Плужное устройство с двумя режущими элементами - RU2753249C2
Код документа: RU2753249C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к плужному устройству для вспашки почвы. Кроме того, изобретение относится к способу вспашки почвы.
Плуги считаются одним из важнейших почвообрабатывающих орудий в сельском хозяйстве и имеются в распоряжении в самых различных вариантах. Плуги содержат, например, лемех, который отрезает так называемый пласт перепахиваемого поля или луга, а также отвал, являющийся обычно искривленным, винтообразным и примыкающим к лемеху металлическим элементом, который оборачивает пласт.
Лемех вырезает из почвы, например, горизонтально и вертикально с помощью кромки отвала пласт. Лемех передает пласт затем к примыкающему отвалу. Тот принимает пласт, сначала поднимает его за счет своей изогнутой формы, а затем откладывает в сторону. Пласт традиционно посредством лемеха «выкапывается» или «вырывается» из почвы. Т.е. лемех и нижняя кромка отвала выкапывают/вырывают пласт из почвы посредством «жестких компонентов плуга», оборачивают пласт и формируют одновременно дно борозды.
Этот процесс в случае отвального плуга требует особенной большой затраты тяговых усилий.
Ширина борозды в почве составляет, например, 35-50 см, а ее глубина – 15-30 см.
Силовые затраты у традиционных плугов с жесткими корпусами существенно зависят от больших сил трения (сил реакции почвы), возникающих во время протаскивания плуга. Далее требуются большие силовые затраты, чтобы удерживать плуг в направлении вспашки, поскольку вследствие отделения пласта на плуг действуют большие боковые силы.
В зависимости от характера почвы, т.е. ее влажности и типа (доля суглинка, глины и песка и т.п.), требуются разные по величине силовые затраты. Далее пласт посредством традиционных плугов отделяется и оборачивается куском без его разделения или рыхления. Вследствие этого отделенные от почвы и перевернутые пласты лежат на поле в уплотненном виде.
В документе DE 3541490 А1 описана почвообрабатывающая машина, содержащая дисковый нож и почвоуглубитель. Дисковый нож образует первый режущий элемент, а почвоуглубитель предназначен для рыхления нижнего слоя почвы в качестве следующего за дисковым ножом устройства. Этот почвоуглубитель не служит для отрезания в направлении вспашки боковой стороны почвенного пласта, а расположен за дисковым ножом и не выполнен в виде дискообразного режущего элемента. За счет своего расположения перед почвоуглубителем дисковый нож нарезает борозду, в которую входят лапы почвоуглубителя. Чтобы можно было надежно произвести рыхление нижнего слоя почвы, почвоуглубитель выполнен в виде приводимого элемента. Когда такую почвообрабатывающую машину приходится тянуть по почве, из-за вращающихся рыхлителей почвоуглубителя возникают относительно большие затраты тяговых усилий и относительно большие затраты приводной мощности на почвоуглубитель, которые являются недостатком, поскольку, во-первых, эти большие тяговые усилия могут создаваться только более мощными машинами, а, во-вторых, за счет этого расходуется относительно много топлива. Помимо этого, достигаемое почвоуглубителем улучшение почвы снова частично компенсируется тем, что из-за более тяжелых машин на поле происходит более сильное уплотнение почвы.
В документе DE 3541438 А1 описан плужный корпус для почвообрабатывающих орудий, у которого перед лемехом расположен сферический диск. Предусмотрен единственный дисковый нож в виде сферического диска, содержащего на своем выходе еще скребковое устройство, с помощью которого соскабливается предусмотренная в сферическом диске для оборачивания пласта земля. Поскольку расположенный перед сферическим диском плужный корпус проникает в необработанную землю, для этого также требуются относительно большие затраты тяговых усилий, что также связано с описанными выше недостатками.
В документе DE 202014105576 U1 описана почвообрабатывающая система, содержащая первое почвообрабатывающее орудие с зубьями, чтобы приподнимать необработанную почву и глубоко вспахать ее, и второе почвообрабатывающее орудие, расположенное в направлении движения за первым почвообрабатывающим орудием и содержащее приводимый ротор, который должен заделывать, например, растительные остатки во вспаханную первым почвообрабатывающим орудием почву, причем предусмотрена также сеялка, чтобы в направлении движения за ротором заделывать в почву семенной материал. Собственно плужным устройством является, тем самым, первое почвообрабатывающее орудие, содержащее лишь один дисковый нож, который в направлении вспашки расположен перед собственно обычным плугом. Таким плужным устройством нельзя отрезать, поднять или даже обернуть пласт.
Наконец в документе DE 19902914 А1 описана почвообрабатывающая машина, которая содержит расположенные перед одним или несколькими дисковыми ножами плуги. Также у этой известной почвообрабатывающей машины в направлении вспашки от дна борозды не отрезается пласт. Напротив, такой пласт не формируется, а посредством плуга почва лишь оборачивается в виде небольших комковатых количеств земли. Во всяком случае не описано сдвоенное расположение двух дискообразных или тарельчатых режущих элементов, которые определенным образом согласованы между собой и взаимодействуют.
Задачей изобретения является создание плужного устройства с небольшими затратами тяговых усилий, которое оставляло бы за собой почти готовую к засеву посевную грядку.
Эта задача решается посредством плужного устройства для вспашки почвы, охарактеризованного признаками п. 1 и посредством способа вспашки почвы, охарактеризованного признаками п. 22 формулы. Целесообразные варианты охарактеризованы в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Существенное преимущество изобретения заключается в том, что можно минимизировать силы трения и срезающие силы, т.е. силы реакции почвы, движущегося по ней плуга. За счет этого создано плужное устройство, которое обеспечивает меньшие затраты тяговых усилий и, тем самым, значительную экономию топлива. Дополнительно другие преимущества заключаются в том, что возможна улучшенная, экологически-сельскохозяйственная обработка почвы, поскольку почва может лучше рыхлиться и аэрироваться и, тем самым, лучше снабжаться кислородом в смысле обмена СО2. К тому же можно избежать вредного образования плужной подошвы и уменьшить число обрабатывающих операций вплоть до подготовки посевной грядки. Изобретение исходит из того принципа, что лемех традиционного плуга, так сказать, горизонтально проходит сквозь почву, а с помощью дискового ножа и кромки отвала в почве вертикально отрезается пласт. Вследствие изгиба лемеха образующий борозду пласт передается затем к примыкающему отвалу, который принимает пласт, винтообразно скручивает его, а затем откладывает в сторону с углом оборачивания около 130°. Из-за относительно больших сил трения относительно велики также тяговые усилия при вспашке. Чтобы устранить эти недостатки традиционных плугов с жестким корпусом с жесткими компонентами, согласно изобретению, используются новые, вращающиеся элементы, которые и осуществляют собственно вспашку. В принципе, вращающиеся режущие элементы положительно сказываются на затратах тяговых усилий. Согласно изобретению, достигается то, что лишь два синергетически взаимодействующих режущих инструмента представляют собственно конструкцию плуга, причем уже на основании того факта, что речь идет о вращающихся режущих элементах, затраты тяговых усилий при волочении плуга по почве значительно уменьшены по сравнению с жесткими элементами плуга.
Согласно первому аспекту изобретения, описано плужное устройство для вспашки почвы. Оно содержит несущую конструкцию, вращающийся первый режущий элемент (например, зубчатый диск) и второй режущий элемент (например, дополнительный, отогнутый к первому режущему элементу зубчатый диск). Вращающийся первый режущий элемент имеет огибающую первую режущую кромку, причем он расположен на несущей конструкции и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции по почве в направлении вспашки (т.е. в направлении обработки) боковая часть почвенного пласта отрезается (в частности, от стенки борозды) первой режущей зоной первой режущей кромки. Второй режущий элемент имеет вторую режущую кромку, причем он расположен на несущей конструкции и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции по почве в направлении вспашки нижняя часть почвенного пласта (в частности, вдоль поверхности раздела между пластом и плужной подошвой) отрезается второй режущей зоной второй режущей кромки. Второй режущий элемент расположен в направлении вспашки относительно первого режущего элемента таким образом, что вторая режущая зона в направлении вспашки расположена перед первой режущей зоной.
