Ротаційна борона зубова

Реферат: Ротаційна борона зубова містить батарею дисків, приєднану за допомогою вигнутих підпружинених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виготовленої з профілю квадратного перерізу, а на кожному диску закріплені зуби. Батарея утворена квадрами дисків, розташованими на одній осі, причому всі осі всіх дисків розташовані у одній лінії, а диски виконані увігнутими з вирізами під зуби у зігненій периферійній частині, а також зуби виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких розплескані та загострені та виступають за межі диска. Крім того, на штангах закріплені кишені, у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів. UA 104646 U (54) РОТАЦІЙНА БОРОНА ЗУБОВА UA 104646 U UA 104646 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільськогосподарського машинобудування, зокрема до ґрунтообробних агрегатів для поверхневого міжрядного обробітку ґрунту у період вирощування сільськогосподарських культур. Відома ротаційна борона-мотика, яка включає батарею з пар дисків, на яких жорстко закріплені клиноподібні зуби з косим зрізом з овальною поверхнею в бік, протилежний напряму руху. Диски-пари шарнірно зв'язані через вигнуту штангу з причіпною рамою та розташовані один спереду іншого кожний під свою борозну [див. пат. США № 5190112 з класу А01В 21/04 опублікований 02.03.1993 року]. Основним недоліком цього агрегату є те, що він не має достатні механічні та міцнісні властивості. Для конструкції цієї борони висока ймовірність пошкодження її робочих органів при боронуванні сільськогосподарських ланів зі складним рельєфом. Найбільш близькою за своєю суттю та ефектом, що досягається, і яка приймається за прототип, є ротаційна борона зубова, яка містить батарею пар дисків, приєднану за допомогою вигнутих підпружинених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виготовленої з профілю квадратного перерізу, а на кожному диску закріплені клиноподібні зігнені зуби з косим зрізом з овальною поверхнею, спрямованою в бік, протилежний напряму руху, причому диски встановлені попарно на кінцях шарнірного коромисла, орієнтованого у напряму руху, і розташовані один попереду другого кожний під свою борозну [див. пат. Російської Федерації № 111962 з класу А01В 21/04 опублікований 10.01.2012 року]. Одновним недоліком відомого технічного рішення є невдосконаленість конструкції зубового диска борони. Наявність цього недоліку пояснюється наступним. По-перше, зуби являють собою одинарні стержні, один кінець (неробочий) зігнений та вставлений у відповідний отвір у диску. Оскільки зубів багато, то у диску багато й отворів, які послабляють його жорсткість, що збільшує ймовірність його згинання, тобто виходу зі строю, що потребує його заміни на новий. По-друге, якщо зуб у радіальному напрямі зафіксований отвором, то у вертикальній площині він утримується лише гайкою, що ненадійно і виникає висока ймовірність його згинання у будь-якій площині, навіть, виламання з диску, особливо, коли на шляху диску зустрінеться тверда перешкода (грудки ґрунту, чи каміння). Крім того, таку величезну кількість зубів, які входять до складу батареї дисків трудомістко збирати й обслуговувати. Другим недоліком відомого технічного рішення є відсутність в конструкції борони окремого засобу для підрізання бур'янів. Загостреними зубами робити це не ефективно - вони лише проколюють ґрунт, майже не пошкоджуючи кореневі системи бур'янів. Це обмежує функціональні можливості відомої ротаційної борони. Третім недоліком відомого технічного рішення є складність дискового парного вузла через наявність коливального коромисла (для цього є відповідний шарнірний вузол), кожний диск в парі має окрему вісь з відповідним підшипниковим вузлом тощо. Враховуючи, що ці вузли наближені до ґрунту, а ґрунт являє собою досить активну абразивну речовину, зростає ймовірність його виходу зі строю через прискорений знос, причому ця ймовірність зростає пропорційно зростанню рухомих вузлів розташованих біля ґрунту. Четвертим недоліком відомого технічного рішення є невиправдане збільшення габаритних розмірів батареї дисків через те, що вони встановлені один перед другим. Розробник цієї борони вважає, що таке розташування дисків в парі дозволяє боронувати поле зі складним рельєфом. Не зрозуміло, про який рельєф йде мова: поле було спочатку зорано плугом чи плоскорізами, що дозволило вирівняти його поверхню, потім звичайними боронами (дисковими, ланцюговими тощо) підготовлено під сівбу, що ще в більшому ступені його вирівняло, під час посіву ще більше вирівняно, прикочування котками