РАБОЧИЙ ОРГАН ЩЕЛЕВАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к производству почвообрабатывающих машин и орудий.

Известен рабочий орган культиватора, состоящий из стойки, на нижнем конце которой укреплена стрельчатая лапа, а над ней со смещением назад по направлению движения вторая стрельчатая лапа, в которой с целью улучшения крошения почвы вторая стрельчатая лапа закреплена на стойке шарнирно [1]
Описанный рабочий орган представляет интерес в орошаемом земледелии, так как стрельчатые лапы на двух уровнях обеспечивают интенсивное крошение пласта почвы. Это способствует впитываемости почвы при орошении и исключает поверхностный сток. Представленный рабочий орган может быть применен для рыхления междурядий пропашных культур, что способствовало бы поливам с большой нормой от 600 до 1000 м³/га без возникновения поверхностного стока. На посевах многолетних культур, трав, сенокосов и культурных пастбищ этот рабочий орган не приемлем. Лезвиями обеих лап верхнего и нижнего яруса полностью подрезаются корни растений в зоне прохода рабочего органа. При расстановке стрельчатых лап с расстояниями друг от друга в 1,4 м уничтожается до 30% растений на площади 1 га.

Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее прицепное устройство, ходовую часть, раму и рабочий орган, выполненный в виде наклонной стойки и трех ярусно расположенных ножей с переменной шириной захвата, увеличивающейся по высоте стойки. Передняя часть наклонной стойки снабжена лезвием с режущей кромкой. Задняя часть наклонной стойки в ее нижней части снабжена поводком, размещенным в створе наклонной стойки. Лезвия ярусных ножей совмещены с режущей кромкой наклонной стойки [2]
В данном рабочем органе наибольший интерес представляет наклонная стойка с лезвием на фронтальной части. Вертикальная щель, образованная плоской стойкой, и разрыхленная почва в пахотном горизонте способствует проникновению оросительной воды в пахотный слой. Этим пополняются запасы влаги в корнеобитаемом слое. Стрельчатые ярусные ножи, размещенные в три яруса на нижней части наклонной стойки, интенсивно крошат и измельчают нижний пласт почвы. Плоская стойка при движении орудия обеспечивает минимальное повреждение растений на поверхности почвы. Однако лезвия стрельчатых лап ярусных ножей измельчают корневую систему растений, а от деформации почвы разрушаются корни растений в зоне деформации, которая больше ширины захвата ярусных ножей. При поделке щелей с указанным рабочим органом с интервалом в 1,4 м на площади в 1 га будет уничтожено до 20.22% растений.

Известно орудие для нарезки щелей, содержащее закрепленную на раме под углом обработанную резанием ножевидную стойку в поярусно установленными на ней рыхлящими элементами, в которой, с целью повышения качества нарезки щелей и снижения энергозатрат, каждый из рыхлящих элементов имеет цилиндрическую форму с расположенной в горизонтальной плоскости нижней кромкой и связан с ножевидной стойкой посредством дополнительного ножа, при этом последний и рыхлящий элементы размещены под углом к вертикали, а их нижние части смещены в сторону направления движения, причем режущие кромки рыхлящего элемента выполнены ступенчатыми. Угол между выше расположенным рыхлящим элементом и вертикально меньше, чем угол между последней и ниже размещенным рыхлящим элементов. Поверхность рыхлящего элемента выполнена с износостойким покрытием в виде расположенных по образующим цилиндра полос, ширина которых равна ширине ступеней режущих кромок [3] Это орудие нами принято за прототип.

При поделке щелей на посевах многолетних трав рыхлящие элементы ножевидной стойки забиваются корневыми и растительными остатками. Нависшие корни на ножевидной стойке увеличивают общее тяговое сопротивление. Стенки щели получаются рваными. Верхняя плоскорежущая лапа полностью уничтожает корни растений в зоне прохода рабочего органа. При орошении дождеванием взрыхленная почва с поверхности поля заплывает в щель и ограничивает доступ воды в нижележащие горизонты.