Новый предложенный плуг содержит, следовательно, два дискообразных или тарельчатых режущих инструмента. При этом один режущий инструмент выполнен так, что он отделяет боковые кромки пласта одним резом от сплошной почвы, а второй режущий инструмент в зоне дна борозды отделяет пласт на глубине вспашки от сплошной почвы. Преимущественно первый режущий инструмент, предусмотренный для, в основном, вертикальной плоскости резания, выполнен в виде сферического диска, а именно аналогично дисковым ножам, причем сферический диск в виде вращающегося, в основном, вертикально расположенного режущего элемента имеет огибающую режущую кромку. Преимущественно огибающая режущая кромка бомбирована и вертикально отрезает, следовательно, горизонтально подрезанный в зоне дна борозды пласт, отделенный в зоне дна борозды перепаханным почвенно-растительным слоем, пропускает отрезанный пласт через вогнутую полую зону сферического диска и заставляет соскользнуть с него с оборачиванием обратно в борозду. При этом сферический диск имеет различные углубления и возвышения в виде разных радиусов, например, так называемые коробовые арки, внутренние плоские поверхности, за которыми следуют разные радиусы или только один радиус, что может быть приведено в нужное соответствие в зависимости от почвенных условий. Геометрия и диаметр сферического диска оказывают существенное влияние на результат вспашки. За счет того, что сферический диск, т.е. бомбированный диск, выполнен преимущественно зубчатым на режущей кромке, обеспечивает лучшее врезание в почву. Преимущественно сферический диск размещен на несущей конструкции посредством нескольких регулируемых машинных элементов так, что угол установки можно изменять. Режущие элементы размещены на несущей конструкции преимущественно с возможностью замены.
Преимущественно за обоими режущими элементами в направлении вспашки расположен выполненный в виде лемеха отвал, и режущие элементы приводятся во вращение при вспашке самим пластом. Следовательно, их не требуется отдельно и активно приводить во вращение, а они могут приводиться во вращение только за счет волочения нового плуга по почве. За счет этого значительно уменьшаются затраты тяговых усилий по сравнению с жестко размещенными традиционными лемехами.
В одном варианте первый режущий элемент и/или второй режущий элемент расположены на несущей конструкции с возможностью поворота и/или поступательного перемещения для регулирования угла установки. Таким образом, угол установки можно регулировать в зависимости от структуры почвы и от нужной глубины обработки.
Далее, согласно другому аспекту, создан способ вспашки почвы описанным выше плужным устройством.
В то время как плужное устройство вспахивает почву, целью является достижение нужного рисунка борозды. Из почвы при вспашке вырезаются так называемые пласты. Пласт имеет боковую часть, вдоль которой режет режущий элемент. Далее пласт имеет нижнюю часть, которая соединяет обе боковые части и отделяется от почвы вторым режущим элементом в качестве лемеха. Соответственно почва имеет в нижней части пласта поверхность раздела (так называемое дно борозды). Из почвы вырезается, тем самым, приблизительно прямоугольный пласт, причем горизонтальная плоскость резания (= дно борозды) образуется в оставшейся почве вторым режущим элементом, а вертикальная плоскость резания (= стенка борозды) – первым режущим элементом. За счет клещеобразного вырезания пласта в почве образуется стенка борозды, от которой была отделена боковая часть пласта. Нижняя часть образует, тем самым, в момент отделения от почвы горизонтально самую нижнюю поверхность пласта.
Направление вспашки или направление обработки определяется как направление, в котором плужное устройство перемещается по почве.
Несущая конструкция выполнена для закрепления сообща, по меньшей мере, первого и второго режущих элементов. Несущая конструкция крепится на тягаче, например, тракторе, с тем, чтобы соответственно приводить режущие элементы в направлении вспашки. Несущая конструкция может быть также частью опорного кронштейна или грядиля. Несущая конструкция содержит металлические брусья и/или волокнистые композитные элементы. Далее, как подробно описано ниже, размещенные элементы могут быть закреплены на несущей конструкции с возможностью регулирования.
Несущая конструкция образует, тем самым, жесткую крепежную конструкцию для режущих элементов. Другими словами, режущие элементы фиксированы на несущей конструкции таким образом, что во время вспашки невозможно никакое относительное движение между режущими элементами. Когда, согласно изобретению, второй режущий элемент вследствие резания пласта вдавливается в почву, одновременно первый режущий элемент вдавливается в почву посредством усилия погружения.
Первый режущий элемент закреплен на несущей конструкции с возможностью вращения. Соответственно первый режущий элемент образует первую ось вращения, вокруг которой он вращается. Первый режущий элемент выполнен, в частности, в виде режущей тарелки и имеет круговую периферийную линию. Вдоль нее выполнена огибающая первая режущая кромка. Посредством первой режущей кромки боковая часть пласта отделяется от стенки борозды и одновременно отводится в сторону. Огибающая первая режущая кромка имеет первую режущую зону. Первая режущая зона является тем периферийным участком первой режущей кромки, который в направлении вспашки вторым вступает в контакт с почвой и режет ее. Первый режущий элемент может иметь диаметр 500-800 мм. Далее первый режущий элемент может иметь зубцы (бóльшая глубина проникновения) и может быть установлен центрально и с возможностью регулирования.
Первый режущий элемент вращается, когда плужное устройство движется по почве. При этом силы трения вызывают движение первого режущего элемента. Он при этом рассчитан так, что во время вспашки в почву проникает, в частности, только его нижняя половина, находящаяся ниже первой оси вращения, так что силы трения с почвой создают вращение.
Вращение первого режущего элемента вызывает поднятие отделенного пласта и одновременно его отвод в сторону. Отделенный пласт находится, в частности, во фрикционном контакте с первой режущей поверхностью первого режущего элемента. Первая режущая поверхность является той поверхностью первого режущего элемента, которая выполнена в пределах первой режущей кромки. Далее первая режущая поверхность является той поверхностью, которая направлена к отделенному пласту. Первая режущая поверхность может быть выполнена однородной без выемок или возвышений. Далее первая режущая поверхность (т.е. боковая поверхность первого режущего элемента) может иметь форму конуса или усеченного конуса. В другом варианте первая режущая поверхность вращающегося блока (режущий элемент) может быть выполнена в виде бомбированного диска.
Вследствие поднятия пласта посредством вращающегося первого режущего элемента пласт может быть энергоэффективно транспортирован к последующим элементам, расположенным в направлении вспашки за режущим элементом. Например, в направлении вспашки за режущим элементом может быть расположен описанный ниже отвал.
Второй режущий элемент закреплен на несущей конструкции с возможностью вращения в виде вращающегося диска или режущего ножа с поступательно проходящей режущей кромкой. Посредством второй режущей кромки нижняя часть пласта отделяется от дна борозды, подрезается и, при необходимости, одновременно поднимается. Огибающая вторая режущая кромка имеет вторую режущую зону. Вторая режущая зона является тем периферийным участком второй режущей кромки, которая в направлении вспашки первой вступает в контакт с почвой и режет ее.
Согласно одному варианту, первая режущая зона выполнена в пределах первой плоскости резания, а вторая режущая зона – во второй плоскости резания, причем первая и вторая плоскости резания образуют между собой угол, в частности, 30-135°, в частности 45-110°.
Первая режущая кромка проходит в первой плоскости резания, а вторая режущая кромка – во второй плоскости резания. Первый и второй режущие элементы закреплены на несущей конструкции по отношению друг к другу таким образом, что оба при этом непараллельны и образуют между собой угол, в частности больше или меньше 90° (угол раскрытия). Другими словами, в другом варианте первый режущий элемент может быть расположен таким образом, что между его осью вращения и направлением прохождения второй режущей кромки (или касательной ко второй режущей зоне, в случае если второй режущий элемент образует вращающийся диск) имеется угол 0-±30°. В частности, нормаль первой плоскости резания имеет составляющую (направления), которая параллельна горизонтальному направлению, когда плужное устройство надлежащим образом прилегает к почве. Ось вращения режущего элемента, в частности, параллельна нормали первой плоскости резания. Далее нормаль второй плоскости резания имеет дополнительную составляющую (направления), которая параллельна вертикальному направлению, когда плужное устройство надлежащим образом прилегает к почве. Угол между нормалями может быть выбран между 45° и 130°, чтобы достичь в почве нужного рисунка борозды.
