КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ РАБОЧИЙ ОРГАН Российский патент 1999 года по МПК A01B13/14 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к орудиям для основной обработки почвы.

Известен рабочий орган для отвальной обработки почвы, состоящий из плужного корпуса и почвоуглубителя, содержащего лапу, стойку, планку, балансир, стояк, угольник, кронштейн.

Известные рабочие органы невозможно компактно расположить на раме почвообрабатывающего орудия, а также нельзя использовать для одновременного выполнения мелкой отвальной обработки верхнего пахотного и глубокого рыхления подпахотного горизонтов.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности компактного расположения комбинированных рабочих органов на раме почвообрабатывающего орудия, а также осуществления мелкой отвальной обработки верхнего с одновременным глубоким безотвальным рыхлением нижнего слоя почвы.

Поставленная задача решается за счет того, что в почвообрабатывающем рабочем органе, содержащем лемешно-отвальную поверхность и полевую доску, закрепленные на одной стойке, а также рыхлитель, установленный за лемешно-отвальной поверхностью на другой стойке, согласно изобретению стойка лемешно-отвальной поверхности и стойка рыхлителя в верхней части соединены вместе и представляют собой единую стойку, которая в нижней своей части переходит в два кронштейна, на одном из которых закреплена лемешно-отвальная поверхность, а на другом - рыхлитель с полевой доской, находящейся на том крыле рыхлителя, в сторону которого направлена результирующая горизонтальной составляющая силы реакции почвы, действующая на комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, при этом нижний конец кронштейна лемешно-отвальной поверхности отогнут в сторону ее полевого обреза, а кронштейн рыхлителя выполнен с возможностью изменения по длине.

Полевая доска установлена на рыхлителе под углом наклона 2...5^o к направлению движения и имеет площадь опорной поверхности

где R_y - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y1 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, приложенной к рыхлителю в направлении силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y2 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, приложенной к рыхлителю в направлении, противоположном направлению силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
Δ - ширина проекции боковой поверхности полевой доски на поперечно-вертикальную плоскость;
ρ - коэффициент объемного смятия почвы.

Расстояние в продольно-вертикальной плоскости, между носком рыхлителя и проекцией лезвия лемешно-отвальной поверхности на горизонтальную плоскость, проходящую через носок рыхлителя, определяется по зависимости:
l = (0,1...0,2)b+(0,8...1,3)h_ptgψ,
где b - ширина захвата лемешно-отвальной поверхности;
h_p - глубина обработки почвы рыхлителем;
ψ - угол наклона плоскости скола почвы к горизонту, а расстояние между крайней задней точкой кронштейна рыхлителя предыдущего комбинированного рабочего органа и крайней правой точкой лемешно-отвальной поверхности последующего комбинированного рабочего органа, размещенных по схеме плужных корпусов, определяется по зависимости:

где h_o - глубина обработки почвы лемешно-отвальной поверхностью;
k - коэффициент вспушенности почвы, находящейся на лемешно-отвальной поверхности (k=1.2... 1.6);
b₁ - расстояние от стенки борозды до кронштейна рыхлителя;
γ - угол установки лезвия лемешно-отвальной поверхности к направлению движения рабочего органа.

Нижняя кромка рыхлителя способна размещаться ниже расположения лезвия лемешно-отвальной поверхности на уровне 0,1...8,5 h_o.

Кроме того, комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган может использоваться только с лемешно-отвальной поверхностью или с рыхлителем.

На фиг. 1 изображен общий вид комбинированного почвообрабатывающего рабочего органа (вид сбоку); на фиг. 2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид А фиг.1; на фиг.4 - сечение С-С на фиг 1.

Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган состоит из стойки 1, кронштейна 2 лемешно-отвальной поверхности 3, кронштейна 4 рыхлителя 5 и полевой доски 6.

Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган работает следующим образом.

В процессе движения почвообрабатывающего агрегата лемешно-отвальная поверхность 3 рыхлит и оборачивает верхний плодородный слой почвы на глубину массового залегания корневой системы зерновых. При этом в почву заделываются солома, стерня, сорняки, а также другие пожнивные растительные остатки, которые затем, по причине неглубокого залегания, под действием аэробных бактерий полностью и быстро превращаются в легко усвояемые для возделываемых растений питательные вещества (гумус).

Рыхлитель 5 установлен на кронштейне 4 за лемешно-отвальной поверхностью 3 и рыхлит подпахотный горизонт на необходимую глубину, но в таких пределах, что плоскости скола обрабатываемого почвенного пласта не выходят на дневную поверхность поля, а остаются в пределах дна борозды, расположенного под лемешно-отвальной поверхностью 3. Такое возможно в результате достижения минимального расстояния между лемешно-отвальной поверхностью 3 и кронштейном 4.

