СЕЯЛКА Российский патент 1995 года по МПК A01C7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к сеялкам для прямого посева сельскохозяйственных культур.

Для прямого посева сельскохозяйственных культур используются сеялки, которые содержат установленные впереди сошников устройства для образования первичной борозды. Известны такие комбинированные культивированные сеялки, в которых упомянутое устройство и сошник совмещены в едином рабочем органе. Кроме этого, сеялки содержат, как правило, раму, опорно-приводные колеса, семенной ящик с высевающими аппаратами, привод от колес к высевающим аппаратам и семяпроводы. Таковы, например, стерневая сеялка-культиватор [1] сеялка, в которой впереди дисковых сошников предусмотрены штанговые рабочие органы-ложеобразователи в виде S-образных стоек [2] сеялка, в которой впереди дисковых сошников установлены активные зубчатые дисковые ножи с приводом от опорно-приводных колес [3]
Известные устройства [1, 2] обладают повышенным сопротивлением на передвижение сеялки за счет образования первичной борозды традиционными и нерациональными способами. В подобных устройствах глубина борозды в определенной степени зависит от рельефа почвы, а образование борозды сопровождается выносом почвы на стороны, что является дополнительным источником искажения рельефа почвы, несмотря на наличие в сеялках загортачей, которые в этом случае будут присыпать семена смесью верхней (сухой) и увлажненной почвы. В устройстве [3] наличие активных зубчатых дисковых ножей несколько снижает сопротивление движения сеялки и энергоемкость системы. Однако дисковые зубчатые ножи кинематически не связаны с сошниками и по этой причине допускается неравномерная глубина первичной борозды. Кроме этого, наличие активного привода зубчатых дисковых ножей требует увеличения массы сеялки, в противном случае опорно-приводные колеса, воспринимающие дополнительный крутящий момент, могут пробуксовывать.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является устройство для прямого посева [4] которое в качестве устройства для образования первичной борозды содержит свободно поворотные гофрированные диски, установленные на кронштейнах впереди сошников анкерного типа. При таком выполнении устройства для прямого посева несколько снижаются энергозатраты за счет перемещения гофр в почве по траектории, приближающейся к циклоиде.

К причинам, препятствующим достижению технического результата при использовании известного устройства [4] относится то, что в известном устройстве гофрированные диски не могут не иметь повышенной ширины (в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа на фиг.1 и 2), что является источником повышенного сопротивления на передвижение сеялки. По бокам гофр будет происходить налипание грунта в случае посева в увлажненную почву, вследствие чего будет деформация борозды и дополнительное сопротивление на передвижение сеялки. С помощью гофрированного диска затруднено перерезание (при прямом посеве) остатков стволов и корневой системы таких культур, как, например, кукуруза, что ограничивает область применения известного устройства. Гофрированный диск кинематически не связан с сошником, что приводит к неравномерной глубине колеи.

Прототипом изобретения является сеялка, содержащая раму с поперечным валом, сопряженным цепной передачей с опорно-приводными колесами, к которому посредством шатунов шарнирно присоединен коленчатый вал с жестко закрепленными на нем дисковыми ножами, за каждым из которых установлен двухдисковый сошник [5]
Вышеописанные недостатки приводных ножей в конструкции данной сеялки остались без изменения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении выброса грунта на стороны и сопротивления на передвижение сеялки, повышении равномерности глубины заделки семян и расширении области применения.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в превращении системы: устройство для образования первичной борозды высевающий двухдисковый сошник в саморегулируемую структуру с ограниченным сопротивлением на деформацию почвы и минимальным выбросом грунта на стороны, способную работать на увлажненных почвах и на практически любом стерневом фоне (при прямом посеве), в том числе на послеуборочных остатках кукурузы, подсолнечника, сорго, суданки и т.п. с возможностью регулирования глубины борозды и ее положения и предохранения устройства от перегрузки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной сеялке устройства для образования первичной борозды выполнены в виде дисковых ножей, а кронштейны дисковых ножей жестко соединены с подпружиненными качающимися поводками двухдисковых сошников таким образом, что они совместно образуют единый двуплечий подпружиненный качающийся рычаг, изогнутый вниз, при этом кронштейны дисковых ножей выполнены в виде вилки, а дисковые ножи смонтированы с возможностью изменения расстояния между осью дискового ножа и осью качания двуплечего рычага и с возможностью смещения дисковых ножей вдоль своей оси.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Предложенный прототип позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня, заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Результаты проверки показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлено заявленное устройство и его элементы, где на фиг. 1 изображен общий вид сеялки, вид сбоку; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 узел I на фиг.2; на фиг.5 сечение В-В на фиг.4; на фиг.6 кинематическая и силовая схема системы дисковый нож двухдисковый сошник сеялки.