Если первая и вторая плоскости резания образуют между собой угол, в частности, около 90°, то второй режущий элемент давит на подрезанный пласт в направлении первого режущего элемента. Это приводит к тому, что во время движения в направлении вспашки пласт может быть обработан предпочтительно между первым и вторым режущими элементами. За счет взаимодействия обоих вращающихся машинных элементов, т.е. первого и второго режущих элементов, достигается предпочтительный результат вспашки или «крошение» (измельчение комков). Кроме того, за счет ответного действия второго режущего элемента в значительной степени компенсируется сильный боковой увод первого режущего элемента, негативно сказывающийся на линии тяговых усилий. Тягач остается, тем самым, в колее без большого ответного управления.
Первый режущий элемент (например, бомбированный диск) отрезает пласт в первой плоскости резания (глубина обработки 15-35 см от поверхности почвы) и передает его на опциональный отвал (т.е. направляющий щиток). Отвал или направляющий щиток может быть выполнен также в виде вращающейся транспортирующей тарелки.
Во второй плоскости резания (глубина обработки 15-30 см от поверхности почвы) пласт режется вторым режущим элементом горизонтально (т.е. от дна борозды).
Расстояние между обеими плоскостями резания (вверху: вращающийся первый вертикальный режущий элемент; внизу: второй горизонтальный режущий элемент) можно подогнать за счет возможности регулирования вращающегося режущего элемента.
Плужный корпус, состоящий, например, из главных компонентов режущие элементы, направляющий щиток и отвал, соответствует, например, косой изогнутой плоскости, протягиваемой по почве. Отделенный лемехом и вертикальной кромкой отвала пласт движется вдоль направляющего щитка на отвал по его косой изогнутой плоскости вверх и в сторону. Этот процесс включает в себя сжатие верхней половины пласта и растяжение его нижней половины. Внутри пласта возникают как следствие сжимающие, растягивающие и вращательные напряжения, вызывающие разрезание почвы.
Благодаря предложенному расположению второго режущего элемента в направлении вспашки перед первым режущим элементом можно уменьшить силу трения, приводящую к высокому требуемому тяговому усилию плужного устройства. Поскольку пласт, когда он режется первым режущим элементом, отделен от дна борозды, будучи подрезан вторым режущим элементом, пласт уже поднимается и оборачивается первым режущим элементом. Вторая режущая зона лежит в направлении вспашки на 1-50 см, в частности на 15-25 см, перед первой режущей зоной. Второй (в частности, горизонтальный) режущий диск (или режущий элемент) первым вступает в контакт с почвой и, так сказать, бежит впереди первого (в частности, вертикального) режущего диска (или режущего элемента).
Согласно изобретению, достигается цель замены традиционных жестких компонентов плужного корпуса в самой значительной степени новыми вращающимися машинными элементами. Предложенные вращающиеся режущие элементы положительно сказываются на работе резания и подъема и, тем самым, на легкости хода плуга.
Для горизонтального резания пласта в описанном выше варианте используется дискообразный, обкатывающийся по стенке борозды второй режущий элемент. Он горизонтально «подрезает» стенку борозды или пласт, существенно облегчая, тем самым, расслаивание/расчистку борозды.
В описанном выше варианте используется далее вращающийся, вертикально расположенный первый режущий элемент (бомбированный диск), который комбинируется с описанным выше вращающимся, горизонтально расположенным вторым режущим элементом.
Вертикально расположенный бомбированный первый режущий элемент вертикально отрезает предварительно уже горизонтально подрезанный вторым режущим элементом пласт и одновременно оборачивает его за счет вращательного движения сферического диска.
Благодаря этой концепции создан экономящий топливо, обладающий легким ходом плуг, который одновременно создает почти готовый в качестве посевной грядки постоянный рисунок борозды.
Согласно одному варианту, первый и/или второй режущий элемент закреплен/закреплены на несущей конструкции с возможностью поворота, например, посредством шарнира, так что можно регулировать угол между осью вращения и направлением протяженности второй режущей кромки и фиксировать его в нужном положении.
Преимущественно первый режущий элемент выполнен в виде сферической тарелки с кривизной своей внутренней поверхности таким образом, что при вспашке отделенный сбоку от невспаханной почвы первым режущим инструментом пласт направляется в полость сферической тарелки, за счет кривизны внутренней поверхности оборачивается и после своего выхода из сферической тарелки снова укладывается в виде обернутого пласта на дно борозды. При соответствующем расчете сферической тарелки можно достичь того, что пласт будет оборачиваться не частично, а полностью на 180°. Это возможно даже без необходимости лемеха или дополнительно отвала или направляющего щитка.
В соответствии с другим вариантом второй режущий элемент в отношении своего угла α установки снабжен устройством регулирования угла, посредством которого может быть настроен положительный в направлении вспашки угол α установки. Это значит, что тарельчатый, выполненный в виде диска и расположенный, в основном, горизонтально режущий элемент, который в зоне дна борозды разрезает невспаханную почву, устанавливается в направлении вспашки под положительным углом α установки так, что этим в сочетании с самонастройкой второго режущего элемента его глубина в почве, на которой дно борозды вырезается из невспаханной почвы, во время вспашки, в основном, самопроизвольно, сохраняется. Преимущественно устройство регулирования угла установки второго дискообразного режущего элемента выполнено с возможностью настройки механически или гидравлически или электрически. При этом угол установки зависит от скорости вспашки, характера почвы, ее влажности и других факторов.
Преимущественно дополнительно предусмотрена пружина, которая обеспечивает требуемое усилие погружения при движении второго режущего элемента по дну борозды и имеет такую величину или усилие, что второй режущий элемент под весом пласта ориентируется, в основном, горизонтально. При этом пружина рассчитана так, что в соответствии с установленной глубиной определенный вес пласта способствует тому, чтобы второй режущий элемент надавливался, в основном, в горизонтальном направлении, однако при уменьшенном весе пласта угол установки увеличивается, а за счет этого при дальнейшем оказании тягового усилия на плуг режущее, в основном, горизонтально в зоне дна борозды второе режущее устройство поднимается из вспахиваемой почвы. Выполнение горизонтального реза в зоне дна борозды вторым режущим элементом называется также подрезанием. При этом режущий элемент катится своей огибающей режущей кромкой по дну борозды и отделяет пласт в зоне дна борозды от невспаханной почвы. Комбинация отрегулированного угла установки с усилием пружины может быть комбинирована в смысле механической или гидравлической настройки в качестве регулирования глубины погружения и выполняет, тем самым, две существенные функции. Во-первых, происходит горизонтальное отделение пласта от невспаханной почвы. Во-вторых, создается или регулируется усилие погружения, и направляется плуг. За счет варьируемой в зависимости от господствующих условий установки режущей тарелки в направлении волочения можно одновременно регулировать усилие погружения плуга. Его существенное преимущество заключается в том, что с помощью нового устройства экономится топливо, а пашня или луг прекрасно обрабатывается с точки зрения экологии и агрофизики или растениеводства.
Согласно одному варианту, второй режущий элемент снабжен расположенной в трубе внутренней опорой по типу опоры барабана. Расположение опоры второго режущего элемента в барабане или трубе исключает попадание грязи к опоре, гарантирует, тем самым, надежное функционирование второго режущего элемента и уменьшает, кроме того, сопротивление при волочении плуга по вспахиваемой почве.
Преимущественно второй режущий элемент выполнен в виде спицевого колеса и/или имеет сужающуюся режущую кромку с поднутрением в зоне спиц. Выполнение второго режущего элемента в виде спицевого колеса имеет по сравнению с массивным колесом то преимущество, что, во-первых, новый плуг дешевле, поскольку он менее материалоемкий в изготовлении. Кроме того, преимущество в том, что везде, где имеются пустые пространства между спицами, не может прилипнуть земля.
Чтобы можно было гарантировать долговечность предложенного плуга, далее преимущественно предусмотрено, что второй режущий элемент состоит из композитного материала, причем, в частности, обращенная к дну борозды нижняя сторона второго режущего элемента и лезвие состоят из стали, а обращенная к пласту верхняя сторона содержит износостойкий и антиадгезионный пластик. За счет этого второй режущий инструмент может быть сделан легче, а, тем самым, можно, в конце концов, уменьшить также затраты тягового усилия для вспашки. Кроме того, при применении антиадгезионного пластика возникает то преимущество, что части пласта больше не могут остаться на втором режущем элементе или прилипают лишь незначительно к нему.
