КОМПЛЕКСНЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПОСЛОЙНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 2000 года по МПК A01B49/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к орудиям и рабочим органам для обработки почвы рыхлением.

Известен комбинированный почвообрабатывающий агрегат АКП-5, состоящий из рамы с опорными колесами, четырех секций дисковых сферических батарей, расположенных за ними плоскорежущих лап, выравнивателей и кольчато-шпорных катков (1).

Однако такой агрегат очень длинный и металлоемок, поэтому требует значительных затрат мощности. Дисковые батареи выворачивают большие глыбы и для их разрушения введены катки и выравниватель. Вместе с тем, катки увеличивают плотность почвы, а это способствует увеличению микрокапиллярности и влагоиспаряемости, а в целом к снижению урожайности. Высокопорослевые остатки с повышенной влажностью будут наматываться на вал батареи, что требует остановки агрегата для очистки. Плоскорежущие лапы (ножи) не имеют индивидуальной линейной регулировки по высоте, что не позволяет их настраивать на требуемую глубину обработки по отношению к лезвиям дисков.

Известна также почвообрабатывающая машина, включающая раму, плоскорежущие рабочие органы, шлейф-волокушку со сферическими дисками, ножевой ротор с дополнительным приводом от трактора, прикатывающие катки (2). Однако такая машина имеет сложную конструкцию и большие габариты, металлоемка, требует кроме значительных энергетических затрат, еще дополнительных затрат на привод ножевого ротора. Наличие катков увеличивает плотность почвы, что способствует увеличению микрокапиллярности и влагоиспаряемости. Наиболее близким техническим решением является комбинированное почвообрабатывающее орудие, включающее раму с опорными колесами, механизм общей регулировки глубины обработки всеми рабочими органами, расположенные по середине дисков, закрепленные на плоскорежущих органах ориентирующие прутки и выравниватели (3). Однако и это орудие малоэффективно при обработке полей с высокопорослевыми стеблевыми остатками типа кукурузы и подсолнечника. Диски первого ряда выворачивают крупные глыбы с корневищами на поверхность, а попадающие в междисковое пространство стебли проскакивают. Следующий за плоскорезами второй ряд батареи также не обеспечивает за один проход разбивание глыб и измельчение растительности. Это объясняется тем, что направители глыбы растительных остатков, выполненные в виде прутков, находятся на значительном расстоянии от дисков. Они не осуществляют принудительного удержания глыб и растительных остатков, поэтому они как бы соскальзывают от набегающих лезвий дисков и большей частью попадают опять в междисковое пространство и проскакивают. Следующие за последним рядом батареи выравниватели частично разбивают глыбы. Требуются многократные продольно-поперечные или диагональные проходы по полю. Это приводит к уплотнению и распылению почвы. Под воздействием колес и гусениц трактора агрегатные комочки почвы разрушаются, увеличивают плотность почвы, микрокапиллярность и влагоиспаряемость. Плоскорезы также не имеют линейной регулировки по высоте, что не позволяет их настраивать на требуемую глубину обработки по отношению к лезвиям дисков батареи. Это ведет к снижению производительности, срыву агротехнических сроков, повышению энергозатрат и себестоимости единицы выращенного продукта.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания компактного, малогабаритного, высокоскоростного, почвообрабатывающего агрегата, посредством которого с меньшими энергозатратами можно было бы за один проход осуществить измельчение растительности, рыхление почвы без ее оборота, перемешивание взрыхленной почвы с образованием мелкозернистого верхнего слоя, комковатой структурой нижнего слоя и в целом создание влагосберегающей структуры почвы. Такие агрегаты найдут применение и в фермерских хозяйствах под посев колосовых, пропашных, др. культур и зяблевой обработки с предшественниками пожнивных остатков как колосовых культур, так и высокостеблевых (кукурузы, подсолнечника). Актуальность задачи подтверждается губернатором Краснодарского края Н. Кондратенко: "Закупили импортные сеялки, но начали производство таких машин. Эта сеялка чем хороша? Вот идет она по полю, на котором после уборки кукурузы еще бодылки остались, одним проходом и пашет, и сеет" (4). Заявленный наш агрегат также предусматривает возможность монтажа сеющего аппарата, но не является предметом заявляемого изобретения.

Поставленная задача решается тем, что комплексный почвообрабатывающий агрегат для послойной обработки почвы, содержащий последовательно смонтированные на раме дисковые батареи, размещенные между сферическими дисками пресс-ножи и широкозахватные плоскорежущие ножи, согласно изобретению снабжен размещенными за плоскорежущими ножами, смонтированным на раме симметрично по обе стороны от оси агрегата лево- и правосторонними лемешными почворыхлителями, при этом каждый плоскорежущий нож и почворыхлитель установлены с возможностью их линейной по высоте и угловой регулировок, а в рабочем положении лезвия дисков, плоскорежущих ножей и почворыхлителей установлены ступенчато с понижением по отношению друг к другу в порядке их расположения.

