Ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту

Реферат: Ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту містить батарею дисків з зубами, приєднану за допомогою вигнутих підпружених штанг (поводків) до причіпної рами з опорними колесами, виконаної у вигляді поперечного бруса квадратного перерізу, причому батарея утворена секціями дисків, розташованими на одній осі квадратного перерізу, причому всі осі дисків розташовані у одній лінії, а самі диски виконані увігнутими з вирізами у зігненій периферійній частині під зуби, які виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких загострені та виступають за межі диска. Крім того, на штангах закріплені кишені (хомути), у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів. Диски мають центральні квадратні отвори та надягнені на вал квадратного перерізу і розділені між собою набором квадратних розпірних втулок відповідного розміру. Підпружена штанга (поводок) до осі дисків прикріплюється через підшипник з внутрішньою обоймою під квадрат. Причому горизонтальні леза виконані у вигляді клиноподібних плоскорізів, а робочі кінці у кожній парі зубів зміщені у площині один від іншого. Шарнірний вузол кріплення повідка до балки оснащений знизу упорною пластиною, на яку спирається поводок при піднятті поперечної балки догори. UA 116736 U (54) РОТАЦІЙНА БОРОНА ЗУБОВА ДЛЯ ПОВЕРХНЕВОГО ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ UA 116736 U UA 116736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільськогосподарського машинобудування, призначена для боронування ґрунту під час вирощування овочевих, технічних та лісогосподарських культур у будь-якій агрокліматичній зоні та може бути використана як агрегат для обробітку ґрунту самохідним енергонасиченим транспортним засобом. Відома ротаційна борона, яка включає батарею з пар дисків, на яких жорстко закріплені клиноподібні зуби з косим зрізом з овальною поверхнею у 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 цієї борони є те, що вона не має достатніх механічних та міцнісних властивостей. У конструкції цієї борони існує висока ймовірність пошкодження її робочих органів при боронуванні сільськогосподарських ланів зі складним рельєфом. Відома також ротаційна борона зубова, яка містить батарею пар дисків, приєднану за допомогою вигнутих підпружених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виконаної у вигляді поперечного бруса 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 стрижні, 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, виламування з диска, особливо, коли на шляху диска зустрінеться тверда перешкода (грудки ґрунту чи каміння). Крім того, у конструкції відомої борони відсутній окремий засіб для підрізання бур'янів. Загостреними зубами робити це не ефективно - вони лише проколюють ґрунт, майже не пошкоджуючи кореневі системи бур'янів, що обмежує функціональні можливості відомої ротаційної борони. Найбільш близькою за своєю суттю та ефекту, що досягається, і яка приймається за найближчий аналог, є ротаційна борона зубова, яка містить батарею дисків з зубами, приєднану за допомогою вигнутих підпружених штанг до причіпної рами з опорними колесами, виконаної у вигляді поперечного бруса квадратного перерізу, причому батарея утворена секціями дисків, розташованими на одній осі квадратного перерізу, при цьомувсі осі дисків розташовані в одній лінії, а самі диски виконані увігнутими з вирізами у зігненій периферійній частині під зуби, а також зуби виконані парними, та спираються на упори, які розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких розплескані та загострені та виступають за межі диска, крім того, на штангах закріплені хомути, у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів [див. пат. України № 104646 з класу А01В 21/04 опублікований 10.02.2016 року в Бюл. № 3 за 2016 рік]. Основним суттєвим конструктивним недоліком відомої борони є можливість неякісного обробітку ґрунту. Це обумовлено тим, що, незважаючи на те, що осі дисків мають квадратний переріз, самі диски мають центральний круглий отвір (див. фіг. 3 в найближчому аналогу), а тому насаджені, хоча й на квадратний вал, все однак можуть провертатися відносно вала, а отже, при зіткнення з перешкодою можуть заклинюватися (не обертатися), внаслідок чого відповідна ділянка міжряддя подекуди залишиться необробленою. Другим