Согласно другому варианту, второй режущий элемент выполнен из двух частей и содержит вращающееся лезвийное кольцо, которое посредством подшипника опирается на неподвижное внутреннее колесо. Это значит, что несущее тело в виде колеса прочно соединено с балкой плуга и только лезвие в виде внешнего венца вращается вокруг неподвижной части тарельчатого второго режущего элемента. Далее лезвие приводится преимущественно активно. Прежде всего, когда второй режущий элемент представляет собой бомбированный диск, усилия, действующие при вспашке на режущие элементы, настолько велики, что без активного привода вращающееся лезвие только за счет приложения тягового усилия к плугу вращает диск.
Устройство, например описанный выше шарнир, служит для регулирования угла режущего элемента (угол тарельчатого диска) и обеспечивает настройку угла наклона режущего элемента (вертикальный наклон к стенке борозды) и угла направления режущего элемента (к направлению вспашки, т.е. к направлению движения трактора). Линия лезвия режущего элемента между первой режущей кромкой и стенкой борозды, как описано выше, может регулироваться по высоте посредством регулируемой опоры. Соответственно можно регулировать вертикальное расстояние между первым и вторым режущими элементами. Другими словами, в другом варианте первый и второй режущие элементы могут быть расположены по отношению друг к другу таким образом, чтобы режущая зона первой режущей кромки первого режущего элемента вертикально отстояла от второй режущей кромки второго режущего элемента.
Согласно другому варианту, вторым режущим элементом является вращающийся режущий элемент, а вторая режущая кромка – огибающей второй режущий элемент режущей кромкой. Второй режущий элемент может приводиться или вращаться посредством приводного устройства. В качестве альтернативы вторым режущим элементом может быть режущий нож.
Согласно другому варианту, первый и/или второй режущий элемент имеет форму конуса или усеченного конуса. Например, первый и/или второй режущий элемент имеет на своей оси вращения крепежную зону, выполненную в крепежной плоскости. Огибающая первая режущая кромка проходит внутри первой или второй плоскости резания, причем крепежная плоскость отстоит от первой или второй плоскости резания вдоль соответствующей оси вращения. Между огибающей первой или второй режущей кромкой и крепежной зоной выполнена режущая поверхность первого или второго режущего элемента.
Согласно другому варианту, первая или вторая режущая кромка первого или второго режущего элемента выполнена бомбированно зубчатой (и, например, в виде вогнутого диска). Бомбированное выполнение означает, что в первой или второй режущей кромке выполнены углубления или возвышения (зубья). Этим можно достичь лучшего режущего действия первого или второго режущего элемента при отделении пласта. Посредством сферического выполнения, в частности, первого режущего элемента скользящий вдоль него пласт может испытать оборот, так что может оказаться ненужным размещение отвала или направляющего щитка.
Согласно другому варианту, плужное устройство содержит отвал, расположенный в направлении вспашки на несущей конструкции за первой режущей зоной первого режущего элемента. Отвал имеет транспортирующую поверхность, вдоль которой транспортируется пласт после отделения от почвы. Отвал может быть идентичным направляющему щитку и может быть выполнен заодно с ним. Транспортирующая поверхность выполнена сводчатой или винтообразной таким образом, что пласт при скольжении по ней оборачивается.
За счет вращения первого режущего элемента отделенный пласт легко поднимается и передается на транспортирующую поверхность отвала. При движении плужного устройство в направлении вспашки пласты смещаются вдоль отвала и соответственно против направления вспашки. Отвал имеет изогнутое винтообразное скручивание, причем ось винта имеет, например, составляющую, параллельную направлению вспашки. Этим достигается функция, заключающаяся в том, что отделенные пласты оборачиваются. Другими словами, отвал принимает пласт, сначала поднимает его за счет своей изогнутой формы, а затем откладывает его в сторону. Этот процесс называется также «оборачиванием». Угол оборачивания составляет около 130°. Отвал может быть выполнен за одно целое с направляющим щитком.
Согласно другому варианту, отвал имеет посадочную зону для размещения первого режущего элемента, причем первый режущий элемент размещен в отвале таким образом, что первая режущая зона первой режущей кромки в направлении вспашки выдается за отвал. Например, первый режущий элемент может быть расположен относительно отвала таким образом, что одна зона первого режущего элемента совпадает с отвалом, в частности, если смотреть в направлении оси вращения первого режущего элемента, причем только первая режущая зона первого режущего элемента выдается за отвал в направлении вспашки.
Посадочная зона отвала может иметь углубление, которое соответствует размеру или профилю первого режущего элемента. В частности, посадочная зона отвала может иметь выемку, имеющую дугообразной контур, который выполнен в соответствии с контуром огибающей первой режущей кромки первого режущего элемента.
Согласно другому варианту, несущая конструкция выполнена таким образом, что первый и/или второй режущий элемент может регулироваться в направлении вспашки относительно отвала. Например, первый и второй режущие элементы могут быть закреплены с возможностью смещения на несущей конструкции болтами, которые могут входить в пазы несущей конструкции. За счет регулирования расстояний между первым и вторым режущими элементами и несущей конструкцией в направлении вспашки плужное устройство может быть настроено на специальные условия различных разновидностей почв и оптимизировано по эффективности.
Согласно другому варианту, несущая конструкция выполнена таким образом, что первый режущий элемент может регулироваться вдоль составляющей направления оси вращения относительно отвала. Этим можно отрегулировать, например, расстояние между первым режущим элементом и отвалом или настроить на нужные почвенные условия.
Согласно другому варианту, несущая конструкция выполнена таким образом, что может регулироваться расстояние между первой режущей зоной первой режущей кромкой первого режущего элемента и второй режущей кромкой второго режущего элемента.
Плужное устройство обеспечивает, тем самым, эффект предвспашки с легким ходом. Этим значительно снижается коэффициент трения по сравнению с традиционными жесткими плужными корпусами.
Посредством описанного плужного устройства за счет легкости его хода обеспечивается экономия тягового усилия и топлива. Также плужное устройство имеет универсальное применение и функционирует почти при любых почвенных условиях. Далее за счет вращательного движения режущей тарелки пласт непрерывно разбивается. Этим достигается нужное крошение комков (измельчение комков). За счет эффекта измельчения комков можно уменьшить число операций дополнительной обработки (экономия операций вплоть до обработки посевных грядок). Кроме того, почва предпочтительно перемешивается. Также больше не нужны традиционные стандартные компоненты или стандартные дополнительные инструменты, такие как туковысеватель и дисковый нож. За счет вращающегося первого и/или второго режущего элемента происходит меньший износ, и, тем самым, возникают меньшие расходы на запчасти.
Согласно другому варианту, плужное устройство содержит дополнительный вращающийся первый режущий элемент с огибающей дополнительной первой режущей кромкой, причем дополнительный первый режущий элемент расположен на несущей конструкции в направлении перпендикулярно направлению вспашки на расстоянии рядом с первым режущим элементом и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции по почве в направлении вспашки дополнительная боковая часть дополнительного пласта отрезается от почвы посредством дополнительной первой режущей зоны первой дополнительной режущей кромки, а дополнительный первый режущий элемент вращается, так что дополнительный пласт поднимается посредством дополнительного первого режущего элемента.
В описанном выше варианте большое число первых режущих элементов могут быть расположены в направлении вспашки рядом друг с другом, т.е. в направлении перпендикулярно (в горизонтальной плоскости) направлению вспашки на расстоянии друг от друга. Таким образом, посредством первых режущих элементов из почвы может вырезаться, подниматься и, при необходимости, оборачиваться большое число расположенных рядом друг с другом в направлении вспашки пластов. В одном предпочтительном варианте перед соответствующими дополнительными первыми режущими элементами могут быть установлены также соответствующие дополнительные вторые режущие элементы.
В одном варианте первый и второй режущие элементы расположены на несущей конструкции с возможностью замены (например, посредством болтовых соединений). Например, на несущей конструкции (например, лемехе) может быть установлен второй режущий элемент в виде горизонтального режущего диска.
Согласно второму аспекту изобретения, предложен способ вспашки почвы, включающий в себя следующие этапы. Несущая конструкция движется по почве в направлении осуществляемой вспашки, затем происходит отрезание боковой части пласта, для чего предусмотрена первая режущая зона первой режущей кромки первого режущего элемента, расположенного на несущей конструкции. Кроме того, происходит отрезание нижней части пласта посредством второй режущей зоны второй режущей кромки второго режущего элемента, также расположенного на несущей конструкции. В направлении вспашки второй режущий элемент со своей второй режущей зоной предшествует первой режущей зоне первого режущего элемента.
