РЫХЛИТЕЛЬ ПОЧВЫ И ГРУНТА Российский патент 2000 года по МПК A01B13/16 A01B35/22 

Изобретение относится к мелиоративной технике, в частности к орудиям и рабочим органам для глубокого рыхления и аэрации почвы.

Известен глубокорыхлитель, включающий установленную под тупым углом резания стойку и расположенный на ней по высоте ряд долот с выступающим вперед лезвием, в котором, с целью повышения качества рыхления грунта, глубокорыхлитель снабжен двукрылой лапой с ребрами, шарнирно установленной на поводке, другой конец которого шарнирно присоединен к задней части стойки, при этом шарнир соединения поводка со стойкой расположен выше лезвия лапы, а ребра смежных крыльев лапы.выполнены взаимнорасходящимися по ходу движения глубокорыхлителя (SU, авторское свидетельство, N 1042627. М. кл³. A 01 B 13/16. Глубокорыхлитель // В.Н.Петроченко, В.И. Котовский и Д.А.Тютюнник. Заявлено 11.12.1978, опубликовано 23.09.1983).

К недостаткам глубокорыхлителя относятся большое тяговое сопротивление, нетехнологичность изготовления, низкая техническая надежность, нависание растительных и корневых остатков на стойке, неустойчивое движение по глубине обработки и сложность конструкции.

Известен также щелерез для противоэрозионной обработки почвы, содержащий стойку и режущий нож, установленный с наклоном по ходу движения и снабженный поярусно закрепленными на его тыльной стороне рыхлительными лапами, в котором, с целью снижения сопротивления щелевания, на фронтальной стороне стойки закреплен дополнительный нож, установленный с наклоном в сторону, противоположную направлению движения, при этом нижняя кромка дополнительного ножа расположена выше нижней кромки основного ножа (SU, авторское свидетельство, N 1012813. М. кл³. A 01 B 13/16. Щелерез для противоэрозионной обработки почвы //Т. А. Агабейги, С.З. Хамелов, М.С. Алиев и др. Заявлено 27.03.1981, опубликовано 23.04.1983).

К недостаткам описанного щелереза относятся нависание растительных остатков на стойке, сложность конструкции, низкая эффективность при выполнении щелей и поделки аэрационных каналов.

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 боковой поверхности ножа, а диаметр основания полуконуса больше расстояния между смежными полуконусами (SU, авторское свидетельство, N 1523063. М. кл.⁴ A 01 B 35/22// A 01 B 13/16. Рабочий орган для щелевания почвы // Т.Г. Абрамишвили, Н. З. Бадридзе, А. Г. Рухая и др. Заявлено 03.08.1987, опубликовано 23.11.1989).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся низкая эффективность рыхления почвы и грунта, большая неравномерность обработки по глубине и недостаточно широкие функциональные возможности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей рыхлителя почвы и грунта.

Технический результат - снижение тягового сопротивления, устойчивое выполнение технологического процесса, повышение эффективности каналов для аэрации почвы и уплотнение стенок по высоте щели.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для рыхления почвы и грунта, включающем вертикально установленный нож с ребрами для уплотнения стенок щели, каждое ребро для уплотнения стенок щели смонтировано на задней части эквидистантно заднему обрезу стойки ножа и выполнено в виде петли, узкая часть которой направлена в сторону задней части ножа, а его широкая дугообразная часть смещена назад от заднего обреза, при этом узкая часть петли сопряжена с цилиндрической цапфой, на поверхности которой выполнены прямобочные шлицы и резьбовой хвостовик, установленные с возможностью переустановки в шлицевых втулках по высоте стойки, или наклонно, или вертикально, или горизонтально путем поворота каждого ребра вокруг горизонтальных осей шлицевых втулок, размещенных с равным шагом по высоте стойки и сопряженных с овальными отверстиями, а на нижней части стойки размещено долото в виде косоугольной призмы; широкая часть петли с узкой ее частью соединена стержнями переменного сечения, уменьшающимися в сторону цилиндрической цапфы; одностороннее лезвие долота сопряжено с фронтальной частью стойки ножа криволинейным участком.

