ЩЕЛЕРЕЗ Российский патент 1997 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для противоэрозионной обработки почвы.

Известно орудие для почвозащитной обработки почвы, содержащее последовательно установленные друг за другом щелерез и рабочий орган для рыхления стенок щели, в котором с целью повышения степени крошения почвы по краям щели, рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде установленного на пружинной С-образной стойке наральника с полувинтовым отвальчиком. Перед щелерезом установлен размещенный с ним в одной плоскости диск [1]
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при осуществлении известного устройства, относится сложность конструкции при большой металлоемкости. Несмотря на наличие дискового ножа впереди щелереза, разрезающего корневые и растительные остатки, С-образной стойкой извлекаются корни растений из стенок щели. Нависшие корни на С-образной стойке не позволяют получать качественные стенки для подачи оросительной воды в нижележащие почвенные горизонты. Описанное орудие скорее можно принять для локального рыхления почвы, нежели для поделки противоэрозионных щелей.

Известно также орудие для нарезки щелей, содержащее раму и закрепленную на ней под острым углом к направлению движения ножевидную стойку, на которой поярусно закреплены рыхлительные лапы, а ширина захвата каждой ниже расположенной лапы меньше ширины захвата выше расположенной лапы, в которой с целью повышения качества формирования щелей на переувлажненных почвах оно снабжено катками, которые размещены за стойкой, причем последняя имеет кротователь, который закреплен на ее нижней части под острым углом к горизонтальной плоскости. Каждая рыхлительная лапа установлена под острым углом к горизонтальной плоскости, причем угол установки каждой ниже расположенной лапы меньше угла установки выше расположенной лапы [2]
Описанное орудие имеет очень узкий круг применения, преимущественно для локального рыхления почвы. Жестко закрепленные на боковой поверхности стойки рыхлительные лапы разрезают корневую систему растений, что недопустимо при щелевании посевов многолетних кормовых угодий и травосмесей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели, в котором с целью повышения равномерности уплотнения стенок щели по ее высоте за счет выполнения в стенках кротовин ребра выполнены в виде полуконусов, вершина которых размещена на лезвии ножа, при этом полуконусы, расположенные на одной боковой поверхности ножа, смещены по высоте относительно полуконусов, расположенных на другой поверхности ножа, а диаметр основания полуконуса больше расстояния между смежными полуконусами [3] Это устройство нами принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся недостаточно широкие функциональные возможности. Описанным устройством можно проводить щелевание почвы без корневой системы растений. Последние нависают на наклонную стойку. Деформация почвы полуконусами носит статистический характер и не учитывает разнообразие почвы и ее влажности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, расширение функциональных возможностей щелереза: поделка вертикальных щелей с плоскими стенками на посевах многолетних трав второго и третьего годов произрастания; поделка щелей для аэрации почвы; поделка щелей для подачи в почву животноводческих стоков и технической воды; поделка в почве кротовин для отвода избыточной воды; поделка водоперехватывающих щелей на посевах по склону и на равнинных участках.

Технический результат повышение качества выполняемых операций, снижение тягового сопротивления, повышение долговечности, унификация деталей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для щелевания почвы, включающем вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены деформаторы для уплотнения стенок щели, щелерез снабжен долотом и средствами для фиксации на ноже долота и деформаторов, при этом нож выполнен в виде равностороннего треугольника с двугранными лезвиями по его сторонам, по длине и на пересечении медиан которого выполнены с равным шагом монтажные отверстия для размещения долота, причем на боковых поверхностях ножа выполнены разновеликие кольцевые канавки с сечением в виде неравнобокой трапеции и с центрами, совмещенными с осями монтажных отверстий, при этом деформаторы выполнены в виде разновеликих сферических дисков, обращенных вогнутостями в сторону боковых поверхностей ножа, и размещены периферийными кромками в кольцевых канавках ножа, а деформаторы между собой и стойкой соединены болтом, размещенным в одном из монтажных отверстий ножа и в имеющих вкладыши центральных отверстиях сферических дисков; нож на раме щелереза установлен посредством одной из пар монтажных отверстий.