Преимущественно механически или гидравлически или электрически регулируется угол α установки второго режущего элемента. Таким образом, можно варьировать условия тяговых усилий и результаты вспашки с учетом различного качества почвы и условий применения.
Следует указать на то, что для более простого понимания термины «горизонтально» и «вертикально», а также «верх» и «низ» относятся к расположениям и выполнениям плужных устройств, причем плужное устройство рассматривается как прилегающее надлежащим образом к почве и в режиме вспашки движется в направлении обработки.
Следует указать на то, что описанные здесь варианты представляют собой лишь ограниченный выбор возможных вариантов осуществления изобретения. Так, можно признаки отдельных вариантов подходящим образом комбинировать между собой, так что специалист может рассматривать большое число различных вариантов как очевидно раскрытые. В частности, некоторые варианты описаны с пунктами формулы на устройство, а другие – с пунктами формулы на способ. Однако при рассмотрении этой заявки специалисту станет сразу же ясно, что, если это не указано явно иначе, дополнительно к комбинации признаков, относящихся к одному типу объекта изобретения, возможна также любая комбинация признаков, относящихся к разным типам объектов изобретения.
Ниже для дальнейшего пояснения и лучшего понимания изобретения оно более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - схематичный вид плужного устройства в одном варианте осуществления изобретения;
фиг. 2 - схематичный вид плужного устройства в одном варианте осуществления изобретения в процессе вспашки;
фиг. 3 - схематичный вид плужного устройства в другом варианте осуществления изобретения, в котором режущий элемент расположен на отвале, совпадая с ним;
фиг. 4 - схематичный вид бомбированного режущего элемента в другом варианте осуществления изобретения;
фиг. 5 - принципиальный вид двухплужного устройства в виде многолемешного плуга с первым режущим элементом, пространственно следующим за вторым режущим элементом;
фиг. 6 - двухдисковое плужное устройство с предшествующим вторым режущим элементом и последующим первым режущим элементом в виде бомбированного сферического колеса с соответственно зубчатыми дисками;
фиг. 7 - устройство из фиг. 6 с косо расположенным друг за другом строенным устройством в качестве плужного устройства свально-развальной вспашки в виде трехлемешного плуга;
фиг. 8 - принципиальный вид второго режущего элемента с определенным в направлении вспашки углом α установки и устройством регулирования угла;
фиг. 9 - принципиальный вид второго режущего элемента с внутренней опорой;
фиг. 10 - принципиальный вид второго режущего элемента с различной формой спицевых колес;
фиг. 11а - частичный разрез режущего элемента с сужающейся режущей кромкой и поднутрениями в центральной части режущего элемента;
фиг. 11b - режущий элемент в композитной конструкции с острием, центральной частью из стали и верхней частью из пластика;
фиг. 12 - второй режущий элемент с огибающей режущей кромкой, причем огибающая режущая кромка выполнена в виде лезвийного кольца с неподвижной центральной частью;
фиг. 13 - частичный разрез с обозначенной опорой между лезвийным кольцом и неподвижным внутренним колесом;
фиг. 14 - второй режущий элемент в виде вращающейся цепи;
фиг. 15 - пример с вертикальным сферическим диском с дополнительным направляющим щитком;
фиг. 16 - выполненное в виде оборотного плуга плужное устройство с тремя парами предложенных дискообразных элементов;
фиг. 17 - пример с приводимым вторым режущим элементом для двух последующих первых режущих элементов.
Одинаковые или аналогичные компоненты на разных фигурах обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Изображения на фигурах схематичные.
На фиг. 1 изображено плужное устройство 100 для вспашки почвы 120. Вращающийся первый режущий элемент 102 с огибающей первой режущей кромкой 103 расположен на несущей конструкции 101 и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции 101 по почве 120 в направлении 110 вспашки посредством первой режущей зоны 104 первой режущей кромки 103 отрезается пласт 201. Второй режущий элемент 105 со второй режущей кромкой 106 расположен на несущей конструкции 101 и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции 101 по почве 120 в направлении 110 вспашки посредством второй режущей зоны 118 второй режущей кромки 106 отрезается нижняя часть 203 пласта 201, причем второй режущий элемент 105 расположен в направлении 110 вспашки относительно первого режущего элемента 102 таким образом, что вторая режущая зона 118 в направлении вспашки расположена перед первой режущей зоной 104. Вторая режущая зона 118 отстоит, тем самым, от первой режущей зоны на расстояние х.
Поскольку несущая конструкция 101 надавливается в направлении поверхности 121 разделения почвы 120, соответственно и режущий элемент 102 надавливается в направлении поверхности 121 разделения, так что режущий элемент 102 во время вспашки удерживается в почве на нужной глубине.
Как видно на фиг. 2, при вспашке из почвы 120 вырезаются так называемые пласты 201. Пласт 201 имеет боковую часть 202, вдоль которой режет режущий элемент 102. Далее пласт 201 имеет нижнюю часть 203, которая соединяет обе боковые части 202 и отделяется от почвы 120 вторым режущим элементом 105. Соответственно почва 120 имеет в нижней части 203 пласта поверхность 121 раздела, так называемое дно 121 борозды. После вырезания пласта 201 в почве 120 образуется стенка 122 борозды, от которой была отделена боковая часть 202 пласта 201. Нижняя часть 203 образует, тем самым, в момент отделения от почвы 120 вертикально самую нижнюю поверхность пласта 201. Боковые части 202 пласта 201 образует в момент отделения от почвы 120 боковые стенки пласта 201.
Направление 110 вспашки определено как направление, в котором плужное устройство 100 перемещается по почве 120.
Как показано на фиг. 1, несущая конструкция 101 выполнена для закрепления сообща, по меньшей мере, первого режущего элемента 102 и второго режущего элемента 105. Далее на несущей конструкции 101 крепится отвал 109. Несущая конструкция 101 крепится на тягаче, например, тракторе, чтобы, тем самым, соответственно приводить режущие элементы 102, 105 в направлении 110 вспашки. Несущая конструкция 101 содержит, например, первые 111 и вторые 112 несущие элементы.
Несущая конструкция 101 образует, тем самым, жесткую крепежную конструкцию, в частности для режущих элементов 102, 105. Последние фиксированы на ней таким образом, что во время вспашки невозможно никакое относительное движение между положениями режущих элементов 102, 105. Если, тем самым, согласно изобретению, второй режущий элемент 105 вследствие резки пласта 201 надавливается в направлении почвы 120, то одновременно в почву 120 вдавливается также первый режущий элемент 102.
Первый 102 и второй 105 режущие элементы закреплены на несущей конструкции 101 с возможностью вращения. Соответственно первый режущий элемент 102 образует ось 108 вращения, вокруг которой он вращается. Второй режущий элемент 105 образует вторую ось 117 вращения, вокруг которой он вращается. Первый 102 и второй 105 режущие элементы выполнены, в частности, в виде режущих тарелок и имеют круговую периферийную линию. Вдоль нее выполнены соответствующие первая 103 и вторая 106 режущие кромки. Посредством первой режущей кромки 103 от стенки 122 борозды отделяется боковая часть 202 пласта 201. Огибающая первая режущая кромка 103 имеет режущую зону 104. Она является тем участком периферии первой режущей кромки 103, который в направлении 110 вспашки первым вступает в контакт с почвой 120 и режет ее. Посредством второй режущей кромки 106 от почвы 120 отделяется нижняя часть 203 пласта 201. Вторая режущая зона 118 второй режущей кромки 106 является тем участком периферии второго режущего элемента 105, который в направлении 110 вспашки первым вступает в контакт с почвой 120 и режет ее.
Режущий элемент 102 вращается, когда плужное устройство 100 движется по почве 120. При этом, например, силы трения вызывают движение режущего элемента 102. При этом режущий элемент 102 рассчитан таким образом, что во время вспашки, в частности, только нижняя половина режущего элемента 102, находящаяся ниже оси 108 вращения, проникает в почву 120, в результате чего силы трения с почвой 120 создают вращение.
Вращение первого режущего элемента 102 вызывает подъем отделенного пласта 201. Это обозначено на фиг. 1 стрелками, указывающими направление 123 транспортировки пласта 201 вдоль плужного устройства 100.
