СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 2002 года по МПК A01B49/02 A01B19/02 A01B19/06 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, предназначено для подготовки почвы за один проход под посев зерновых, овощных, технических и лесохозяйственных культур в любой агроклиматической зоне и может быть использовано в агрегатах для боронования почвы самоходным энергонасыщенным транспортным средством.

Известен сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы, выполненный в виде гибкой широкозахватной бороны, содержащей раму и соединенный с нею с возможностью вращения цепной шлейф с рыхлящими зубьями, закрепленными на звеньях цепи. Длина каждого последующего звена имеет длину большую, чем длина предыдущего звена, причем длина звеньев возрастает по мере удаления от центра шлейфа к его концам. Каждое звено шлейфа снабжено взаимноперпендикулярными рыхлящими зубьями. Зубья прикреплены перпендикулярно к продольной оси звена (см. патент России 2032291 по классу А 01 В 19/02, опубликованный 10.04.95 г. в БИ 10).

Поскольку гибкий шлейф прикреплен к раме с провисанием (с прогибом), то его звенья расположены под постоянно меняющимся углом к направлению обработки почвы, следовательно, и зубья располагаются также под постоянно меняющимся углом. Поэтому ширина захвата обработки почвы зубьями каждого звена по длине шлейфа будет неодинаковой. Так, например, зубья центрального звена не имеют наклона по отношению к направлению движения транспортного средства, поэтому обрабатывают только полосу почвы шириной, равной диаметру зуба. По мере удаления от центрального звена шлейфа ширина обрабатываемой полосы зубьями каждого звена увеличивается, и на концевых участках шлейфа обработанные полосы даже перекрывают друг друга почти наполовину. Таким образом, использование известного сельскохозяйственного агрегата, содержащего цепной шлейф, который закреплен с провисанием, не обеспечивает равномерность обработки почвы по ширине захвата бороны: в центральной части захвата будут оставаться необработанные продольные участки (полосы), а на концевых (крайних) участках захвата будет иметь место двойная обработка почвы за счет перекрытия обрабатываемого пространства зубьями смежных звеньев. Это является основным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата.

Известен также сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы, который выполнен в виде Т-образной балки, обращенной своим поперечным элементом в сторону, противоположную перемещению транспортного средства. К поперечному элементу балки прикреплены с возможностью вращения вдоль своей оси гибкие цепные элементы, на каждом звене которых закреплены четыре зуба, расположенных попарно и взаимоперпендикулярно в одной плоскости. Модули цепных элементов закреплены на раме независимо друг от друга и параллельно направлению движения транспортного средства. При движении транспортного средства гибкие цепные элементы вращаются относительно своей продольной оси и обрабатывают почву (см. патент Украины 17525 по классу А 01 В 19/02, опубликованный 31.10.97 г. в БИ 5).

Основным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является то, что его гибкие цепные элементы ориентированы вдоль линии движения транспортного средства. Поскольку почва обрабатывается концевыми участками зубьев, которые радиально отходят от звена цепи, то непосредственно под звеньями цепи почва не будет обрабатываться, если цепной шлейф не вращать. В случае, когда цепные модули вращаются относительно своей продольной оси, то зубья, совершая поперечное вращение по отношению к направлению движения транспортного средства, будут удалять (выгребать) почву из под звеньев цепи, образуя продольные борозды. Таким образом, в любом случае - имеет место вращение цепного элемента или нет - будет наблюдаться неравномерность обработки почвы. Поскольку цепные элементы установлены параллельно направлению движения транспортного средства, то их необходимо оснащать дополнительными приводами принудительного вращения.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы, включающий по меньшей мере два самоходных транспортных средства и соединенный с ними гибкий рабочий орган, выполненный в виде цепного шлейфа с рыхлящими зубьями. На одном из транспортных средств закреплена кольцевая рама с направляющими дорожками, на которой уcтановлена каретка с упорами и поддерживающими роликами для взаимодействия с направляющими дорожками. Гибкий цепной шлейф соединен одним концом с кареткой базового транспортного средства, а вторым - с другим дополнительным транспортным средством. Количество дополнительных транспортных средств может достигать шести штук. Дополнительные транспортные средства располагаются радиально относительно базового транспортного средства. Все дополнительные транспортные средства перемещаются одновременно с базовым, а цепные шлейфы при этом обрабатывают поверхность почвы, находящейся в промежутках между всеми транспортными средствами (см. патент России 2043005 по классу А 01 В 19/06, опубликованный 10.09.95 г. в БИ 25).

Основным недостатком известного технического решения является высокая энергоемкость процесса обработки почвы, что обусловлено одновременным использованием нескольких транспортных средств. Этот недостаток поясняется следующим. Концы каждого цепного шлейфа функционально связаны с разными транспортными средствами, следовательно, каждое дополнительное транспортное средство воспринимает только половину нагрузки сопротивления перемещению цепного шлейфа. В этом случае дополнительные транспортные средства оказываются недогруженными, хотя вынуждены затрачивать на свое перемещение топливо в полном объеме. В тоже время базовое транспортное средство оказывается перегруженным, поскольку воспринимает хотя и половинную нагрузку, но от всех цепных шлейфов одновременно, следовательно, базовое транспортное средство нуждается в повышенном расходе топлива для перемещения. Таким образом, использование известного сельскохозяйственного агрегата для поверхностной обработки почвы приводит к неоправданному перерасходу топлива и к неэффективному использованию нескольких транспортных средств.

