Робочий орган грунтообробної машини

Рабочий орган почвообрабатывающей машины, имеющий принудительный привод во вращение вокруг вертикальной оси и содержащий ножедержатель и нож в виде направленной сверху вниз пластины с передней режущей кромкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что режущая кромка ножа направлена по имеющей постоянный угол подъема винтовой линии, расположенной на конической поверхности с вершиной конуса, обращенной вверх, при этом нижний конец указанной режущей кромки смещен вперед относительно ее верхнего конца по направлению вращения рабочего органа, а задний угол резания ножа имеет величину, большую 15°, но меньшую 45°. С > го Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к почвообрабатывающим машинам, имеющим принудительный привод рабочих органов, вращающихся вокруг вертикальной оси. Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение усилий резания почвы путем изготовления ножа изогнутым передним (нижним) концом вперед и от центра по ходу движения. Указанная задача решается тем, что на рабочем органе почвообрабатывающей машины, имеющим принудительный привод во вращение вокруг вертикальной оси и содержащим ножедержатель и нож в виде направленной сверху вниз пластины с передней режущей кромкой, режущая кромка ножа направлена по имеющей постоянный угол подъема винтовой линии, расположенной на конической поверхности с вершиной конуса, обращенной вверх, при этом нижний конец указанной режущей кромки смещен вперед относительно ее верхнего конца по направлению вращения рабочего органа, а задний угол резания ножа имеет величину большую 15°, но меньшую 45°. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что конструктивно предлагаемое техническое решение ново: режущая кромка ножа направлена по имеющей постоянный угол подъема винтовой линии, расположенной на конической поверхности с вершиной конуса, обращенной вверх, при этом нижний конец указанной режущей кромки смещен вперед отнрсительно ее верхнего конца по направлению вращения рабочего органа, а задний угол резания ножа имеет величину большую 15°, но меньшую 45°. Это новое отличие является существенным, так как оно способ О 12911 ствует уменьшению усилий резания почвы, чего невозможно достигнуть в работе его аналогов. Поиск аналогов устройств, у которых ножи с вертикальной осью вращения изготовлены передним нижним концом вперед по ходу движения и расположены на кони ческой поверхности с вершиной конуса, обращ енной вверх , их не выявил. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна" и вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия" является достоверным. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид почвообрабатывающей машины; на фиг.2-5 - рабоч и й о рг а н п оч в оо бр а ба тыв а ющ е й машины; на фиг.б - схема рабочего органа в аксонометрической проекции; на фиг.7 схема работы режущей кромки ножа почвообрабатывающей машины; на фиг.8 - схема к определению зон затирания наружной кромкой ножа о необработанный монолит пласта почвы; на фиг.9 - схема к определению максимального угла между абсолютной и окружной скоростями ножа с вертикальной осью вращ ения при отрезании пласта от монолита почвы. Почвообрабатывающая машина (фиг.1) содержит навесное устройство 1, верхний редуктор 2, основной редуктор 2, основной редуктор 3, посредством которого через блок горизонтально установленных в нем шестерен 4 приводятся во вращ ение при водные валы 5. На валах 5 посажены горизонтально расположенные ножедержатели 6, на концах которых установлены ножи 7, вращающиеся вокруг вертикальной оси. Агрегатирование почвообрабатывающей машины с трактором происходит при помощи навесного устройства 1. Мощность трактора через вал отбора мощности (ВОМ) передается на верхний редуктор 2 машины посредством карданной передачи (фиг.1). Далее через коническую пару верхнего редуктора 2 вращение передается на блок го ризонтально установленных и находящихся в пос тоянном зацеплении шестерен 4 основного редуктора 3. Каждая из указанных шестерен 4 приводит во вращательное дви жение вертикальные приводные валы 5, на концах которых горизонтально установлены ножедержатели 6. На концах ножедержателей 6 установлены ножи 7. Вращение рабочего органа (ножедержатель 6 и ножи 7) на почвообрабатывающей машине ( фиг.2 - 6) происходит вокруг вертикальной Ъси 0-0. Обозначения на рисунках приняты следую щие: V - пос тупательная скорость машины; со- угловая скорость вращения рабочего ор гана; у - угол подъема образующ ей режу ' щ е й к р о мк и н о ж а ; р - у г о л ( ту п о й ) отрезания стружки почвы от монолита; Н 5 высота (по вертикали) режущ ей кромка направлена по имеющ ей постоянный угол подъема винтовой линии, расположенной на конической поверхности с вершиной конуса, обращенной вверх, при этом нижний Ю конец указанной режущей кромки смещ ен вперед относительно ее верхнего конца по направлению вращения рабочего органа, а задний угол резания ножа имеет величину большую 15°, но меньшую 45°. 