За счет того, что задняя часть стойки ножа снабжена отъемными ребрами в виде петель, а нижняя часть ножа долотом в виде косоугольной призмы, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями 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" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

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

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен рыхлитель почвы и грунта, вид слева.

На фиг. 2 - то же, вид спереди.

На фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, ребро для уплотнения стенок щели.

На фиг. 4 - поперечное сечение щели при демонтированных ребрах со стойки ножа.

На фиг. 5 - поперечное сечение щели и горизонтального канала для аэрации почвы в пахотном слое.

На фиг. 6 - то же, при выполнении разноглубинных каналов для аэрации почвы в пахотном слое.

На фиг. 7 - поперечное сечение щели и группы наклонных каналов по бокам щели для аэрации почвы в пахотном слое и почвогрунте.

На фиг. 8 - то же, при поделке комбинированных каналов в пахотном и подпахотном горизонтах.

На фиг. 9 - рыхление пахотного почвенного слоя и грунта поделкой разнонаправленных каналов.

На фиг. 10 - рыхление плужной подошвы поделкой наклонного канала.

На фиг. 11 - поперечное сечение щели и поделки кротовин для отвода избыточной влаги.

На фиг. 12 - поперечное сечение щели с попарно выполненными горизонтальными и наклонными каналами при рыхлении почвы и грунта на пересушенных участках.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Рыхлитель почвы и грунта (см. фиг. 1 и 2) содержит вертикально установленный нож 1, ребра 2 для уплотнения стенок щели и долото 3 на нижнем участке 4 ножа 1.

Стойка ножа 1 имеет сложную геометрическую форму. Верхняя монтажная часть 5 стойки ножа 1 имеет три отверстия 6 для навески стойки ножа 1 на раму почвообрабатывающего или мелиоративного орудия, снабженного опорными колесами с винтовыми механизмами и механизмом навески для агрегатирования с тракторами класса тяги 3-4 т.с. Фронтальная часть 7 стойки ножа 1 снабжена двугранным лезвием 8 с переменным по высоте ножа 1 углом заточки и вогнуто-криволинейной режущей кромкой 9. На нижнем участке 4 ножа 1 сварными швами закреплено долото 3. Долото 3 выполнено из особо прочного износостойкого материала. Долото 3 имеет фронтально установленное лезвие 10 с односторонней заточкой. Долото 3 имеет форму посадочной призмы. Поперечное сечение долота 3 по ходу перемещения стойки ножа 1 выполнено переменным. Лезвие 10 долота 3 с односторонней заточкой сопряжено с фронтальной частью 7 стойки ножа 1 криволинейным участком, плавно переходящим в стойку.

На заднем обрезе 11 стойки ножа 1 размещена ярусно группа ребер 2 для уплотнения стенок щели. Со смещением вперед и эквидистантно заднему обрезу 11 на боковой грани выполнена группа овальных отверстий 11 для выполнения монтажных работ. На задней части 13 стойки ножа 1 выполнены цилиндрические технологические отверстия с горизонтально ориентированными осями, пересекающимися с овальными отверстиями 12. В технологических отверстиях замкнутыми кольцевыми сварными швами закреплены шлицевые втулки 14. Шлицы втулок 14 имеют точную ориентацию по вертикальной и горизонтальным осям.

Каждое ребро 2 для уплотнения стенок щели в шлицевых втулках 14 установлено с возможностью переустановки по высоте стойки 1 и дискретно или наклонно, или вертикально, или горизонтально путем поворота каждого ребра 2 вокруг горизонтальной оси. Ребро 2 имеет форму петли 15 (см. фиг. 3), узкая часть 16 которой направлена в сторону задней части 13, а его широкая часть 17 смещена назад от заднего обреза 11.

Узкая часть 16 петли 15 сопряжена с цилиндрической цапфой 18, на поверхности которой выполнены прямоточные шлицы 19 и резьбовой хвостовик 20. Широкая часть 17 петли 15 на виде в плане имеет форму дуги с овальным поперечным сечением. Широкая часть 17 петли 15 сопряжена с цилиндрической цапфой 18 посредством стержней 21 и 22 переменного сечения с нарастанием площади сечения по мере их удаления от цапфы 18. Каждое ребро 2 выполнено литьем с соблюдением всех литейных уклонов и галтепей с необходимыми радиусами закруглений. Фиксирование каждого ребра 2 во втулках 14 производят гайкой 23, навинчиваемой на резьбовой хвостовик 20 через плоскую шайбу 24 и пружинную шайбу 25. Наличие шлицевой втулки 14 и прямоточных шлицов 19 на поверхности цапфы 18 ребра 2 позволяет каждую петлю 15 размещать либо горизонтально, либо наклонно, либо вертикально.