Фронтальная часть стойки снабжена двумя разновеликими криволинейными участками с выполненными на них лезвиями с режущими кромками в виде частей ветви параболы, а место их сопряжений снабжено лобовым участком в виде долота, причем большой криволинейный участок с лезвием размещен над малым криволинейным участком. Нижняя часть стойки снабжена долотом в виде части криволинейной трапеции с углом заточки режущей кромки 25^о. Заточка выполнена на широком основании трапеции. Ширина верхнего основания трапеции больше, чем толщина стойки. Грань лобового участка места сопряжения криволинейных лезвий напылен износостойким материалом. Одна из граней лезвий криволинейных режущих кромок также напылена износостойким материалом. Угол заточки лезвия верхнего криволинейного участка выполнен равным 18.20^о, а нижнего 30^о.

Рабочий орган щелевателя найдет применение в сельском хозяйстве на щелевании посевов многолетних кормовых культур, трав, лугов и пастбищ. Представленный рабочий орган может быть изготовлен механической обработкой листового металла толщиной 20 мм. Электросваркой можно добиться надежных сварных швов соединения материалов стойки сталь 40 с углеродистой сталью У8А долота. Объемная закалка режущей кромки долота и напыление лезвий стойки, места их сопряжения износостойким материалом обеспечивает работоспособность стойки и долота на 8.9 лет.

На фиг. 1 показан рабочий орган щелевателя, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 7 сечение Г-Г на фиг. 1.

Рабочий орган для щелевания почвы содержит плоскую стойку 1 сложной конфигурации, на нижней части которой размещено долото 2. Верхняя часть стойки 1 снабжена отверстиями для соединения с брусом 3 рамы орудия с помощью болтов 4, гаек 5 и шайб 6 и 7. Срез болтов 4 на брусе 3 ограничен передним 8 и задним 9 упорами. Верхняя фронтальная часть стойки 1 снабжена лезвием 10 с режущей кромкой 11. Режущая кромка 11 лезвия 10 выполнена криволинейной в виде ветвей параболы. Точка перегиба ветвей параболы и фокус параболы совмещены с направлением движений стойки рабочего органа щелевателя. Угол заточки лезвия 10 выполнен равным 18.20^о. Нижняя фронтальная часть стойки 1 выше долота 2 снабжена криволинейным лезвием 12 с режущей кромкой 13. Угол заточки лезвия 12 выполнен равным 30^о. Место стыка лезвия 10 верхней режущей кромки 11 с лезвием 12 нижней режущей кромки 13 снабжено лобовым участком 14. Угол наклона лобового участка 14 к направлению движения стойки 1 выполнен равным 145^о. Поверхность лобового участка 14 напылена износостойким материалом. Долото 2 со стойкой 1 соединено сварными швами в местах их взаимного контакта. Долото 2 выполнено из углеродистой стали У8А. Лобовой участок долота 2 выполнен криволинейной формы в виде вогнутой части поверхности конуса. Ширина долота по основанию равна 40 мм, а в верхней части 30 мм. Нижняя часть долота 2 выполнена заточенной. Угол заточки долота 2 равен 25^о. Угол постановки долота 2 к горизонту составляет 28.30^о. Толщина стойки 1 равна 20 мм. Материал стойки сталь 40. Одна из граней лезвий 10 и 12 напылена износостойким материалом, а другая грань стойки 1 оставлена без изменений после механической обработки ее фронтальной части.

Орудие с рабочим органом щелевателя работает следующим образом.