Заклинивание почвенных комков между рыхлителем 5 и лемешно-отвальной поверхностью 3 исключается в силу того, что расстояние в продольно-вертикальной плоскости, между носком рыхлителя 5 и проекцией лезвия лемешно-отвальной поверхности 3 на горизонтальную плоскость, проходящую через носок рыхлителя 5 устанавливается в соответствии с зависимостью:
l = (0,1...0,2)b+(0,8...1,3)h_ptgψ,
где b - ширина захвата лемешно-отвальной поверхности;
h_p - глубина обработки почвы рыхлителем;
ψ - угол наклона к горизонту плоскости скола почвы.

Пространство, ограниченное задней точкой кронштейна 4 рыхлителя 5 предыдущего рабочего органа и крайней точкой лезвия лемешно-отвальной поверхности 3 последующего рабочего органа и необходимое на почвообрабатывающем орудии для свободного прохода почвенного пласта, находящегося на лемешно-отвальной поверхности 3 последующего рабочего органа, определяется по зависимости:

где h_o - глубина обработки почвы лемешно-отвальной поверхностью;
k - коэффициент вспушенности почвы (1.2...1.6);
b₁ - расстояние от стенки борозды до кронштейна рыхлителя;
γ - угол установки лезвия лемешно-отвальной поверхности к направлению движения рабочего органа.

Компактное расположение рабочих органов обусловливает снижение затрат энергии на рыхление почвы, так как чрезмерное сближение лемешно-отвальной поверхности с рыхлителем, или их удаление друг от друга выводит область крошения почвы рыхлителем из открытой части борозды и вызывает увеличение поверхности скола (в случае выхода трещин, распространяемых от рыхлителя, на поверхность поля, то есть за пределами открытого дна борозды), что сопровождается увеличением удельных затрат энергии на крошение.

Кронштейн 4 установлен за лемешно-отвальной поверхностью на минимально возможном расстоянии от нее и поэтому перемещается по открытой борозде, не встречая сопротивления со стороны почвенного пласта, смещенного, в этот момент, лемешно-отвальной поверхностью 3 в сторону.

Технологически необходимое минимальное расстояние между кронштейнами 2 и 4, а также целесообразность уменьшения длины рамы почвообрабатывающего орудия обусловливают целесообразность размещения обеих рабочих органов на единой стойке 1.

Таким образом, разделение одновременно обрабатываемых слоев почвы на два горизонта приводит к снижению общей энергоемкости, а комбинация мелкой отвальной и глубокой безотвальной обработок способствует концентрации необходимых питательных веществ в верхнем, а достаточных запасов влаги в нижних горизонтах почвы.

Верхние слои почвы с аэробными бактериями не заделываются глубоко, и поэтому бактерии не гибнут. Нижние слои почвы, в которых размещаются анаэробные бактерии, не выносятся на поверхность, и поэтому эти бактерии также сохраняются.

В процессе работы лемешно-отвальная поверхность основную часть сопротивления почвы воспринимает своей полевой частью. Поэтому нижняя часть кронштейна 2 отогнута в сторону полевого обреза лемешно-отвальной поверхности 3 и размещена под ним.

Горизонтальная составляющая сопротивления отвальной обработке почвы R_Y стремится сдвинуть лемешно-отвальную поверхность в сторону. Но в силу того, что лемешно-отвальная поверхность 3 работает на малой глубине, стенка образуемой ею борозды имеет незначительную высоту и ярко выраженный наклон в сторону поля. Поэтому полевая доска 6 установлена не на лемешно-отвальной поверхности 3, а на крыле рыхлителя 5, где она на большой глубине надежно упирается в стенку, образовавшуюся после прохода рыхлителя 5 в плотном слое почвы и обеспечивает надлежащую устойчивость хода комбинированного почвообрабатывающего рабочего органа.

Дополнительно этому же способствуют рациональные размеры полевой доски 6 и угол ее установки к направлению движения, которые определяются, исходя из твердости почвы, величин и направлений горизонтальных составляющих сил сопротивления почвы по зависимости:

где R_y - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y1 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, приложенной к рыхлителю в направлении силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y2 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, приложенной к рыхлителю в направлении противоположном направлению силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
Δ - ширина проекции боковой поверхности полевой доски на поперечно-вертикальную плоскость;
ρ - коэффициент объемного смятия почвы.

В регионах недостаточного увлажнения основные запасы почвенной влаги поступают из атмосферы в виде жидких осадков, которые при высокой твердости почвы стекают по поверхности поля в пониженные места. Поэтому глубокое рыхление подпахотного горизонта полей с целью обеспечения способности к накоплению влаги является чрезвычайно важной операцией.

