ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК A01B49/02 A01B59/42 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является почвообрабатывающее орудие, включающее последовательно установленные выравниватель и секцию рыхлящих рабочих органов, в котором с целью упрощения конструкции и снижения металлоемкости выравниватель выполнен в виде емкости коробчатой формы, а каждая секция рыхлящих органов смонтирована шарнирно на выравнивателе и подпружинена относительно его. Это устройство нами принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся низкое качество рыхления и выравнивания почвы. Выполнение выравнивателя в виде емкости коробчатого сечения и заполнение этой емкости жидким балластом через резьбовое отверстие не обеспечивает срезания почвы, в частности в летний период, т.е. передняя кромка коробчатой балки не имеет режущей кромки. Размещенные сзади выравнивателя рыхлящие рабочие органы малоэффективны из-за несоответствия геометрии лезвий условиям работы. Корни сорняков остаются неподрезанными, а верхний слой почвы без рыхления. Наличие гибких связей балки выравнивателя не обеспечивает требуемого угла резания почвы. Описанное орудие агрегатируется с помощью прицепной сцепки СП-16. Это снижает ее транспортные возможности.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение качества подготовки почвы и степени выравненности поля.

Технический результат повышение производительности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в почвообрабатывающем агрегате для выравнивания и рыхления поверхностного слоя почвы, содержащем трактор, последовательно установленные выравниватель и рыхлящие рабочие органы, выравниватель выполнен многосекционным с возможностью перевода секции в транспортное положение для перемещения по дорогам с расположением секций в поперечной плоскости к направлению движения, каждая из секций образована парами гнутых С-образных профилей, сопряженных посредством стержней, установленных между вертикальными полками, на нижней горизонтальной полке фронтального профиля размещены съемные подрезающие ножи, рыхлящие рабочие органы смонтированы на нижней горизонтальной полке заднего профиля с равным шагом, при этом секции снабжены раскосами и гидроприводом; центральная секция снабжена П-образной рамой с кронштейном автоматической сцепки для навески на тяги навесной системы агрегатируемого трактора; боковые секции соединены шарнирно с центральной, при этом имеющиеся опоры гидропривода, выполненные в виде кронштейнов, размещены между вертикальными полками С-образных профилей; на верхней грани каждого съемного подрезающего ножа выполнен прямоугольный паз для сопряжения с нижней горизонтальной полкой С-образного профиля выравнивателя, при этом широкая полка паза наклонена к верхней грани на величину заднего угла, равную 3.7^o; подрезающий нож имеет режущую кромку, образованную путем односторонней заточки верхней грани на угол 13.21^o; режущая кромка подрезающего ножа наклонена к короткой полке прямоугольного паза под углом 5^o; рыхлящий рабочий орган имеет саблевидную форму с двухсторонней заточкой боковых граней с углом между ними в 20. 25^o и выполнен по логарифмической спирали с центром выше точки соединения с нижней полкой С-образного профиля выравнивателя; раскосы боковых секций соединены с раскосами центральной секции осью поворота боковой секции относительно центральной секции; рама центральной секции, снабженная полой осью, прицепной серьгой, раскосами, механизмом наклона выравнивателя, механизмом подъема центральной секции в транспортное положение и механизмом прицепной серьги, и выполнена из трех балок, размещенных по боковым сторонам равнобедренного треугольника и его медианы, соединенными шарнирно свободными концами с полой осью, установленной на верхней грани выравнивателя посредством шарниров, а прицепная серьга установлена на сопряженных концах балок в вершине равнобедренного треугольника; механизм наклона выравнивателя выполнен в виде стяжной гайки с левой и правой резьбами, установленной на резьбовых штоках, один из которых соединен с имеющимся кронштейном рамы, размещенным по медиане равнобедренного треугольника, а другой шток на кронштейне передней полки С-образного профиля выравнивателя; механизм подъема центральной секции выполнен в виде двух опорных колес, установленных посредством кронштейнов на полой оси рамы и силового цилиндра, основание которого размещено на средней балке рамы, а его шток соединен с кулаком на центральной части полой оси; прицепная серьга установлена посредством шарнира и снабжена механизмом ее поворота, выполненным в виде стяжной гайки и кулачка, который соединен с шарниром, причем гайка закреплена в средней части рамы; каждая крайняя секция выравнивателя соединена со средней секцией посредством четырехзвенного механизма, и одно из этих звеньев снабжено гидроприводом; цилиндры гидропривода боковых и крайних секций гидравлически последовательно соединены между собой, при этом обе пары цилиндров связаны параллельно между собой и с гидравлической сетью агрегатируемого трактора.

