РЫХЛИТЕЛЬ ПОЧВЫ Российский патент 1996 года по МПК A01B13/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для глубокого рыхления почвы в орошаемом земледелии.

Известно устройство для безотвальной обработки почвы, содержащее поворотный в поперечно-вертикальной плоскости рабочий орган, каждый из рыхлительных элементов которого имеет режущую кромку и выполнен по логарифмической спирали, расположенной на поверхности усеченного конуса, в котором с целью повышения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления поперечные сечения по длине каждого из рыхлительных элементов имеют форму эллипса, на большой оси которого расположена режущая кромка, при этом большая ось сечения, лежащего на малом основании конуса, совмещенная с полярным радиусом, а большая ось сечения, лежащего на большом основании конуса, совмещена с касательной к логарифмической спирали, причем угол ν между большой осью эллипса и полярным радиусом определяется по уравнению

где r радиус малого основания усеченного конуса;
R радиус большого основания усеченного конуса;
α угол между касательной к логарифмической спирали и образующей конуса;
b половина угла конусности;
v полярный угол.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится низкое качество рыхления почвы в орошаемом земледелии из-за высокой плотности почвы и ее повышенной влажности. При возделывании сельскохозяйственных культур в условиях Нижнего Поволжья за поливной сезон производится 5-6-ть поливов с нормами от 200 до 800-1200 м³/га. Плотность почвы из-за этого возрастает от 0,8-0,9 до 1,3-1,8 г/см³, что недопустимо как из условий произрастания растений, так и впитывающей способности почвы. После уборки культур в пахотном и подпахотном горизонтах влажность почвы достигает 26-32% Поэтому описанный пассивный ротационный рыхлитель своими рыхлительными элементами не производит должного крошения почвы.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому объекту по совокупности признаков является устройство для безотвальной обработки почвы, содержащее щелерез, на котором посредством гибкой тяги соосно закреплен дренер с обрушивателем сводов, в котором с целью улучшения качества обработки почвы и упрощения конструкции дренер снабжен механизмом регулировки угла установки оси его вращения, выполненным в виде упругого элемента и пластины, которая размещена в продольном пазу, выполненном в заднем обрезе щелереза, причем один конец упругого элемента соединен с дренером, а другой с пластиной, при этом дренер жестко закреплен на оси обрушивателя сводов [2] Это устройство нами принято в качестве прототипа.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся низкое качество рыхления и малая зона рыхления.

Задача изобретения упрощение конструкции и повышение качества обработки почвы.

Технический результат повышение простыми средствами степени крошения переуплотненных почв.

Достигается это тем, что в известном устройстве, содержащем щелерез, на котором посредством гибкой тяги соосно закреплен дренер с обрушивателем сводов в виде поворотных в поперечно-вертикальной плоскости рыхлительных элементов с режущими кромками, выполненными по логарифмическим спиралям и расположенными на поверхности усеченного конуса, на удаленных концах рыхлительных элементов размещены наклонные диски, снабженные по периметру односторонними лезвиями, при этом диски наклонены к режущим кромкам рыхлительных элементов под тупым углом; плоскость каждого диска отклонена от режущей кромки рыхлительных элементов под углом 135-145^o; режущая кромка на лезвиях наклонных дисков образована путем заточки периферийной кромки тыльной грани под углом 20-30^o; щелерез снабжен посадочными местами для монтажа на рамах простых и сложных почвообрабатывающих машин; на носке щелереза размещено сменное оборотное долото; гибкая тяга выполнена из двух шарнирных валок, взаимно соединенных вертикальной осью вращения; одна из шарнирных вилок совмещена с дренером; ось вращения обрушивателя сводов снабжена полостью для закладки консистентной смазки и возможностью дополнения смазки посредством сообщающихся каналов и пресс-масленкой на свободном конце оси вращения обрушивателя; режущая кромка рыхлительных элементов обрушивателя сводов образована путем заточки внешней грани рыхлительного элемента с углом наклона плоскости заострения к внутренней грани в пределах 21-25^o; внутренняя грань рыхлительного элемента отклонена от радиальной плоскости обрушивателя сводов на угол 45-55^o.

За счет того, что удаленные концы рыхлительных элементов снабжены наклонными дисками, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах предлагаемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения.

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

Для проверки соответствия предлагаемого изобретения требованию "изобретательского уровня", заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками предлагаемого изобретения, результаты которого показывают, что предлагаемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками предлагаемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

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

На фиг. 1 изображен рыхлитель почвы, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 сечение по А-А на фиг.1, диаметральное сечение гибкой тяги и обрушивателя сводов; на фиг.4 сечение по Б-Б на фиг.1, соединение сменного оборотного долота с нижней частью щелереза; на фиг.5 сечение по В-В на фиг. 1, поперечный разрез рыхлительных элементов обрушивателя сводов; на фиг.6 сечение по Г-Г на фиг.1, размещение наклонных дисков на удаленных концах рыхлительных элементов;
Cпособ осуществляется следующим образом. Рыхлитель почвы содержит щелерез 1, на котором посредством гибкой тяги 2 соосно закреплен дренер 3 с обрушивателем 4 сводов (фиг.1 и 2).