Отделенный пласт 201 находится, в частности, во фрикционном контакте с поверхностью 113 резания режущего элемента 102. Поверхностью 113 резания является та поверхность режущего элемента 102, которая выполнена внутри первой режущей кромки 103 или окружена ею. Далее поверхностью 113 резания является та поверхность, которая направлена к отделенному пласту 201. Как показано на фиг. 1, поверхность 113 резания может быть выполнена однородной без выемок или углублений.
Вследствие подъема пласта 201 вращающимся режущим элементом 102 (см. направление 123 транспортировки пласта 201) пласт 201 может энергоэффективно транспортироваться на последующий отвал 109.
В частности, первый 102 и второй 105 режущие элементы закреплены на несущей конструкции 101 по отношению друг к другу таким образом, что режущая зона 104 режущего элемента 102 в вертикальном направлении отстоит от второго режущего элемента 105 или лежит над вторым режущим элементом 105, когда плужное устройство 100 надлежащим образом прилегает к почве 120.
Первый 102 и второй 105 режущие элементы синергетически взаимодействуют между собой. С одной стороны, посредством второго режущего элемента 105 поддерживается постоянной глубина вспашки, поскольку отрезанный пласт 201 с усилием нажима/ усилием FP погружения давит на второй режущий элемент 105 или на направляющий щиток 107 и, тем самым, действует против подъемной силы вращающегося режущего элемента 102. С другой стороны, используется энергетически предпочтительное действие вращающегося режущего элемента 102 при резании пластов 201, в частности их боковых поверхностей или боковых частей 202. Таким образом, создано энергоэффективное плужное устройство 100, которое обладает, кроме того, агрофизическими преимуществами, например, улучшенным крошением. К тому же вращающийся второй режущий элемент 105 вызывает то, что отрезанный пласт 201 надавливается в направлении первого режущего элемента 102, в результате чего происходит крошение отрезанного пласта 201. Далее за счет бокового усилия, вводимого предшествующим вторым режущим элементом 105 в несущую конструкцию 101, возникает противодействие боковому усилию, оказываемому на первый режущий элемент 102 во время резания, что обеспечивает более простое и лучшее ведение плужного устройства 100 тягачом.
Первый 102 и второй 105 режущие элементы расположены на несущей конструкции 101 по отношению друг к другу таким образом, что вторая режущая зона 118 второй режущей кромки 106 второго режущего элемента 105 в направлении 110 вспашки расположена на расстоянии х перед первой режущей зоной 104 первой режущей кромки 103 первого режущего элемента 102. Таким образом, во время вспашки сначала вращающийся второй режущий элемент 105 попадает на пласт 201 и энергоэффективно отрезает его второй режущей кромкой 106 от оставшейся почвы 120. Затем первый режущий элемент 102 первой режущей кромкой 103 режет боковую часть 202 пласта 201. После этого пласт 201 попадает на направляющий щиток 107. Таким образом, первый 102 и второй 105 режущие элементы энергоэффективно отрезают пласт 201 и одновременно удерживаются на нужной глубине резания с давящим на направляющий щиток 107 нажимным усилием.
Второй режущий элемент 105 подрезает пласт 201 одним участком (приблизительно половина кругового диска). Другая крепежная зона второго режущего элемента 105, в которой расположена крепежная штанга/крепежный вал (ось вращения 117) для закрепления с несущей конструкцией 101, выполнена на обращенной от первого режущего элемента стороне на втором режущем элементе. Таким образом, крепежная штанга/крепежный вал во время вспашки проходит в уже обработанной борозде, что уменьшает тяговое усилие плужного устройства 100.
Плужное устройство 100 содержит отвал 109, который в направлении 110 вспашки расположен на несущей конструкции 101 за первой режущей зоной 104 первого режущего элемента 102. Отвал 109 имеет транспортирующую поверхность, вдоль которой пласт 201 транспортируется после отделения от почвы 120. Транспортирующая поверхность выполнена сводчатой таким образом, что пласт 201 при движении вдоль транспортирующей поверхности оборачивается.
За счет вращения первого режущего элемента 102 отделенный пласт 201 приподнимается и передается на транспортирующую поверхность отвала 109. При движении плужного устройства 100 в направлении 110 вспашки пласты 201 смещаются вдоль отвала 109 и соответственно против направления 110 вспашки. Отвал имеет изогнутое винтообразное скручивание, причем ось винта имеет, например, составляющую, параллельную направлению 110 вспашки. Этим достигается функция, заключающаяся в том, что отделенные пласты оборачиваются. Другими словами, отвал 109 принимает пласт, сначала поднимает его за счет своей изогнутой формы, а затем откладывает его в сторону. Этот процесс называется также «оборачиванием». Угол оборачивания составляет около 130°.
Отвал 109 имеет посадочную зону 302 (фиг. 3) или выемку для размещения режущего элемента 102, причем режущий элемент 102 размещен в отвале 109 таким образом, что первая режущая зона 104 первой режущей кромки 103 в направлении 110 вспашки выдается за отвал 109. Выемка 114 имеет дугообразной контур, который выполнен в соответствии с контуром огибающей первой режущей кромки 104 режущего элемента 102.
Несущая конструкция 101 выполнена таким образом, что первый режущий элемент 102, отвал 109 и/или второй режущий элемент 105 могут регулироваться по отношению друг к другу в направлении 110 вспашки и/или перпендикулярно ему. Например, первый режущий элемент 102 и отвал 109 могут быть закреплены на несущей конструкции 101 в смещения болтами 115, которые могут входить в пазы 116 несущей конструкции 101. За счет регулирования расстояний между режущими элементами 102, 105, отвалом 109 и несущей конструкцией 101 в направлении 110 вспашки плужное устройство 100 может быть адаптировано к специальным условиям различных видов почв и оптимизировано в отношении эффективности. Кроме того, элементы можно подстраивать, если они после использования плужного устройства 100 перекосились.
Далее несущая конструкция 101 может быть выполнена таким образом, что первый режущий элемент 102 вдоль составляющей направления первой оси 108 вращения, а второй режущий элемент 105 вдоль составляющей направления второй оси 117 вращения могут регулироваться по отношению друг к другу. В частности, может быть отрегулирован угол между осями 108, 117 вращения. Первая режущая кромка 103 проходит в первой плоскости резания, а вторая режущая кромка 106 – во второй плоскости резания. Режущие элементы 102, 105 закреплены на несущей конструкции 101 по отношению друг к другу таким образом, что первая и вторая плоскости резания непараллельны и заключают между собой угол. Например, угол между осями 108, 117 вращения составляет меньше 90°, в частности 45-80°.
Соответственно благодаря гибкому размещению первого режущего элемента 102, отвала 109 и/или второго режущего элемента 105 на несущей конструкции 101 можно регулировать расстояние между режущей зоной 104 первой режущей кромки 103 первого режущего элемента 102 и второй режущей кромкой 106 второго режущего элемента 105.
На фиг. 3 изображен схематичный вид плужного устройства 100 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, в котором режущий элемент 102 расположен на отвале 109, совпадая с ним.
Первый режущий элемент 102 и/или второй режущий элемент 105 может быть/могут быть закреплен/закреплены на несущей конструкции 101 с возможностью поворота, например, посредством шарнира, так что можно регулировать угол между осями 108, 117 вращения и фиксировать его в нужном положении.
Направляющий щиток 107 лежит в направляющей плоскости. Нормаль направляющей плоскости имеет составляющую (направления), которая ориентирована вертикально, когда плужное устройство 100 надлежащим образом прилегает к почве. Таким образом, транспортируемый по направляющему щитку 107 пласт 201 оказывает за счет своей силы тяжести нажимное усилие FP в направлении почвы 120. Это нажимное усилие FP давит на несущую конструкцию 101 и соответственно на режущий элемент 102 в направлении почвы 120. Направляющая плоскость может быть, например, параллельна второй плоскости резания.
На фиг. 3 первый режущий элемент 102 имеет форму усеченного конуса. Он имеет на своей первой оси 108 вращения крепежную зону 304, выполненную в виде крепежной плоскости. Огибающая первая режущая кромка 103 проходит внутри первой плоскости резания, причем крепежная плоскость отстоит от плоскости резания вдоль оси 108 вращения. Между огибающей первой режущей кромкой 103 и крепежной зоной 304 выполнена поверхность 113 резания режущего элемента 102.
