УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЯДАХ МНОГОЛЕТНИХ НАСАЖДЕНИЙ Российский патент 2004 года по МПК A01B39/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для обработки почвы в рядах многолетних насаждений.

Известно устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, включающее раму, рабочий орган с механизмом перемещения, подпружиненный щуп, гидрораспределитель и гидроцилиндр (SU 1605944, А 01 В 39/16, 1990 г.).

Недостатком известного устройства является увеличение площади необработанной поверхности почвы около штамба растения, особенно при вводе рабочего органа в ряд. Необработанная поверхность почвы должна ограничиваться полуокружностью. Также прямолинейный щуп на протяжении ввода рабочего органа в ряд не соприкасается со штамбом растения и перемещение рабочего органа становится неуправляемым.

Известно устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, включающее раму, рабочий орган с механизмом перемещения, подпружиненный щуп, гидрораспределитель и гидроцилиндр (SU 160048, А 01 В 39/16, 1964 г.).

Хотя в известном устройстве при вводе рабочего органа в ряд насаждений копир с профилированной направляющей способствует сохранению контакта щупа со штамбом и площадь необработанной поверхности почвы около штамба сокращается, однако кривошипный механизм не обеспечивает возвратно-поступательное перемещение рабочего органа в ряд и обратно, необходимое для получения траектории движения конца рабочего органа в форме полуокружности.

Известно устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, включающее раму, рабочий орган с механизмом перемещения, подпружиненный щуп, гидрораспределитель и гидроцилиндр (SU 1790322, А 01 В 39/16, 1993 г.).

Четырехзвенный механизм обеспечивает возвратно-поступательное перемещение рабочего органа в ряд насаждений и форма кривой, ограничивающей площадь необработанной поверхности почвы около штамба растения, приближается к полуокружности при выводе рабочего органа из ряда, но искажается из-за прямолинейного щупа при вводе. Площадь необработанной поверхности почвы около штамба значительно не сокращается и ее форма не соответствует требуемой.

Для устранения указанных недостатков в предлагаемом устройстве для обработки почвы в рядах многолетних насаждений форма щупа задана уравнением архимедовой спирали и щуп выпуклой стороной обращен в направлении движения устройства; шаг α архимедовой спирали прямо пропорционален разнице радиусов защитной зоны R и штамба растения r и обратно пропорционален значению полярного угла ϕ_к точки контакта щупа со штамбом растения α=(R-r)/ϕ_к, ϕ_к=2π; щуп выполнен пустотелым в виде усеченного конуса.

На фиг.1 показана форма защитной зоны после прохода устройства по SU 160048.

На фиг.2 представлено предлагаемое устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений.

На фиг.3 показана форма защитной зоны после прохода предлагаемого устройства.

На фиг.4 представлен щуп предлагаемого устройства, вид сверху.

На фиг.5 изображено поперечное сечение щупа.

Предлагаемое устройство содержит четырехзвенный механизм перемещения, состоящий из рамы 1, к которой шарнирно присоединены длинное звено 2 и короткое звено 3, шарнирно соединенные между собой звеном 4. На звене 4 с помощью стойки 5 установлен рабочий орган 6 - подрезающий нож. Гильза гидроцилиндра 7 шарнирно соединена с рамой 1, а шток связан с шарниром, соединяющим длинное звено 2 и звено 4. На раме 1 расположен гидрораспределитель 8, у которого верхний рычаг 9 обратной связи с помощью тяги шарнирно соединен с длинным звеном 2. Нижним рычагом гидрораспределителя 8 является щуп 10. Пружина 11 одним концом шарнирно соединена со щупом 10, а другим - с рамой 1.

Форма щупа 10 задается архимедовой спиралью, так как щуп 10 во время контакта со штамбом растения поворачивается с постоянной угловой скоростью и точка контакта А щупа 10 со штамбом перемещается вдоль оси ряда растений относительно устройства с постоянной скоростью, равной скорости движения агрегата. Уравнение архимедовой спирали в полярных координатах ρ=αϕ, где ρ - полярный радиус, α - шаг архимедовой спирали и ϕ - полярный угол.