Вторым недостатком известного технического решения является сложность реализации процесса поверхностной обработки почвы. Это обусловлено необходимостью синхронного перемещения всех транспортных средств на строго определенном расстоянии друг от друга. Только при выполнении этих условий обеспечивается необходимое натяжение и пространственная ориентация цепных шлейфов. При этом внимание трактористов, в первую очередь, должно быть сосредоточено на скорости движения и пространственной ориентации своих транспортных средств относительно базового, в то время как оно (внимание) должно быть сосредоточено на обработке почвы. Это неизбежно отразится в худшую сторону на конечном результате, которым является качество боронования.

Третьим недостатком известного технического решения является низкая надежность работы сельскохозяйственного агрегата. Это связано с тем, что в сущности известный агрегат состоит из совокупности функционально взаимосвязанных транспортных средств, цепных шлейфов и сложной навесной системы, размещенной на базовом транспортном средстве. Поэтому в случае выхода из строя хотя бы одного транспортного средства или поломки (заедания, перекручивания, обрыва, засорения растительными остатками) хотя бы одного цепного шлейфа вся эта транспортная система вынуждена будет прекратить работу и остановиться для устранения соответствующих причин, препятствующих его нормальной эксплуатации.

Четвертым недостатком известного технического решения является низкое качество поверхностной обработки почвы. Это обусловлено конструктивными особенностями крепления цепных шлейфов к транспортным средствам: их концы (шлейфов) оказываются приподнятыми над поверхностью почвы и не вступают с ней в контакт, следовательно, возле каждого транспортного средства образуется полоса необработанной почвы. Поэтому при выполнении следующего прохода возникает необходимость смещения сельскохозяйственного агрегата на некоторое расстояние в сторону уже обработанного участка. В результате именно такого расположения агрегата для обработки нового участка часть почвы будет подвергаться повторному боронованию, а также часть транспортных средств будет перемещаться по уже обработанной за предыдущий проход почве, уплотняя ее колесами или гусеницами и тем самым нарушая технологический процесс поверхностной обработки почвы. Это связано с тем, что цепные шлейфы прикреплены к транспортным средствам таким образом, что за каждым из них остается необработанная полоса почвы (шлейфы прикреплены сбоку транспортного средства). Таким образом, известный сельскохозяйственный агрегат является низкоэффективным, поскольку частично производит повторную обработку почвы и частично уплотняет ее и создает колею на уже обработанном участке.

Пятым недостатком известного технического решения является сложность конструкции и обслуживания сельскохозяйственного агрегата, что обусловлено наличием целого комплекса сложных узлов и механизмов, включая цепные шлейфы, кольцевую раму на базовом транспортном средстве и подвески на дополнительных. Все это в совокупности наряду с снижением безотказности работы увеличивает габариты и стоимость известного сельскохозяйственного агрегата. Перевод известного агрегата из транспортного положения в рабочее и наоборот представляет собой ряд сложных операций, связанных с разворачиванием и присоединением цепных шлейфов ручным способом, поскольку конструкция агрегата не предусматривает выполнение этих операций иначе. Поэтому подготовка агрегата к работе требует много времени, а также больших по площади загонов для подготовки к работе и разворота агрегата после каждого прохода обработки почвы, что приводит к необходимости выделять значительные вспомогательные площади земли между обрабатываемыми полями.

Шестым недостатком известного технического решения является низкая эффективность поверхностной обработки почвы. Этот недостаток обусловлен следующим. Поскольку зубья цепного шлейфа имеют цилиндрическую заостренную на конце форму, то они не могут подрезать корни сорняков и скошенных культур, то есть из-за особенностей конструкции зубьев они осуществляют только точечную обработку почвы. Следовательно, в процессе боронования почвы большая часть корневых систем будет оставаться в земле. Другими словами, корни не "вычесываются", а только лишь "расчесываются", оставаясь в почве, что не способствует очистке поля от сорняков и других остатков растительности. Кроме того, при искусственном или естественном (дождь) поливе влага, впитываясь в почву, формирует в ней вертикальные каналы, через которые в период отсутствия дождей или полива происходит испарение влаги. Разрушение этих каналов предупреждает высыхание почвы, однако точечная обработка ее зубьями большинство каналов не разрушает. То есть известный агрегат, имеющий в качестве обрабатывающего почву элемента только цепной шлейф с зубьями, не обеспечивает эффективное удаление из почвы корней растений и не обеспечивает сохранность влаги в почве, что неизбежно отразится в худшую сторону на урожайности.

В основу изобретения поставлена задача упрощения конструкции сельскохозяйственного агрегата с одновременным повышением надежности его работы, упрощения технологии поверхностной обработки почвы с одновременным повышением эффективности этой операции, снижения энергоемкости с одновременным повышением качества боронования почвы за счет дополнительно воздействия на почву для предварительного подрезания корневых систем и разрушения целостности поверхностного слоя почвы путем введения в конструкцию сельскохозяйственного агрегата линейного перекатывающегося режущего инструмента.

