ОРУДИЕ ДЛЯ ГЛУБОКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 1998 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к орудиям для безотвальной обработки почвы, например для глубокого рыхления водоупорных слоев.

Известен рыхлитель почвы, содержащий раму, на которой установлены V-образно расположенные боковые ножи, соединенные между собой в нижней части подрезающим рабочим органом, в котором, с целью повышения качества рыхления и снижения металлоемкости, рыхлитель снабжен ножевидной стойкой, которая установлена в продольно-вертикальной плоскости симметрии боковых ножей и смещена относительно последних по направлению движения, причем нижний конец ножевидной стойки соединен с подрезающим рабочим органом, а верхние концы ножевидной стойки и боковых ножей связаны между собой; каждый боковой нож выполнен полым и имеет поперечное сечение в виде треугольника, одна из вершин которого расположена по направлению движения, причем площадь поперечного сечения ножа в верхней части больше площади поперечного сечения в нижней части; угол между ножевидной стойкой и каждым из боковых ножей выполнен меньше 90^o; подрезающий рабочий орган выполнен в виде долота (см. SU, N 1395154, кл. A 01 B 13/16. Рыхлитель почвы // А.Д.Гарькавый, Б.А.Шелудченко, И. П. Масло, Н.Н.Нагорный и В.А.Писаренко. Заявлено 14.07.1986. Опубликовано 15.05.1988).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относятся низкое качество крошения почвы и большие энергозатраты.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является глубокорыхлитель, содержащий раму, установленный на ней под тупым углом к направлению движения брус с передней режущей кромкой, поярусно расположенные по длине бруса рабочие органы в виде долот и стрельчатых лап с выступающими вперед лезвиями, при этом ширина захвата рабочих органов выполнена переменной, уменьшающейся от верхнего яруса к нижнему, в котором, с целью повышения противоэрозионной подготовки почвы путем повышения ее фильтрационных свойств, каждый рабочий орган соединен с брусом через перпендикулярно расположенную к нему стойку с режущей кромкой, при этом ширина захвата каждого рабочего органа определяется следующими зависимостями:

где
B₁, B₂, B₃ - ширина захвата рабочих органов соответственно первого, второго и третьего ярусов;
a₂, a₃ - высота рабочей части стоек второго и третьего ярусов;
ψ = 40-50^o;
L - длина выступающей части рабочего органа от носка до лезвия до режущей кромки;
B_ст - ширина стойки;
β - угол крошения;
рабочие органы верхних ярусов выполнены в виде стрельчатых лап, а нижнего - в виде долота (см. SU, N 1466668, кл. A 01 B 13/16. Глубокорыхлитель // А.К.Икамбердиев и С.А.Кушнарев. Заявлено 02.03.87. Опубликовано 23.03.89).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся большие энергозатраты, низкое качество рыхления и забиваемость рабочего органа растительными и корневыми остатками.

Задача, на решение которой направлено изобретение - увеличение зоны рыхления.

Технический результат - снижение энергоемкости процесса и повышение качества крошения почвы и грунта.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для глубокой обработки почвы, содержащем раму, механизм навески и поярусно расположенные по длине бруса рамы рабочие органы, последние выполнены в виде разновеликих цилиндрических колец, геометрические оси которых ориентированы по направлению движения и размещены в предельно-вертикальной плоскости; фронтальная и задняя части колец снабжены односторонними лезвиями; угол заточки односторонних лезвий выполнен в пределах 20 - 25^o; рабочие органы в виде колец установлены на брусе рамы с возможностью переустановки.

За счет того, что рабочие органы выполнены в виде разновеликих колец, установленных с нарастающим диаметром по ходу движения орудия, 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 не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

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

Для проверки соответствия изобретения требованию "изобретательский уровень" проведен 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 влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

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

На фиг. 1 изображен почвообрабатывающий агрегат с орудием для глубокой обработки почвы, вид слева.

На фиг. 2 изображено орудие для глубокой обработки почвы, вид слева.

На фиг. 3 изображено то же, вид в плане.

На фиг. 4 изображено сечение А-А на фиг. 2, положение разновеликих кольцевых рабочих органов на продольном брусе рамы орудия.

На фиг. 5 изображено сечение Б-Б на фиг. 2, диаметральный разрез кольцевого рабочего органа с наибольшим диаметром.

На фиг. 6 изображен почвообрабатывающий агрегат с орудием для глубокого рыхления в транспортном положении.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Орудие для глубокой обработки почвы (фиг. 1 - 6) содержит раму 1, механизм навески 2, продольный брус 3, кронштейны 4 - 6 крепления рабочих органов 7 - 9.