суттєвим недоліком відомої борони є технологічна обмеженість її використання для обробітку ґрунту різних культур. Наявність цього недоліку пояснюється наступним. Щільність посадки різних культур залежить від їх виду, зокрема від розростання їхніх кореневих систем. Тому ширина міжряддя для кожної культури вибирається різною. Але, через розташування зубів на диску суворо радіально, борона забезпечує тільки ниткоподібний обробіток ґрунту (у одну вузьку лінію), ширина якої дорівнюється ширині розплесканого кінця зуба, тобто дана конструктивна схема не може враховувати різну ширину міжряддя. Проте, на ранніх стадіях проростання рослин, коли вони ще не мають розвинутої кореневої системи, міжряддя потребує більш широкого обробітку, між ниткоподібне, але відома борона не може забезпечити обробіток ґрунту у такому широкому міжрядді. Третім суттєвим недоліком відомої ротаційної борони є функціональна обмеженість можливості обробітку різних ґрунтів (м'яких, твердих, кам'янистих, пересушених, зволожених, 1 UA 116736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 легких, важких, піщаних, глинястих тощо), оскільки зуби мають одну конструкцію - заплесканий робочий кінець, орієнтований поперек руху борони. Четвертим конструктивним суттєвим недоліком відомої борони є незручність її транспортування. Наявність цього недоліку обумовлена тим, що, при піднятті поперечного бруса догори, підпружені штанги (повідки) з дисками все одно будуть спиратися на ґрунт, оскільки їм нічого не заважатиме. Тому для транспортування борони, її треба якось для цього підготувати: чи примусово підняти догори підпружені штанги (повідки) з секціями дисків та якось їх закріпити, що важко (вага секції досить велика) та небезпечно, чи щось підкласти під диски. Проте, у будь-якому разі це потребує певних дій та часу від персоналу, що свідчить про конструктивну невдосконаленість відомої борони. П'ятим конструктивним суттєвим недоліком відомої борони є неефективність попереднього підрізання кореневих систем бур'янів. Наявність цього недоліку пояснюється наступним. Підпружена штанга (поводок) знаходиться по центру секції дисків. До підпруженої штанги (повідка) прикріплений хомут, у який вставлена вертикальна стійка, на нижньому кінці якої розташоване лезо. Як видно з фіг. 2 найближчого аналогу, лезо спрямоване тільки у один бік від вертикальної стійки. Враховуючи, що підпружена штанга (поводок) розташований у центрі міжряддя, зрозуміло, що лезо оброблятиме лише половину ширини ґрунту у міжрядді, залишаючи другу половину необробленою, тобто з бур'янами, що, загалом, не забезпечує суцільність обробітку міжряддя повністю. Перелічених недоліків сповна достатньо, щоб визнати відому ротаційну борону зубову для поверхневого обробітку ґрунту ще далекою від конструктивної вдосконаленості, що обмежує її функціональні можливості, область застосування, незручність обслуговування, непередбачену зміну якості обробітку ґрунту. В основу корисної моделі поставлена задача усунення перелічених недоліків, розширення функціональних властивостей та технічних можливостей, підвищення зручності обслуговування борони та підвищення врожайності сільськогосподарських культур шляхом підвищення якості обробітку ґрунту незалежно від його стану та виду, а також можливості зміни ширини смуги, що обробляється, за рахунок внесення відповідних змін у конструкцію зубових робочих органів, у засіб обертання дисків та у вузол кріплення підпружених штанг (повідків) до поперечної балки. Поставлена задача вирішується тим, що у ротаційній бороні зубовій для поверхневого обробітку ґрунту, яка містить батарею дисків з зубами, приєднану за допомогою вигнутих підпружених штанг (поводків) до причіпної рами з опорними колесами, виконаної у вигляді поперечного бруса квадратного перерізу, причому батарея утворена секціями дисків, розташованими на одній осі квадратного перерізу, причому всі осі дисків розташовані в одній лінії, а самі диски виконані увігнутими з вирізами у зігненій периферійній частині під зуби, які виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких загострені та виступають за межі диска, крім того, на штангах закріплені кишені (хомути), у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів, згідно з пропозицією, диски мають центральні квадратні отвори та надягнені на вал квадратного перерізу і розділені