Решение поставленной задачи достигается тем, что сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы, содержащий самоходное транспортное средство, раму и соединенный с нею гибкий рабочий орган, выполненный в виде вращающегося цепного шлейфа с рыхлящими зубьями, дополнительно снабжен двумя блоками перекатывающихся дисковых борон в каждой секции, закрепленных на раме перед цепным шлейфом, причем зубья последнего имеют наклон относительно продольной оси шлейфа и угол их наклона совпадает с углом наклона режущей кромки дисков бороны, но в противоположном направлении, а длина консольных участков зубьев, которые выступают за пределы звеньев цепи, совпадает с размером изогнутой части дисков бороны, кроме того, расстояние между смежными наклонными зубьями выбирается из расчета, чтобы конец предыдущего зуба совпадал с началом последующего, при этом радиальный суммарный размер противолежащих зубьев и звена шлейфа значительно меньше диаметра диска бороны, а также рама агрегата содержит продольные балки и жестко с ними связанные поперечные балки для крепления рабочих органов агрегата, снабжена дополнительной поперечной балкой, состоящей из двух шарнирно соединенных частей и связывающей консольные элементы продольных балок рамы, один из которых выполнен переменной длины, и оба имеют возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости, а также снабжены вертикальными упругими стойками для крепления цепного шлейфа посредством вращателей, выполненных в виде закрытых цилиндрических корпусов с внутренними штоками, головки которых опираются на металлопластиковые или стеклопластиковые втулки.

Наличие в агрегате двух блоков дисковых борон в каждой секции, установленных на раме перед цепным шлейфом, позволяет, во-первых, эффективно подрезать корни растений, во-вторых, разрушать каналы испарения влаги из почвы, в-третьих, ворошить почву, то есть проводить предварительную подготовку обрабатываемой поверхности для последующего "вычесывания" остатков растительного происхождения, дробления комьев земли и планирования поверхности почвы с помощью цепного шлейфа.

Благодаря наклону зубьев в звеньях цепного шлейфа происходит планирование почвы и эффективное удаление растительных остатков. Совпадение углов наклона режущих кромок дисков борон и зубьев цепного шлейфа обеспечивает перемещение почвы только на то расстояние, которое необходимо для сравнивания борозд, то есть нет "лишнего" перемещения почвы, что снижает энергозатраты на ее обработку.

Благодаря тому, что зубья цепного шлейфа имеют длину, соответствующую размерам режущей кромки дисков борон, оба рабочих органа (дисковая борона и цепной шлейф) обрабатывают почвы на одну и ту же глубину, что также исключает лишние энергетические затраты.

Так как зубья цепного шлейфа находятся на определенном расстоянии друг от друга, почва обрабатывается каждой смежной парой зубьев полосами без повторного рыхления и без пропусков, то есть равномерно по всей ширине захвата.

Различие радиальных размеров дисковых борон и цепного шлейфа позволяет последнему вращаться быстрее, чем дискам борон, а поэтому интенсивно рыхлить и перемещать почву в направлении наклона зубьев и интенсивно удалять остатки растительности из почвы, поскольку шлейф успевает сделать несколько оборотов за один оборот дисков бороны.

Наличие дополнительной поперечной балки, состоящей из двух шарнирно соединенных частей, в сочетании с консольными поворотными элементами продольных балок обеспечивает натяжение цепного шлейфа при обработке им почвы и перевод агрегата из рабочего положения в транспортное и, наоборот, из транспортного положения в рабочее.

Вертикальные упругие стойки для крепления цепного шлейфа исключают их пластический изгиб в случаях перекосов транспортного средства и/или рамы агрегата, или их наезда на препятствия, или наезда на локальные неровности поверхности поля - впадины и возвышения.

Благодаря наличию вращателей цилиндрической формы с металлопластиковыми или стеклопластиковыми втулками в корпусах цепной шлейф может беспрепятственно вращаться относительно своей продольной оси и сохраняет эту возможность до полного износа металлопластиковых или стеклопластиковых втулок.

Сущность изобретения поясняется иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг. 1 - общий вид предложенного сельскохозяйственного агрегата для поверхностной обработки почвы индивидуального пользования в рабочем положении, вид сверху. Стрелкой показано направление движения агрегата; фиг. 2 - то же, вид сбоку; фиг. 3 - то же, вид с торца; фиг. 4 - общий вид предложенного сельскохозяйственного агрегата для поверхностной обработки почвы общественного (промышленного) пользования в рабочем положении, вид сверху. Стрелкой показано направление движения агрегата; фиг. 5 - вид сбоку на упругую стойку. Пунктиром показано отклонение стойки от вертикали; фиг. 6 - конструкция вращателя, вид сбоку; фиг. 7 - то же, вид сверху; фиг. 8 - звено цепного шлейфа, вид сбоку; фиг. 9 - то же вид с торца; фиг. 10 - то же, вариант со смещением зубьев в звене; фиг. 11 - размеры диска бороны и размеры звена цепного шлейфа; фиг. 12 - сельскохозяйственный агрегат индивидуального пользования в транспортном положении; фиг. 13 - сельскохозяйственный агрегат общественного (промышленного) пользования в транспортном положении.