За счет того, что выравниватель выполнен многосекционным, достигается указанный выше технический результат и большая маневренность почвообрабатывающего агрегата при перемещении по полевым дорогам и транспортным магистралям.

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 дополнительный 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 влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

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

На фиг. 1 изображен прицепной почвообрабатывающий агрегат в транспортном положении секции в сцепе с гусеничным трактором, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сзади; на фиг. 3 прицепное почвообрабатывающее орудие в рабочем положении секции в агрегате с гусеничным трактором, вид в плане; на фиг. 4 - то же, вид сзади правой части почвообрабатывающего агрегата с центральной, средней и крайней секциями; на фиг. 5 кинематическая схема центральной секции почвообрабатывающего орудия с механизмами наклона выравнивателя, подъема центральной секции орудия и прицепной серьги, вид сбоку; на фиг. 6 - навесное почвообрабатывающее орудие в рабочем положении в агрегате с колесным трактором, вид сбоку; на фиг. 7 то же, в транспортном положении, вид сзади; на фиг. 8 навесное почвообрабатывающее орудие в рабочем положении центральной и боковых секций выравнивателя, вид спереди; на фиг. 9 то же, вид в плане; на фиг. 10 центральная секция выравнивателя при выполнении технологического процесса, вид сбоку; на фиг. 11 то же, вид спереди; на фиг. 12 сечение А-А на фиг. 8, поперечное сечение выравнивателя, образованное из двух гнутых С-образных профилей с дистанционными стержнями между ними; на фиг. 13 сечение Б-Б на фиг. 11, соединение съемного подрезающего ножа с нижней полкой выравнивателя; на фиг. 14 сечение В-В на фиг. 8, узел соединения кронштейна штока силового цилиндра гидропривода с правой средней секцией выравнивателя; на фиг. 15 сечение Г-Г на фиг. 8, последовательное размещение съемного подрезающего ножа и одного из рыхлящих зубьев на С-образных профилях выравнивателя почвообрабатывающего орудия; на фиг. 16 показана геометрия рыхлящего зуба с режущей кромкой по логарифмической спирали, вид сбоку; на фиг. 17 сечение Д-Д на фиг. 18 двугранное лезвие рыхлящего зуба; на фиг. 18 съемный подрезающий нож с отверстиями на верхней грани для размещения в них монтажных штифтов и крепежных болтов, вид в плане; на фиг. 19 сечение Е-Е на фиг. 18, поперечный разрез съемного подрезающего ножа с выполненным прямоугольным пазом на его верхней грани; на фиг. 20 сечение Ж-Ж на фиг. 9, узел соединения левой средней секции выравнивателя с шарниром центральной секции почвообрабатывающего орудия и раскосов на оси; на фиг. 21 сечение З-З на фиг. 9, узел соединения концов канатов раскоса с правым концом правой секции; на фиг. 22 сечение И-И на фиг. 8, узел соединения концов канатов раскоса с рамой центральной секции навесного почвообрабатывающего орудия; на фиг. 23 место I на фиг. 8, размещение гидропривода левой секции на левом конце центральной секции и соединение раскосов на оси поворота секций; на фиг. 24 параллельное соединение двух силовых цилиндров гидропривода средних боковых секций; на фиг. 25 раздельное параллельное соединение четырех силовых цилиндров гидропривода средних и боковых секций выравнивателя при управлении двумя ручками гидрозолотника агрегатируемого трактора; на фиг. 26 - гидравлическое соединение четырех силовых цилиндров гидропривода средних и боковых секций при управлении одной ручкой гидрозолотника агрегатируемого трактора; на фиг. 27 представлен процесс срезания почвенных неровностей, их смещения в понижения микрорельефа, выравнивания локальных понижений и последующего рыхления посевного слоя при непрерывном движении почвообрабатывающего агрегата; на фиг. 28 последовательность перемещения почвообрабатывающего агрегата на поверхности поля при выравнивании почвенных пьезо- и макронеровностей.

Почвообрабатывающий агрегат в навесном и прицепном конструктивном исполнении включает колесный или гусеничный тракторы соответствующего класса тяги, последовательно установленные выравниватель 1 и рыхлящие рабочие органы 2 (см. фиг. 1-27).