На фиг. 3 режущий элемент 102 расположен по отношению к отвалу 109 таким образом, что один участок режущего элемента 102 совпадает с отвалом 109, в частности, если смотреть в направлении первой оси 108 вращения первого режущего элемента 102, причем лишь первая режущая зона 104 выдается за отвал 109 в направлении 110 вспашки.
Посадочная зона 302 отвала 109 образована, например, углублением, которое соответствует размеру или профилю первого режущего элемента 102.
Отвал 109 содержит далее скребок 303, который расположен на заданном расстоянии от первой режущей кромки 103 таким образом, что налипшая на первый режущий элемент 102 почва соскабливается с него за счет его вращения. Между скребком 303 и первой режущей кромкой 103 может быть предусмотрена, например, щель, которая в самом узком месте между первой режущей кромкой 103 и скребком 303 составляет, например, 0,5-50 см.
Скребком 303 в верхней части отвала 109 является отводной щиток или планка, который/которая расположена на заданном расстоянии. В нижней части отвала 109 скребком является кромка, образованная прорезью между направляющим щитком 107 и отвалом 109. Режущий элемент частично проходит через прорезь, так что налипшая земля соскабливается кромкой.
На фиг. 4 изображен схематичный вид бомбированного режущего элемента 102. Например, второй режущий элемент 105 может быть выполнен соответственно. В первой режущей кромке 103 выполнены выемки 119. Этим можно достичь лучшего режущего действия режущего элемента 102 при отделении пласта 201.
Дополнительно следует указать, что «включающий в себя» не исключает других элементов или этапов, а «одна» или «один» не исключает большое число. Далее следует указать, что признаки или этапы, описанные со ссылкой на один из вариантов, могут использоваться также в комбинации с другими признаками или этапами других описанных вариантов. Ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничение.
На фиг. 5 изображен принципиальный вид сдвоенного или тандемного расположения предложенных плужных устройств, при котором второй режущий элемент 105 предшествует первому режущему элементу 102 в виде сферического диска 124. Предшествующий второй режущий элемент 105 выполнен в виде, в основном, горизонтального дискообразного режущего устройства, которое предварительно режет дно 121 борозды. Пространственно за этим вторым режущим элементом расположен первый режущий элемент 102, который в виде сферического колеса режет боковую часть 122 борозды. За счет обоих тарельчатых или дискообразных режущих элементов 102, 105 от невспаханной материнской почвы отделяется пласт 201, а во время движения плуга вперед (на фиг. 5 вверх) пласт за счет сводчатости сферической тарелки 124 сдвигается, так что он винтообразно скручивается и после выхода из сферической тарелки 124 укладывается с оборачиванием в борозде.
На фиг. 6 изображен вариант с двумя режущими элементами, выполненными тарельчатыми или дискообразными. На несущей конструкции 101 расположен первый режущий элемент 102, перед которым в направлении вспашки расположен второй режущий элемент 105. Первый режущий элемент 102 выполнен в виде тарелки и имеет форму полусферы и первую режущую кромку, снабженную выемками 114, в результате чего образуется зубчатая первая режущая кромка 103. Этот первый режущий элемент 102 закреплен на несущей конструкции 101 так, что он слегка наклонен и направлен на заднюю в направлении 110 вспашки часть второго режущего элемента 105. Этот первый режущий элемент 102 служит для отрезания от почвы (не показана) боковой поверхности 113 резания (не показана), которая является одновременно боковой поверхностью пласта 201 (не показан). В направлении 110 вспашки этому первому режущему элементу 102 предшествует второй режущий элемент 105, который в виде, в основном, плоского диска 106 также имеет выемки 119. За счет этого образуется зубчатая режущая кромка 106. За счет этой зубчатой режущей кромки 106, прежде всего, в случае неприведения во вращение обеспечивается лучшее вращение при волочении плужного устройства по вспахиваемой почве. Второй режущий элемент 105 внутри втулки или барабана 138 посредством внутренней опоры 127 соединен с несущей конструкцией 101 валом. За счет соединенной с несущей конструкцией 101 оси поворота возможно регулирование 137 наклона плоскости второго режущего элемента 105. Для этого на несущей конструкции 101 расположен уголок, на котором горизонтальный болт несет устройство 125 регулирования угла, на своей противоположной стороне соединенное непосредственно с несущей конструкцией 101. За счет устройства 125 можно регулировать угол α установки (не показан) второго режущего элемента 105.
На фиг. 7 изображено принципиальное расположение плужного устройства 100 с первым тарельчатым режущим элементом 102 и вторым дискообразным режущим элементом 105 из фиг. 6, однако в строенном расположении друг за другом на несущей конструкции 101. Принципиальные конструктивные элементы идентичны конструктивным элементам на фиг. 6, так что здесь нет необходимости в повторении.
На фиг. 8 изображено механическое регулирование глубины погружения второго режущего элемента 105. Он в направлении 110 вспашки под углом α установки наклонен относительно горизонтали вниз к дну 121 борозды. Погружение плуга обеспечивается за счет установки обычно горизонтального дискообразного режущего элемента 105 под углом α. Центр вращения регулирования 137 наклона второго дискообразного режущего элемента 105 расположен в направлении 110 вспашки максимально близко к дну 121 борозды, так что второй режущий элемент 105 за счет отделенной при вспашке в виде пласта земли самопроизвольно под действием отрезанного пласта (не показан) ориентируется горизонтально. Требуемое усилие погружения обеспечивается пружиной 126, которая за счет регулируемого усилия натяжения вызывает установку. Если действующая на второй режущий элемент 105 масса пласта 201 уменьшается, то усилие пружины вызывает увеличение угла установки, и плуг погружается в землю. Когда плуг достигает нужной рабочей глубины, второй режущий элемент 105 автоматически ориентируется горизонтально, в результате чего сопротивление уменьшается до минимума. Дополнительно с помощью устройства 125 регулирования угла в виде, например, регулируемого подкоса в сочетании с пазом 136 устройства 125 можно задавать минимальный угол установки.
Однако можно также вместо пружины 126 использовать гидроцилиндр, что позволяет реализовать гидравлическое регулирование глубины и погружения. Такое гидравлическое регулирование глубины и погружения обеспечивает гибкие возможности управления и регулирования рабочей глубины и усилия погружения. При этом также можно также изменять центр вращения, т.е. регулирования 137 наклона, благодаря чему возникают дополнительные конструктивные возможности. Этим возможна даже реализация варианта в виде регулирования тягового усилия.
На фиг. 9 второй режущий элемент 105 изображен в трубе с внутренней опорой 127, называемой также барабанной опорой. В этом варианте предусмотрено, что вращающаяся опора горизонтального дискообразного второго режущего элемента 105 размещена в трубе или барабане 138. Эта труба прочно соединена со вторым режущим элементом 105. Внутри трубы расположены подшипники, сидящие на неподвижном опорном валу 140. Этот опорный вал 140, в свою очередь, соединен с несущей конструкцией 101. Благодаря этому возникает то существенное преимущество, что подшипники 143 при соответствующей герметизации верхней стороны трубы или барабана 138 посредством крышки 139 полностью защищены от земляных частиц и пыли. Дополнительно вращающаяся труба или вращающийся барабан 138 выполняет поддерживающую функцию для стенки 122 борозды. За счет этого по сравнению с вариантом с жесткой установкой можно дополнительно уменьшить силы трения. Ось вращения опорного вала 140 может быть предпочтительным образом наклонена под углом α к вертикали, чтобы между нижней стороной 132 второго режущего элемента 105 и дном 121 борозды, нарезанной предшествующим режущим элементом, образовались вырезы, также способствующие уменьшению тягового усилия.
На фиг. 10 второй режущий элемент 105 выполнен в виде спицевого колеса 128 с тремя разными формами спиц. В принципе, речь идет, однако, всегда о колесе, который посредством спиц соединен со ступицей в своем центре. Благодаря наличию спиц с соответствующими свободными пространствами между ними можно дополнительно уменьшить силы трения между горизонтальным вторым режущим элементом 105 и землей, поскольку уменьшается эффективная площадь контакта. При этом неважно, выполнены ли спицы спицевого колеса 128 прямыми или криволинейными. Также можно варьировать число спиц, причем промежутки между ними могут быть выполнены в виде выемок в форме кругового сегмента, круга или эллипса. В равной мере такое выполнение второго режущего элемента 105 может быть применено также к первому режущему элементу 102, т.е. сферическому диску 124.