між собою набором квадратних втулок відповідного розміру, а також підпружена штанга (поводок) до осі дисків прикріплюється через підшипник з внутрішньою обоймою під квадрат, причому горизонтальні леза виконані у вигляді клиноподібних плоскорізів, а робочі кінці у кожній парі зубів зміщені у площині один від іншого, до того ж, шарнірний вузол кріплення підпруженої штанги (повідка) до балки наділений знизу упорною пластиною, на яку спирається підпружена штанга (поводок) при піднятті поперечної балки догори. Робочі кінці у парі зубів можуть бути й не зміщені один відносно іншого у площині, але й зігнуті у площині у бік напряму руху чи поперек нього, бути просто загостреними, розплесканими, причому, орієнтовані своїм розплесканням, як до напряму руху борони, так й поперек нього. Завдяки використанню дисків з центральним квадратним отвором, кінематично усувається можливість провертання диску відносно його осі, а отже, таке конструктивне вдосконалення гарантує обов'язковий примусовий поворот диска незалежно від наявності перешкод у ґрунті, що дозволяє обробляти зубами дисків будь-які ґрунти, та саме так розширити область застосування ротаційної борони зубової. Завдяки використанню набору квадратних розпірних втулок, з'являється конструктивна можливість змінювати відстань між суміжними дисками, змінюючи кількість вказаних втулок у наборі. Завдяки зміщенню кінців зубів у парі, з'являється конструктивна можливість збільшення ширини смуги суцільного обробітку ґрунту у міжрядді, а квадратні втулки дозволяють легко 2 UA 116736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 змінювати кількість дисків у секції, або, взагалі, їх розташовувати рядом (або вилучати з секції зовсім), та саме так забезпечити будь-яку ширину обробку ґрунту, а отже, розширити функціональні можливості борони. Оснащення шарнірного вузла (кронштейна) кріплення підпруженої штанги (повідка) до балки знизу упорною пластиною, підняття балки догори, дозволяє підняти над ґрунтом всі підпружені штанги (повідки) з секціями дисків, тобто перевести борону у транспортний стан без залучення додаткових ресурсів та засобів для цього, безпечно, надійно та швидко. Заміна односторонніх лез на двосторонні клиноподібні плоскорізи дозволяють повністю підрізати коріння бур'янів за всією шириною міжряддя. Отже, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення, отриманих завдяки внесенню відповідних конструктивних змін у вузли та робочі органи ротаційної борони зубової, забезпечує досягнення технічного результату, сформульованого у постановці задачі. Подальша суть запропонованого технічного рішення пояснюється ілюстративним матеріалом, на якому зображено наступне: фіг. 1 - запропонована ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту, вигляд зверху; фіг. 2 - те ж саме, вигляд збоку; фіг. 3 конструкція обертового зубового робочого органу - диска, вигляд у площині; фіг. 4 - те ж саме, вигляд збоку у перерізі для кращого показу конструкції диска; фіг. 5 - секція дисків крупним планом, вигляд зверху; фіг. 6 - конструкція парного зуба з загостреними кінцями та з радіальним симетричним розташуванням його променів у одній площині, вигляд в плані; фіг. 7 - те ж саме, з зігненими кінцями у напрямі руху борони; фіг. 8 - те ж саме з лопатками на кінцях, орієнтованими у напрям руху борони; фіг. 9 - те ж саме, що й фіг. 6, тільки вигляд збоку; фіг. 10 те ж саме, один з променів відігнутий у другу площину, паралельно першій; фіг. 11 - те ж саме, кінці променів розведені у різні боки; фіг. 12 - те ж саме, кінці променів у парі виконані різними один загострений, другий - у формі лопатки; фіг. 13 - те ж саме, кінці розташовані паралельно у різних площинах; фіг. 14 - те ж саме, кінці мають різну довжину; фіг. 15 - те ж саме, кінці виконані у вигляді сап. Запропонована ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту виконана у вигляді причіпної рами, виконаної у вигляді бруса 1 з профілю квадратного перерізу, яка спирається на опорні колеса 2. До бруса 1 через кронштейни 3 шарнірно приєднані підпружені штанги 4 (повідки), на консольних кінцях яких розташовані обертові зубові робочі органи, виконані у вигляді секцій 5 дисків 6 з парними зубами 7. На підпружених штангах 4, попереду секцій 5, закріплені хомути 8 (кишені), у які встановлені вертикальні стойки 9 з горизонтальними клиноподібними