Выравниватель 1 выполнен многосекционным и содержит центральную секцию 3, левую и правую средние секции 4 и 5, крайние левую и правую секции 6 и 7. Секции 3-7 снабжены возможностью перевода в транспортное положение для перемещения по дорогам с компактным размещением секций 4, 5 и 6, 7 на центральной секции 3. Секции 3-7 выравнивателя 1 образованы парами гнутых С-образных профилей 8 и 9, сопряженными посредством дистанционных стержней 10 и 11 между вертикальными полками 12 и 13 профилей 8 и 9 (см. фиг. 12-15). На нижней горизонтальной полке 14 фронтального профиля 8 размещены съемные подрезающие ножи 15. Съемный подрезающий нож 15 на своей верхней грани снабжен прямоугольным пазом 16 для сопряжения с нижней горизонтальной полкой 14 фронтального профиля 8 выравнивателя 1. Широкая полка 17 прямоугольного паза 16 наклонена к верхней грани ножа 15 на величину заднего угла ε_н, равную 3. 7^o. Подрезающий нож 15 снабжен режущей кромкой 18, образованной заточкой верхней грани под углом i_н 15.21^o. Режущая кромка 18 подрезающего ножа 15 наклонена к узкой полке 19 прямоугольного паза 16 под углом 5^o, что образует угол раствора к направлению движения γ, равный 85^o. На широкой полке 17 прямоугольного паза 16 выполнены два цилиндрических отверстия 20 диаметром 14 мм для размещения подрезающего ножа 15 на монтажных штифтах 21 диаметром 14 h 9 мм (см. фиг. 18 и 13). Подрезающий нож 15 к нижней горизонтальной полке 14 фронтального профиля 8 закреплен тремя болтами 22 с потайной головкой, установленными в квадратных отверстиях 23, и гайками 24 (M10) через плоские и пружинные шайбы. Толщина ножа 15 не должна превышать 8 мм. Материал ножа 15 предпочтительно Сталь 60 ГОСТ 1050-74. Режущая кромка 18 по всей длине ножа 15 закалена на глубину 0,8.1,5 мм до твердости 60.70 HRC_э. Ножи 15 выполнены из полосовой стали шириной 80 мм (см. фиг. 1, 5, 6, 10, 13, 15, 18 и 19).

На нижней горизонтальной полке 25 заднего С-образного профиля 9 с шагом 125±1 мм сварными швами закреплены монтажные втулки 26 с диаметром внутреннего отверстия 20 мм ( ⊘ 20 Н9). Отверстия монтажных втулок 26 совмещены со сквозными отверстиями 27 на нижней полке 25 профиля 9. В монтажных втулках 26 установлены рыхлящие рабочие органы 2. Каждый рыхлящий рабочий орган 2 содержит цилиндрический хвостовик 28 и резьбовой стержень 29. Поясок 30 ниже цилиндрического хвостовика 28 вместе с гайкой 31, опорной шайбой 32 и пружинной шайбой 33 удерживают в рабочем положении рыхлящий рабочий орган 2. Рыхлящий рабочий орган 2 имеет саблевидную форму и снабжен лезвием 34 с двухсторонней заточкой боковых граней с углом заточки i_з, равным 20.25^o. Режущая кромка 35 лезвия 34 выполнена по логарифмической спирали. Центр 36 логарифмической спирали расположен выше монтажной втулки 26 (см. фиг. 1-8, 10, 11, 15-17).

Центральная секция выравнивателя 1 (см. фиг. 6-11) снабжена П-образной рамой 37 автоматической сцепки для навески на тяги 39, 40 и 41 навесной системы агрегатируемого трактора 42 посредством разъемного кронштейна 43 автоматической сцепки. П-образная рама 37 секции 3 содержит полые квадратные балки 44, 45 и 46. Балки 44-46 в местах взаимного сопряжения усилены косынками 47. Нижние концы вертикальных полых балок 45 и 46 сварными швами соединены с опорными плитами 48. Места соединения опорных плит 48 с балками 45 и 46 усилены косынками 49. Опорные плиты 48 размещены симметрично на верхней грани центральной секции 3 выравнивателя 1. На горизонтальной квадратной балке 44 посредством пары хомутов 50 и 51 установлен кронштейн 38 автоматической сцепки.