Рыхлитель почвы и грунта работает следующим образом.

Стойку ножа 1 с помощью трех болтов М 30х150 и гаек М3О через пары плоских и пружинных шайб крепят к раме почвообрабатывающего орудия, например, КПГ-2-150 или мелиоративного рыхлителя РН-80. Посредством навески трактора и подвески орудия или рыхлителя агрегатируют с тракторами класса тяги 3 или 4 т. с. Опорными колесами орудия устанавливают заданную глубину рыхления. Верхней тягой навески трактора добиваются положения, чтобы вертикальный срез монтажной части 5 стойки ножа 1 был вывешен строго вертикально по отвесу. Это является залогом успеха - качественного уплотнения стенок щели 26 при минимальном тяговом сопротивлении рыхлителя.

При установившемся движении лезвие 10 долота 3 горизонтально подрезает переуплотненный слой грунта, деформирует его снизу вверх и разрыхляет слой грунта и слой почвы над ним. Выполнение долота 3 в виде косоугольной призмы исключает вынос грунта и его вовлечение в пахотный горизонт. Вместе с этим долото 3 стабильно удерживает стойку ножа на строго заданной глубине с отклонениями по глубине рыхления не более ± 3 см. Одновременно с этим вогнуто-криволинейная режущая кромка 9 двухстороннего лезвия 8 вертикально подрезает сверху вниз слой почвы с растительными и корневыми остатками в нем и на нем в пахотном горизонте и слой грунта снизу вверх в подпахотном слое. Растительные остатки увлекаются по скатывающейся вниз режущей кромке 9 в направлении плужной подошвы на старопахотных массивах и в более плотных слоях перерезаются и там же остаются. Боковыми стенками стойки ножа слой почвы претерпевает первую фазу уплотнения. Поперечное сечение щели имеет форму, изображение которой представлено на фиг. 4. Дальнейшее перемещение тракторного агрегата по поверхности обрабатываемого поля приводит к тому, что расположенные ярусно петли 15 ребер 2 плавно вдавливают своими стержнями 21 и 22 переменного сечения почвенные агрегаты и грунт в стенки только что выполненной щели. Широкими частями 17 петель 15 ребер 2 образуются гофрированные стенки щелей. Количество гофр по высоте стенок щелей диктуется физико-механическими свойствами почвы и грунта, а также их влажностью и исходной плотностью.

Расширение функциональных возможностей заявленного рыхлителя рассмотрим на конкретных примерах выполняемых технологических операциях при возделывании основных сельскохозяйственных культур, а также после уборки предшественника или в период подготовки почвы и грунта для замены культуры в севообороте.

При возделывании многолетних кормовых культур (люцерны, клевера, бобово-мятликовых травосмесей и др. кормовых культур) за три-четыре укоса поверхность поля переуплотняется. Осадки в виде искусственного дождя из-за отсутствия пор и высокой плотности почвы и грунтов до 1,2-1,3 т/м³ по понижениям стекают с поверхности орошаемого поля. Для исключения поверхностного стока и увеличения глубины промачивания ребра 2 демонтируют из шлицевых втулок 14. Для этого гайки 23 свинчивают с резьбовых хвостовиков 20. Гайки 23, шайбы 24 и 25 удаляют из овальных отверстий 12. За широкую часть 17 каждую петлю 15 извлекают из шлицевой втулки 14.

В освободившееся шлицевые отверстия 14 из комплекта ЗИП ставят заглушку, которой исключается попадание почвы в него.

При возделывании многолетних кормовых культур слой почвы и грунта насыщается скелетными и сосущими корнями сорных и культурных. Наличие вогнуто-криволинейной режущей кромки 9 исключает нависание их на стойке ножа 1. Вместе с тем растительными остатками армируются стенки щели 26. Щели 26 получаются с ровными стенками. Поперечные щели представлены на фиг. 4.