На брусьях 3 рамы орудия с интервалом друг от друга в 1,4.2,0 м размещают стойки 1 рабочих органов щелевателя. Глубину поделки щелей устанавливают равной 40.60 см опорными колесами рамы или лыжами. При перемещении орудия долото 2 касается поверхности поля. За счет силы веса орудия и лобового сопротивления долота 2, стойка 1 с долотом 2 увлекаются на полную глубину (см. фиг. 1). В горизонтальном положении брусьев 3 рамы долота 2 стоек 1 занимают положение под углом 30^о к горизонту. Верхняя режущая кромка 11 лезвия 10 стойки 1 выступает над поверхностью поля не менее 10.15 см. При дальнейшем перемещении стойки 1, лезвие 10 верхней части режущей кромки 11 разрезает растительные и корневые остатки на поверхности поля и в пахотном слое. Нависшие стебли и корневые части возделываемой культуры на щелевом поле скользят на наклонной криволинейной части режущей кромки 11. Эти части стеблей увлекаются в пахотный горизонт. При движении стеблей и корней по лезвию 10, части этих растений армируют стенки щелей за счет вдавливания их боковинами стойки 1. Высота криволинейной режущей кромки 11 выполнена больше глубины пахотного горизонта. Поэтому те стебли, прочность которых оказалась достаточно высокой, увлекаются до пределов плужной подошвы. Так как плотность почвы на этой глубине больше, то и усилие давления на режущую кромку 11 в нижней части режущей кромки 11 выше. Это приводит к полному срезу стеблей и их сход с лезвия 10. Режущая кромка 11 по высоте стойки 2 выполнена на разницу перепадов высот 30.40 см. Лезвием 10 разрезается узкая полоска корней без деформации почвы. Ширина щели не превышает 20 мм. Режущая кромка 13 лезвия 12 с долотом 2 разрыхляют плужную подошву 15 и грунт ниже плужной подошвы 15. Долото 2 образует разрыхленную дрену 16 на глубине 30.50 см от поверхности поля. Щель, образованная лезвием 12 на нижней части стойки 1, обеспечивает при орошении доступ влаги в дрену 16. Криволинейная режущая кромка 13 лезвия 12 исключает вынос корней на дневную поверхность. При перемещении рабочего органа, например в люцерновом пласте с залеганием корней до 2 м, 60.70% корней от общей массы приходится в пласте почвы до 80 см, с поверхности долота 2 корни сходят на лезвие 12 с криволинейной режущей кромкой 13. Так как плотность почвы в разрыхленном слое в дрене 16 после долота 2 меньше, нежели за стойкой 1, то корневые остатки поднимаются вверх, одновременно при перемещении по лезвию 12 разрезаются и армируют стенки щели между плужной подошвой 15 и дреной 16. Лобовой участок 14 разделяет режущие кромки 11 и 13 на две зоны и одновременно с этим распределяет стебли растений в верхней части щели, а корни в нижней части щели. Лобовой участок 14 интенсивно разрушает переуплотненную часть плужной подошвы и нижележащие горизонты. Верхнее лезвие 10 с криволинейной режущей кромкой 11 формируют вертикальную щель без нарушения корней возделываемых растений, а боковые грани армируют стенки частями растений. Лезвие 12 с режущей кромкой 13 нижней части стойки 1 обеспечивает доступ влаги в разрыхленную дрену 16. Описанное размещение долота 2 на стойке 1 производит рыхление дрены 16 и исключает вспушивание почвы на поверхности поля с образованием почвенного валика вокруг щели.

Щелевание на посевах многолетних трав проводят после их скашивания и уборки валков с поверхности поля. Разрыв по срокам между кошением и сбором трав и последующими поливами на орошаемом поле не должен превышать 3.4 дней. После щелевания посевов многоопорными дождевальными машинами проводят полив. Оросительная вода по щелям скатывается в зависимости от уклонов поля в разрыхленные дрены 16. Армированные стенки щелей исключают их заиливание и заплывание смываемой почвой. По мере заполнения водой дрены 16, уровень воды поднимается по стенкам щели. В дренах создается запас влаги. Пахотный горизонт промачивается через стенки щелей. При набухании почвы под действием влаги стенки щелей смыкаются. Этим исключается дальнейшее высушивание почвы и повреждение корневой системы растений.

Качество поделки щелей зависит от состояния режущих кромок 11 и 13. По мере работы стойки 1 происходит износ лезвий 10 и 12. Однако напыленная грань лезвия 10 износостойким материалом истирается медленнее, нежели грань стойки 1 без напыления. Это приводит к тому, что жало режущей кромки 11 и 13 всегда подновляется, что обеспечивает перерезание корней и стеблей на лезвиях 10 и 12. Этим обеспечивается срок службы стойки 1 на 8-10 лет эксплуатации орудия.