Боковые левая секция 4 и правая секция 5 выравнивателя 1 (см. фиг. 7-11, 20-23) соединены с центральной секцией 3 посредством осей 52 и 53. Левые и правые концы С-образные гнутых профилей 8 и 9 центральной секции 3 снабжены плоскими кронштейнами 54, размещенными между вертикальными полками 12 и 13 и с ними соединены заклепками 55. Кронштейны 54 снабжены двумя разновеликими отверстиями 56 и 57. Отверстие 56 предусмотрено для размещения основания силового цилиндра 58 (59) посредством пальца 60 (61). Отверстие 57 кронштейна 54 соединено с осью 52 (53). На сопрягаемых концах левой и правой боковых секций 4 и 5 размещены кронштейны 62 и 63, установленные между вертикальными полками 12 и 13 гнутых С-образных профилей 8 и 9. Кронштейны 62 и 63 с вертикальными полками 12 и 13 соединены заклепками 64. Отверстия 65 кронштейнов 62 и 63 посредством цилиндрических пальцев 66 соединены с штоками 67 силовых цилиндров 58 и 59. Устойчивое положение боковых секций 4 и 5 на осях 52 и 53 достигнуто тем, что на внешних гранях вертикальных полок 12 и 13 гнутых профилей 8 и 9 сварными швами закреплены опорные втулки 68 и 69. Положение осей 52 и 53 в опорных втулках 68 и 69 зафиксировано планками 70, установленными в прорезях 71 и 72 осей 52 и 53, и парами болтов 73, размещенными в сквозных отверстиях планок 70 и в резьбовых отверстиях 74 опорных втулок 68 и 69 (см. фиг. 20).

Боковые секции 4 и 5 дополнительно соединены с центральной секцией 3 канатами раскосов 75, 76, 77 и 78. Раскосы 75-78 обеспечивают требуемую жесткость конструкции выравнивателя 1 как в рабочем положении почвообрабатывающего орудия, так и при его транспортировке в компактном сложенном положении. Передние концы канатов раскосов 75 и 76 снабжены коушами и смонтированы вместе с концами канатов в отверстиях транспортных планок 79 и 80 (см. фиг. 21). Транспортные планки 79 и 80 установлены второй парой отверстий на резьбовых концах 81 и 82 дистанционного стержня 83 и зафиксированы на них гайками 84. В коушах 85 концы канатов раскосов 75-78 зафиксированы хомутами 86. Вторая пара концов канатов раскосов 75 и 76 установлена во второй паре монтажных планок 87 и 88, установленных на ступенчатых цапфах 89 оси 52 (53). От осевого смещения монтажные планки 87 и 88 ограничены плоскими и пружинными шайбами и гайками 90 на резьбовых хвостовиках 91. Вторая пара раскосов 77 и 78 соединена с центральной секцией 3 и с боковыми секциями 4 и 5 посредством осей 52 и 53 и с возможностью поворота боковых секций 4 и 5 вместе с раскосами 75 и 76. Первая пара концов канатов раскосов 77 и 78 размещены в отверстиях 92 планок 93 и 94 посредством коушей 85. Концы канатов раскосов 77 и 78 с коушами 85 соединены в петли с помощью хомутов 86. Планки 93 и 94 с осями 52 и 53 соединены с помощью ступенчатых цапф 95 со вторыми отверстиями 96 на планках 93 и 94 таким образом, что при повороте осей 52 и 53 планки 93 и 94 поворачиваются относительно них. Вторая пара концов раскосов 77 и 78 соединена с осью 97, установленной на горизонтальном брусе 44 П-образной рамы 37 выравнивателя 1 посредством планок 98 и 99 (см. фиг. 22). Между частями канатов раскосов 77 и 78 размещены стяжные гайки 100 для соответствующего натяжения канатов и обеспечения прямолинейности расположения секций 3-5 в рабочем положении выравнивателя 1 (см. фиг. 9).

Для упрощения управления гидроприводами перевода левой боковой секции 4 и правой боковой секции 5 в транспортное положение штоковые и бесштоковые полости силовых цилиндров 58 и 59 взаимно соединены рукавами 101 и трубопроводами 102 высокого давления, а с одной из секций гидрораспределителя параллельно. Это позволяет производить силовыми цилиндрами 58 и 59 синхронный подъем секций 4 и 5 в транспортное положение и обратно (см. фиг. 24).

Почвообрабатывающий агрегат в прицепном варианте конструктивного исполнения (см. фиг. 1-5) содержит центральную 3, средние 4, 5 и крайние 6, 7 секции, кинематически соединенные друг с другом и снабженные рамой 103. Рама 103 выполнена из трех балок 104, 105 и 106 и полой оси 107, размещенных по сторонам равнобедренного треугольника и его медиане. Концы балок 104-106 снабжены втулками, посредством которых соединены шарнирно с полой осью 107. Сопряженные концы балок 104-106 снабжены прицепной серьгой 108. Рама 103 дополнительно снабжена механизмом 109 наклона выравнивателя 1 в горизонтальной плоскости, механизмом 110 подъема центральной секции 3 в транспортное положение, механизмом 111 прицепной серьги 108. Полая ось 107 посредством кронштейнов 112 и 113 и плит соединена с верхней гранью выравнивателя 1.