15 Работа предложенного ножа на почво обрабатывающ ей машине схематически представлена на фиг.7 и 8 и происходит следующим образом. В исходном положении (фиг.7) режущая кромка ножа занимает 20 положение І-Ів' (а). В плоскости, параллельной направлению поступательного'движения (перпендикулярной поверхности поля) и проходящей через ось вращения рабочего органа - О (в дальнейшем именуемой верти25 кальной плоскостью ), режущая кромка ножа находится только своей нижней точкой - I" (с). В дальнейшем при повороте режущ ей кромки ножа на угол -д-, где a - угол рас30 твора ножа, угол в плане (вид сверху) между радиусами, проведенными через ось вращения 0-0 верхнюю (I) и нижнюю (1г') точки режущей кромки ножа (рис.66), она смещается в направлении поступательного дви35 женил - V и занимает положение: 2' - 2Г" -2 - то есть смещается в направлении посту пательного движения на расстояние И= -г , где L - общее смещение в направлении по-40 ступательного движения верхней точки отрезаемой стружки почвы по отношению к нижней и занимает положение 2'-2в "~2, при котором режущ ая кромка ножа проходит через указанную вертикальную плоско45 Н сть в точке 2В" на высоте hi* -^ от нижней точки режущей кромки ножа. Точкой пересечения вертикальной плоскости режущей кромкой2 ножа будет т.2" (порядок опреде-50 ления этой точки указан на рисунке тонкими линиями со стрелками, которые выходят из точек 2В" и 2Г"). При дальнейшем повороте режущ ей # кромки ножа поэтапно на угол ~2~ 2; -тг* З в и -тг'4 сгона, аналогично выше изложенному, будет смещ аться в направлении поступательного движения на расстояние 2И, ЗІ і, 4Іі=Цс), а режущая кромка ножа будет проход ить через указанную плоскос ть в точках Зв", 4В '\ 58 на выс оте 2h,3h и 4п=Н (a). Точками перес ечения интерес ующей нас плоскос ти (с) и режущей кромкой ножа будут точки 3", 4" и 5 (с аналогичным выше указанным пос троением). Соед иняя между с обой точки (1" -2"~ 3" -4"~ 5) прохожд ения режущей кромки ножа через мон ол и т пл ас та опр ед е ляем траекторию движения (прямая наклонная линия) рассматриваемой режущей кромки нож а в интересу ющей нас вертикальной плоскос ти Плас т при э том определяется по указанной наклонной линии 1" -5(с), т. е. он не вырезается, не выдалбливаетс я из монолита (как у прототипа), что является процессом энергоемким, а отрезается при плавном вхождении ножа в монолит и нак лонном отрезании с тру жки (с тупым углом Д - угол между горизонтальной линией д на обрабатываемого плас та и линией отрезания пласта от монолита). При таком отрезании от монолита ус илие резания, как извес тно, уменьш аетс я на 20-25% (например, А.С.Буряков и д р. Щелевание почвы наклонными стойками. М. - "Землед елие", 1987, № 2, с.32-35). При движении ножа в поч ве имеет значение и правильное расположение затылоч ной (наружной) грани нож а. Из рис 8 видно, что при рас положении ножа перпенд ику лярно рад иусу вращения (на рисунк е конту р ы но ж а п р ед с та в л е н ы ш тр их ов ы м и линиями) и при его д вижении по с ложным траекториям, образованных от одновременного пос тупательного и вращательного движений, происх од ит затирание (вминание) затылочной грани ножа в необработанный плас т. Это, ес тес твенно, резко увеличивае т энергоемкос ть процесс а обработки почвы. Для того, чтобы э того не происход ило, необход имо поверну ть затылочную грань ножа относ ительно перпенд ику ляра к рад иус у вращения д о центра на некоторый угол (р. Как вид но из рис. 9, угол между направлением абсолютной скорос ти ножа - Va (которая и образу ет траек торию д вижения ножа) и направлением окружной с корос ти Vo имеет максимальную величину ^'тах. при направлении пос ледней сірого перпендику лярно направлению пос тупательной скорости V n. Поворот затылочной кромки ножа относительно перпенд ику лярна к рад иусу вращения на угол (р'тах позволяет располагаться его наружной кромке параллельно направлению абсолютной скорос ти V a (т.е. практичес ки параллельно траектории движения). Угол