и показало достаточно высокую эффективность, однако как показал опыт практической эксплуатации, оно имеет существенный недостаток, заключающийся в невысокой амплитуде возбуждаемых в фрезе ультразвуковых колебаний и невозможности их регулирования.The known invention is our early development and has shown rather high efficiency, however, as practical experience has shown, it has a significant drawback, which consists in the low amplitude of the ultrasonic vibrations excited in the mill and the impossibility of their regulation.

Максимальная амплитуда колебаний не превышает 0,09 мм, что для некоторых видов почв является недостаточным и не позволяет производить эффективную обработку - см. Д.А.Гершгал, В.М.Фридман Ультразвуковая технологическая аппаратура. - М., «Энергия» 1976, стр.46, при этом максимальная магнитострикция насыщения (амплитуда) не превышает 90·10^-6.The maximum amplitude of the oscillations does not exceed 0.09 mm, which is insufficient for some types of soils and does not allow for efficient processing - see D.A. Gershgal, V.M. Fridman Ultrasonic technological equipment. - M., "Energy" 1976, p. 46, while the maximum saturation magnetostriction (amplitude) does not exceed 90 · 10 ^-6 .

Техническим решением задачи является повышение эффективности обработки почвы, снижение энергозатрат.The technical solution to the problem is to increase the efficiency of tillage and reduce energy costs.

Почвообрабатывающая фреза для обработки приствольных полос в садах, содержащая раму, связанный с редуктором вертикальный вал и размещенный на нем подвижный обод с эластичной поверхностью и ротор с ножами, выполненный в виде соединенных пружинами двух сегментов, каждый из которых имеет магнитострикционный излучатель, соединенный с источником колебаний, согласно изобретению магнитострикционный излучатель выполнен из железо-кобальтового сплава с магнитострикционным насыщением не более 90·10^-6, а в качестве источника колебаний использована магнитоимпульсная установка, обеспечивающая частоту колебаний не более 40 кГц и с амплитудой не менее 0,5·10^-3 м.A tillage mill for processing trunks in gardens, containing a frame, a vertical shaft connected to the gearbox and a movable rim with an elastic surface and a rotor with knives placed on it, made in the form of two segments connected by springs, each of which has a magnetostrictive emitter connected to an oscillation source , according to the invention, the magnetostrictive emitter is made of an iron-cobalt alloy with a magnetostrictive saturation of not more than 90 · 10 ^-6 , and using An magneto-impulse installation providing an oscillation frequency of not more than 40 kHz and with an amplitude of not less than 0.5 · 10 ^-3 m.

Новизна заявленного технического решения состоит в том, что для повышения амплитуды колебаний ножей фрезы предложено использовать магнитострикционный излучатель, выполненный из железо-кобальтового сплава в магнитоимпульсной установке, ранее не применявшейся для решения поставленной задачи, а именно для обработки почвы. Такое конструктивное решение позволяет существенно (минимум на два порядка) поднять амплитуду колебаний (магнитострикции) и изменять ее в широких пределах в зависимости от физико-механических характеристик обрабатываемой почвы в приствольных полосах. Максимальная частота колебаний 40 кГц определена из конструктивных особенностей магнитострикционных преобразователей. Кроме того, импульсный характер работы магнитоимпульсной установки позволяет значительно снизить энергозатраты того или иного трактора, который работает с фрезой, - см. П.П.Ястребов И.П.Смирнов Электрооборудование. - М.: «Высшая школа», 1987, стр.71-74. Следует также отметить, что конструктивно магнитоимпульсная установка (см. схему) предельно проста и имеет высокую надежность в работе по сравнению с ультразвуковым генератором.The novelty of the claimed technical solution consists in the fact that to increase the amplitude of oscillation of the cutter knives, it is proposed to use a magnetostrictive emitter made of an iron-cobalt alloy in a magnetic pulse installation that was not previously used to solve the problem, namely, for soil cultivation. Such a constructive solution allows one to significantly (at least two orders of magnitude) increase the amplitude of vibrations (magnetostriction) and vary it over a wide range depending on the physicomechanical characteristics of the treated soil in near-stem strips. The maximum oscillation frequency of 40 kHz is determined from the design features of magnetostrictive converters. In addition, the pulsed nature of the operation of the magnetic pulse installation can significantly reduce the energy consumption of a tractor that works with a mill, see P.P. Yastrebov I.P. Smirnov Electrical Equipment. - M .: "Higher School", 1987, pp. 71-74. It should also be noted that the design of the magnetic pulse installation (see diagram) is extremely simple and has high reliability in comparison with an ultrasonic generator.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне представленного технического решения.According to the patent and scientific and technical literature, no similar set of features was found, which allows us to judge the inventive step of the presented technical solution.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена фреза, вид боку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1; на фиг.4 - узел 2 на фиг.2; на фиг.5 - узел 3 на фиг.2.The invention is illustrated in the drawing, where Fig.1 shows a mill, side view; figure 2 is the same, a top view; figure 3 - node 1 in figure 1; figure 4 - node 2 in figure 2; figure 5 - node 3 in figure 2.