Механизм 109 наклона выравнивателя 1 к раме 103 (см. фиг. 5) выполнен в виде стяжной гайки 114 с левой и правой резьбами, установленной на резьбовых штоках 115 и 116. Резьбовой шток 115 соединен с осью 117 на балке 104 рамы 103, размещенной по медиане равнобедренного треугольника. Резьбовой шток 116 шарнирно соединен с кронштейном 118 на верхних полках С-образных профилей 8 и 9 выравнивателя 1.

Механизм 110 подъема центральной секции 3 выполнен в виде двух опорных колес 119 и 120, установленных посредством кронштейнов 121 на полой оси 107 рамы 103 и силового цилиндра 122, основание которого размещено на средней балке 104 рамы 103. Шток силового цилиндра 122 соединен кулаком 123 на центральной части полой оси 107 (см. фиг. 1-5).

Механизм прицепной серьги 108 (см. фиг. 5) выполнен в виде винта с трапецеидальной резьбой и гайки 124, размещенной на втулках профилей балки 104 рамы 103. Винт механизма 111 установлен на кулаке 125, соединенного с шарниром 126 поворота прицепной серьги 108.

Крайние секции 6 и 7 соединены со средними секциями 4 и 5 посредством шарнирных четырехзвенных механизмов 127. Четырехзвенные механизмы 127 снабжены силовыми цилиндрами 128 и 129 (см. фиг. 2 и 4).

Пары силовых цилиндров 58, 129 и 59, 128 гидроприводов боковых секций 4, 5 и крайних секций 6, 7 между собой гидравлически последовательно соединены трубопроводами 102 и рукавами 101 высокого давления, а с раздельно-агрегатной гидравлической системой агрегатируемого гусеничного трактора 130 параллельно (см. фиг. 26). В этом случае управление гидроприводом секций 4-7 производится одной ручкой гидрораспределителя трактора 130. Второй ручкой гидрозолотника управляют силовым цилиндром 122 механизма подъема 110 средней секции 3 вместе с боковыми секциями 4-7.

Управление гидроприводом секции 4, 5 и 6, 7 возможно последовательным включением их в гидравлическую сеть агрегатируемого трактора 130 при управлении двумя ручками гидрозолотника. В этом случае силовые цилиндры 58, 59 соединяют гидравлически параллельно и рукавами высокого давления 101 соединяют, например, с правой выносной секцией трактора 130. Силовые цилиндры 128, 129 крайних секций 6, 7 также соединяют трубопроводами 102 параллельно и рукавами высокого давления 101 с левой выносной секцией агрегатируемого трактора 130 (см. фиг. 25).

Почвообрабатывающий агрегат работает следующим образом.

В ранневесенний период после схода снежного покрова и достижения почвенной температуры в слое 0.10 см +5.+8^oC совмещают в один прием выравнивание почвы, уничтожение сорняков и предпосевное рыхление на глубину посева. Из-за большой влажности в верхнем слое и больших впадин между свальными гребнями на поверхности поля после зяблевой вспашки рационально применять гусеничные трактора класса тяги 2 и 3 т и с удельным давлением на почву, не превышающим 0,0022.0,0024 МПа. Для полной загрузки трактора 130 целесообразно использовать многосекционное почвообрабатывающее орудие, представленное на фиг. 1-4.

Перед началом работ на краю поля орудие переводят из транспортного положения (фиг. 1 и 2) в рабочее положение (фиг. 3-5). Управляя средней ручкой гидрозолотника трактора, шток силового цилиндра 122 переводят вовнутрь гильзы цилиндра. Кинематическая цепь механизма 110 подъема центральной секции 3 переводит секции 3-7 из транспортного положения в рабочее. Управляя левой и правой ручками гидрозолотника трактора 130 (фиг. 25) или одной из них (фиг. 26), штоки 67 силовых цилиндров 58 и 59 переводят левую среднюю секцию 4 и правую среднюю секцию 5 из транспортного положения в рабочее, одновременно с этим силовые цилиндры 128 и 129 через четырехзвенные механизмы 127 переводят крайние левую 6 и правую 7 секции в рабочее положение. Так как гидравлическое сопротивление в полостях силовых цилиндров 128 и 129 меньше, нежели во внутренних полостях силовых цилиндров 58 и 59, первыми приводятся в рабочее положение секции 6 и 7.