Предлагаемый сельскохозяйственный агрегат может быть выполнен как для индивидуального использования в частном хозяйстве на небольших по площади участках земли, когда в качестве транспортного средства целесообразно использовать мини-тракторы или мотоблоки, так и для общественного (промышленного) использования для поверхностной обработки почвы на больших по площади коллективных полях, когда в качестве транспортного средства используются мощные тракторы. От того, для каких полей по площади будет использоваться сельскохозяйственный агрегат, его конструкция принципиально не меняется, но в агрегатах индивидуального пользования необходимо стремиться к уменьшению их габаритов не только в транспортном положении, но и в рабочем (маневренность, небольшие загоны), в то время как в сельскохозяйственных агрегатах общественного (промышленного) пользования необходимо, в первую очередь, уменьшить затраты на их обслуживание в процессе поверхностной обработки почвы.

Сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы индивидуального пользования содержит самоходное транспортное средство (не показано), к которому посредством сцепки 1 присоединена рама 2, образованная продольными 3 и поперечными 4 балками. На поперечных балках 4 установлены два блока дисковых борон 5, диски которых имеют изогнутую режущую кромку 6. На задних концах продольных балок 3 рамы 2 размещены консольные элементы 7, которые имеют возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно шарниров 8. Разворот этих консольных элементов 7 во внешнюю сторону относительно продольной оси агрегата ограничивается упорами 9. Хотя бы один из консольных элементов 7 выполнен составным для обеспечения возможности изменения его длины. Для этого он состоит из внутреннего 10 и внешнего 11 коаксиальных стержней, на которых имеются соосные отверстия 12 для фиксации выбранной длины элемента 7 с помощью пальца 13. Благодаря тому, что один из консольных элементов 7 выполнен переменной длины, появляется возможность изменять угол наклона гибкого цепного шлейфа 14 относительно направления движения транспортного средства.

Консольные элементы 7 продольных балок 3 рамы 2 связаны между собой дополнительной поперечной балкой 15, состоящей из двух стержней 16, которые с одной стороны прикреплены с помощью шарниров 17 к консольным элементам 7 рамы 2, а с другой - связаны между собой с помощью щек 18, скрепленных поворотным шарниром 19 и оканчивающихся гайками 20. На гайки 20 могут накручиваться концы стержней 16 для изменения линейного размера поперечной балки 15. Такая конструкция дополнительной балки 15 обеспечивает возможность изменять ее длину и менять пространственную ориентацию стержней 16 относительно друг друга в широком диапазоне углов и линейного размера (от прямолинейной ориентации стержней 16 до почти параллельного взаимного расположения). Дополнительная балка 15 обеспечивает натяжение цепного шлейфа 14 и перевод агрегата в транспортное или рабочее положение.

На переднем торце рамы 2 установлена ручная лебедка 21, свободный конец троса 22 которой оснащен крюком 23. Лебедка 21 используется для уменьшения физической нагрузки тракториста при переводе цепного шлейфа 14 в транспортное положение и для его фиксации в этом положении на раме 2 во время перегона агрегата.

На консольных элементах 7 продольных балок 3 рамы 2 закреплены с помощью пальцев (не показаны) вертикальные упругие стойки 24, к нижним концам которых посредством вращателей 25 прикрепляется цепной шлейф 14. Для обеспечения возможности упругого изгиба в одной плоскости упругие стойки 24 изготавливают в виде набора полос из упругой стали, например, марки Р6М5. Конструкция упругой стойки 24 из набора полос подобна конструкции рессоры автомобиля. Так как стальные полосы имеют небольшую толщину относительно их большой ширины, то упругий изгиб стойки 24 возможен только в одной плоскости, параллельной направлению движения транспортного средства, а в перпендикулярном направлении движению транспортного средства упругие стойки 24 остаются абсолютно жесткими и не имеют возможности упруго изгибаться. Эта поперечная жесткость вертикальных стоек 24 обеспечивает неизменность расстояния между ними в процессе поверхностной обработки почвы, следовательно, и постоянное надежное натяжение цепного шлейфа 14. Благодаря тому, что стойки 24 имеют возможность упруго изгибаться независимо друг от друга в направлении движения транспортного средства, исключается их пластический изгиб в случаях перекоса рамы 2 или наезда на локальные препятствия. При попадании под стойку 24 препятствия в виде камня, возвышения или любого иного стойка 24 отклоняется от вертикального положения, огибая сверху препятствие, не повреждаясь и не ослабевая натяжения цепного шлейфа 14. Таким образом, упругая конструкция вертикальных стоек 24 обеспечивает постоянное натяжение цепного шлейфа 14 благодаря своей жесткости в поперечном направлении и не может сломаться или пластически деформироваться при наезде на препятствия благодаря своей упругости в продольном направлении движения транспортного средства.

Рама 2 сельскохозяйственного агрегата поддерживается в горизонтальном положении вертикальными стойками 26, снабженными резиновыми колесами 27. С помощью вертикальных стоек 26 регулируют глубину боронования во время обработки почвы, поэтому их выполняют переменной высотой, например, в виде гидроцилиндров, а также стойки 26 обеспечивают подъем и удержание рабочих органов агрегата над поверхностью дороги во время перегона сельскохозяйственного агрегата.