Почвообрабатывающая фреза для обработки приствольных полос в садах содержит раму 1, связанную с редуктором 2, имеющим вертикальный вал 3 и размещенные на последнем подвижный обод 4 с эластичной поверхностью и ротор 5 с ножами 6. Ротор 5 выполнен в виде соединенных пружинами 7 двух сегментов 8 и 9, каждый из которых имеет магнитострикционный излучатель 10, выполненный из железо-кобальтового сплава с магнитострикционным насыщением не более 90-10^-6, а в качестве источника колебаний использована магнитоимпульсная установка (на чертеже не показана) с токосъемником (узел 1), обеспечивающая частоту колебаний не более 40 кГц, и с амплитудой не менее 0,5·10^-3м. Сегменты 8 и 9 жестко соединены с валом 3 посредством соединительных планок 11.A tillage mill for processing trunks in gardens contains a frame 1 connected to a gearbox 2 having a vertical shaft 3 and placed on the last movable rim 4 with an elastic surface and a rotor 5 with knives 6. The rotor 5 is made in the form of two segments 8 connected by springs 7 and 9, each of which has a magnetostrictive emitter 10 made of an iron-cobalt alloy with a magnetostrictive saturation of not more than 90-10 ^-6 , and a magnetopulse installation (not shown) is used as a source of vibrations with current collector (node 1), providing an oscillation frequency of not more than 40 kHz, and with an amplitude of not less than 0.5 · 10 ^-3 m. Segments 8 and 9 are rigidly connected to the shaft 3 by means of connecting bars 11.

Почвообрабатывающая фреза для обработки приствольных полос в садах работает следующим образом.Tillage cutter for processing barrels in gardens works as follows.

При включении вала отбора мощности трактора крутящий момент от вала через конический редуктор 2 передается вертикальному валу 3, вследствие чего приводится во вращение подвижный обод 4 с эластичной поверхностью и ротор 5. Одновременно включается магнитоимпульсная установка, размещенная в кабине водителя трактора и подключенная к бортовой сети трактора. Импульсные электромагнитные колебания от магнитоимпульсной установки через токоприемник (узел 1) и провода, размещенные внутри вертикального вала 3, поступают на обмотки магнитострикционных излучателей 10, в которых электромагнитная энергия за счет железо-кобальтового сплава преобразуется в энергию упругих колебаний широкого спектра частот и через сегменты 8 и 9 передается на ножи 6, что позволяет эффективно рыхлить почву, при этом, как отмечалось ранее, амплитуда колебаний будет существенно больше (порядка в 100 раз), чем колебания создаваемые ультразвуковым генератором.When the tractor power take-off shaft is turned on, the torque from the shaft is transmitted to the vertical shaft 3 through a bevel gear 2, as a result of which the movable rim 4 with an elastic surface and the rotor 5 are rotated. At the same time, a magnetic pulse installation located in the tractor driver’s cabin and connected to the tractor’s onboard network . Pulsed electromagnetic oscillations from a magnetic impulse installation through a current collector (unit 1) and wires placed inside a vertical shaft 3 are fed to the windings of magnetostrictive emitters 10, in which electromagnetic energy is converted into elastic energy of a wide range of frequencies and through segments 8 due to an iron-cobalt alloy and 9 is transferred to knives 6, which allows you to effectively loosen the soil, while, as noted earlier, the amplitude of the oscillations will be significantly larger (about 100 times) than the oscillations created mye ultrasonic generator.

За счет использования магнитоимпульсной установки с магнитострикционными излучателями из железо-кобальтового сплава обеспечивается возможность изменять в широких пределах не только амплитуду, но и частоту колебаний, что позволяет эффективно обрабатывать почву с самыми различными физико-механическими характеристиками.Due to the use of a magnetic pulse installation with magnetostrictive emitters made of iron-cobalt alloy, it is possible to vary not only the amplitude but also the oscillation frequency over a wide range, which makes it possible to efficiently process soil with a variety of physicomechanical characteristics.

Claims

A tillage mill for processing trunks in gardens, containing a frame with a gearbox having a vertical shaft, on which a movable rim with an elastic surface and a rotor with knives are placed, made in the form of two segments connected by springs, each of which has a magnetostrictive emitter connected to an oscillation source characterized in that the magnetostrictive oscillator is made of iron-cobalt alloy having saturation magnetostriction less than 90 x 10 ^-6, and as a source of oscillations Utilized and magnitoimpulsnaya setting that produces the oscillation frequency of 40 kHz with an amplitude of not less than 0.5 × 10 ^-3 m.