Конструкторская идея о почвообрабатывающем устройстве с вертикальными фрезами
Увы, но данная идея не столь оригинальна, как может кому-то показаться...
Так, например, недолгий поиск в интернете выдал
Стоит особо обратить внимание на мощность узлов. Ведь земля в огороде не мягче, чем на сельскохозяйственных полях...
А вот изменение глубины обработки в отличие от лоплоша на таких культиваторах не требует операции по замене ножей - достаточно всего лишь поднять или опустить рабочую часть относительно опорного катка. Да и сами ножи рассчитаны на весь диапазон глубин обработки почвы, на который рассчитаны эти культиваторы.
Насколько и чем же отличается результат обработки почвы да сама работа культиваторов с вертикальной и горизонтальной осями вращения фрез?
Предлагаю рассмотреть самый важный момент в работе культиваторов при равных по весу и мощности двигателя, но с разными осями вращения фрез.
Самое проблемное в работе культиватора в вертикальной осью вращения и самое главное отличие от культиватора с горизонтальной осью вращения и именно в работе это то, что при внезапной остановке вращения фрез из-за какого-либо непреодолимого препятствия (т.е. которое фреза преодолеть не может, например, относительно толстый корень или относительно большой по размеру камушек) механическое воздействие на шестерни и подшипники редуктора, на которые приходится самая максимальная нагрузка, в разы больше по сравнению с механическим воздействием на такие же детали но в конструкции культиватора с горизонтальной осью вращения фрез...
В культиваторе с вертикальной осью вращения фрез в такой ситуации это воздействие сродни весьма мощному удару (для мощного промышленного образца - словно кувалдой, ну а для бытового культиватора - молотком). Причем сила этого разрушительного воздействия тем сильнее, чем выше вращательная сила (мощность двигателя) и практически нисколько не зависит веса культиватора, например при изменении веса в 1,5-2 раза.
А вот это же механическое воздействие в культиваторе с горизонтальной осью вращения в такой же ситуации существенно меньше в связи с тем, что сила вращения фрезы, встретившей непреодолимое препятствие, попросту выталкивает культиватор наверх (в народе это называется "культиватор подпрыгивает"). Происходит как бы смягчение удара. Причем чем легче культиватор, тем это разрушительное механическое воздействие на подшипники и редуктор культиватора меньше. Излишне легкий вес культиватора тоже плохо, иначе он будет "барахтаться" на поверхности, а не копать на необходимую глубину. Но в любом случае у культиватора с вертикальной осью вращения фрез имеется как бы естественная "защита от удара".
В случае с культиватором с вертикальной осью вращения фрез смягчение удара невозможно.
Конечно же, стоит подчеркнуть, что это относится, так сказать, к жесткой схеме соединения вращающихся деталей...
Обычно для смягчения чрезмерного механического воздействия в подобных случаях (когда встречается непреодолимое препятствие вращению) производители применяют сцепление. В частности в конструкциях культиваторов включаются устройства, которые при превышении критической нагрузки способны пропускать (ну, или, как минимум, смягчать) тот самый критический излишек, например работающие по принципу трения муфты (за счет упругости пластичного материала, из которого изготовлена муфта) или самое простое - ременная передача... Конечно же, не нужно путать это свойство сцепления с её другой функцией - временное прекращение передачи (или наоборот - временная передача) вращательного момента от двигателя присоединенному к нему через это сцепление редуктору...
А теперь предлагаю посмотреть конструкцию лоплоша...
Увы, но ни в одной из электрических моделей лоплоша сцепления нет. А потому Вы можете сами сделать вывод о том, какому по силе механическому воздействию подвергаются подшипники и шестерни редуктора, ну и естетсвенно, двигателя лоплоша в случае, если его фрезы встречают непреодолимое препятствие... То что, электродвигатель тут же останавливается, всего лишь прекращает это разрушительное воздействие, но не смягчает его.
Причем с ростом мощности электродвигателя лоплоша (есть модели и 1,5 кВт, и 2,2 кВт двигателями) такое воздействие существенно увеличивается.
А теперь представьте, какому по силе механическому воздействию в такой же ситуации подвергаются особенно подшипники и шестреники редуктора в моделях с двигателями внутреннего сгорания мощностью 4-6 л.с. (грубо говоря, это те же самые 4-6 кВт). Насколько мне известно, производитель лоплоша и версии с ДВС-ами производит тоже без сцепления.
У культиватора с вертикальной осью вращения фрез с мощным приводом без сцепления... при встрече фрезы с непреодолимым препятствием... остается только одна защита - это сами фрезы... если они окажутся слабее подшипников и шестерен редуктора и попросту погнутся...
Ну, и теперь результат обработки почвы культиваторами с вертикальной и горизонтальной осями вращения. Есть ли столь существенная разница?
Увы, но при одинаковой глубине обработки земли, особенно на глубину не ниже толщины гумуса, при вращении фрез со скоростью 100 оборотов в минуту и выше никакой разницы в результате обработки фрезами с различными осями вращения, на мой взгляд, нет.
Начнём со скорости вращения фрез у культиваторов вообще. Изучение просторов интернета и мой личный опыт показывает, что для нормальной обработки почвы фрезами с горизонтальной осью вращения вполне хватает примерно 2 оборота в секунду, т.е. это 120 об./мин. Скорость в 200-250 об./мин. уже заметно излишне высокая. А скорость вращения фрез у Лоплоша аж 300 об./мин., т.е. аж 5 оборотов в секунду.
Далее якобы безоборотность обработки... Якобы при обработке почвы фрезами с вертикальной осью вращения в отличие с обработкой фрезами с горизонтальной осью вращения не происходит оборота пласта. Ну, если сравнивать с оборотным плугом, то это однозначно. А вот это преимущество в сравнении с фрезами с горизонтальной осью вращения ой как под большим сомнением.
В частности рассмотрим лоплош в качестве примера. Во-первых, для понимания этой "картины" нужно абстрактно провести перпендикулярную линию относительно плоскости режущей кромки фрезы лоплоша. Эта линия будет направлена под углом вверх. Т.е. на частицы земли будет действовать сила, выталкивающая их в направлении поверхности обрабатываемой почвы. Во-вторых, не стоит забывать ещё про один весьма важный фактор - про скорость вращения фрез. Представьте, где окажутся частицы земли "отрезанные" нижней частью фрезы лоплоша на скорости аж 5 оборотов в секунду... Представьте кухонный миксер - для частиц земли и скорости вращения 250-300 об./мин. это практически аналогия жидкому в кухонном миксере. При таких условиях почва, взрыхленная фрезами лоплоша, будет абсолютно равномерно перемешанной на всей глубине обработки, например рассчитанными на глубину обработки 18см фрезами. Т.е. у лоплоша результат ни чуть не отличается от перемешивания почвы при обработке культиватором с горизонтальной осью вращения...
А потому, бытовые культиваторы с вертикальной осью вращения фрез больше всего понадобятся, так сказать, различным земледельческим сектантам, особенно зацикленным на глубине обработки почвы не глубже 5-7см...