РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ Российский патент 1998 года по МПК A01B35/26 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для глубокой безотвальной обработки почвы.

Известно 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
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства в условиях орошаемого земледелия Нижнего Поволжья Российской Федерации относятся узкая зона обрабатываемой почвы, нависание на стойке растительных и корневых остатков, залипание почвы в местах сопряжений дренеров со стойкой, большие энергозатраты на выполнение технологического процесса и сложность конструкции.

Наиболее близким устройством того же назначения к предложенному объекту по совокупности признаков является рабочий орган для рыхления почвы, содержащий стойку, долото в виде двугранного клина и шарнирно установленную сзади стойки стрельчатую лапу, в котором с целью повышения эффективности рыхления почвы рабочий орган снабжен закрепленными на боковых гранях стойки почвоподъемными пластинами, при этом стрельчатая лапа размещена выше почвоподъемных пластин; почвоподъемные пластины закреплены на расстоянии 120-180 мм от носка долота под углом к горизонту, равным 15-25^o. Этот рабочий орган принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся большое лобовое сопротивление рабочего органа, нависание растительных и корневых остатков на наклонной стойке, залипание почвы в местах сопряжений шарнирных пластин. Описанный рабочий орган, несмотря на некоторое упрощение конструкции по сравнению с аналогом, металлоемок и не обеспечивает заданного качества рыхления почвы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - расширение функциональных возможностей рабочего органа.

Технический результат - упрощение конструкции, снижение металлоемкости и тягового сопротивления, повышение качества крошения и увеличение зоны рыхления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для рыхления почвы, включающем стойку, долото на нижнем срезе и рыхлители почвы, закрепленные на боковых гранях стойки выше долота, рыхлители почвы выполнены в виде колец, оси которых ориентированы параллельно боковым граням стойки; стойка образована из двух боковин равной толщины; кольца выполнены из частей боковин; кольца на боковых гранях стойки размещены между лезвиями на фронтальной части и его задним обрезом; кольца рыхлителей сопряжены между собой частями несрезанных боковин; кольца на стойке размещены в зеркальном отражении; фронтальные части колец снабжены лезвиями с режущими кромками; лезвия на фронтальной части колец выполнены с углами заточки 18-21^o. Режущие кромки колец ориентированы по винтовым линиям с левой и правой навивками; точки сопряжений разнонаправленных режущих кромок на фронтальных частях колец выполнены на нижних полукольцах; задние обрезы колец выполнены по винтовым линиям; угол наклона касательных к винтовым линиям и обрезающей поверхности кольца на фронтальной части выполнен с большей величиной, чем угол наклона касательных к винтовым линиям и образующей поверхности кольца на задних обрезах; лезвия на фронтальной части стойки выполнены с разнонаклонными линиями к горизонту и углами заточки, увеличивающимися к нижнему срезу.

За счет того, что рыхлители почвы выполнены в виде колец, 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 предложенного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предложенного изобретения.

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

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

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

На фиг. 1 изображен рабочий орган для рыхления почвы, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид в плане; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1, поперечное сечение стойки и диаметральное сечение колец рыхлителей.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Рабочий орган для рыхления почвы содержит стойку 1, долото 2 на нижнем срезе 3 и рыхлители почвы 4 и 5. Рыхлители почвы 4 и 5 закреплены на боковых гранях 6 и 7 стойки 1. Стойка 1 образована из двух боковин 8 и 9 равной толщины. Заготовки боковин 8 и 9 выполнены из листовой стали 45 ГОСТ 1050-74 толщиной 10 мм. Боковины 8 и 9 стойки 1 взаимно соединены контактной сваркой по соответствующей методике после выполнения всех предварительных и подготовительных операций. Фронтальная часть стойки 1 снабжена тремя двугранными лезвиями 10, 11 и 12. Двугранные лезвия выполнены заточкой внешних боковых граней 6 и 7 боковин 8 и 9. Лезвие 10 на верхней части стойки 1 наклонено к горизонту под углом 60^o и к направлению движения рабочего органа установлено под острым углом. Угол заточки двугранного лезвия 10 не превышает 20^o. Лезвие 10 предусмотрено для работы в активном пахотном горизонте на глубине пахотного слоя 30-35 см. Двугранное лезвие 11 наклонено к горизонту под углом 65^o, а с направлением движения стойки 1 рабочего органа составляет тупой угол. Угол заточки лезвия 11 составляет 30^o. Лезвие 12 наклонено к горизонту под углом 32^o. Углы заточки боковин 8 и 9 при формировании лезвия 12 не превышают 20^o. Сопряжение боковин 8 и 9 с лезвиями 10-12 образуют на фронтальной части стойки 1 режущие кромки 13, 14 и 15.