После того как все пять секций 3-7 займут рабочее положение, раскосами рамы 103 приводят их в прямолинейное положение в фронтальной плоскости (фиг. 3). При полностью утопленном штоке силового цилиндра 122 механизма 110 опорные колеса 119 и 120 должны располагаться выше поверхности поля на 10.12 см. В зависимости от высоты расположения прицепной скобы агрегатируемого трактора 130 механизмом 111 прицепную серьгу 108 поднимают или опускают на высоту в диапазоне ΔH таким образом, чтобы рама 103 располагалась под углом к горизонту β_p в пределах 13±1^o, обеспечивающим устойчивое перемещение почвообрабатывающего орудия. После этого орудие в рабочем положении перемещают на расстояние 5.10 м и проверяют состояние обработанной почвы. При уплотненном верхнем горизонте почвы ножи 15 выравнивателя 1 переводят в иное положение, увеличивая угол α_н (фиг. 5). Для этого силовым цилиндром 122 механизма 110 раму 103 вместе с секциями 3-7 поднимают над поверхностью почвы на высоту 10. 12 см. Вращая стяжную гайку 114, изменяют расстояние между осью 117 и кронштейном 118, увеличивая угол α_н до величины α_нmax (фиг. 5). После этого вновь проверяют качество обработки почвы. Далее с учетом реальных условий работы, конфигурации поля, влажности почвы и наличия на поле растительных остатков выбирают способ движения почвообрабатывающего орудия (см. фиг. 28).

Если после уборки предшественника производилась отвальная вспашка, то весной производят обработку почвы в двух взаимно перпендикулярных направлениях: направления a₁. a₅.a_i производят поперек предшествующей обработке (пахоте), а затем в перпендикулярном направлении (b₁.b₄). При перемещении орудия (см. фиг. 27) выравниватель 1 перемещает почву с гребней (отметка линии горизонтали 0,42) в понижения или межгребневые впадины (отметка линии горизонтали 0,38). Рыхлящие рабочие органы 2 одновременно крошат почву, растительные остатки и уничтожают сорняки, создавая рыхлый верхний слой.

Наличие большого количества растительных и корневых остатков не препятствует выполнению технологического процесса, т.к. режущая кромка 35 лезвия 34 рыхлящего рабочего органа 2 выполнена по логарифмической спирали с переменным углом трения, учитывающим физико-механические свойства почвы и корневых остатков предшественника (стебли, солома, початки, листья, корни растений и сорняков).

Логарифмическая спираль описывается уравнением

где r_i радиус построения логарифмической спирали;
a_max наибольшая глубина обработки;
θ_н угол наклона радиус-вектора r_max к вертикали (начальный угол развертки);
θ_i угол наклона промежуточного радиус-вектора r_i к вертикали;
d, b, c коэффициенты, определяемые экспериментально для каждого вида почвы в зависимости от глубины обработки, ее физико-механических свойств и количества растительных и корневых остатков.

Коэффициент трения почвы по стали в функции от влажности аппроксимируется параболой второго порядка вида
f=d₁+d₂W_i+d₃W2i

, (2)
где d₁, d₂, d₃ коэффициенты, определяемые для каждого вида почвы по экспериментальным данным;
W_i влажность почвы (W=8.36%),
Влажность каждого вида почвы в функции от глубин обработки аппроксимируется уравнением прямой вида
W_i b₁ + b₂ • a_i (3)
где b₁ и b₂ коэффициенты, определяемые для каждого вида почвы на основе экспериментальных данных;
a_i глубина обрабатываемого слоя почвы, см.

Влажность почвы в ранневесенний период имеет минимальное значение на поверхности почвы и предельное значение в падинах и понижениях и далеко не соответствует значению физически спелой почвы. Тогда

Примем обозначения

Подставив выражения (5) в уравнение (4), получим функцию зависимости коэффициента трения почвы и корневых остатков по поверхности лезвия 34, рыхлящего рабочего органа 2 от глубины обработки
f₁ = d + b•a_i + c•a2i

. (6)
Для построения профиля режущей кромки 35 рыхлящего рабочего органа 2 величину текущего радиуса определяют по формуле:

где a₀ глубина обработки.

Величину угла θ находят расчетом
q_н = 1,5 arctg f - π/4, (8)
где f коэффициент трения почвы о материал рыхлящего рабочего органа.