Изобретение характеризуется тем, что каждый почворыхлитель выполнен в виде широкополосного ножа, расположенного под острым углом к линии горизонта, в носовой части которого установлен сопряженный с ним узкополосный трапециевидный дугообразный ворошитель с закрепленным в верхней части сбрасывателем.

В соответствии с изобретением ворошитель в месте сопряжения имеет ширину, равную, по крайней мере, одной трети длины ножа, уменьшающуюся кверху. В последующем изобретение характеризуется тем, что широкозахватные плоскорежущие ножи снабжены закрепленными на стойках вертикальными ножами, лезвия которых выполнены в виде двух сопряженных участков, криволинейного, образованного линией второго порядка, вершина которого находится ниже основания рамы, а нижняя часть переходит под углом к основанию лемехов в наклонный участок, сопрягаемый с вершиной линии стыка лемехов, образуя пологий набегающий с подъемов профиль, при этом стойка выполнена в виде плоского дугообразной формы жесткого рычага.

Компоновка на общей раме последовательно расположенных дисковых батарей, плоскорежущих ножей и почворыхлителей, причем посредством регулировок по высоте лезвия плоскорежущих ножей устанавливаются ниже лезвий дисков, а лезвия почворыхлителей ниже лезвий плоскорежущих ножей, позволяет каждому рабочему органу обрабатывать в зависимости от состояния поля и требований агротехники одновременно определенной толщины слой почвы на общую глубину до 20 см. Послойная обработка почвы разгружает каждый рабочий орган, что позволяет работать на предельно высоких скоростях 12...15 км/ч и осуществлять полную обработку почвы, зяблевую или предпосевную, за один проход и использовать трактор меньшей мощности. Симметричное расположение лево- и правосторонних почворыхлителей, совмещенное с соответствующей вогнутостью дисков, обеспечивает совпадение равнодействующей силы агрегата относительно продольной оси трактора, что повышает эксплуатационную надежность всей системы трактор - обрабатывающий орган, и эффективно использовать тяговое усилие трактора. Посредством агрегата создается мелкозернистая структура верхнего слоя почвы и комковатая нижележащего. Мелкозернистая структура способствует хорошему прорастанию семян, комковатая развитию корневой системы благодаря влагосбережению.

Заявленное изобретение решило задачу создания малогабаритного, компактного почвообрабатывающего агрегата, что позволило достигнуть минимального радиуса поворота агрегата при его выключенном состоянии с минимальной шириной поворотной полосы для заезда и выезда агрегата на концах вагона, работать односторонним (челночным) способом.

На фиг. 1 изображен схематически комплексный почвообрабатывающий агрегат, вид сверху на расположение рабочих органов; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - вид сбоку на почворыхлитель; на фиг. 4 - вид по стрелке А на почворыхлитель; на фиг. 5 - вид по стрелке Б; на фиг. 6 - место крепления стойки почворыхлителя на раме; на фиг. 7 - вид сбоку на пресс-нож; на фиг. 8 - вид сбоку на плоскорежущий нож; на фиг. 9 - вид по стрелке В; на фиг. 10 - разрез по А-А на фиг. 8.

Комплексный почвообрабатывающий агрегат содержит раму 1, выполненную в виде жестко соединенных продольных и поперечных брусьев, образуя ферму. На раме 1 последовательно друг за другом смонтированы дисковые батареи 2 и 3, широкозахватные плоскорежущие ножи 4, расположенные симметрично относительно оси агрегата, левосторонние 5 и правосторонние 6 почворыхлители. Батареи 2 и 3 установлены в развал под углом атаки к линии движения и налаженные на заданную агротехнологическим процессом глубину рыхления "h" в пределах 8... 10 см. Между дисками установлены пресс-ножи 7. Смежные лезвия плоскорежущих ножей смонтированы с перекрытием. На стойках 8 закреплены вертикальные ножи 9. В зависимости от требований агротехники, состояния поля и твердости грунта лезвия плоскорежущих ножей 4 устанавливаются ниже лезвий дисков на толщину рыхления "h₁" в пределах 3...5 см. Каждый из почворыхлителей 5 и 6 выполнен в виде широкополосного ножа 10, расположенного под острым углом "α" к линии горизонта. В носовой части ножа 10 установлен сопряженный с ним узкополосный трапециевидный дугообразный ворошитель 11, а в его верхней части закреплен сбрасыватель 12, выполненный в виде плоской пластины. Ворошитель 11 имеет в месте сопряжения ширину, равную, по крайней мере, одной трети длины ножа 10, уменьшающуюся кверху. На стойках 13 смонтированы корпуса 14, на которых закреплены ножи 10. Стойки 13 размещены с зазором в карманах 15 рамы 1 и имеют в верхней части ряд монтажных отверстий для линейной регулировки по высоте рабочих органов и фиксации посредством осей 16. Винтами 17 осуществляют угловую регулировку под углом "β" вхождения в почву рыхлителей. Лезвия ножей 10 устанавливаются, в зависимости от требований агротехники, ниже лезвий плоскорежущих ножей на толщину рыхления "h₂" в пределах 3...5 см. В целом общая глубина "H" рыхления находится в пределах 12.. . 20 см, достаточная для обработки почвы под посевные, пропашные культуры и зябь.