плоскорізами 10 для підрізання кореневих систем бур'янів. Клиноподібність плоскорізів 10 (леза під кутом до напряму руху борони) дозволяє максимально знизити опір руху борони під час зрізання плоскорізами 10 верхнього шару ґрунту. Кожний шарнірний вузол 3 (кронштейн) має знизу упорну жорстку нерухому пластину 11, на яку, при піднятті поперечної балки 1 догори, спираються підпружені штанги 4 (повідки), що дозволяє підняти над ґрунтом всі секції 5 дисків 6, тобто перевести борону у транспортний стан без залучення додаткових ресурсів та засобів для цього, безпечно, надійно та швидко. У робочому стані підпружені штанги 4 (повідки) притискаються донизу за допомогою пружин 12 стискання, жорсткість яких можна регулювати звичайним болтовим з'єднанням у залежності від стану та виду ґрунту, що обробляється. Кожний диск 6 виконаний у вигляді прорізаного по краях увігнутого металевого круга, у периферійні вирізи 13 якого встановлені знімні парні зуби 7, що спираються в упори 14, розташовані на диску 6 поза зубами 7. Зуби 7 утримуються на диску 6 за допомогою звичайного болтового з'єднання 15. Робочі кінці 16 парних зубів 7 розплескані і виступають за межі диска 6. Всі диски 6 у секції 5 розташовані у одну лінію і разом утворюють батарею дисків 6, причому кожна секція 5 може автономно коливатися у вертикальній площині, оскільки приєднана до своєї підпружиненої штанги 4 (повідка), що дозволяє копіювати рельєф місцевості. Для підвищення надійності обертання дисків 6 (запобігання можливості "пробуксовування"), осі 17, на які насаджені диски 6, мають квадратний переріз. Для цього у дисках 6 центральний отвір також виконаний квадратним. Суміжні диски 6 відокремлені один від одного за допомогою набору квадратних втулок 18. Завдяки цим квадратним втулкам 18, зокрема, надягнутої на вісь 17 їх кількості, з'являється конструктивна можливість змінювати відстань між суміжними дисками 6. Підпружена штанга 4 (поводок) пов'язана з секцією 5 дисків 6 за допомогою підшипника 19 кочення з внутрішньою обоймою під квадрат, щоб його можна було надягти на вісь 17. Цей підшипник 19 забезпечує вільне обертання дисків 6 з віссю 17 відносно підпруженої штанги 4 (повідка). 3 UA 116736 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Парні зуби 7, крім загострення 16 на кінці та радіального розташування променів у одній площині (фіг. 6), можуть мати зігнені кінці 16 у напрямі руху борони (фіг. 7), мати на кінцях як розплескання, так й лопатки, орієнтовані у напрям руху борони (фіг. 8). Кінець 16 одного з променів парного зуба 7 може бути відігнутий у другу площину, паралельно першої (фіг. 10). Кінці 16 обох променів можуть бути розведені у різні боки (фіг. 11). У парі промені можуть мати різні кінці 16, наприклад, один з них просто загострений, другий - у формі лопатки (фіг. 12). Кінці 16 можуть бути розташованими паралельно у різних площинах (фіг. 13), можуть мати різну довжину (фіг. 14), а також можуть бути виконані у вигляді сап (фіг. 15). Тобто кінці 16 променів парного зуба 7 можуть мати будь-яку конфігурацію, довжину, нахил, розведення у різні площини, бути симетричними або несиметричними тощо, що дозволяє ними здійснювати будький обробіток ґрунту, незалежно від його стану, щільності й виду. Запропонована ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту працює в такий спосіб. Перед початком обробітку ґрунту визначають розмір міжряддя, та пересувають кронштейни 3 поздовж бруса 1, забезпечуючи розташування обертових зубових робочих органів - секцій 5 дисків 6 - суворо у міжрядді. Необхідну відстань між суміжними дисками 6 підбирають за допомогою квадратних втулок 18. Потім підбирають та закріплюють на дисках зуби 7 з кінцями 16 відповідної до ґрунту конфігурації та згину, підбирають необхідну глибину занурення плоскорізів 10. Далі, при рушенні борони по ланах, спочатку плоскорізи 10 зрізують кореневі системи бур'янів, далі обертові диски 6 перекочуються, а їхні зуби 7 своїми загостреними кінцями 16 проколюють ґрунт, та, при повороті диска 6 виходять з нього під кутом, вивертаючи зрізані корені бур'янів на поверхню ґрунту, і одночасно формуючи 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 секції 5 дисків 6 розташовані суворо у міжрядді. Тобто борона має багатофункціональність та дозволяє за один прохід якісно обробити міжряддя будь-якої ширини. Заявлене технічне