взагалі не залишило шансу для бугрів, нерівностей. Тому на поле не може бути настільки складного рельєфу, щоб виникала потреба у рознесенні дисків в парі, а отже, в такому конструктивному виконанні пари дисків, взагалі, немає сенсу. П'ятим недоліком відомого технічного рішення є те, що робочі кінці зубів виконані зігненими від осі зуба. Такі зуби гірше протикають у ґрунт, та не тільки його проколюють, але й вивертають (виривають шматки ґрунту) ґрунт, утворюючи ямки, в яких немає сенсу, оскільки ніяким чином не впливають на врожайність, а лише підсилюють ерозію ґрунту, який втрачається при вітровій ерозії безповоротно. Таким чином, перелічених недоліків сповна достатньо, щоб побачити технічну (конструктивну) невдосконаленість і складність відомої ротаційної борони та обмеженість її функціональних можливостей, невиправдане звільнення габаритних розмірів у напрямі руху цього агрегату. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення врожайності сільськогосподарських культур, розширення функціональних властивостей борони з 1 UA 104646 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 одночасним вдосконаленням її конструкції та підвищення надійності робочих обертових органів, за рахунок більш якісного міжрядного обробітку ґрунту та створення умов для більш ефективного проникнення у ґрунт повітря для насичення його киснем та азотом, шляхом зміни конструкції дисків та зубів, а також оснащення додатковими засобами для боротьби з бур'янами. Поставлена задача вирішується тим, що ротаційна борона зубова, яка включає батарею дисків, приєднану за допомогою вигнутих підпружинених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виготовленої з профілю квадратного перерізу, а на кожному диску закріплені зуби, згідно з пропозицією, батарея утворена квадрами дисків, розташованими на одній осі, причому всі осі всіх дисків розташовані у одній лінії, а диски виконані увігнутими з вирізами під зуби у зігненій периферійній частині, а також зуби виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких розплескані та загострені та виступають за межі диска, крім того, на штангах закріплені кишені, у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів. Для спрощення підшипникових вузлів та підвищення їх надійності, осі, на які насаджені диски, мають квадратний переріз. Для зручності транспортування борони, рама борони виконана складаною, тобто з поворотними у вертикальній площині консольними ділянками. Завдяки формуванню батареї з квадр дисків (по чотири штуки), зменшується кількість пружних штанг удвічі, що дозволяє спростити конструкцію ротаційної борони. Завдяки розташуванню осей обертання дисків у одній лінії, диски розташовані в один поперечний рядок, що дозволяє зменшити габаритні розміри борони. Завдяки виконанню диска увігнутим, він стає достатньо жорстким, щоб протистояти без деформування опору, який утворюють зуби при боронуванні ґрунту. Завдяки виконанню прорізів по краях увігнутого диска, у вирізи яких встановлені знімні парні зуби, диск надійно та нерухомо утримує їх в заданому початковому стані. Завдяки наявності упорів, закріплених на диску напроти зубів, останні не мають змоги пересуватися радіально до центру диска, а отже глибина обробітку ґрунту завжди залишається однаковою. Завдяки виконанню зубів знімними, гранично спрощується ремонт зубового робочого органу шляхом оперативної заміни лише пошкодженої пари зубів. Завдяки виконанню зубів розплесканими та загостреними, вони легко занурюються у ґрунт, створюючи мінімальний опор руху борони, а отже знижаються витрати палива на обробіток ґрунту. Завдяки виконанню зубів виступаючими за межі диска, з'являється можливість у ґрунті формувати глибокі тонкі канали для проникнення кисню та азоту до кореневих систем культурних рослин, а отже покращити умови для вирощування та саме так підвищити врожайність. Завдяки виконанню зубів парними, зменшується їх кількість удвічі, а отже зменшується трудомісткість виготовлення зубових робочих органів. Завдяки наявності лез на штангах, з'являється можливість повністю підрізати кореневі системи бур'янів у міжрядді. Завдяки виконанню осей дисків квадратними у перерізі, вони не пробуксовують та спрощується вузол кріплення та фіксації дисків на осях. Завдяки виконанню рами складаною, підвищується зручність транспортування борони. Отже, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення стосовно ротаційної борони зубової, які отримані завдяки внесенню конструктивних змін, що надали нові властивості обертовим зубовим робочим органам, забезпечує досягнення технічного результату. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями, на яких зображено наступне: фіг. 1 - запропонована ротаційна борона зубова, вигляд зверху; фіг. 2 - те ж саме, вигляд збоку; фіг. 3 - конструкція обертового зубового робочого органу - диска, вигляд з фасаду; фіг. 4 - те ж саме, вигляд збоку у перерізі для кращого показу конструкції диска; фіг. 5 квадра дисків крупним планом, вигляд зверху. Запропонована ротаційна борона зубова виконана у вигляді причіпної рами, виконаної у вигляді бруса 1 з профілю квадратного перерізу, та яка спирається на колеса 2. До бруса 1 шарнірно приєднані підпружинені штанги 3, на консольних кінцях яких розташовані обертові зубові робочі органи, виконані у вигляді квадр 4, кожна з яких складається з чотирьох дисків 5. Кожний диск 5 виконаний у вигляді прорізаного по краях увігнутого металевого круга, у периферійні вирізи 6 якого встановлені знімні парні зуби 7, що спираються в упори 8, розташовані на диску 5 поза зубами 7. Зуби 7 утримуються на диску 5 за допомогою звичайного болтового з'єднання 9. Робочі кінці 10 зубів 7 розплескані та загострені і виступають за межі 2 UA 104646 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 диска 5. Всі квадри 4 розташовані у одну лінію і разом утворюють батарею дисків 5, причому кожна квадра 4 може автономно коливатися у вертикальній площині оскільки приєднана до своєї штанги 3, що дозволяє враховувати рельєф місцевості. На штангах закріплені кишені 11, у які встановлені горизонтальні леза 12 на вертикальних стійках 13 для підрізання кореневих систем бур'янів. Для спрощення підшипникових вузлів та підвищення їх надійності, осі 14, на які насаджені диски 5, мають квадратний переріз. Це також запобігає можливості "пробуксовування" диска 5 відносно осі 14. Для зручності транспортування борони, причіпна рама борони виконана складаною, тобто з поворотними у вертикальній площині консольними ділянками. Запропонована ротаційна борона зубова для обробітку ґрунту працює в такий спосіб. Перед початком обробітку ґрунту визначають розмір міжряддя, та пересувають штанги 3 поздовж бруса 1, забезпечуючи розташування обертових зубових робочих органів - квадр 4 суворо у міжрядді. Далі, при рушенні борони по ланах, спочатку леза 12 зрізують кореневі системи бур'янів, далі обертові диски 5 перекочуються, а їхні зуби 7 проколюють ґрунт, та, при повороті диска 5 виходять з нього під кутом, вивертаючи зрізані корені бур'янів на поверхню ґрунту, та одночасно формують у ґрунті тонкі вертикальні канали для проникнення кисню та азоту в ґрунт до кореневих систем культурних рослин. Таким чином, запропонована ротаційна борона зубова якісно спушує ґрунт, повністю зрізує та вилучає бур'яни з ґрунту, формує в останньому живильні канали для насичення ґрунту киснем та азотом, та не руйнує кореневі системи культурних рослин, оскільки квадри 4 дисків 5 розташовані у міжрядді. Тобто борона має багатофункціональність та дозволяє за один прохід якісно обробити міжряддя. Заявлене технічне рішення перевірене на практиці. Запропонована ротаційна борона зубова не містить у своєму складі жодних конструктивних елементів чи матеріалів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема, у галузі конструювання сільськогосподарської техніки, а отже є придатною для промислового застосування, має технічні та інші переваги перед відомими аналогами, що підтверджує можливість досягнення технічного результату об'єктом, що заявляється. У відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено конструкцій і зразків подібних ротаційних борін зубових із вказаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що може отримати правовий захист, оскільки відповідає критерію "новизна". Запропонована ротаційна борона зубова має ширину 5,6 м, швидкість обробітку ґрунту 6-15 км/год., продуктивність 30-80 га/год., масу - 1410 кг. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з відомими, полягає у наявності специфічного обертового зубового робочого органу, який складається з квадр увігнутих прорізаних дисків, в вирізи яких встановлені знімні парні зуби, а також у наявності лез для зрізування кореневих систем бур'янів. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють суттєво покращити техніко-експлуатаційні характеристики ротаційної борони зубової, а також надати їй нових властивостей, зокрема збагачувати ґрунт киснем та азотом, при одночасному якісному опушенні ґрунту та повному вилученні бур'янів з міжряддя. Жодна із відомих конструкцій ротаційних борін зубових не може одночасно мати всі перераховані властивості, оскільки не містить у своєму складі всієї сукупності заявлених суттєвих ознак. До технічних переваг запропонованої ротаційної борони зубової, у порівнянні з прототипом, можна віднести: - розширення сфери застосування борони за рахунок перпендикулярного розташування обертових зубових робочих органів відносно напряму руху борони, а отже її можна використовувати як для суцільного обробітку ґрунту, так і для обробітку міжряддя, що залежить від густини розташування обертових зубових робочих органів у квадрах; - висока дбайливість про кореневі системи культурних рослин через розташування зубів у дисках радіально; - висока працездатність дисків через їхню додаткову жорсткість, яку вони отримують завдяки увігнутості; - висока надійність утримання парних зубів у дисках за рахунок розташування їх в пазах; - незмінність обробітку ґрунту за глибиною завдяки наявності на дисках упорів для зубів; - висока ремонтопридатність завдяки виконанню парних зубів знімними; - мінімальний опор при обробітку ґрунту за рахунок виконанню зубів розплесканими та загостреними; - розширення функціональних можливостей за рахунок можливості формування у ґрунті глибоких каналів для постачання до кореневих систем рослин кисню та азоту: 3 UA 104646 U 5 10 15 20 25 30 - зменшення загальної кількості зубів за рахунок виконання їх парними (подвійними); - можливість зрізання зайвих кореневих систем бур'янів через наявність у конструкції лез, які розташовані попереду дисків. Соціально-споживчий ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок збільшення врожайності внаслідок високого обробітку ґрунту та живлення кореневих систем природними добривами - киснем і азотом та вилучення бур'янів. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок зниження собівартості виготовлення ротаційної борони внаслідок спрощення її конструкції через внесення відповідних конструктивних змін у обертові зубові робочі органи. Після опису запропонованого технічного рішення фахівцям у даній галузі знань повинно бути наочним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним, будучи представленим даним прикладом. Численні можливі варіанти виконання обертових зубових робочих органів, зокрема розміри увігнутості та розмірів зубів, розміри та місце встановлення підрізних лез, можуть змінюватися залежно від типу ґрунтів та виду рослин, потужності енергонасиченого засобу, глибини обробітку ґрунту тощо, та зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є його обертовий зубовий робочий орган, який є гармонічним конструктивним поєднанням диска спеціальної конфігурації та конструкції з парними зубами, які не тільки обробляють ґрунт, спушуючи його та вилучаючи бур'яни, але й створюють умови для можливості живлення кореневих систем киснем і азотом, а також наявність підрізних лез на штангах І саме ці обставини у сукупності дозволяють надбати запропонованій конструкції ротаційній бороні зубовій вищеперераховані й інші переваги. Використання комбінацій окремих конструктивних елементів із всієї сукупності заявлених, природно, обмежує спектр переваг, перерахованих вище, і не може вважатися новими технічними рішеннями в даній області знань, оскільки інші конструкції, подібні описаній, вже не вимагатимуть будь-якого творчого підходу від конструкторів та інженерів, і не можуть вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, придатними до захисту охоронними документами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 1. Ротаційна борона зубова, яка містить батарею дисків, приєднану за допомогою вигнутих підпружинених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виготовленої з профілю квадратного перерізу, а на кожному диску закріплені зуби, яка відрізняється тим, що батарея утворена квадрами дисків, розташованими на одній осі, причому всі осі всіх дисків розташовані у одній лінії, а диски виконані увігнутими з вирізами під зуби у зігненій периферійній частині, а також зуби виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких розплескані та загострені та виступають за межі диска, крім того, на штангах закріплені кишені, у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів. 2. Ротаційна борона зубова за п. 1, яка відрізняється тим, що осі, на які насаджені диски, мають квадратний переріз. 3. Ротаційна борона зубова за п. 1, яка відрізняється тим, що для зручності транспортування борони, її рама виконана складаною, тобто з поворотними у вертикальній площині консольними ділянками. 4 UA 104646 U 5 UA 104646 U 6 UA 104646 U 7 UA 104646 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8