За счет того, что на боковых поверхностях ножа размещены разновеликие деформаторы, 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 заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

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

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

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

На фиг. 1 изображен щелерез, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг. 3 то же, вид спереди, размещение разновеликих деформаторов на боковых поверхностях ножа; на фиг.4 то же, вид спереди, размещение наибольших деформаторов; на фиг.5 то же, вид спереди, положение деформаторов при поделке щелей при поливе животноводческими стоками; на фиг.6 то же, вид спереди, положение деформаторов при поделке дрен для отвода избыточной воды; на фиг.7 то же, вид спереди, положение средних деформаторов при поделке водоперехватывающих щелей на склоновых участках; на фиг.8 то же, вид спереди, положение малых деформаторов при поделке щелей перед орошением на посевах многолетних трав; на фиг.9 сечение А-А на фиг.1, взаимное соединение ножа и деформаторов; на фиг.10 сечение Б-Б на фиг.1, взаимное положение разновеликих деформаторов и долота на ноже; на фиг.11 сечение В-В на фиг.1, размещение кромок сферических дисков в кольцевых канавках на боковых поверхностях ножа; на фиг.12 поперечное сечение щели, выполненное ножом щелереза при щелевании посевов многолетних трав в первый и второй годы жизни; на фиг.13 то же, при аэрации почвы в орошаемом земледелии; на фиг.14 - поперечное сечение щели при щелевании посевов многолетних трав на третий и последующий годы произрастания; на фиг.15 поперечное сечение щели при поделке дрен для орошения животноводческими стоками и промышленно-переработанной водой; на фиг.16 то же, при поделке дрен для отвода избыточной воды в дренажную сеть; на фиг.17 поперечное сечение щели, выполненное на склоновых участках; на фиг.18 водоперехватывающая щель на почвах, склонных к водной эрозии.

Щелерез содержит вертикально установленный нож 1, на боковых поверхностях 2 и 3 которого размещены разновеликие деформаторы 4 6 для уплотнения стенок щели, и долото 7 на нижней части ножа 1, снабженное средствами фиксации на ноже 1.

Нож 1 выполнен в виде равностороннего треугольника с двухгранными лезвиями 8 по его периметру. Нож 1 выполнен из качественной углеродистой стали толщиной 20 мм. Угол заточки двугранного лезвия не превышает 20 25^o. По длине медиан треугольника и в точке их пересечения выполнены разнотипные контактные отверстия 9 12. Отверстия 12 выполнены диаметром 20 мм. В одном из периферийных отверстий 12 в месте пересечения спрягаемых лезвий 8 в рабочем положении размещено долото 7. Долото 7 выполнено симметричным и снабжено двумя лезвиями 13 и 14. Угол заточки лезвий 13 и 14 выполнен меньше 30^o благодаря поднутрению нижней грани 15. В центре долота 7 выполнен прямоугольный паз для установки в нем одного из заостренных концов ножа 1. Лезвия 13 и 14 подвержены поверхностной закалке токами высокой частоты глубиной 0,8 1,2 мм с твердостью поверхностного слоя не менее 40.50 HRCэ. На пересечении лезвий 8 долото 7 в отверстии 12 ножа 1 закреплено средствами фиксации в виде цилиндрического штифта 16. Отверстие 9 и 10 выполнены диаметром 18 мм, а отверстия 11 диаметром 32 мм и предусмотрены для установки посредством одной из пар монтажных отверстий 11 на раме 17 орудия.