На нижних концах вертикальных упругих стоек 24 закреплены вращатели 25, к которым прикрепляется цепной шлейф 14 и которые обеспечивают свободное вращение последнего вокруг своей продольной оси. Вращатель 25 состоит из цилиндрического корпуса 28, закрытого с торцов несъемной 29 и съемной 30 крышками. Внутри корпуса 28 установлены две металлопластиковые или стеклопластиковые втулки 31, через центральное отверстие которых проходит металлический вал 32. Один конец вала 32 проходит через центральное отверстие в крышке 29 и выступает наружу и связан с цепным шлейфом 14, а второй, находящийся внутри корпуса 28, оканчивается головкой 33, упирающейся в металлопластиковую втулку 31. Из-за натяжения цепного шлейфа 14 головка 33 всегда прижата к металлопластиковым втулкам 31, материал которой, обладая повышенной износостойкостью и одновременно низким коэффициентом трения скольжения, не препятствует свободному вращению цепного шлейфа 14 и может выполнять свои функции до полного износа металлопластиковых втулок 31, которые легко заменить через съемную крышку 30. Пыльник 34 предупреждает попадание в корпус 28 загрязнений любого рода, что еще в большей степени увеличивает срок службы вращателя 25. Простота конструкции вращателя 25 и низкая стоимость, его высокая износостойкость и ремонтопригодность, отсутствие смазки и высокая надежность, нечувствительность к ударным нагрузкам исключают возможность поломки этого узла агрегата при долгосрочном обеспечении вращения цепного шлейфа 14.

При вращении гибкого цепного шлейфа 14 во время поверхностной обработки почвы все остатки растительного происхождения перемещаются в направлении наклона зубьев 35 и в конце гибкого шлейфа 14 наматываются на вал 32 вращателя 25. Поэтому для очистки гибкого шлейфа 14 и вращателя 25 от остатков растений на корпусе 28 последнего установлены два симметрично расположенных пилообразных ножа 36, лезвия которых направлены против направления вращения гибкого шлейфа 14. Пилообразные ножи 36 крепятся к корпусу 28 вращателя 25 с помощью кольца 37 и болтов 38, которые удерживают ножи 36 в заданном положении. Благодаря наличию ножей 36 очистка гибкого шлейфа 14 и вращателя 25 осуществляется автоматически в процессе поверхностной обработки почвы, что является актуальным для больших агрегатов общественного (промышленного) использования.

Цепной шлейф 14 состоит из звеньев 38 (см. фиг. 8), которые снабжены с каждой продольной стороны звена 38 тремя парами зубьев 35, которые обеспечивают рыхление почвы, дробление комьев и удаление из нее растительных остатков. Каждую пару зубьев 35 изготавливают из стального прута, заостренного по концам и изогнутого в середине под углом примерно 90^o. Полученную таким образом пару зубьев 35 приваривают к звену 38 в месте перегиба прута. К противоположной стороне звена 38 приваривают противолежащую пару зубьев 35 (см. фиг. 9). Тогда две пары противолежащих зубьев 35 образуют рабочий рыхлящий элемент шлейфа 14, зубья 35 которого равноудалены друг от друга, что обеспечивает равномерный шаг обработки почвы за один оборот звена 38 цепного шлейфа 14.

Средняя пара противолежащих зубьев 35 может быть закреплена на звене 38 со смещенным углом относительно крайних зубьев 35, как это показано на фиг. 10. Такой вариант расположения зубьев 35 в звене 38 позволяет делать более частую (мелкую) поверхностную обработку почвы, если это необходимо, например при обработке глинистых почв.

Зубья 35 также имеют наклон относительно продольной оси цепного шлейфа 14 (см. фиг. 11), причем угол наклона α зубьев 35 совпадает с углом наклона режущей кромки 6 диска бороны 5 и длина h зубьев 35 также совпадает с размером изогнутой части режущей кромки 6.

Именно равенство угловых и линейных размеров зубьев 35 шлейфа 14 и режущей кромки 6 дисков борон 5 обеспечивает максимальную эффективность поверхностной обработки почвы. Наклонные режущие кромки 6, врезаясь в почву, подрезают корни растений и производят отвал почвы, формируя борозды, а зубья 35 шлейфа 14, имея угол наклона α в противоположную сторону, возвращают землю борозды на прежнее место, заравнивая поверхность, причем глубина воздействия на почву бороны 5 определяется размером h режущей кромки 6. На такую же глубину ведется обработка почвы с помощью зубьев 35 цепного шлейфа 14. Если длина зубьев 35 будет меньше размера режущей кромки 6 дисков бороны 5, то цепной шлейф 14 не сможет полностью вернуть землю борозды на прежнее место и полностью удалять из почвы остатки растений, а если длина зубьев 35 будет больше размера режущей кромки 6 дисков бороны 5, то зубья будут внедряться в почву на глубину, большую его предварительной обработки бороной 5, что снижает эффективность поверхностной обработки, так как возрастают энергетические затраты (увеличивается сопротивление перемещению агрегата) и корни растений не будут удаляться, поскольку не подрезаны дисками бороны 5 на глубине, превышающей глубину внедрения режущих кромок 6. Поэтому равенство углов наклона α и размеров h зубьев 34 цепного шлейфа 14 и режущих кромок 6 дисков борон 5 наиболее оптимально и вполне обоснованно. Только в этом случае обеспечивается максимальная эффективность поверхностной обработки почвы с минимальными энергетическими затратами.