Рама 1 выполнена в виде полого поперечно установленного бруса сечением 150х150 мм с толщиной стенки равной 10 мм. Рама 1 соединена с продольным брусом 3 посредством двух распорок 10 и 11, плит 12 и косынок 13.

Механизм навески 2 содержит две пары нижних кронштейнов 14 и 15 и верхнего кронштейна 16. В кронштейнах 14 - 16 размещены соединительные пальцы 17 - 19. Пара плит кронштейна 19 соединяют в неразъемный узел стойку 20 и наклонную балку 21. Места сопряжения нижней части стойки 20 с полым поперечным брусом рамы 1 и с задним концом балки 21 с продольным брусом усилены уголками 22.

На продольном брусе 3 с равным шагом установлены кронштейн 4 - 6. Каждый из кронштейнов 4 - 6 имеет дуговую пластину 23 и две пары однотипных фасонных плит 24 (фиг. 4). Дуговые пластины 23 соединены с нижней горизонтальной полкой продольного бруса 3 электрозаклепками, а с боковыми вертикальными полками - посредством фасонных плит 24 и тавровых сварных швов. На дуговых пластинах 23 выполнены три пары наклонных отверстий. В отверстиях дуговых пластин 23 установлены крепежные элементы 25.

Рабочие органы 7 - 9 (фиг. 2-5) выполнены в виде цилиндрических колец из труб с внешним диаметром 700, 1000 и 1420 мм, соответственно толщиной стенок 12,15 и 21,4 мм. Ширина рабочих органов 7-9 равна соответственно 200, 250 и 300 мм. На передней и задней частях каждого кольца на внутренней поверхности выполнены односторонние лезвия 26 и 27, которые образуют кольцевые режущие кромки 28 и 29. На поверхности колец рабочих органов 7 - 9 выполнены ряды отверстий 30 - 31, взаимно смещенных друг от друга с равным угловым шагом. Отверстия 30-32 на поверхности цилиндрических колец выполнены в радиальных направлениях и предназначены для установки рабочих органов 7-9 в кронштейнах 4-6 и их фиксирования крепежными элементами. Диаметры труб для поделки колец рабочих органов 7-9 и шаг их расстановки в кронштейнах 4-6 на продольном брусе 3 подобраны таким образом (см. фиг. 17), чтобы плоскости сколов грунта и почвы не приводили к сгруживанию деформируемой массы под колесами трактора 33.

Перед началом работы орудие механизмом навески 2 навешивают на нижние продольные тяги 34 и соединяют с центральной верхней тягой 35 навески трактора 33. Пальцами 17 и 18 шаровые шарниры нижних продольных тяг 34 соединяют с кронштейнами 14 и 15 навески 2 орудия. Палец 19 связывает шаровой шарнир верхней тяги 35 с кронштейном 16. Далее силовым цилиндром механизма навески трактора 33 раму 1 орудия переводят в полное транспортное положение (фиг. 6). Транспортный просвет между поверхностью поля и нижней точкой режущей кромки 28 рабочего органа 7 должен быть не менее 400 мм. Далее тракторист проверяет состояние крепежных элементов 25.

Орудие работает следующим образом.