На внутренних поверхностях боковин 8 и 9 на нижнем срезе 3 стойки 1 выполнены две наклонные полуцилиндрические канавки с радиусом закруглений, равным 8 мм. При сопряжении полуцилиндрических канавок образуется наклонное отверстие диаметром 16 мм для установки выдвижного износостойкого долота 2 диаметром 16-0,5 мм. Положение долота 2 в наклонном отверстии на нижнем срезе 3 стойки 1 зафиксировано парой цилиндрических штифтов 16. На верхнем срезе 17 стойки 1 выполнены технологические отверстия диаметром 60 мм, в которых сварными швами закреплены монтажные втулки 18 с посадочным диаметром 40 мм для крепления стоек 1 на раме орудия посредством осей. Межцентровое расстояние между монтажными втулками 18 равно 180±0,5 мм.

Рыхлители почвы 4 и 5 выполнены в виде замкнутых колец. Кольца рыхлителей почвы 4 и 5 выполнены из частей 19 и 20 боковин 8 и 9 стойки 1. В боковинах 8 и 9 стойки 1 путем локальных вырезов по наклонным линиям 21, 22, 23 и 24 и по горизонталям 25 и 26 образованы технологические окна 27 и 28. Части листовых материалов боковин 8 и 9 при сопряжении срезов по горизонталям 25 и 26 образуют замкнутые цилиндрические кольца. Боковые грани 7 срезанных частей 19 и 20 образуют внутреннюю поверхность кольца рыхлителя 5. Боковые грани 6 срезанных частей 19 и 20 из боковины 8 образуют внутреннюю поверхность кольца рыхлителя почвы 4. Сформированные таким образом кольца рыхлителей почвы 4 и 5 размещают на боковых гранях 6 и 7 за счет несрезанных частей 29 и 30 боковин 8 и 9.

Наклонные линии 21 и 22 боковины образуют режущие кромки 31 и 32 на фронтальной части левого рыхлителя почвы 5 путем заточки внешней боковины 7 под углом 18-21^o. Наклонные линии 21 и 22 боковины 8 образуют режущие кромки 33 и 34 на фронтальной части правого рыхлителя почвы 4 путем заточки внешней боковины 6 под углом 18-21^o. Наклонные линии срезов 21 и 22 боковин 8 и 9 на поверхности колец рыхлителей почвы 4 и 5 образуют винтовые линии с левой и правой навивками. Точка 35 сопряжений режущих кромок 31 и 32 на фронтальной части левого рыхлителя почвы 5 и точка 36 сопряжений режущих кромок 33 и 34 на фронтальной части правого рыхлителя почвы 4 размещены на нижних дугах колец. Оси колец рыхлителей 4 и 5 ориентированы параллельно боковым граням 6 и 7 стойки 1. Кольца рыхлителей 4 и 5 на боковых гранях 6 и 7 стойки 1 размещены между лезвиями 10, 11 и 12 на фронтальной части и задним обрезом 37 стойки 1. Кольца рыхлителей 4 и 5 на стойке 1 размещены в зеркальном отражении. Задние обрезы 38, 39 и 40, 41 колец рыхлителей 4 и 5 выполнены по винтовым линиям. Угол наклона касательных к винтовым линиям и образующей поверхности кольца на фронтальной части выполнен с большей величиной, чем угол наклона касательных к винтовым линиям и образующей поверхности кольца на задних обрезах 38-41.

Кольца рыхлителей почвы 4 и 5 между собой сопряжены несрезанными частями боковин и взаимно соединены контактной сваркой с площадью свариваемых участков не менее 1,5. . . 2,0 см². Шаг между свариваемыми участками не должен превышать 40...50 мм. Аналогичным образом боковины 8 и 0 стойки 1 соединены друг с другом, что образует единый сварной узел с гладкими рабочими поверхностями, исключающими налипание почвы и нависание растительных остатков.

Рыхлитель почвы работает следующим образом.

Монтажными втулками 18 стойку 1 рыхлителя навешивают на раму орудия, снабженного кронштейном навески и опорными колесами. Опорными колесами задают глубину рыхления в диапазоне 50-90 см. При опускании рамы орудия лезвие долота 2 касается поверхности поля и внедряется в почву. За счет малого размера лобовой части долота 2 и большого веса стойки 1, рамы, навески и опорных колес, лезвие долота 2 внедряется в пахотный горизонт и достигает переуплотненной поверхности плужной подошвы. Долото 2 разрушает плужную подошву и внедряется в почвогрунт на глубину 50-90 см. При внедрении долота 2 вместе с ним в почву увлекается стойка 1 и рыхлители почвы 4 и 5 для разрушения стенок щели, плужной подошвы и увеличения объема разрыхленной почвы. Активное внедрение стойки 1 вместе с долотом 2 в почву происходит до горизонтального положения стенок колец рыхлителей почвы 4 и 5. При движении стойки 1 на установившейся глубине режущая кромка 13 лезвия 10 на верхней части стойки 1 срезает корни растений в почве, а растительные остатки с поверхности поля увлекает в пахотный горизонт. Смещение стеблей вниз происходит до точки сопряжения режущих кромок 14 и 13. Режущей кромкой 14 происходит извлечение корней культурных и сорных растений, которые направляются по наклонной режущей кромке 14 в центральную часть стойки 1. Удельная нагрузка на корни и стебли растений в указанном месте достигает предельных значений. Последние разрезаются. Боковинами 8 и 9 корни и стебли растений и сорняков вдавливаются в боковые стенки щели.