Диаметр диска D бороны 5 должен быть значительно больше радиального размера d цепного шлейфа 14. Благодаря этому за один оборот диска бороны 5 цепной шлейф 14 совершает несколько оборотов. Поэтому несмотря на точечную обработку почвы зубьями 35 цепной шлейф 14 успевает полностью спланировать почву, раздробить комья земли и удалить остатки растительного происхождения. Если диаметр дисков бороны 5 составляет 600 - 1000 мм, то радиальный размер цепного шлейфа 14 должен составлять 200 - 300 мм соответственно, что обеспечит увеличение скорости его вращения примерно в три раза по сравнению со скоростью вращения дисков бороны 5.

Расстояние L между смежными зубьями 35 вдоль цепного шлейфа 14 выбрано таким образом, чтобы заостренный конец предыдущего зуба 35 совпадал с началом последующего. Только в этом случае достигается полное перекрытие зубьями 35 обрабатываемой поверхности, при этом исключая двойное рыхление полосы почвы, которое имело бы место, если бы зубья 35 находились бы ближе указанного размера между ними. Поэтому рекомендуемое расстояние между зубьями 35 вполне обоснованно, обеспечивает качественную поверхностную обработку почвы с минимальными энергетическими затратами за счет исключения двойной обработки почвы.

Сельскохозяйственный агрегат общественного (промышленного) пользования (см. фиг. 4) мало чем отличается от агрегата индивидуального пользования. Разница заключается лишь в том, что некоторые узлы и элементы располагают иначе. Это связано с тем, что агрегат общественного (промышленного) пользования содержит несколько секций дисковых борон 5 и значительный по длине цепной гибкий шлейф 14, то есть такой агрегат имеет значительную ширину. Поэтому возникает необходимость изменения некоторых узлов, однако это не принципиально и не меняет сущности изобретения, поскольку не влияет на качество обработки почвы. Так, если дополнительную поперечную балку 15 сделать такой же длинной, как и ширина рамы 2, то она или утратит свою жесткость, или ее придется выполнить с значительным поперечным сечением, что существенно увеличит вес агрегата и создаст неудобства при изменении ее положения. Поэтому балку 15 целесообразно прикрепить к раме 2 с помощью обычного шарнира. В этом случае все отмеченные функции и свойства балки 15 сохраняются, а ее длина не увеличивается.

В сельскохозяйственном агрегате общественного (промышленного) пользования гибкий шлейф 14 располагают под углом к направлению движения транспортного средства. Это обеспечивает, как уже отмечалось, самоочистку гибкого шлейфа 14 и вращателя 25 от остатков растений во время работы агрегата, поскольку ручная очистка длинного гибкого шлейфа 14 не удобна и требует много времени (в агрегатах индивидуального использования эта проблема не актуальна из-за небольших размеров гибкого шлейфа 14 и незначительных по площади обрабатываемых участков, поэтому не наблюдается значительного накопления на гибком шлейфе 14 остатков растений, а те, которые все же будут оставаться, легко и быстро удаляются ручным способом).

Так как гибкий шлейф 14 в сельскохозяйственных агрегатах общественного (промышленного) пользования имеет значительный вес и размеры, на их раме 2 можно закрепить поддон 39, на котором размещают и фиксируют гибкий шлейф 14 во время нахождения агрегата в транспортном положении (см. фиг. 13). Для того чтобы разгрузить лебедку 21 во время транспортировки агрегата (предупредить ее поломку), гибкий шлейф 14 целесообразно фиксировать на поддоне 39 (для агрегатов общественного (промышленного) пользования) или на раме 2 (для агрегатов индивидуального пользования) с помощью, например, металлической скобы 40.

Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с принципом работы предложенного сельскохозяйственного агрегата для поверхностной обработки почвы. Рабочее положение агрегата показано на фиг. 1 и фиг. 4.

По мере продвижения транспортного средства вдоль обрабатываемого участка первыми взаимодействуют с почвой блоки дисковых борон 5, обеспечивая ее предварительную обработку.

Диски борон 5, врезаясь своими режущими кромками 6 в почву, разделяют ее на полосы, осуществляют подрезание корневых систем растений, разрушают в почве каналы, по которым испаряется влага, и перемещают почву в направлении наклона режущих кромок 6. При этом благодаря тому, что диски борон 5 свободно вращаются относительно своей центральной оси, на которую они насажены, диски свободно перекатываются по почве, поэтому требуются минимальные энергетические затраты на предварительную обработку почвы.

Но, с другой стороны, дисковые бороны 5 из-за своих конструктивных особенностей формируют продольные борозды на поверхности почвы, увеличивая ее площадь - площадь испарения влаги из почвы, что способствует ее ускоренному высыханию, а также дисковые бороны 5 не способны удалять из почвы остатки растений и не могут разрушать комья земли, которые образуются в результате разрезания почвы на полосы. Поэтому с помощью дисковых борон 5 производится лишь частичная (предварительная, первичная) поверхностная обработка почвы. В связи с этим для качественной обработки почвы дисковые бороны 5 необходимо использовать обязательно в сочетании с цепными шлейфами 14, которые осуществляют окончательную (завершающую, вторичную) поверхностную обработку почвы, устраняя негативные последствия (или недоработку), вызываемые дисками борон 5 (формирование борозд, образование комьев, оставление растительности в почве).