На начале загонки орошаемого поля тракторист ручку центральной секции гидрозолотника управления силовым цилиндром механизма навески трактора 33 переводит в положение "Плавающее". Рама 1 под силой веса орудия из транспортного положения плавно переводится в рабочее положение. При соприкосновении режущей кромки 28 первого кольцевого рабочего органа 7 с поверхностью поля, тракторист включает КПП на заданной рабочей скорости. Экспериментально установлено, что при выполнении технологического процесса на рабочих скоростях 1,5-1,8 м/с качество крошения выше на 30-35%, нежели при выполнении процесса глубокого рыхления на рабочей скорости на кинематических режимах 0,5-0,8 м/с. При движении трактора 33 в силу особенности четырехзвенного пространственного механизма навески трактора, нижняя образующая цилиндрической поверхности кольцевого рабочего органа 7 устанавливается к поверхности поля под углом 25-28^o. Это приводит к тому, что режущая кромка 28 по части дуги окружности диаметром 700 мм врезается в пахотный слой. Одновременно с этим в пахотный слой заглубляются фронтальные режущие кромки 28 рабочих органов 8 и 9. За счет наклона лезвий 26 с односторонней заточкой к горизонтам на наклонных участках рабочих органов 7 - 9 появляются компоненты активных усилий резания почвы и грунта, которые вместе с вертикально направленной силой веса орудия рабочие органы 7-9 заглубляют на большую глубину, преодолевая силы трения и силы сопротивления резанию грунта. При установке рамы 1 в горизонтальном положении величина активных заглубляющих усилий компенсируется вертикальными реакциями почвы на нижних дугообразных участках рабочих органов 7-9. В этом случае сохраняется курсовая устойчивость орудия и обеспечивается заданная глубина рыхления. При установившемся режиме работы орудия кольцевая режущая кромка 28 рабочего органа 7 подрезает слой почвы и грунта и по лезвию 26 направляет массу в незамкнутую полость кольцевого цилиндра. При диаметре цилиндрического кольца рабочего органа 7 равную 100 мм наибольшая глубина рыхления не превышает 0,35-0,45 м. При перемещении почвы и грунта внутрь рабочего органа 7 происходит сдвиг слоев грунта и почвы и грунта внутрь рабочего органа 7 происходит сдвиг слоев грунта и почвы в радиальных направлениях. Реакции и силы почвенных деформаций взаимно уравновешены и рабочий орган 7 сохраняет заданную глубину обработки. Перемещение почвенных агрегатов в радиальных направлениях внутри кольца позволяет создать агрономически ценные фракции. Деформации сжатия грунта в срезаемом почвенном горизонте приводят к разуплотнению. На выходе из кольцевой полости рабочего органа почвенные агрегаты и грунты испытывают эффект паров кипящей воды - почвенные агрегаты разрываются на мелкие частицы и по наклонным лезвиям сползают на цилиндрические внешние стенки почвенно-грунтового туннеля. Затем в работу вступает режущая кромка 28 рабочего органа 8 с внешним диаметром 1000 мм. Кольцевой режущей кромкой 28 (фиг. 1 и 4) захватывается большая часть массы грунта, внедряется лезвием 26 в полость кольцевого рабочего органа. При перемещении массы грунта внутрь рабочего органа 8 радиальные сжимающие усилия не совпадают с векторами сил деформации почвы, происходящими в полости рабочего органа 7. По этой причине в рыхлой зоне почвы и грунта, обработанной рабочим органом 7, происходит сдвиг агрегатов преимущественно в боковых направлениях, направленных к продольно-вертикальной плоскости симметрии орудия. Односторонним лезвием 26 рабочего органа 8 происходит интенсивное послойное крошение горизонта на глубине 0,7-0,8 м. На выходе из рабочего органа почвенная масса и рыхлый грунт сходят на стенки туннеля диаметром 1000 мм. Рабочий орган 9 выполняет технологический процесс аналогичным образом, что и рабочие органы 7 и 8. после прохода рабочего органа 9 остается обработанная полоса шириной 1,42 м с наибольшей зоной рыхления 0,9-1,1 м.

При наработке происходит интенсивный износ режущих кромок 28 лезвий 26 на нижних дуговых участках рабочих органов 7-9. Для этого после освобождения крепежных элементов 25 рабочие органы 7-9 поворачиваются вокруг горизонтальных осей симметрии на требуемую величину углового смещения или заменяют изношенную переднюю часть кромки 28 на неработавшую кромку 29 лезвия 27 на задней части кольцевого рабочего органа 7-9. Сборку и монтаж рабочих органов 7-9 производят в обратном порядке. Послойное объемное рыхление почвенных и подпочвенных горизонтов обеспечивает заданную степень их рыхления при существенном снижении энергозатрат на выполнение технологического процесса.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного 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.

Орудие может быть использовано при безотвальной обработке почвы, в частности при рыхлении водоупорных слоев. Выполнение рабочих органов в виде последовательно расположенных цилиндрических колец увеличивающегося диаметра обеспечивает уменьшение энергозатрат на рыхление почвы и повышает его качество. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Орудие для глубокой обработки почвы, содержащее раму, механизм навески и поярусно расположенные по длине бруса рамы рабочие органы, отличающееся тем, что рабочие органы выполнены в виде разновеликих цилиндрических колец, геометрические оси которых ориентированы по направлению движения и размещены в продольно-вертикальной плоскости с увеличением диаметра по длине бруса. 2. Орудие по п.1, отличающееся тем, что фронтальная и задняя части кольца снабжены односторонними лезвиями. 3. Орудие по п.1 или 2, отличающееся тем, что угол заточки односторонних лезвий выполнен в пределах 20 - 25^o. 4. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что рабочие органы в виде колец установлены на брусе рамы с возможностью переустановки.