При возделывании кукурузы на зерно в орошаемом земледелии корневая система этой культуры находится в основном пахотном слое. Для увеличения объема щели 26 на стойке ножа 1 монтируют в четвертое сверху овальное отверстие 12 только одно ребро 2. Поперечное сечение щели 26 с выполненным горизонтальным каналом 27 показано на (фиг. 5).

Для увеличения запасов почвенной влаги после уборки предшественника выполняют ярусно по высоте щели 26 горизонтальные каналы 27 (см. фиг. 6).

Для аэрации пахотного слоя и грунта ребра 2 по высоте стойки ножа 1 могут быть группами установлены наклонно, что позволяет выполнить щели 26 с профилем изображенным на фиг. 7. Наклонные каналы 28 установлены под углом 45^o к горизонту. При установке прямобочных шлицев 19 цапфы 18 во втулке 14 под углом 45^o, 70^o и 135^o, можно выполнить щель 26 с каналами 27 и 28, представленными на фиг. 8. Для рыхления почвы и грунта приемлемо размещение ребер 2 на задней части 13 стойки ножа 1, которое позволит получить щели 26 и каналы 27 и 28 для аэрации и накопления запасов влаги (см. фиг. 9 и 10).

Плужная подошва 29 является водонепроницаемым экраном между пахотным горизонтом 30 и подпахотным слоем 31 (см. фиг. 10 и 11). Эффективность разрушения плужной подошвы 29 достигается ребрами 2, петли 15 которых могут быть по отношению к горизонту установлены под углом (45^o) или горизонтально (90^o).

Показанные технологические схемы описывают только часть вариантов схем для обработки почвы и грунта в орошаемом земледелии.

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 заявителями технического результата.

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

Рыхлитель предназначен для поделки щелей и может быть использован в сельском хозяйстве, в мелиорации, в сельскохозяйственном машиностроении. Рыхлитель содержит вертикально установленный нож с ребрами для уплотнения стенок щели. Каждое ребро смонтировано на задней части эквидистантно заднему обрезу стойки. Ребро выполнено в виде петли с широкой и узкой частями. Узкая часть петли направлена в сторону задней части ножа. Широкая дугообразная часть петли смещена назад от заднего обреза. Узкая часть петли сопряжена с цилиндрической цапфой. На поверхности цапфы выполнены прямобочные шлицы. Цапфа заканчивается резьбовым хвостовиком. Петля установлена с возможностью переустановки в шлицевых втулках по высоте стойки ножа или горизонтально путем поворота каждого ребра вокруг горизонтальных осей шлицевых втулок. Упомянутые втулки размещены с равным шагом по высоте стойки и сопряжены с овальными отверстиями. На нижней части стойки размещено долото в виде косоугольной призмы. Такое конструктивное выполнение позволит снизить тяговое сопротивление, обеспечить устойчивое выполнение технологического процесса, повысить эффективность каналов для аэрации почвы и уплотнение стенок по высоте щели. 2 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Рыхлитель почвы и грунта, содержащий вертикально установленный нож с ребрами для уплотнения стенок щели, отличающийся тем, что каждое ребро для уплотнения стенок щели смонтировано на задней части эквидистантно заднему обрезу стойки ножа и выполнено в виде петли, узкая часть которой направлена в сторону задней части ножа, а его широкая дугообразная часть смещена назад от заднего обреза, при этом узкая часть петли сопряжена с цилиндрической цапфой, на поверхности которой выполнены прямобочные шлицы и резьбовой хвостовик, установленные с возможностью переустановки в шлицевых втулках по высоте стойки или наклонно, или вертикально, или горизонтально путем поворота каждого ребра вокруг горизонтальных осей шлицевых втулок, размещенных с равным шагом по высоте стойки и сопряженных с овальными отверстиями, а на нижней части стойки размещено долото в виде косоугольной призмы. 2. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что широкая часть петли с узкой ее частью соединена стержнями переменного сечения, уменьшающимися в сторону цилиндрической цапфы. 3. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что лезвие долота с односторонней заточкой сопряжено с фронтальной частью стойки ножа криволинейным участком.