Основные рабочие органы, их назначение и устройство

Плужные корпуса. Лемешно-отвальный корпус – основной рабочий орган лемешного плуга и лущильника. Лемех и отвал – рабочие, а полевая доска и стойка – вспомогательные (служебные) части корпуса. Лемех и отвал образуют рабочую поверхность корпуса, которая ограничена со стороны непахотного поля полевым обрезом 8, со стороны непаханого поля (борозды) – бороздным обрезом 4, сверху – верхним обрезом 6 (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Лемешно-отвальный плуж­ный корпус: I – лемех; II – полевая доска;
III – стойка; IV – отвал; 1 – носок лемеха; 2 – лезвие; 3 – пятка; 4, 6 и 8 – соответственно бороздной, верхний и полевой обрезы; 5 – кры­ло; 7 – грудь отвала

Лемех подрезает пласт снизу и подает его на отвал. По геометрической форме лемеха подразделяют на трапецеидальные, долотообразные, зубчатые, с выдвижным долотом (рис. 1.5, а...г).Известны также модификации лемехов указанных форм: со сменным лезвием, накладным носком, сменным носком и т. п.

Трапецеидальные лемеха (рис. 1.5, a)проще в изготовле­нии, образуют ровное дно борозды, но хуже заглубляются и быстрее изнашиваются. Запас металла (магазин) на тыльной стороне лемеха используют для оттяжки лемеха после изнаши­вания. Трапецеидальные лемеха устанавливают на предплужниках и корпусах, пред­назначенных для обработки легких почв.

Рис. 1.5. Виды лемехов: а – трапецеидальный; б – долотообразный; в – зубчатый; г – с выдвижным долотом; 1 – пятка; 2 – носок; 3 – лезвие; 4 – магазин;

5 – зуб; 6 – долото

У долотообразного лемеха (рис. 1.5, б)удлиненный носок в виде долота. Носок отогнут вниз на 10 мм («забор глубины») и в сторону поля на 5 мм («забор ширины»), благодаря чему он лучше заглубляется и устойчивее в работе. На тыльной стороне долотообразного лемеха также есть запас металла. Долото­образные лемеха предназначены для тяжелых почв.

У зубчатого лемеха (рис. 1.5,в)прерывистое лезвие (на зубьях), благодаря которому происходит частичное подрезание, а также отрыв пласта снизу. Так как сопротивление почвы на отрыв (растяжение) меньше, чем на резание (смятие), то при использовании зубчатых лемехов тяговое сопротивление корпуса плуга снижается.

Лемех с выдвижным долотом (рис. 1.5, г)применяют для работы в очень тяжелых условиях (каменистые почвы, раскор­чеванные участки и т. п.). Долото крепят к стойке так, чтобы его рабочий конец выступал за лезвие лемеха на 20...30 мм. По мере изнашивания долото выдвигают вперед.

Для увеличения срока службы (без оттяжки) лемеха иногда выполняют самозатачивающимися. На тыльную поверхность такого лемеха наносят слой износостойкого сплава (сормайта) тол­щиной 1,7 мм. Верхний мягкий слой, изнашиваясь быстрее, об­нажает нижний, более износостойкий, тонкий слой сормайта, благодаря чему лезвие все время сохраняет свою остроту, а долговечность лемеха возрастает
в 10...12 раз. Такие же свойства имеют и лемеха из двухслойной стали, когда верхний слой выполнен из мягкой стали, а нижний тонкий – из высоко­легированной.

Отвал – основной рабочий элемент плужного корпуса, по его геометрической форме определяют тип рабочей поверхности. Он выполняет основную функцию плуга – оборот и в какой-то мере крошение пласта. Отвалы изготовляют из трехслойной или мягкой стали. Их рабочую поверхность цементируют на глубину 1,5...2,2 мм, в результате чего она становится твердой и износостойкой, а отвал в целом – упругим и прочным. Грудь отвала изнашивается быстрее, чем крыло, поэтому для корпусов, работающих в тяжелых условиях, ее делают сменной.

Полевая доска препятствует смещению плуга в сторону. При смятии стенки борозды реакция почвы уравнове­шивает боковое давление пласта, вызванное несимметричностью корпуса плуга. Полевую доску крепят под углом 2...3° ко дну и стенке борозды.

В многокорпусных плугах полевая доска заднего корпуса длиннее обычной. Она может быть снабжена сменной пяткой из отбеленного чугуна. По мере изнашивания пятку опускают. По­левые доски плантажных и кустарниково-болотных плугов делают более длинными и снабжают уширителями.