Поскольку зубья 35 цепного шлейфа 14 осуществляют точечную обработку почвы, то они могут эффективно разрушать комья земли, так как, имея относительно небольшой диаметр, они способны концентрировать на заостренном своем конце значительную энергию давления, которая требуется для разрушения комьев. Зубья 35, внедряясь в почву, эффективно вынимают на ее поверхность остатки растительного происхождения. Благодаря тому, что зубья 35 имеют наклон в сторону, противоположную наклону режущих кромок 6 дисков борон 5, при вращении цепного шлейфа 14 происходит выравнивание поверхностного слоя почвы за счет бокового его перемещения на прежнее место, что уменьшает общую площадь испарения и способствует сохранению в почве влаги. При этом не наблюдается "лишнего" перемещения почвы, поскольку зубья 35 цепного шлейфа 14 имеют определенную длину, наклон и удаление друг от друга, соответствующие размерам дисковых борон 5. Поскольку окружная скорость вращения цепного шлейфа 14 больше окружной скорости вращения дисков борон 5, зубья 35 несмотря на точечное воздействие успевают полностью спланировать почву, полностью удалить остатки растительности и измельчить комья земли до размеров, предписываемых технологией поверхностной обработки почвы.

После завершения полевых работ по поверхностной обработке почвы сельскохозяйственный агрегат переводят в транспортное положение. Для этого из щек 18 вынимают один из двух пальцев 19. При этом происходит расфиксирование стержней 16 дополнительной поперечной балки 15. Затем разматывают трос 22 и крюк 23 зацепляют за центральный участок цепного шлейфа 14. Далее вращением рукоятки осуществляют намотку троса 22 на барабан лебедки 21. При этом цепной шлейф 14 поднимается вверх над поверхностью почвы и перемещается в направлении к раме 2. Одновременно с перемещением цепного шлейфа 14 происходит складывание балки 15 в горизонтальной плоскости относительно шарнира 19. Перемещение стержней 16 балки 15 вызывает разворот консольных элементов 7 вовнутрь рамы 2. При натяжении троса 22 консольные элементы 7 будут располагаться перпендикулярно продольным балкам 3 рамы 2, а стержни 16 и цепной шлейф 14 будут располагаться между продольными балками 3. Застопорив барабан лебедки 21 любым известным способом, например с помощью широко распространенного храпового механизма, обеспечивают надежную фиксацию цепного шлейфа 14 на раме 2 агрегата. После этой несложной и нетрудоемкой, а также безопасной операции сельскохозяйственный агрегат будет находиться в транспортном положении (см. фиг. 12), имеет минимальную длину, надежно удерживает тросом 22 как цепной шлейф 14, так и консольные элементы 7 и стержни 16 балки 15 в этом положении, поскольку все четыре узла (лебедка 21, поперечная балка 15, консольные элементы 7 и цепной шлейф 14) функционально связаны между собой. В агрегатах общественного (промышленного) пользования, когда они находятся в транспортном положении (см. фиг. 13), цепной шлейф 14 будет располагаться на поддоне 39. Для сохранения лебедки 21 гибкий шлейф 14 в этом положении фиксируют скобой 40, а трос 22 наматывают на барабан лебедки 21.

Существенное отличие заявляемого объекта изобретения от ранее известных заключается в том, что сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы дополнительно содержит два блока дисковых борон 5, установленных перед цепным шлейфом 14, размеры и пространственная ориентация зубьев 35 которых выбраны в соответствии с размерами и пространственной ориентацией режущей кромки 6 дисков борон 5. Указанные отличия в совокупности позволяют осуществлять поверхностную обработку почвы с максимальной эффективностью в два последовательных этапа за один проход: предварительную линейную (подрезка корней растений, формирование борозд и разрушение каналов испарения влаги) и окончательную точечную (разрушение комьев земли, удаление растений, планирование почвы). Благодаря тому, что оба рабочих органа свободно вращаются относительно своих продольных осей, требуются минимальные энергетические затраты для движения сельскохозяйственного агрегата. Ни одно из известных технических решений не может обладать отмеченными свойствами, поскольку в их конструкцию входит либо только один цепной шлейф (см. патент Украины 18968), что не позволяет эффективно удалять из почвы растительность, либо цепные шлейфы агрегатируются с плугами (см. патент Украины 25312) или с культиваторами (см. патент Украины 17623), однако, эти рабочие органы не имеют возможности свободно вращаться, следовательно, для их перемещения требуются значительные энергетические затраты, а также размеры элементов их цепных шлейфов никоим образом не связаны с размерами этих рабочих органов, следовательно, с помощью таких сельскохозяйственных агрегатов невозможно обеспечить требуемое качество поверхностной обработки почвы.