рішення перевірене на практиці. Запропонована ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту не містить у своєму складі жодних конструктивних елементів чи вузлів, 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 аналогаит, що підтверджує можливість досягнення технічного результату об'єктом. Запропонована ротаційна борона зубова має ширину 5,6 м, швидкість обробітку ґрунту 6-15 км/год., продуктивність 30-80 га/год., масу - 1410 кг, квадратні осі для розташування дисків розміром 40×40 мм. Кількість дисків 6 у секції 5 може бути різною: 2, 4, 6 тощо. Суттєва відмінність запропонованого технічного рішення, у порівнянні з відомими боронами, полягає у різноманітті робочих органів (зубів), можливості зміни щільності встановлення дисків у секції, симетричних плоскорізів, квадратних осей, втулок, отворів у дисках, наявності засобу для спирання підпружених штанг при переведенні борони у транспортний стан. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють суттєво покращити техніко-експлуатаційні характеристики ротаційної борони зубової, зокрема, обробляти будь-які ґрунти за будь-якою технологічною схемою, з будь-якими вирощуваними культурами, а також спростити переведення борони у транспортний стан і, навпаки. 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 найближчим аналогом, можна віднести: розширення сфери застосування борони для поверхневого обробітку ґрунту за рахунок можливості застосування будь-якого набору зубів будь-якої конфігурації; повне (суцільне) і якісне обробляння ґрунту у міжрядді за рахунок використання плоскорізів, можливості зміни щільності дисків у секції та використання зубів з рознесеними у просторі променями; гарантованість обертання дисків у секції завдяки використанню осі квадратного перерізу у поєднанні з аналогічним центральним отвором у дисках; простота транспортування борони за рахунок можливості підняття секцій над ґрунтом. Соціально-споживчий ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням найближчого аналогу, отримують за рахунок збільшення 4 UA 116736 U 5 врожайності внаслідок високоякісного і суцільного 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 найближчого аналогу, отримують за рахунок універсальності борони внаслідок можливості обробітку одним сільськогосподарським агрегатом ґрунтів будь-якого стану та з будь-якими сільськогосподарськими культурами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 1. Ротаційна борона зубова для поверхневого обробітку ґрунту, яка містить батарею дисків з зубами, приєднану за допомогою вигнутих підпружених штанг (поводків) до причіпної рами з опорними колесами, виконаної у вигляді поперечного бруса квадратного перерізу, причому батарея утворена секціями дисків, розташованими на одній осі квадратного перерізу, причому всі осі дисків розташовані в одній лінії, а самі диски виконані увігнутими з вирізами у зігненій периферійній частині під зуби, які виконані парними, та спираються на упори, розташовані на диску радіально позаду кожної пари зубів, робочі кінці яких загострені та виступають за межі диска, крім того, на штангах закріплені кишені (хомути), у які встановлені горизонтальні леза на вертикальних стійках для підрізання кореневих систем бур'янів, яка відрізняється тим, що диски мають центральні квадратні отвори та надягнені на вал квадратного перерізу і розділені між собою набором квадратних розпірних втулок відповідного розміру, а також підпружена штанга (поводок) до осі дисків прикріплюється через підшипник з внутрішньою обоймою під квадрат, причому горизонтальні леза виконані у вигляді клиноподібних плоскорізів, а робочі кінці у кожній парі зубів зміщені у площині один від іншого, до того ж, шарнірний вузол кріплення повідка до балки оснащений знизу упорною пластиною, на яку спирається поводок при піднятті поперечної балки догори. 2. Ротаційна борона зубова по п. 1, яка відрізняється тим, що робочі кінці у парі зубів зміщені один відносно іншого у паралельній площині або зігнуті у площині у бік напряму руху чи поперек нього, або розплескані, або у формі лопаток, причому орієнтовані своїм розплесканням чи лопаткою як до напряму руху борони, так й поперек нього, мають різну довжину променів, симетричну або несиметричну конструкцію. 5 UA 116736 U 6 UA 116736 U 7 UA 116736 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8