Для дальнейшего уменьшения сопротивления при волочении плужного устройства 100 по вспахиваемой почве может быть, кроме того, предпочтительным выполнить горизонтальный дискообразный режущий элемент 105 на фиг. 11а так, чтобы его сечение уменьшалось непосредственно после второй режущей кромки 106, благодаря чему уменьшаются усилия прижима почвы к режущему элементу и действующие, тем самым, силы трения.
Это сужение сечения может быть выполнено с одной стороны или с обеих сторон в виде поднутрения 130 за предшествующим режущим острием. При одностороннем выполнении поднутрение 130 выполнено, например, только на верхней стороне второго режущего элемента 105, а также может быть выполнено только на его нижней стороне. Однако предпочтительно по одному подрутрению как на верхней, так и на нижней стороне второго режущего элемента (фиг. 11а).
На фиг. 11b второй режущий элемент 105 выполнен из композитного материала. Режущее острие и нижнее среднее тело дискообразного второго режущего элемента 105 состоит при этом из стали, а его направленная вверх поверхность 133 – из износостойкого и антиадгезионного пластика.
Антиадгезионное покрытие или антиадгезионный слой на верхней стороне 133 второго режущего элемента 105 имеет значение, прежде всего, в условиях тяжелых, липких или перегнойных почв в смысле достижения заметного преимущества.
На фиг. 12 и 13 второй режущий элемент 105 выполнен из двух частей – неподвижной средней тарелки, т.е. неподвижного колеса 135, на котором через опору 141 расположено образующее острие второго режущего элемента 105 лезвийное кольцо 134, вращающееся посредством опоры 141 вокруг неподвижного внутреннего колеса 135. Существенное преимущество такого варианта состоит также в том, что крепление этого второго режущего элемента 105 на несущей конструкции 101 не обязательно должно осуществляться по центру, как в случае жесткого диска. Благодаря этому не находящаяся в контакте часть второй режущей кромки 106 не направлена в уже вспаханный участок почвы, как это неизбежно происходит в случае установленного по центру диска.
На фиг. 14 горизонтальный дискообразный второй режущий элемент 105 изображен в виде гибкой вращающейся режущей кромки 106, которая выполнена по типу цепной пилы. Из этого следует то преимущество, что опора и крепление второго режущего элемента 105 не обязательно должны осуществляться по центру, как в случае жестких дискообразных режущих элементов. Благодаря этому не находящаяся в контакте режущая кромка 106 не направлена в уже вспаханный участок почвы, как это неизбежно происходит в случае жесткого диска. Понятно, что режущая кромка 106 может быть выполнена либо с активным, либо с пассивным приводом. Под пассивным приводом следует понимать то, что при волочении плужного устройства 100 по почве режущая кромка движется за счет сил трения. Под активным приводом следует понимать то, что предусмотрен приводной агрегат, который приводит в движение второй режущий элемент с цепными звеньями. Однако возможно также отсутствие вращающихся цепных звеньев, а, напротив, дно борозды нарезается режущим элементом, форма которого отличается от круговой формы.
На фиг. 15 изображен вертикально расположенный сферический диск 124, который расположен, как и у традиционного отвального плуга, и обеспечивает полное оборачивание пласта 201, поэтому при определенных обстоятельствах может потребоваться, чтобы за расположенным, в основном, вертикально первым режущим элементом 102, сферическим диском 124, был расположен дополнительный направляющий щиток 107. Задачей этого направляющего щитка 107 является лишь завершение уже начатого сферическим диском 124 оборачивания пласта 201, причем между направляющим щитком 107 и пластом 201 почти не действуют больше никакие силы. У расположенного на раме плуга в самом заднем положении плужного элемента этот направляющий щиток 107 может дополнительно поддерживать расчистку борозды, чтобы для следующего рейса получить достаточно расчищенную по ширине борозду для колес тягача.
На фиг. 16 изображен оборотный плуг с тремя парами дисков (первый 102 и второй 105 режущие элементы) с каждой стороны плужного устройства 100, которое посредством соединительного устройства 145 соединено с тянущим плуг тягачом. В процессе оборачивания плуг переворачивается на 180°, в результате чего начинают действовать противоположные пары дисков.
На фиг. 17 изображен другой вариант, в котором предшествующий второй режущий элемент 105 выполнен в виде приводимого второго режущего элемента для резания нижней стороны пласта 201 и, тем самым, для формирования дна борозды. Предшествующий второй режущий элемент 105 имеет ширину резания, которая в случае его выполнения в виде режущего диска соответствует его диаметру, имеющего такой размер, что режущий диск подходит для двух последующих первых режущих элементов 102. Оба первых режущих элемента 102 расположены наискось друг за другом и со смещением по отношению друг к другу, так что следующий непосредственно за вторым режущим элементом 105 первый режущий элемент 102 отрезает от или вырезает из вспахиваемой земли первый пласт 201, а посредством расположенного со смещением наискось назад второго первого режущего элемента 102 от вспахиваемой земли отрезается второй пласт. Это значит, что выполненным относительно широким в отношении ширины резания вторым режущим элементом одновременно нарезаются, так сказать, два соседних два борозд. Чтобы второй режущий элемент 105 мог выполнить такую двойную задачу, он должен быть введен своим хвостовиком, посредством которого этот второй режущий элемент 105 активно приводится, в вырезанную предшествующим подрезающим ножом разделительную щель. При таком расположении второй режущий элемент 105 должен приводиться, поскольку при симметричном выполнении отсутствуют усилия, чтобы приводить во вращение диск без привода при его волочении по вспахиваемой почве.
Благодаря предшествующему подрезающему ножу до минимума уменьшается сопротивление хвостовика при волочении плужного устройства по невспаханной почве. Дополнительно в этом варианте предусмотрен регулятор 146 глубины, который контролирует и гарантирует, что второй режущий элемент будет резать дно борозды на нужной глубине. Для этого предусмотрен дистанционный датчик 147, который расположен в зоне между первым и вторым первым режущими элементами 102. Дистанционный датчик 147 подает сигнал глубины нарезанных борозд на регулятор 146 глубины, так что при вспашке обеспечено соблюдение нужной глубины вспашки.
Реферат
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Плужное устройство для вспашки почвы содержит несущую конструкцию, первый выполненный с возможностью вращения и в виде режущей тарелки режущий элемент с огибающей первой режущей кромкой и второй дискообразный режущий элемент со второй режущей кромкой, которые выполнены с возможностью приведения во вращение при вспашке посредством пласта. Первый режущий элемент расположен на несущей конструкции и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции по почве в направлении вспашки посредством первой режущей зоны первой режущей кромки отрезается боковая часть пласта почвы. Второй режущий элемент расположен на несущей конструкции и выполнен таким образом, что при движении несущей конструкции по почве в направлении вспашки посредством второй режущей зоны второй режущей кромки отрезается нижняя часть пласта почвы. Второй режущий элемент расположен в направлении вспашки относительно первого режущего элемента таким образом, что вторая режущая зона в направлении вспашки расположена перед первой режущей зоной. Плужное устройство содержит отвал, который в направлении вспашки расположен на несущей конструкции за первой режущей зоной режущего элемента. Отвал имеет транспортирующую поверхность, вдоль которой пласт транспортируется после отделения от почвы. Транспортирующая поверхность выполнена сводчатой таким образом, что при движении пласта вдоль нее он оборачивается. Способ вспашки почвы, при котором выполняют следующие этапы: движение несущей конструкции по почве в направлении вспашки; отрезание боковой части пласта почвы первой режущей зоной первой режущей кромки первого выполненного в виде режущей тарелки первого режущего элемента, расположенного на несущей конструкции; отрезание нижней части пласта почвы второй дискообразной режущей зоной второй режущей кромки второго режущего элемента, расположенного на несущей конструкции. В направлении вспашки второй режущий элемент своей второй режущей зоной предшествует первой режущей зоне первого режущего элемента. Далее обеспечивают транспортировку пласта после отделения от почвы вдоль транспортирующей поверхности отвала, который в направлении вспашки расположен на несущей конструкции за первой режущей зоной первого режущего элемента; причем транспортирующая поверхность выполнена сводчатой таким образом, что пласт при движении вдоль транспортирующей поверхности оборачивается. Обеспечивается снижение тягового усилия. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 17 ил.