По результатам исследований в 1992 году на посевах люцерны второго года произрастания сорта Ленинское после второго укоса в условиях ОПХ "Орошаемое" НПО "Орошение" установлено следующее. Экспериментальные рабочие органы щелевателя сравнивались с рабочими органами серийного щелевателя ЩН 2-140. Агрегат: трактор ДТ-75М + щелеватель ЩН 2-140. Рабочая скорость нарезки щелей выдерживалась постоянной во всех опытах и была равна 5,9 км/ч (II передача). Глубина нарезания щели серийными рабочими органами была равна 45 см. По агротехническим требованиям на посевах люцерны по светлокаштановой почве требуется поделка щелей на глубину 50±3 см. Глубина нарезания щели более 45 см серийными рабочими органами не может в силу конструктивных особенностей превышать указанной величины. Глубина поделки щелей экспериментальным рабочим органом была установлена равной 55 см. На раме в обеих случаях устанавливалось по две стойки. Шаг нарезки щелей 1,4 м. Щелевание проводили после 3 суток с начала уборки валков люцерны. НВ почвы составила 60% Щели нарезали вдоль длинной стороны поля. Длина гона 1400 м. Перед поливом измеряли ширину щели. После прохода серийного рабочего органа устойчивая щель была на глубине от 18 до 35 см шириной 45 мм. Высота почвенного валика по обеим сторонам щели достигала 10.12 см. Ширина рыхлого слоя на поверхности поля достигала 40.60 см. В зоне прохода стойки серийного рабочего органа было уничтожено до 36% культурных растений. Экспериментальными рабочими органами устойчивой щель шириной 18.20 мм была на глубине до 44.46 см. Нижняя зона почвы деформирована. Ширина дрены составляла 45.50 мм. Глубина дрены 10.16 см. Отсутствует почвенный валик вдоль щели. Стенки щели армированы растительными и корневыми остатками. По ходу стойки на длине гона в 1400 м было повреждено менее 8% растений. Тяговое сопротивление экспериментальных и серийных рабочих органов соответственно составил 2760 и 3480 кГс. Поливная норма была установлена равной 600 м³/га. Полив осуществлялся двумя дождевальными машинами ДМУ-Б "Фрегат". На контрольном участке с уклоном поверхности 0,05 смыв почвы составил 4,0 т/га, а на участке с щелями, нарезанными экспериментальными рабочими органами не превышал 0,8 т/га. При снятии проб почвы на влажность по истечении трех суток после орошения почвенный грунт был увлажнен на глубину до 80 см при обработке экспериментальными рабочими органами, т.е. на глубину залегания основных корней люцерны. При выполнении срезов на участке обработке серийными рабочими органами глубина промачивания колебалась от 30 до 50 см. Запасы влаги в первом случае составили 80.85% от поливной нормы, а при обработке рабочими органами щелевателя ЩН 2-140 не более 60% В 1992 году испытания на долговечность работы лезвий рабочего органа щелевателя не проводилось.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению,в частности к производству почвообрабатывающих машин и орудий. Рабочий орган для щелевания почвы содержит стойку и две криволинейных режущих кромки на фронтальной части. Нижняя часть стойки снабжена долотом. Место сопряжений режущих кромок на фронтальной части снабжено лобовым участком. Долото выполнено в виде части вогнутой трапеции с углом заточки режущей кромки 25°, причем заточка выполнена на широком основании трапеции. Грань лобового участка места сопряжений криволинейных лезвий напылена износостойким материалом. Одна из граней лезвий криволинейных кромок напылена износостойким материалом. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. РАБОЧИЙ ОРГАН ЩЕЛЕВАТЕЛЯ, содержащий стойку с криволинейной режущей кромкой на фронтальной части и долото на нижнем участке, отличающийся тем, что стойка на ее фронтальной части снабжена двумя разновеликими криволинейными участками с выполненными на них лезвиями с режущими кромками в виде частей ветви параболы, а место их сопряжений снабжено лобовым участком, причем большой криволинейный участок размещен над малым криволинейным участком. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что долото выполнено в виде вогнутой части криволинейной поверхности и в виде трапеции с углом заточки режущей кромки 25^o, причем заточка выполнена на широком основании долота. 3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что грань лобового участка места сопряжения криволинейных лезвий напылена износостойким материалом. 4. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что одна из граней криволинейного лезвия напылена износостойким материалом.