Одновременно с этим в работу вступают режущие кромки 31, 32 и 33, 34 односторонних лезвий колец рыхлителей почвы 4 и 5. Точки сопряжений 35 и 36 соответственно режущих кромок 32, 31 и 34, 33 подрезают грунт ниже плужной подошвы и разрезают ее снизу вверх. Лезвиями рыхлителей почвы 4 и 5 почва подрезается по периметру колец, направляется внутрь колец и, проходя через кольца, интенсивно крошатся. Внутри колец рыхлителей 4 и 5 почва подвергается интенсивному сжатию, а на выходе из колец по задним обрезам 38, 39 и 40, 41 подвергается растяжению. Это увеличивает степень крошения почвы. От крупного почвенного монолита, включая почву и грунт между плужной подошвой, отделяются агрономически ценные агрегаты с размерами не более 2 - 5 см. Разрушенная плужная подошва на ширине 0,7-0,8 м за каждой щелью в осенне-зимний период позволяет накопить максимальное количество осадков в почвенном слое на глубине 0,5-0,9 м.

Предлагаемая конструкция рабочего органа для рыхления почвы позволяет обработать почву по глубине с различной степенью крошения. На глубине до 60 см производится интенсивное крошение почвы, а в горизонтах 60-90 см производится поделка щелей для накопления запасов влаги. В слое 0-15 см верхними поверхностями колец 4 и 5 подрезаются корни сорняков с сохранением пожнивных остатков на дневной поверхности поля.

Обработка переуплотненных почв описанным рабочим органом позволяет плотность почвы уменьшить в 1,5-2,0 раза. Плотность почвы в пределах 0,8-0,9 т/м³ обеспечивает нормальные условия для произрастания культурных растений на весь период вегетации как в условиях богарного земледелия, так и на орошаемых полях.

Таким образом, вышеизвложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;
для 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 изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

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

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в орудиях для глубокой безотвальной обработки почвы. Сущность изобретения: рабочий орган содержит стойку с долотом на нижнем срезе и рыхлители почвы, закрепленные на боковых гранях стойки выше долота. Рыхлители выполнены в виде колец, оси которых ориентированы параллельно боковым граням стойки. Стойка образована из двух боковин равной толщины, а кольца выполнены из частей боковин. На боковых гранях стойки кольца размещены между лезвиями на фронтальной части и его задним обрезом. Кольца рыхлителей сопряжены между собой частями несрезанных боковин, расположены на стойке зеркально относительно друг друга. На фронтальных частях колец имеются лезвия с режущими кромками. Углы заточки лезвия 18 - 21^o. Режущие кромки колец ориентированы по винтовым линиям с левой и правой навивками. 12 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Рабочий орган для рыхления почвы, содержащий стойку, долото на нижнем срезе и рыхлители почвы, закрепленные на боковых гранях стойки выше долота, отличающийся тем, что рыхлители почвы выполнены в виде колец, оси которых ориентированы параллельно боковым граням стойки. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что стойка образована из двух боковин равной толщины. 3. Рабочий орган по п. 2, отличающийся тем, что кольца выполнены из частей боковин. 4. Рабочий орган по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что кольца на боковых гранях стойки размещены между лезвиями на фронтальной части и его задним обрезом. 5. Рабочий орган по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что кольца рыхлителей сопряжены между собой частями несрезанных боковин. 6. Рабочий орган по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что кольца на стойке размещены в зеркальном отражении. 7. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что фронтальные части колец снабжены лезвиями с режущими кромками. 8. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что лезвия на фронтальной части колец выполнены с углами заточки 18 - 21^o. 9. Рабочий орган по п. 7, отличающийся тем, что режущие кромки колец ориентированы по винтовым линиям с левой и правой навивками. 10. Рабочий орган по п.9, отличающийся тем, что точки сопряжений разнонаправленных режущих кромок на фронтальных частях колец выполнены на нижних полукольцах. 11. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что задние обрезы колец выполнены по винтовым линиям. 12. Рабочий орган по п. 11, отличающийся тем, что угол наклона касательных к винтовым линиям и образующей поверхности кольца на фронтальной части выполнен с большей величиной, чем угол наклона касательных к винтовым линиям и образующей поверхности кольца на задних обрезах. 13. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что лезвия на фронтальной части стойки выполнены с разнонаклонными линиями к горизонту и углами заточки, увеличивающимися к нижнему срезу.