Текущее значение угла θ_i может варьировать от 90 до 10^o.

Таким образом, учитывая изменение влажности почвы по глубине обработки, а вместе с этим и изменение физико-механических свойств почвы, растительных остатков, определяется рациональная форма и геометрия режущей кромки 35 рыхлящего рабочего органа 2.

При завершении работ трактор 130 останавливают на краю поля, а секции 3-7 переводят в полное транспортное положение. Управляя ручками гидрозолотников секции 6, 7 и 4, 5 переводят сначала в полное транспортное положение (фиг. 2), а затем силовым цилиндром 122 при перемещении штока поворачивают кулак 123 вместе с полой осью 107. Поворот полой оси 107 приводит к тому, что кронштейном 121 подкатывают колеса 119 и 120 под раму 103, поднимая среднюю секцию 3 на высоту транспортного просвета h_тр.пр. Прицепное почвообрабатывающее орудие на пневматических опорных колесах 119 и 120 гусеничным трактором 130 перевозят по полевым грунтовым дорогам, а также и с твердым покрытием, перемещают на другое поле или на машинный двор после завершения полевых работ.

При выполнении работ в летний период, например в первой декаде августа, при подготовке орошаемого поля для посева многокомпонентных кормовых смесей (бобово-злаковых) с глубиной посева 1,5.2,0 см наиболее высоки требования к поверхности поля. Локальные понижения после обработки серийными культиваторными агрегатами (ДТ-75М + СП-16 + 2КПС-4 + 83БС-1) приводят к неравномерности орошения до 40% без учета неравномерности распределения осадков дождевальными машинами. Этот фактор является губительным для мелкосемянных культур, т.к. недостаток влаги на вершинах гребней и переувлажнение в понижениях приводит к гибели проросших семян. Управляя боковой ручкой гидрозолотника колесного трактора 42 (см. фиг. 6, 7), боковые секции 4 и 5 переводят из наклонного транспортного положения в горизонтальное рабочее положение (см. фиг. 8-11).

Шток основного силового цилиндра навесной системы трактора 42 переводят в крайнее выдвинутое положение. Увеличивая длину раскосов нижних продольных тяг 39 и 40, добиваются заданной глубины обработки почвы. Изменением длины центральной верхней тяги 41 добиваются положения ножа 15 выравнивателя 1 таким образом, чтобы кронштейн 38 рамы 37 почвообрабатывающего орудия был установлен вертикально или нижняя точка кронштейна 38 должна быть отклонена от верхней точки кронштейна 38 на 5.7 мм от трактора 42.

К концу августа месяца в условиях Нижнего Поволжья Российской Федерации влажность почвы в верхнем слое снижается до 10.15% Поверхность почвы была выравнена при проведении предшествующих работ при возделывании ранних кормовых культур. Вешками, установленными по диагонали поля, определяют направление первого прохода С-С с почвообрабатывающим орудием. Режущими кромками 18 ножей 15 срезают почвенные неровности. Установка режущих кромок 18 под углом γ, равным 85^o, позволяет смещать срезаемую почву не только в направлении движения трактора 42, но и по ширине секций 3-5. Компоненты скоростей перемещения срезанных почвенных агрегатов, представленных на фиг. 27, показаны векторами V₁ и V₂. Боковая составляющая вектора V₂ способствует перемещению почвенных частиц в понижения. Верхняя горизонтальная полка гнутого С-образного профиля 8, его вертикальная полка 12 и нижняя горизонтальная полка 4 вместе с ножами 15 образуют магазин с запасом почвы, перемещаемой с возвышенностей пьезорельефа поля в его микропонижения. Острая режущая кромка 18 ножа 15 разрезает встречающиеся растительные и корневые остатки, стебли и корни сорняков. Режущие кромки 35 лезвий 34 рыхлящих рабочих органов 2 разрезают вертикально почвенный слой, уничтожая сорняки и разрыхляя верхний почвенный слой.

После завершения работ по первой диагонали на поверхности поля вешками определяют второе направление (d-d), перпендикулярное направлению (С-С). Технологический процесс выравнивания и рыхления почвы выполняется аналогичным образом.

Выполнение рыхлящих рабочих органов 2 с режущими кромками 35 по логарифмической спирали обеспечивает выполнение технологического процесса при наличии стерневого фона без его предварительной обработки (лущение стерни), т.к. лезвиями 34 корневые остатки увлекаются в почвенные горизонты.