К техническим преимуществам предложенного сельскохозяйственного агрегата, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:
- минимальное сопротивление перемещению транспортного средства за счет того, что рабочие органы агрегата (дисковые бороны и цепной шлейф) свободно вращаются относительно осей их крепления и свободно перекатываются по обрабатываемой поверхности почвы;
- обеспечение надежности вращения цепного шлейфа за счет его крепления через вращатели простой и надежной конструкции;
- самоочистка цепного шлейфа за счет того, что вращатель снабжен двумя пилоподобными ножами, а шлейф имеет наклон в направлении наклона зубьев на его звеньях;
- простота реализации поверхностной обработки почвы за счет того, что используется всего одно транспортное средство, а рабочие органы расположены на одной раме жесткой конструкции;
- высокая надежность работы агрегата за счет уменьшения количества узлов и механизмов и упрощения конструкции рамы и механизма изменения положения (транспортного или рабочего) агрегата;
- высокая эффективность поверхностной обработки почвы за счет разделения функций двух рабочих органов в пространстве и во времени за один проход обработки;
- исключение двойной обработки почвы или пропуска полос без обработки за счет того, что размеры и наклоны отдельных элементов цепного шлейфа и режущих кромок дисков борон обусловлены и взаимосвязаны, а также за счет того, что транспортное средство не перемещается по обработанной поверхности почвы;
- простота натяжения цепного шлейфа за счет наличия дополнительной поперечной балки переменной длины, стержни которой имеют возможность изменения пространственной ориентации;
- возможность наклона цепного шлейфа относительно направления движения транспортного средства за счет того, что один из двух консольных элементов продольных балок рамы выполнен переменной длины;
- эффективное планирование почвы, извлечение остатков растительного происхождения и разрушение комьев земли за счет разнонаправленности наклона зубьев цепного шлейфа и режущих кромок дисков борон, а также различия диаметров и радиальных размеров этих рабочих органов агрегата;
- возможность сохранения влаги в почве за счет разрушения каналов испарения влаги и уменьшения площади испарения при планировании почвы.

Экономический эффект от внедрения изобретения, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет:
- экономии топлива вследствие снижения энергоемкости процесса поверхностной обработки почвы;
- повышения качества поверхностной обработки почвы вследствие предварительного линейного влияния на нее первым рабочим органом и дальнейшего точечного влияния вторым рабочим органом;
- повышение урожайности всех видов культурных растений за счет сохранения влаги в почве, разрушения комьев земли и качественной очистки полей от растительных остатков.

Социальный эффект от внедрения изобретения, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет повышения безопасности и упрощения обслуживания и эксплуатации сельскохозяйственного агрегата для поверхностной обработки почвы.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к агрегатам для подготовки почвы к посеву. Агрегат содержит самоходное транспортное средство, раму и вращающийся цепной шлейф с рыхлящими зубьями. Агрегат снабжен двумя блоками перекатывающихся дисковых борон. Зубья шлейфа имеют наклон относительно продольной оси шлейфа. Угол их наклона совпадает с углом наклона режущей кромки дисков бороны, но в противоположном направлении. Длина консольных участков зубьев совпадает с размером изогнутой части дисков бороны. Расстояние между смежными наклонными зубьями выбирается из расчета, чтобы конец предыдущего зуба совпадал с началом последующего. Радиальный суммарный размер противолежащих зубьев и звена шлейфа меньше диаметра диска бороны. Рама агрегата содержит продольные балки и жестко с ними связанные поперечные балки. Рама снабжена дополнительной поперечной балкой, состоящей из двух шарнирно соединенных частей и связывающей консольные элементы продольных балок рамы. Консольные элементы имеют возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости. Они снабжены вертикальными упругими стойками для крепления цепного шлейфа посредством вращателей. Вращатели выполнены в виде закрытых цилиндрических корпусов с внутренними штоками, головки которых опираются на металлопластиковые или стеклопластиковые втулки. Применение изобретения позволит повысить эффективность поверхностной обработки почвы. 13 ил.

Сельскохозяйственный агрегат для поверхностной обработки почвы, содержащий самоходное транспортное средство, раму и соединенный с нею гибкий рабочий орган, выполненный в виде вращающегося цепного шлейфа с рыхлящими зубьями, отличающийся тем, что дополнительно снабжен двумя блоками перекатывающихся дисковых борон в каждой секции, закрепленных на раме перед цепным шлейфом, причем зубья последнего имеют наклон относительно продольной оси шлейфа и угол их наклона совпадает с углом наклона режущей кромки дисков бороны, но в противоположном направлении, а длина консольных участков зубьев, которые выступают за пределы звеньев цепи, совпадает с размером изогнутой части дисков бороны, кроме того, расстояние между смежными наклонными зубьями выбирается из расчета, чтобы конец предыдущего зуба совпадал с началом последующего, при этом радиальный суммарный размер противолежащих зубьев и звена шлейфа значительно меньше диаметра диска бороны, рама агрегата содержит продольные балки и жестко с ними связанные поперечные балки для крепления рабочих органов агрегата, снабжена дополнительной поперечной балкой, состоящей из двух шарнирно соединенных частей и связывающей консольные элементы продольных балок рамы, один из которых выполнен переменной длины и оба имеют возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости, а также снабжены вертикальными упругими стойками для крепления цепного шлейфа посредством вращателей, выполненных в виде закрытых цилиндрических корпусов с внутренними штоками, головки которых опираются на металлопластиковые или стеклопластиковые втулки и которые снабжены радиальными пилоподобными ножами, лезвия которых направлены на встречу вращению шлейфа.