На боковых поверхностях 2 и 3 в зеркальном отражении выполнены разновеликие кольцевые канавки 18 20. Канавки 18 20 в сечении выполнены в виде неравнобокой трапеции с центрами, совмещенными с осями монтажных отверстий 9 11. Деформаторы 4 6 выполнены в виде разновеликих сферических дисков, обращенных вогнутостями в сторону боковых поверхностей 2 и 3 ножа 1. Сферические диски деформаторов 4 6 своими периферийными кромками 21 23 размещены соответственно в кольцевых канавках 18 20. Пары сферических деформаторов 4 6 между собой и стойкой ножа 1 соединены болтами 2, размещенными в монтажных отверстиях 9 11 ножа 1. Болт 24 и гайка 25 установлены в парах вкладышей 26. Вкладыш 26 выполнен в виде призмы с квадратным основанием. Внутренняя полость 27 вкладыша 26 выполнена в виде цилиндра с диаметром основания больше головки торцевого ключа на размер 24 мм. В взаимном соединении вкладышей 26 в квадратных отверстиях 28 сферических дисков деформаторов 4, 5 и 6, болтов 24 и гайки 25 утоплены внутри пространства деформаторов 4 6. В цилиндрические отверстия 27 вкладышей 26 установлены быстросъемные заглушки (не показаны), исключающие попадание почвы на резьбовые участки болтов 24.

Щелерез работает следующим образом.

Сельскохозяйственное орудие навешивают на агрегатируемый трактор. На балках рамы 17 орудия посредством пары крепежных болтов, установленных в монтажных отверстиях 11, нож 1 щелереза устанавливают в вертикальном положении. Нож 1 вместе с долотом 7 опускают на поверхность поля. При движении агрегата, под действием веса орудия, веса ножа 1 и лобового сопротивления долота 7, режущая кромка лезвия 13 разрезает пласт почвы. Под действием реакции почвы на лезвии 13 долото 7 увлекает нож 1 на заданную глубину поделки щелей. Лезвие 8 при движении ножа разрезает вертикальную узкую стенку. При движении ножа 1 в работу вступает деформатор 4. Сопряженные кромки 21 сферических дисков деформатора 4 в кольцевой канавке 18 на фронтальной части ножа 1 деформируют почву в стенки щели. Увеличение высоты сегмента сферической поверхности деформаторы 4 приводит к увеличению деформации почвы, что в конечном итоге приводит к образованию стенок щели 29 с плоскими 30 и цилиндрическими 31 поверхностями. Долото 7 на дне щели 29 образует очаговый резервуар 32.

При щелевании посевов многолетних трав, как монокультуры (люцерна, клевер), так и смесей трав (люцерна, ежа сборная, клевер, овсяница, рейграс пастбищный) при слаборазвитой корневой системы растений производят поделку узких щелей 29 с плоскими вертикальными стенками 30 (см. фиг.12). Для этого деформаторы 4 и 6 снимают с боковых поверхностей 2 и 3 ножа 1. Долото 7 позволяет лезвию 8 на фронтальной части ножа 1 внедриться в почву. Лезвие 8 разрезает корни растений. Растительными частями стеблей боковины 30 щели 29 ими армируются. При орошении не впитавшаяся вода с локальных понижений направляется в щели 29. Оросительная вода стекает по стенкам 30 и заполняет объем очаговых резервуаров 32. По мере наполнения резервуара 32 оросительная вода заполняет весь объем щели 29. По мере заполнения щели 29 вода впитывается в почву и поступает в корневые системы растений.

Под действием капель дождя и от опорных колес тракторов и сельскохозяйственных машин (ежегодно не менее трех укосов в орошаемом земледелии), почва в верхнем, корнеобитаемом и подпахотном горизонтах сильно уплотняется. Плотность почвы на третий и четвертый годы жизни растений достигает 2,2 3,2 г/см³. Недостаток атмосферного кислорода, азота и других компонентов в переуплотненном почвенном слое отрицательно сказывается на развитии коревой системы растений. Почвообразовательные процессы в почве прекращаются. Для увеличения срока службы многолетних посевов кормовых культур на третий и четвертый годы после третьих укосов проводят нарезку щелей со сложной геометрией стенок 30 и 31 щели 29. Для выполнения поставленной задачи на боковых поверхностях 2 и 3 ножа 1 монтируют сферические диски разновеликих деформаторов 4 и 6 (см. фиг.1, 2, 3 и 13). В этом случае деформатором 4 интенсивно уплотняются цилиндрические стенки 31 в пахотном слое сферическими дисками большего размера, нежели дисками деформатора 6 на нижнем участке ножа 1 при поделке расширенной щели выше очагового резервуара 32. Почва за осенне-зимний период в корнеобитаемом слое насыщается азотом и кислородом.