Проведение мелкой отвальной вспашки одновременно с подпахотным глубоким рыхлением приводит к концентрации питательных веществ в зоне расположения корневой системы возделываемых растений, а запасов почвенной влаги к резервированию в подпахотных горизонтах, откуда она в течение вегетационного периода равномерно используется растениями.

Толщина необходимого подпахотного горизонта, используемого для накопления влаги, может изменяться в силу природно-климатических особенностей мест размещения полей, поэтому в конструкции кронштейна 4 заложена возможность изменения его длины в пределах 0,1...8,5 h_o.

С целью унификации комбинированного почвообрабатывающего рабочего органа при необходимости выполнения только отвальной вспашки или только безотвального глубокого рыхления один из кронштейнов 2 или 4 снимается.

Источник информации
Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1984, с. 18-19.

Рабочий орган предназначен для основной обработки почвы и может быть использован в сельском хозяйстве. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган содержит лемешно-отвальную поверхность и полевую доску, закрепленные на одной стойке, а также рыхлитель, установленный за лемешно-отвальной поверхностью на другой стойке. Стойка лемешно-отвальной поверхности и стойка рыхлителя в верхней части соединены вместе и представляют собой единую стойку. Единая стойка в нижней своей части переходит в два кронштейна. На одном кронштейне закреплена лемешно-отвальная поверхность. На другом - рыхлитель с полевой доской, находящейся на том крыле рыхлителя, в сторону которого направлена результирующая горизонтальной составляющaя силы реакции почвы, действующая на комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган. Нижний конец кронштейна лемешно-отвальной поверхности отогнут в сторону ее полевого обреза. Кронштейн рыхлителя выполнен с возможностью изменения по длине. Полевая доска установлена на рыхлителе под углом 2-5° к направлению движения. Нижняя кромка рыхлителя располагается ниже лезвия лемешно-отвальной поверхности на уровне 0,1-8,5 h_o. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган может быть использован только с лемешно-отвальной поверхностью или с рыхлителем. Такое конструктивное выполнение позволит обеспечить компактное расположение комбинированных рабочих органов на раме орудия и осуществить мелкую отвальную обработку верхнего слоя почвы с одновременным глубоким безотвальным рыхлением нижнего слоя. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, содержащий лемешно-отвальную поверхность и полевую доску, закрепленные на стойке, а также рыхлитель, установленный на отдельной стойке за лемешно-отвальной поверхностью, отличающийся тем, что стойка лемешно-отвальной поверхности и стойка рыхлителя в верхней части соединены вместе и представляют собой единую стойку, которая в нижней своей части переходит в два кронштейна, на одном из которых закреплена лемешно-отвальная поверхность, а на другом - рыхлитель с полевой доской, находящейся на том крыле рыхлителя, в сторону которого направлена результирующая горизонтальной составляющая силы реакции почвы, действующая на комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган, при этом нижний конец кронштейна лемешно-отвальной поверхности отогнут в сторону ее полевого обреза, а кронштейн рыхлителя выполнен с возможностью изменения по длине. 2. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что полевая доска установлена на рыхлителе под углом 2 - 5^o к направлению движения и имеет площадь опорной поверхности

где R_y - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y1 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, действующей на рыхлитель в направлении силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
R_y2 - горизонтальная составляющая силы реакции почвы, действующей на рыхлитель в направлении, противоположном направлению силы реакции почвы, действующей на лемешно-отвальную поверхность;
Δ - ширина проекции боковой поверхности полевой доски на поперечно-вертикальную плоскость;
p - коэффициент объемного смятия почвы. 3. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние в продольно-вертикальной плоскости, между носком рыхлителя и проекцией лезвия лемешно-отвальной поверхности на горизонтальную плоскость, проходящую через носок рыхлителя, определяется по зависимости
l = (0,1-0,2)b+(0,8-1,3)h_ptgψ,
где b - ширина захвата лемешно-отвальной поверхности;
h_p - глубина обработки почвы рыхлителем;
ψ - угол наклона к горизонту плоскости скола почвы,
а расстояние между крайней задней точкой кронштейна рыхлителя предыдущего рабочего органа и крайней точкой лезвия лемешно-отвальной поверхности последующего рабочего органа определяется по зависимости

где h_o - глубина обработки почвы лемешно-отвальной поверхностью;
k - коэффициент вспушенности почвы (1,2 - 1,6);
b₁ - расстояние от стенки борозды до кронштейна рыхлителя;
γ - угол установки лезвия лемеха к направлению движения рабочего органа. 4. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что нижняя кромка рыхлителя располагается ниже лезвия лемешно-отвальной поверхности на уровне 0,1 - 8,5 h_o. 5. Комбинированный почвообрабатывающий рабочий орган по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что может быть использован только с лемешно-отвальной поверхностью или с рыхлителем.