Щелерез 1 выполнен из полосовой стали шириной 180 мм и толщиной 25 мм. Верхняя часть щелереза 1 снабжена посадочными местами 5 для монтажа на рамах простых почвообрабатывающих машин и дополнительным кронштейном 6 для крепления к балкам рамы сложных почвообрабатывающих машин. В дополнительном кронштейне 6 выполнено технологическое отверстие 7 для соединения щелереза 1 посредством вертикальной шпильки к раме почвообрабатывающей машины. Диаметр отверстия 7 равен 31 мм. Посадочные места 5 представлены двумя рядами отверстий диаметром 31 мм с шагом между отверстиями в рядах 50 мм и межцентровым расстоянием 120 мм. Кронштейн 6 размещен на тыльной грани щелереза 1. Фронтальная часть щелереза 1 снабжена наклонной режущей кромкой 8, образованной двугранным лезвием 9 с углом заточки щелереза 1 не более 15-18^o. Исходный угол наклона режущей кромки 8 к направлению движения, равный 70±2^o образован сужением нижней части щелереза 1 и смещением отверстий заднего ряда посадочного места 5 от верхней грани 10 на 50 мм по сравнению с отверстиями в переднем ряду (фиг.1). Нижняя фронтальная часть 11 щелереза 1 выполнена по дуге окружности радиусом 150 мм. На фронтальном криволинейном участке 11 размещено сменное оборотное долото 12. Долото 12 к нижней части 11 щелереза 1 закреплено двумя разновеликими болтами 13 и 14 с потайной головкой и диаметром 12 мм. Долото 12 снабжено двумя лезвиями 15 и 16 с углом заточки 20±3^o. Долото 12 выполнено дугообразным, внешняя поверхность которого сопряжена с криволинейным участком щелереза 1. Толщина долота 12 равна 12 мм, а ее ширина 50 мм. Материал долота 12 Сталь 65Г ГОСТ1050-74. Долото 12 подтвержено объемной закалке до 40-45 НRCэ. По мере износа одного из лезвий 13 или 14, долото 2 может быть представлено в иное положение для работы с неизношенным лезвием. Нижний конец щелереза 1 снабжен двумя опорными площадками 17 и 18 для размещения гибкой тяги 2.

Обрушиватель 4 сводов размещен за щелерезом 1 и выполнен в виде поворотных в поперечно-вертикальной плоскости рыхлительных элементов 19 с режущими кромками 20, выполненными по логарифмическим спиралям и расположенными на поверхности усеченного конуса. Рыхлительные элементы 19 выполнены из полосовой углеродистой стали. Рыхлительный элемент 19 по длине обрушивателя 4 сводов выполнен с переменным сечением. Передние части рыхлительных элементов 19 сварными швами соединены равным шагом по периметру цилиндрической втулки 21 обрушивателя 4 сводов. Режущая кромка 20 рыхлительных элементов 19 обрушивателя 4 сводов образована путем заточки внешней грани 22 рыхлительного элемента 19 с углом наклона плоскости заострения а-а к внутренней грани 23 в пределах 21-25^o. Внутренняя грань 23 рыхлительного элемента 19 отклонена от радиальной плоскости b-b обрушивателя 4 сводов на угол 45-55^o.

На удаленных концах рыхлительных элементов 19 размещены наклонные диски 24, снабженные по периметру односторонними лезвиями 25. Плоскости дисков 24 к режущим кромкам 20 рыхлительных элементов 19 установлены под тупым углом b. Плоскость каждого диска 24 отклонена от касательной с-с к режущей кромке 20 под предпочтительным углом в диапазоне 135-145^o. Режущая кромка 26 односторонних лезвий 25 наклонных дисков 24 образована путем заточки периферийной кромки тыльной грани под углом a 20-30^o.

Гибкая тяга 2 (фиг.1-3) выполнена из двух шарнирных вилок 27 и 28, взаимно соединенных вертикальной осью 29 вращения. Передняя вилка 27 соединена горизонтальной осью 30 с опорными площадками 17 и 18 щелереза 1, что обеспечивает поворот обрушивателя 4 сводов в продольно-вертикальной плоскости. Задняя вилка 28 совмещена с дренером 3. Внутри дренера 3 посредством двух клиновых штифтов 31 закреплена ось 32 вращения обрушивателя 4 сводов. Свободное вращение цилиндрической втулки 21 на оси 32 обеспечивается подшипником скольжения 33. Ось 32 вращения обрушивателя 4 снабжена полостью 34 для закладки консистентной смазки и возможностью дополнения смазки посредством сообщающихся каналов 35 и 36 с пресс-масленкой 37 на свободном конце оси 32 вращения обрушивателя 4.