Стойка – несущий элемент, на котором смонтированы все остальные части корпуса. Различают высокие и низкие стойки. Высокие применяют на плугах с плоской рамой (плуг общего назначения), низкие – на плугах с крючковой рамой (плуги для каменистых почв, плантажные и т. п.).

Разновидности корпусов

Для обработки различных почв требуются определенные рабочие органы. От правильного выбора рабочего органа, соответствующего конкретным условиям поля, зависят качество обработки почвы, а следовательно, и уро­жайность, плодородие почвы, культура земледелия.

Культурные корпуса (рис. 1.6, а) хорошо крошат, но плохо оборачивают пласт, и поэтому их применяют в сочетании с предплужниками для обработки старопахотных (культурных) почв. Большинство отечественных плугов общего назначения укомплектовано культурными корпусами.

Полувинтовые корпуса (рис. 1.6, б) лучше, чем культурные, оборачивают, но хуже рыхлят пласт. Их используют на кустарниково-болотных плугах для обработки осушенных торфяных и болотистых минеральных почв и на уси­ленных плугах общего назначения для обработки слабозадерненных старопахотных тяжелых почв. Чтобы улучшить оборот (доваливание) пласта, корпуса снабжают регулируемым пером 4.

Винтовые корпуса (рис. 1.6, в) хорошо оборачивают пласт. Так как при рыхлении и разрыве пласта за­трудняется и ухудшается его оборачивание, то рыхлящая спо­собность корпусов минимальна. Предназначены они для обработки связных сильнозадерненных почв: целины, залежи, лугов, пастбищ, осушенного торфяника и т. п. Применяют в сочетании с дисковыми ножами.

Рис. 1.6. Виды лемешно-отвальных плужных корпусов: а – культурный; б – полувинтовой; в – винтовой; г – винтовой с углоснимом; д, д₁ – для ромбической вспашки; е – с почвоуглубителем; ж – вырезной; з – комбинированный; 1, 11 и 15 – нижний, боковой и верхний лемеха; 2 – отвал; 3 – стойка; 4 – удлинительное перо; 5 – полевая доска; 6 – пятка полевой доски; 7 и 9 – дисковый и вертикальный (типа «акулий плавник») ножи; 8 – углосним; 10 – долото; 12 – почвоуглубитель; 13 – распорка; 14 – щиток; 16 – вал; 17 – корпус ротора; 18 – лопатки; 19 – ротор

Винтовой корпус с долотом (накладным носком), углоснимом и вертикальным ножом (рис. 1.6, г) предназначен для вспашки задерненных тяжелых глинистых и суглинистых почв, засоренных камнями. Заострен­ный передний конец долота 10, выступая вперед за лезвие ле­меха на 20...30 мм, играет роль носка лемеха и лома (при встрече с камнями) и обеспечивает хорошее заглубление кор­пуса в почву.

Вертикальный нож 9 образует ровную стенку борозды и улучшает способность корпуса заглубляться (по сравнению с дис­ковым). Углосним 8 обеспечивает увеличение угла оборота пласта и улучшение заделки дернины.

Корпус для ромбической вспашки (рис. 1.6, д) снабжен двумя лемехами: нижним 1, как у традиционного кор­пуса, и боковым 11. Благодаря боковому лемеху образуется наклонная стенка борозды, обеспечивающая большее простран­ство для прохода работающих в борозде колес трактора и меньшие потери на их перекатывание. Благодаря снижению удельного сопротивления корпусов может быть сэкономлено до 20% топлива, повышена производительность труда. Однако уменьшение энергоемкости вспашки наблюдается лишь при зна­чительной глубине обработки и относительно небольшой ско­рости (до 8 км/ч). Такие корпуса применяют в плугах зарубежных марок.

Экспериментальный корпус для ромбической вспашки (рис. 1.6, д₁) (по а. с. 1.651.788) имеет криволиней­ный полевой обрез отвала, обращенный выпуклостью в сторо­ну движения. Благодаря этому отрезание пласта от стенки борозды происходит в самом начале его оборота, а попереч­ное сечение пласта имеет ромбическую форму. Таким образом, улучшается процесс отрезания пласта от монолита поч­вы, увеличиваются крошение и заделка растительных остатков при снижении энергоемкости вспашки. При этом получается более широкая, с чистым дном и ровной кромкой борозда (без применения ножей перед корпусом), достаточная для движе­ния колес трактора, что способствует расположению линии тяги плуга в оптимальном положении. Ромбовидная форма отрезаемого пласта позволяет уменьшить межкорпусное рас­стояние на плуге и, как результат, его длину и массу. Предназначен такой корпус для установки на плу­ги общего назначения.

Экономический эффект достигается за счет снижения тягового сопротивления (на 20…25%) плуга, улучшения качест­ва вспашки и снижения металлоемкости плуга.