Пресс-нож 7 состоит из кольцевого сектора 18, ножа 19. Посредством тяги 20 сектор 18 шарнирно связан с рамой 1 и подпружинен пружиной 21. Нож 19 установлен под углом к оси батареи. В зависимости от вида обработки почвы, ее чистоты пресс-ножи на время работы могут демонтироваться. Стойка 8 выполнена в виде плоского дугообразной формы, переходящая в прямолинейную, жесткого рычага. Лезвие ножа 9 состоит из двух участков. Криволинейный 22 участок выполнен в виде сектора, образованного линией второго порядка, вершина которого находится ниже основания рамы 1. Наклонный 23 участок соединяет криволинейный 22 с вершиной 24 линии 25 стыка лемехов 26 и 27. Линия 25 стыка наклонена под острым углом к основанию лемехов 26 и 27 и совместно с наклонным и криволинейным участками создает длинный с набегающим подъемом профиль. Стойки 8 установлены в карманах 28 рамы 1 и имеют в верхней части ряд монтажных отверстий 29 для линейной регулировки по высоте рабочих органов и фиксации посредством осей 30. Винтами 31 осуществляют угловую регулировку под углом "β" вхождения в почву плоскорежущих ножей.

Агрегат работает следующим образом.

Комплексный почвообрабатывающий агрегат агрегатируется с трактором. Дисковые батареи 2 и 3 фиксируются под углом атаки. Плоскорежущие ножи 4 устанавливаются под углом "β" вхождения и ниже лезвий дисков на толщину рыхления "η", а рыхлители 5 и 6 также устанавливаются под углом "β" вхождения и ниже лезвий плоскорежущих ножей 4 на толщину рыхления "h₂". При движении агрегата нож 19 разворачивает, а сектор 18 принудительно наклоняет набегающие стебли растений под углом к направлению движения дисковых батарей 2 и 3, прижимает их к поверхности почвы и удерживает прижатыми к ней. Диски разрезают стебли на отрезки длиной, определяемой расстоянием между дисками. Кроме того, разрезанные дисками стебли растений разрезаются еще дополнительно ножом 19. Далее диски врезаются в почву и отрезают пласт, который под действующими на него силами начинает подниматься вверх по вогнутой поверхности диска и встречает на своем пути сектор 18, который оказывает на него давление, создаваемое пружинами 21. В результате пласт разрезается и раздавливается без оборота пласта на более мелкие фракции, допустимые в пределах агротехнических требований за один проход. Затем в работу вступают плоскорежущие ножи 4. Они лезвиями лемехов 26 и 27 срезают корни растений и подрезают пласт, которые находят на пологий профиль ножа 9 и разрезаются на части в вертикальной плоскости. Попадающие на нож 9 отдельные не разрезанные дисками стеблевые остатки и поджимаемые встречными к лезвию ножа также интенсивно перемещаются по пологому лезвию вверх и за счет образуемого трения разрезаются на части и падают по обе стороны стойки 8. На этом этапе осуществляется частичное перемешивание общей толщины обработанного слоя почвы. Далее в работу вступают почворыхлители 5 и 6 и рыхлят более глубокий очередной слой почвы толщиной "h₂", одновременно отрезают следующую часть корневой системы, таким образом разрезая по вертикали корень на несколько частей. Подрезаемый ножом 10 пласт частично поднимается по ворошителю 11, а большая часть по оставшейся длине ножа 10 скользит по его поверхности, разламывается, перемешивается и сбрасывается в образовавшуюся за ножом борозду. Одновременно, поднимаемая по ворошителю 11 меньшая часть грунта встречается с верхними, ранее взрыхленными слоями почвы, перемешивается с ними и сбрасывается в ту же борозду поверх ранее сброшенного грунта. Право- и левосторонние рыхлители обеспечивают устойчивость прямолинейного движения агрегата.

На этом завершающем этапе послойной обработки почвы почворыхлители 5 и 6 подрезают корни, слой почвы, рыхлят его и перемешивают все три слоя. Достигается мульчирование верхнего слоя, его мелкозернистость, комковатость нижнего слоя, что обеспечивает влагозадержание, ускорение разложения пожнивных остатков и улучшение структуры почвы. В агрегате все рабочие органы значительно разгружены и, как показали экспериментальные исследования, он может эффективно работать на предельно высоких скоростях 12...15 км/ч с использованием тракторов меньшей мощности. В целом комплексный почвообрабатывающий агрегат за один проход обеспечивает полную предпосевную, посевную и зяблевую обработку почвы с меньшими временными и энергетическими затратами.