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 независимом пункте нижеизложенной формулы 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.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы. Сущность изобретения: почвообрабатывающий агрегат содержит трактор, последовательно установленные выравниватель и рыхлящие рабочие органы. Выравниватель выполнен многосекционным с возможностью перевода секций 3-7 в транспортное положение для перемещения по дорогам с расположением секций 3-7 в поперечной плоскости к направлению движения, которая из секций 3-7 образована парами гнутых С-образных профилей, сопряженных посредством стержней, установленных между вертикальными полками. На нижней горизонтальной полке фронтального профиля размещены съемные подрезающие ножи. Рыхлящие рабочие органы 2 смонтированы на нижней горизонтальной полке заднего профиля с равным шагом, при этом секции 3-7 снабжены раскосами и гидроприводом. 13 з.п. ф-лы, 28 ил.

1. Почвообрабатывающий агрегат, содержащий трактор, последовательно установленный выравниватель и рыхлящие рабочие органы, отличающийся тем, что выравниватель выполнен многосекционным с возможностью перевода секций в транспортное положение для перемещения по дорогам с расположением секций в поперечной плоскости к направлению движения, каждая из секций образована парами гнутых С-образных профилей, сопряженных посредством стержней, установленных между вертикальными полками, на нижней горизонтальной полке фронтального профиля размещены съемные подрезающие ножи, рыхлящие рабочие органы смонтированы на нижней горизонтальной полке заднего профиля с равным шагом, при этом секции снабжены раскосами и гидроприводом. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что центральная секция снабжена П-образной рамой с кронштейном автоматической сцепки для навески на тяги навесной системы агрегатирующего трактора. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что боковые секции соединены шарнирно с центральной, при этом имеющиеся опоры гидропривода, выполненные в виде кронштейнов, размещены между вертикальными полками С-образных профилей. 4. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что на верхней грани каждого съемного подрезающего ножа выполнен прямоугольный паз для сопряжения с нижней горизонтальной полкой С-образного профиля выравнивателя, при этом широкая полка паза наклонена к верхней грани на величину заднего угла, равную 3 - 7^o. 5. Агрегат по пп.1 4, отличающийся тем, что подрезающий нож имеет режущую кромку, образованную путем односторонней заточки верхней грани на угол 13 21^o. 6. Агрегат по пп.1 4, отличающийся тем, что режущая кромка подрезающего ножа наклонена к короткой полке прямоугольного паза под углом 5^o. 7. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рыхлящий рабочий орган имеет саблевидную форму с двусторонней заточкой боковых граней с углом между ними 20 25^o и выполнен по логарифмической спирали с центром выше точки соединения с нижней полкой С-образного профиля выравнивателя. 8. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что раскосы боковых секций соединены с раскосами центральной секции осью поворота боковой секции относительно центральной секции. 9. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рама центральной секции, снабженная полой осью, прицепной серьгой, раскосами, механизмом наклона выравнивателя, механизмом подъема центральной секции в транспортное положение и механизмом прицепной серьги, выполнена из трех балок, размещенных по боковым сторонам равнобедренного треугольника и его медиане, соединенных шарнирно свободными концами с полой осью, установленной на верхней грани выравнивателя посредством шарниров, а прицепная серьга установлена на сопряженных концах балок в вершине равнобедренного треугольника. 10. Агрегат по пп.1 и 9, отличающийся тем, что механизм наклона выравнивателя выполнен в виде стяжной гайки с левой и правой резьбой, установленной на резьбовых штоках, один из которых соединен с имеющимся кронштейном рамы, размещенным по медиане равнобедренного треугольника, а другой шток размещен на кронштейне передней полки С-образного профиля выравнивателя. 11. Агрегат по пп.1 и 9, отличающийся тем, что механизм подъема центральной секции выполнен в виде двух опорных колес, установленных посредством кронштейнов на полой оси рамы, и силового цилиндра, основание которого размещено на средней балке рамы, а его шток соединен с кулаком на центральной части полой оси. 12. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что прицепная серьга установлена посредством шарнира и снабжена механизмом ее поворота, выполненным в виде стяжной гайки и кулачка, который соединен с шарниром, причем гайка закреплена в средней части рамы. 13. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что каждая крайняя секция выравнивателя соединена со средней секцией посредством четырехзвенного механизма и одно из этих звеньев снабжено гидропроводом. 14. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что цилиндры гидропровода боковых и крайних секций гидравлически последовательно соединены между собой, при этом обе пары цилиндров связаны параллельно между собой и с гидравлической сетью агрегатируемого трактора.