Корпус с почвоуглубителем (рис. 1.6, e) используют на подзолистых почвах для увеличения глубины об­работки без выноса на поверхность и перемешивания с плодо­родным слоем нижнего подзолистого слоя толщиной 6...15 см. Почвоуглубитель 12 имеет вид стрельчатой рыхлительной лапы.

Вырезной корпус (рис. 1.6, ж) предназначен для вспашки подзолистых почв с небольшим пахотным горизон­том. Лемеха 1 и 15 разделяют пласт на две части. Нижняя подзолистая часть пласта, подрезанная лемехом 1, поднимается по нему, проходит в вырез между лемехами 1 и 15 и, падая на дно борозды без оборота, дополнительно крошится. Верхняя окультуренная часть пласта, подрезанная лемехом 15, подается на отвал 2, который ее оборачивает, крошит и укладывает на нижнюю часть пласта.

Комбинированный корпус (рис. 1.6, з) предназначен для вспашки тяжелых и средних почв главным об­разом под корнеклубнеплоды и позволяет в определенной мере регулировать степень крошения пласта. Корпус такого типа помимо укороченных лемеха 1 и отвала 2 снабжен ротором 19 в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, к образующим которого прикреплены лопатки 18. Ротор 19 размещен на валу 16, установленном в корпусе 17. В про­цессе работы ротор, приводимый во вращение от ВОМ трактора, ударами ножей интенсивно крошит пласт, сходящий с отвала, и одновременно переворачивает и отваливает его в сторону. Частота вращения ротора регулируется в пределах 268...507 мин^–1. В результате степень крошения почвы возрастает
на 10...20%, тяговое сопротивление снижается на 25...30%, но общий расход энергии увеличивается на 13...26%. В зарубежной практике применялись и плужные корпуса, у которых для уменьшения сил трения часть отвала (крыло) заменена роликами или диском, приводимыми во вращение движущимся пластом.

В некоторых конструкциях плужных корпусов вместо сплошной рабочей поверхности отвала используют поверхности, выпол­ненные из пластин или прутков, расположенных на определенном расстоянии один относительно другого. При обработке липких почв такие корпуса концентрируют силы нормального давления пласта на меньшей площади отвала и самоочищаются, в резуль­тате чего повышается технологическая надежность работы. В процессе обработки спелых структурных почв мелкие почвенные агрегаты просыпаются (сепарируются) в нижние слои, вслед­ствие чего повышается эрозионная стойкость почвы и снижается энергоемкость обработки.

Ножи, предплужники, углоснимы, почвоуглубители

Эти органы работают совместно с плужными корпусами и выполняют различные вспомогательные функции.

Ножи отрезают пласт, как правило, в вертикальной плоскости для получения ровной стенки борозды. Их разделяют на дисковые, черенковые и плоские с опорными лыжами (рис. 1.7, а...г).

Рис. 1.7. Виды ножей: а – дисковый; б – черенковый консольный; в – черенковый двухопорный; г – плоский с лыжами; 1– стойка; 2 – корончатая шайба;

3 – диск; 4 – ступица; 5 – манжета; 6 – напыльник; 7 – корпус; 8 – подшипники; 9 – ось; 10 – колпачок; 11 – поводок; 12 – хомут; 13 – подкладка; 14 – рама плуга; 15 – натяжной пруток; 16 – плужный корпус; 17 – долото; 18 – щит;

19 – лыжа

Дисковые ножи. Такие ножи применяют главным образом на плугах общего назначения, используемых для обработки почв, не засоренных камнями и корнями деревьев. Рабочим элементом дискового ножа служит плоский стальной диск 3, прикреплённый к ступице 4 оси 9, вращающейся в корпусе 7 на двух шариковых подшипниках 8. Последние защищены от пыли резиновой манжетой 5 и напыльником 6 с одной стороны и колпачком 10 с прокладкой с другой стороны. Колебание поводка 11 относительно стойки 1 ограничивают корончатой шайбой 2. Стойку ножа крепят к раме плуга при помощи накладки 13 и хомута 12.

Диаметр диска

D = 2 (а_н + ∆а_н) + d_c, (1.1)

где а_н – глубина хода ножа; ∆а_н ≈ 20 мм – запас глубины хода с учетом микрорельефа поля; d_c ≈ 0,25D – диаметр фланца ступицы ножа.