Для орошения этих же участков после первого укоса формируют сложные ступенчатые щели в три яруса: широкие в верхней части; узкие в нижней части; разрыхленные на две щели (см. фиг.14). В этом случае при поливных нормах 600
1200 м³/га невпитавшаяся вода полностью собирается в щели, увлажняя весь почвенный пласт на глубину 40 60 см. Этим исключается поверхностное испарение. Наличие большого запаса влаги обеспечивает интенсивный рост растений на длительный период вегетации растений.

При поливе посевов люцерны выполняют щель (см. фиг.15), который образован ножом 1 с деформатором 5 в средней ее части позволяет подавать на поля в корнеобитаемые слои животноводческие стоки с мелкими и крупными фракциями. Местное локальное сгруживание крупных фракций в силу особенностей формы щели обеспечивает их подачу на любые расстояния. На заболоченных участках при повышенном уровне грунтовых вод в отверстии 11 устанавливают деформатор 6, которым выполняются дрены 33 (см. фиг.16), размещенные выше очаговых резервуаров 32. Очаговыми резервуарами 32 подпочвенные воды направляются в дрены 33 и сбрасываются в дренажную сеть.

При возделывании многолетних трав на склонах и в ландшафтном земледелии выполняют водоперехватывающую щель 34, представленную на фиг.17, исключающие эрозию почвы.

На посевах пропашных культур (кукуруза, сорго, подсолнечник, амарант, суданская трава и др.) в орошаемом земледелии предпочтительно выполнять щель, представленную на фиг.18.

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

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

Область применения: сельскохозяйственное машиностроение, в частности устройство для поделки щелей. Сущность изобретения: щелерез содержит вертикально установленный нож, долото на нижнем участке и деформаторы на боковых поверхностях для уплотнения стенок щели. Нож выполнен в виде равностороннего треугольника с двугранными лезвиями по его сторонам. По длине и на пересечении медиан треугольника выполнены с равным шагом монтажные отверстия. В одном из периферийных отверстий в месте пересечения сопрягаемых лезвий в рабочем положении размещено долото. На боковых поверхностях ножа выполнены разновеликие кольцевые канавки в сечении в виде неравнобокой трапеции с центрами, совмещенными с осями монтажных отверстий. Деформаторы выполнены в виде пар разновеликих сферических дисков, обращенных вогнутостями в сторону боковых поверхностей ножа, и размещены периферийными кромками в кольцевых канавках. Деформаторы между собой и стойкой соединены болтом, размещенным в одном из монтажных отверстий ножа и вкладышах в центральных отверстий сферических дисков. 1 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Щелерез, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены деформаторы для уплотнения стенок щели, отличающийся тем, что щелерез снабжен долотом и средствами для фиксации на ноже долота и деформаторов, при этом нож выполнен в виде равностороннего треугольника с двугранными лезвиями по его сторонам, по длине и на пересечении медиан которого выполнены с равным шагом монтажные отверстия для размещения долота, причем на боковых поверхностях ножа выполнены разновеликие кольцевые канавки с сечением в виде неравнобокой трапеции и с центрами, совмещенными с осями монтажных отверстий, при этом деформаторы выполнены в виде разновеликих сферических дисков, обращенных вогнутостями в сторону боковых поверхностей ножа, и размещены периферийными кромками в кольцевых канавках ножа, а деформаторы между собой и стойкой соединены болтом, размещенным в одном из монтажных отверстий ножа и в имеющих вкладыши центральных отверстиях сферических дисков. 2. Щелерез по п. 1, отличающийся тем, что на раме щелереза установлен посредством одной из пар монтажных отверстий.