Сеялка содержит раму 1, колеса 2 и 3, одно из которых или оба колеса являются приводными, поводковый брус 4, короткие 5 и удлиненные 6 поводки и воздействующие на поводки пружины 7. Одни концы как коротких, так и удлиненных поводков с помощью оси 8 соединены с поводковым брусом 4. Противоположные концы поводков соединены с двухдисковыми сошниками 9. Впереди сошников на кронштейнах 10 смонтированы свободно поворотные дисковые ножи 11, несущие функции устройства для образования первичной борозды. Кронштейны 10 жестко соединены с соответствующими короткими 5 и удлиненными 6 поводками сошников 9 (фиг.2-4). Кронштейны дисковых ножей и поводки сошников образуют единый двуплечий подпружиненный качающийся на оси 8 рычаг, изогнутый вниз. Кронштейны 10 дисковых ножей выполнены в виде вилки (фиг.5), в элементах которой предусмотрен ряд соосных отверстий а. В одной паре этих отверстий на оси 12 и на подшипниках смонтирован дисковый нож 11. Узел крепления каждого дискового ножа включает также дистанционные втулки 13 и 14 и набор шайб 15 и 16. Благодаря наличию соосных отверстий а дисковый нож 11 имеет возможность дискретного перемещения за счет изменения расстояния между осью 12 дискового ножа и осью 8 двуплечего рычага. За счет изменения числа шайб из наборов 15 и 16 имеется возможность смещения дисковых ножей вдоль своей оси 12. При соединении кронштейнов 10 с поводками 5 и 6 предусматриваются технологические меры, чтобы угол γ атаки дисковых ножей 11 составлял 10± 2^о. Дисковые ножи 11 изготавливаются из высокоуглеродистой легированной и термоупрочненной стали, режущая кромка ножа заостряется, оптимальная толщина диска 2.3 мм. Не исключается полная или частичная унификация дисковых ножей 11 и дисков сошников 9. В состав сеялки входят также (фиг.1 и 2) семенной ящик 17 с высевающими аппаратами, привод от колес 2 или 3 к высевающим аппаратам цепные передачи (на чертежах не показаны) и коробка перемены передач 18, семяпроводы 19, соединяющие высевающие аппараты с сошниками 9, и другие элементы.

Описанная сеялка работает следующим образом.

Сеялка в обычном порядке агрегатируется с трактором. В высевающие аппараты семенного ящика 17 устанавливаются катушки, соответствующие высеваемой сельскохозяйственной культуре. Норма высева задается скоростью вращения катушек высевающих аппаратов за счет подбора передаточного отношения привода от колес 2 или 3 к высевающим аппаратам с помощью коробки перемены передач 18. При движении сеялки по стерневому фону (прямой посев) дисковые ножи 11, предварительно настроенные на заданную глубину (за счет установки осей 12 в соответствующие соосные отверстия а), свободно вращаясь на оси, внедряются в почву и прорезают узкие щели, ширина которых практически равна толщине дисковых ножей. Поскольку углы атаки γ дисковых ножей близки к нулю (0 ±2^о), то вынос грунта на стороны исключается происходит не перемещение, а резание почвы без уплотнения стенок щели. При нарезании щелей на пути дисковых ножей попадаются послеуборочные остатки сельскохозяйственных культур (стебли, корни и т.п.), которые не выкапываются и не выносятся из почвы, а разрезаются (перерезаются). В таком же порядке перерезаются сухие комья почвы и прочие элементы. Движущиеся по единой колее (щели) вслед за дисковыми ножами двухдисковые сошники 9 раздвигают почву, превращая прямую узкую щель в щель с наклонными стенками. Послеуборочные остатки, будучи предварительно разрезаны дисковыми ножами, не оказывают существенного влияния на этот процесс. Если колея дисковых ножей несколько не совпадает с колеей двухдисковых сошников, производят смещение соответствующего ножа вдоль своей оси 12 за счет изменения набора шайб 15 и 16 в узле крепления ножа. Глубина щелей после дисковых ножей и после двухдисковых сошников примерно одинакова и соответствует заданной глубине заделке семян в почву (предварительная настройка на заданную глубину заделки семян осуществляется средствами сеялки в обычном порядке). Семена посредством высевающих аппаратов поступают из семенного ящика 17 в семяпроводы 19 и далее через сошники 9 ложатся на дно щели с наклонными стенками. Щель с семенами затем засыпается с помощью загортачей, прикрепленных к сеялке.