Библиографические данные
1. Сельскохозяйственная техника. Каталог, том 1, под редакцией чл. кор. ВАСХНИЛ В.И. Черноиванова, М. 1991, стр. 157.

2. А.С. N 523653, A 01 B 49/02, СССР.

3. А.С. N 519154, A 01 B 49/02, СССР - прототип.

Дополнительно изучены:
4. А.С. N 372957, МПК A 01 B 39/22, СССР.

5. А.С. N 492248, МПК A 01 B 39/22, СССР.

6. А.С. N 298265, МПК A 01 B 35/26, СССР.

7. А.С. N 536768, МПК A 01 B 35/26, СССР.

8. А.С. N 357898, МПК A 01 B 33/08, СССР.

9. А.С. N 373980, МПК A 01 B 5/00, СССР.

10. А.С. N 1493126, МПК A 01 B 49/02, СССР.

11. А.С. N 1572435, МПК A 01 B 49/00, СССР.

12. А.С. N 1166681, МПК A 01 B 49/00, СССР.

13. А.С. N 1701131, МПК A 01 B 49/02, СССР.

Изобретение предназначено для полной предпосевной, посевной и зяблевой обработки почвы за один проход и может быть использовано в сельском хозяйстве. Агрегат содержит раму, на которой последовательно смонтированы дисковые батареи, широкозахватные плоскорежущие ножи и симметрично по обе стороны от оси агрегата лево- и правосторонние лемешные почворыхлители. Лезвия плоскорежущих ножей по отношению к лезвиям дисков установлены ниже на соответствующую толщу обрабатываемого слоя почвы, а лезвия почворыхлителей установлены ниже лезвий плоскорежущих ножей. Плоскорежущие ножи и почворыхлители установлены с возможностью их линейной по высоте и угловой регулировок. Почворыхлители выполнены в виде широкополосного ножа, расположенного под острым углом к линии горизонта, в носовой части которого установлен сопряженный с ним узкополосный трапециевидный дугообразный ворошитель с закрепленным в верхней части сбрасывателем и в месте сопряжения ворошитель имеет ширину, равную, по крайней мере, одной трети длины ножа, уменьшающуюся кверху. На стойках плоскорежущих ножей закреплены вертикальные ножи, лезвия которых выполнены в виде двух сопряженных криволинейного и наклонного участков. Криволинейный участок образован линией второго порядка, а нижняя его часть переходит под углом к основанию лемехов в наклонный участок, сопрягаемый с вершиной стыка лемехов. Такое конструктивное выполнение позволит за один проход осуществить полную обработку почвы: предпосевную, посевную и зяблевую с меньшими временными и энергетическими затратами. 3 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Комплексный почвообрабатывающий агрегат для послойной обработки почвы, содержащий последовательно смонтированные на раме дисковые батареи и широкозахватные плоскорежущие ножи, отличающийся тем, что он снабжен размещенными за плоскорежущими ножами, смонтированными на раме симметрично по обе стороны от оси агрегата лево- и правосторонними лемешными почворыхлителями, при этом каждый плоскорежущий нож и почворыхлитель установлены с возможностью их линейной по высоте и угловой регулировок, а в рабочем положении лезвия дисков, плоскорежущих ножей и почворыхлителей установлены ступенчато с понижением по отношению друг к другу в порядке их расположения. 2. Комплексный почвообрабатывающий агрегат по п.1, отличающийся тем, что каждый почворыхлитель выполнен в виде широкополосного ножа, расположенного под острым углом к линии горизонта, в носовой части которого установлен сопряженный с ним узкополосный трапециевидный дугообразный ворошитель, с закрепленным в верхней части сбрасывателем. 3. Комплексный почвообрабатывающий агрегат по п.2, отличающийся тем, что ворошитель в месте сопряжения имеет ширину, равную, по крайней мере, одной трети длины ножа, уменьшающуюся кверху. 4. Комплексный почвообрабатывающий агрегат по п.1, отличающийся тем, что широкозахватные плоскорежущие ножи снабжены закрепленными на стойках вертикальными ножами, лезвия которых выполнены в виде двух сопряженных криволинейного и наклонного участков, криволинейный участок образован линией второго порядка, вершина которого расположена ниже основания рамы, а нижняя его часть переходит под углом к основанию лемехов в наклонный участок, сопрягаемый с вершиной линии стыка лемехов, образуя пологий набегающий с подъемом профиль, при этом стойка выполнена в виде плоского, дугообразной формы, жесткого рычага.