В применяемых конструкциях плугов используют ножи диаметром от 390...450 (плуги общего назначения) до 560...800 мм (лесные и кустарниково-болотные плуги), толщиной 4...8 мм, с углом заострения лезвия 20...30°. Малый угол заостре­ния приводит к выкрашиванию лезвия, а большой – ухудшает режущую способность и ускоряет затупление. В зарубежных конструкциях ножей применяют диски с вырезными и рифлеными режущими кромками. Они лучше перерезают растительные остат­ки, в меньшей степени забиваются, более надежны в работе, но сложнее в изготовлении.

Черенковые ножи. Различают консольные (рис. 1.7, б) и двухопорные (рис. 1.7, в) ножи. Их устанавливают на плугах специального назначения (лесных, плантажных, кустарниково-болотных), а также на плугах для вспашки каменистых почв. Консольный черенковый нож (рис. 1.7, б) имеет лезвие, спинку и черенок. Угол заточки лезвия 10...15°, тол­щина лезвия не более 0,5 мм. При помощи хомута 12 и подкладки 13 нож крепят к раме 14 плуга с наклоном назад под углом α (70...75°) к горизонту.

При этом его носок должен быть выдвинут на 30...40 мм вперед и на столько же вверх по отношению к носку лемеха плужного корпуса, а лезвие – выходить за полевой обрез на 5...10 мм в сторону поля.

Криволинейное лезвие двухопорного черенкового ножа спо­собствует скольжению корней. В нижней части к нему приварено долото 17 (рис. 1.7, в), имеющее отверстие в задней части.

Долото насаживают на цилиндрический носок планки лемеха плужного корпуса 16. Верхний конец ножа крепят к раме плу­га при помощи хомута 12 подкладки. Натяжным прутком 15 при­тягивают нож к корпусу 16. Черенковый нож не только отрезает пласт, но и выворачивает неперерезанные древесные корневища и мелкие пни на поверхность. По сравнению с дисковым ножом он хуже режет дернину, чаще забивается, имеет большее тяго­вое сопротивление, но способствует лучшему заглублению и устойчивости хода плуга.

Плоский нож с лыжами. Этот нож (рис. 1.7, г) уста­навливают на кустарниково-болотных плугах. Он предназначен для работы на почвах, поросших густым, высоким (до 2 м) кус­тарником. Лезвие ножа наклонено вперед под углом а (140...145°) к горизонту, справа и слева от ножа размещены лыжи 19, положение которых регулируется по высоте. Для предотвращения забивания ветвями кустарника к раме 14 плуга и ножу крепится щит 18. В процессе работы лыжи прижимают ветви кустарника к поверхности поля, а нож перерезает их. При изнашивании одного лезвия нож поворачивают вперед другим.

Рис. 1.8. Дополнительные рабочие органы плуга: а – предплужник; б – углосним; в – почвоуглубитель; 1 – лемех; 2 – отвал; 3 и 8 – стойки предплужника

и почвоуглубителя; 4 – хомут; 5 – на­кладка; 6 – стопорный болт;

7 – отвал углоснима; 9 – кронштейн; 10 – рыхлительная лапа

Предплужник (рис. 1.8, а) – дополнительный рабочий орган. Полевой доски у него нет, так как она затрудняла бы оборот пласта основным корпусом. Па­раметры рабочей поверхности предплужника выбирают такими, чтобы обеспечить опережение отваливания подрезанного им пласта по сравнению с пластом, отваливаемым основным корпу­сом. Предплужник подрезает верхний, пронизанный корнями слой почвы толщиной 8...12 см (зона расположения основной массы корневищ) и сбрасывает его на дно борозды в перевернутом виде. На плугах, предназначенных для каменистых почв, вместо предплужников устанавливают углоснимы.

Углосним представляет собой небольшой отвал (рис. 1.8, б), прикрепленный с помощью короткой изогнутой стойки к грядилю рамы плуга, а иногда к стойке плужного корпуса или к стойке дискового ножа. В первом и втором случаях его уста­навливают так, чтобы нижний угол отвала плотно прилегал к отвалу основного корпуса. В отличие от предплужника углосним срезает лишь угол пласта. Металлоемкость углоснима меньше, чем предплужника. Для первого не требуется отдельное предохранительное устройство, так как при наезде на камень он выглубляется вместе с основным корпусом. При использовании углоснимов уменьшается расстояние между основными корпусами, а следовательно, и металлоемкость плуга.

Почвоуглубитель предназначен для рыхления подпахотного слоя без выноса его на поверхность. Ширина за­хвата его лапы несколько меньше, чем ширина захвата плужного корпуса (соответственно 30 и 35 см). Угол раствора 2γ = 70°, угол крошения α = 21°, угол оборота β = 34...40° и угол за­точки лезвия i = 16°. Наличие отверстий в стойке 8 позволяет регулировать глубину рыхления подпахотного слоя, для фиксации установленной глубины служит стопорный болт 6.