Полюс архимедовой спирали расположен в точке В - точке пересечения осевой линии ряда и окружности защитной зоны. Для точки А ϕ_к=2π и ρ=R-r, где R - радиус окружности защитной зоны и r - радиус штамба растения, откуда α=(R-r)/2π. В точке С, за пределами штамба, архимедова спираль заменяется прямой линией до точки D, расположенной на оси золотника гидрораспределителя 8. Противоположный конец щупа 10, точка Е, расположен на одной линии с концом рабочего органа 6.

Устройство работает следующим образом.

Агрегат, состоящий из трактора и почвообрабатывающего орудия с предлагаемым устройством, движется вдоль ряда многолетних насаждений. Рабочий орган 6 находится в ряду растений с перекрытием. Щуп 10 удерживается пружиной 11 в исходном положении, при этом золотник гидрораспределителя 8 установлен в "нейтральное" положение, штоковая и поршневая полости гидроцилиндра 7 соединены между собой и масло от насоса гидросистемы трактора поступает на слив в гидробак.

При встрече со штамбом растения щуп 10 поворачивается по часовой стрелке и перемещает золотник гидрораспределителя 8 так, чтобы масло от насоса поступало в штоковую полость гидроцилиндра 7, а из поршневой полости направлялось на слив. Рабочий орган 6 выводится из ряда растений. С помощью рычага 9 обратной связи согласуется угол поворота щупа 10 и положение рабочего органа 6 относительно штамба.

Форма щупа 10, заданная уравнением архимедовой спирали, и то, что щуп 10 выпуклой стороной обращен в направлении движения устройства, обеспечивают по мере приближения точки А контакта щупа 10 со штамбом растения к точке Е на свободном конце щупа 10 уменьшение перемещения рабочего органа 6. Чем дальше этот конец рабочего органа 6 удален от штамба, тем на меньшее расстояние от него он отводится.

Возврат рабочего органа 6 в ряд растений происходит после поворота щупа 10 против часовой стрелки под действием пружины 11 и последующего перемещения золотника гидрораспределителя 8, после которого масло от насоса гидросистемы трактора подается в поршневую полость гидроцилиндра 7, а из штоковой полости направляется на слив. Также рабочий орган 6 перемещается в ряд растений под действием сил сопротивления почвы, которые создают момент на звене 3. Управляемый ввод рабочего органа 6 продолжается до тех пор, пока сохраняется контакт щупа 10 со штамбом. Увеличение площади защитной зоны на участке ввода рабочего органа 6 вызвано разницей объемов поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра 7.

Щуп 10 выполнен пустотелым для уменьшения момента инерции и снижения тем самым числа повреждений штамба в момент контакта. Полностью защитная зона вокруг штамба создается за два прохода предлагаемого устройства вдоль ряда многолетних насаждений в прямом и обратном направлениях. Благодаря уменьшению массы щупа 10 скорость движения агрегата может быть увеличена на 20% и более.

Предлагаемое устройство может быть установлено на почвообрабатывающие орудия и использоваться как с пассивными рабочими органами - нож-рыхлитель или диски, так и с активными рабочими органами - почвенная фреза с горизонтальной или вертикальной осью вращения. Также предлагаемое устройство может устанавливаться на различные косилки при обкосах насаждений или сооружений.

Применение предлагаемого устройства для обработки почвы в рядах многолетних насаждений не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду, так как уменьшение площади защитной зоны способствует повышению урожайности многолетних насаждений, а малая масса щупа снижает вероятность повреждения штамбов в момент контакта с ним.

Изобретение предназначено для сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано при обработке почвы в рядах многолетних насаждений. Устройство содержит четырехзвенный механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение рабочего органа в ряду насаждений. На звене механизма с помощью стойки установлен рабочий орган. Длинное звено механизма соединено с гидроцилиндром. На раме расположен гидрораспределитель, нижним рычагом которого является щуп. Форма щупа задана уравнением архимедовой спирали. Щуп выполнен пустотелым в виде усеченного конуса. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, включающее раму, рабочий орган с механизмом перемещения, подпружиненный щуп, гидрораспределитель и гидроцилиндр, отличающееся тем, что форма щупа задана уравнением архимедовой спирали и щуп выпуклой стороной обращен в направлении движения устройства.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шаг α архимедовой спирали прямо пропорционален разнице радиусов защитной зоны R и штамба растения r и обратно пропорционален значению полярного угла ϕ_к точки контакта щупа со штамбом растения α=(R-r)/ϕ_к, ϕ_к=2π.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что щуп выполнен пустотелым в виде усеченного конуса.