Рыхлитель почвы работает следующим образом.

Стойка щелереза 1 посадочными местами 5 и парой болтов диаметром 30 мм крепится к раме простых почвообрабатывающих орудий (например, плоскореза-глубокорыхлителя КПГ-2-150, прицепного плоскореза КПП-2,2, рыхлителя РН-80 и др. ). При выполнении работ с совмещенными операциями щелерез 1 к балке рамы сложных почвообрабатывающих машин крепится парой болтов в одной из пар посадочных мест 5 и шпилькой, размещаемой в вертикальном отверстии 7 дополнительного кронштейна 6.

При установившемся движении почвообрабатывающего орудия режущая кромка 8 лезвия 9 щелереза 1 разрезает вертикальную щель в пахотном и подпахотном горизонтах. Лезвие 14 долота 12 разрывает плужную подошву и почвенный монолит. Установленный за щелерезом 1 посредством гибкой тяги 2 дренер 3 смещает почвенные структуры в радиальных направлениях. Втулка 21 обрушивателя сводов 4 входит в дрену, а режущие кромки 20 рыхлительных элементов 19 врезаются в почвенные агрегаты. Поступательное движение щелереза 1 приводит к вращению обрушивателя сводов 4 на оси 32 в направлении, обратному логарифмической спирали. Рыхлительные элементы 19 осуществляют рыхление почвы на границе пахотного и подпахотного горизонтов.

За счет повышения лобовой рабочей поверхности у малого основания конуса и снижения ее у большого основания увеличивается интенсивность вращения рабочего органа, одновременно снижаются удельные энергозатраты на единицу объема разрыхленной почвы. Наклонные диски 24 на концах рыхлительных элементов 19 увеличивают вращающий момент обрушивателя 4 сводов. Вращающимися наклонными дисками 24 производится интенсивное крошение почвенного монолита. Режущие кромки 26 лезвий 25 наклонных дисков 24 производят дополнительное измельчение почвенных агрегатов и в большем объеме, нежели рыхлительными элементами 19. Подпочвенное рыхление обеспечивает в орошаемом земледелии аэрацию почвенных горизонтов и увеличивает впитывающую способность почвы.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании предлагаемого изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее предлагаемое изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;
для предлагаемого изобретения в том виде, как оно характеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее предлагаемое изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

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

Область применения - сельскохозяйственное машиностроение. Технический результат - повышение простыми средствами объема рыхления почвенного пласта. Рыхлитель почвы содержит щелерез, на котором посредством гибкой тяги соосно закреплен дренер с обрушивателем сводов в виде поворотных в поперечно-вертикальной плоскости рыхлительных элементов с режущими кромками, выполненными по логарифмическим спиралям и расположенными на поверхности усеченного конуса. На удаленных концах рыхлительных элементов размещены наклонные диски, снабженные по периметру односторонними лезвиями, при этом диски наклонены к режущим кромкам рыхлительных элементов под тупым углом. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Рыхлитель почвы, содержащий щелерез, на котором посредством гибкой тяги соосно закреплен дренер с обрушивателем сводов в виде поворотных в поперечно-вертикальной плоскости рыхлительных элементов с режущими кромками, выполненными по логарифмическим спиралям и расположенными на поверхности усеченного конуса, отличающийся тем, что на удаленных концах рыхлительных элементов размещены наклонные диски, снабженные по периметру односторонними лезвиями, при этом диски наклонены к режущим кромкам рыхлительных элементов под тупым углом. 2. Рыхлитель по п. 1, отличающийся тем, что плоскость каждого диска отклонена от режущей кромки рыхлительных элементов под углом 135 155^o. 3. Рыхлитель по п. 1, отличающийся тем, что режущая кромка на лезвиях наклонных дисков образована путем заточки периферийной кромки тыльной грани под углом 20 30^o. 4. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что щелерез снабжен посадочными местами для монтажа на рамах простых и сложных почвообрабатывающих машин. 5. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что на носке щелереза размещено сменное оборотное долото. 6. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что гибкая тяга выполнена из двух шарнирных вилок, взаимно соединенных вертикальной осью вращения. 7. Рыхлитель по пп.1 и 6, отличающийся тем, что одна из шарнирных вилок совмещена с дренером. 8. Рыхлитель по п. 1, отличающийся тем, что ось вращения обрушивателя сводов снабжена полостью для закладки консистентной смазки с возможностью дополнения смазки посредством сообщающихся каналов с пресс-масленкой на свободном конце оси вращения обрушителя. 9. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что режущая кромка рыхлительных элементов обрушивателя сводов образована путем заточки внешней грани рыхлителя с углом наклона плоскости заострения к внутренней грани в пределах 21 - 25^o. 10. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя грань рыхлительного элемента отклонена от радиальной плоскости обрушивателя сводов на угол 45 55^o.