При работе сеялки на реальной почве со стерневым фоном происходит саморегулирование системы дисковый нож двухдисковый сошник (фиг.6). Внешними силами, способствующими заглублению в почву дисковых ножей 11 и двухдисковых сошников 9, являются: часть веса сеялки G, приходящегося на данную систему после регулирования глубины заделки семян; вес G_н дискового ножа 11 в сборе совместно с кронштейном 10; вес G_с двухдискового сошника 9 в сборе короткого 5 или удлиненного 6 поводка и части устройства для крепления пружины 7. На эту систему в качестве внешней силы действует также переменная (вследствие качания двуплечего рычага АОВ) сила Р_п пружины. При движении сеялки дисковый нож 11, встречая сопротивление почвы и стерневого фона, стремится уменьшить глубину внедрения в почву и провернуться на кронштейне 10 относительно оси 8 по часовой стрелке. Это явление приводит к уменьшению силы сопротивления R на дисковом ноже и влечет за собой не только разворот всего двуплечего рычага АОВ, но и углубление в почву двухдискового сошника 9. Последний, углубляясь, встречает дополнительное сопротивление сила R' возрастает. При возрастании силы R' увеличивается и ее вертикальная составляющая R_в', а следовательно, и момент М₂, который разворачивает систему в противоположном направлении, несмотря на противодействие момента М_п (от силы пружины на плече l_п); в данном случае М₂ > М_п. При развороте рычага АОВ против часовой стрелки сила R' уменьшается, сопротивление ножа R и его вертикальная составляющая R_в возрастут, момент М₁ увеличивается, а режущая способность ножа восстановится. Таким образом, кинематически связанная система дисковый нож двухдисковый сошник находится в динамическом равновесии, что характеризуется равенством моментов М₁ + +М_п М₂, при этом глубина внедрения в почву ножей и сошников примерно одинакова (h₁ ≈ h₂).

В системах с короткими 5 и удлиненными 6 поводками двухдисковых сошников 9 плечи действия сил l₃ и l₄ различные. Приведенное равенство моментов соблюдается за счет того, что при возрастании l₃ и l₄ возрастает плечо, действия усилия l_п пружины. Кинематически связанная система дисковый нож двухдисковый сошник самостимулируется при возрастании сопротивления перед ножом и реагирует на препятствия, которые встречаются на пути ножа, а иногда и на пути сошника. При таком препятствии, как остаток ствола и корень кукурузы, дисковый нож 11 несколько приподнимается, разворачивается относительно оси 8. Но возросшее при этом сопротивление R' со стороны двухдискового сошника 9 не позволяет ножу перешагнуть через это препятствие, вследствие чего подобные препятствия будут перерезаны. Если встретится препятствие, которое не может быть перерезано дисковым ножом (камень, металлический предмет), то нож, несмотря на углубление сошника и возрастание сопротивления R', перешагнет через это препятствие, затем также поступит и следующий за ножом сошник, несмотря на углубление ножа и увеличение силы R. Благодаря этому система предохраняется от перегрузки и поломки. Низкочастотные колебания системы, возбудителем которых являются стерневой фон и неравномерное сопротивление почвы, гасятся с помощью пружины 7, при этом глубина внедрения дисковых ножей в почву практически не изменяется. В конечном итоге сопротивление на передвижение сеялки по стерневому фону является минимальным, рельеф почвы не изменяется, достаточно равномерна глубина заделки семян в почву в сложных условиях посева.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий: заявленное устройство предназначено для использования по прямому назначению в сельскохозяйственном производстве; возможность осуществления изобретения достигается с помощью известных средств и методов; предложенная сеялка обладает высокой эффективностью, с ее помощью снижаются энерго- и трудозатраты при проведении посева за счет исключения предварительной обработки почвы, при этом почва предохраняется от эрозии, корневые остатки в почве являются источником дополнительного экологически чистого удобрения; усматриваемый заявителем технологический результат достигается при простоте конструкции, повышенной унификации и надежности при эксплуатации.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Использование: сельскохозяйственное машиностроение, в частности сеялки для прямого посева. Сущность изобретения: сеялка включает в себя раму, опорно-приводные колеса, поводковый брус, подпружиненные качающиеся поводки, одни концы которых соединены с поводковым брусом, а другие с двухдисковыми сошниками, установленные на кронштейнах впереди сошников свободно поворотные устройства для образования первичной борозды, семенной ящик с высевающими аппаратами, семяпроводы и другие элементы. Устройства для образования первичной борозды выполнены в виде дисковых ножей, а кронштейны дисковых ножей жестко соединены с подпружиненными качающимися поводками сошников таким образом, что они совместно образуют единый двуплечий подпружиненный качающийся рычаг, прогнутый вниз, при этом дисковые ножи смонтированы с возможностью изменения своего положения. В результате достигается ограниченное сопротивление на деформацию почвы и минимальный выброс грунта со стороны, расширяется область применения (появляется возможность регулирования глубины и положения борозды, предохранения устройства от перегрузки). 6 ил.

СЕЯЛКА преимущественно для прямого посева, содержащая раму, опорно-приводные колеса, поводковый брус, подпружиненные качающиеся поводки, одни концы которых соединены с поводковым брусом, а другие с двухдисковыми сошниками, установленные на кронштейнах впереди сошников свободно поворотные устройства для образования первичной борозды в виде дисковых ножей, семенной ящик с высевающими аппаратами, привод от колес к высевающим аппаратам и семяпроводы, отличающаяся тем, что кронштейны дисковых ножей жестко соединены с подпружиненными качающимися поводками сошников с образованием единого двуплечего подпружиненного качающегося рычага, изогнутого вниз, при этом кронштейны дисковых ножей выполнены в виде вилки, а дисковые ножи смонтированы с возможностью изменения расстояния между осью дискового ножа и осью качения двуплечего рычага и смещения дисковых ножей вдоль своей оси.