ОРУДИЕ ДЛЯ ПОДЕЛКИ ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОСБОРОВ Российский патент 2007 года по МПК A01C5/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к техническим средствам для поделки искусственных водосборов при формировании лесопастбищных аридных территориях, относящихся к лесомелиоративным культурам III и IV группам.

Известен рабочий орган ямокопателя, состоящий из цилиндрического кожуха, штанги, наконечника, радиальных и боковых ножей, в котором, с целью повышения качества подготовки посадочных мест за счет обеспечения реверсивной работы, рабочий орган ямокопателя снабжен осями, шарнирно установленными на штанге и кожухе, на которых жестко закреплены попарно радиальные и боковые ножи с симметрично расположенными режущими кромками; на кожухе установлены регулируемые ограничители поворота, выполненные в виде упоров; радиальные ножи выполнены трапецеидальной формы (SU, авторское свидетельство №784822, М. кл. А01С 5/04, 07.12.1980).

К недостаткам описанного рабочего органа ямокопателя применительно к решаемой нами проблеме относится малый объем пристального круга для водосбора, а также заклинивание радиальных ножей в цилиндрическом кожухе при выполнении технологического процесса.

Известно устройство для бурения посадочных ямок, содержащее шнековый бур с приводом, смонтированный в кожухе с окнами, в зоне которых расположены выбрасыватели грунта, в котором, с целью исключения беспорядочного разбрасывания грунта вокруг ямки, каждый выбрасыватель грунта выполнен в виде зубчатого колеса, ось которого смонтирована на кожухе, причем зубья зубчатых колес расположены в окнах с возможностью взаимодействия с витками шнека (SU, авторское свидетельство №1005686, М. кл. А01С 5/04, 23.03.1983).

К недостаткам описанного устройства для бурения посадочных ямок относятся низкая эксплуатационная надежность шнекового бура и зубчатых колес для удаления грунта. Описанное устройство не способно формировать кольцевую лунку вокруг посадочной ямки.

Известен также рабочий орган для выкопки посадочных ям, включающий приводную стойку, закрепленный в нижней ее части режущий элемент, транспортирующий элемент, установленный на стойке над режущими элементами, и центрирующий наконечник, в котором, с целью снижения энергозатрат на выкопку путем транспортировки почвы без взаимодействия со стенками забоя, режущий элемент установлен к горизонтальной плоскости под углом 40-50°, рабочая поверхность транспортирующего элемента - под углом 35-40°, а расстояние вдоль стойки между режущим и транспортирующим элементами определяется из выражения

L=(0,3-0,5)H,

где L - расстояние между режущими элементами;

Н - рабочая длина сойки;

транспортирующий и режущий элементы выполнены в виде установленных на кронштейнах дисков со свободной осью вращения; с целью расширения технологических возможностей путем выкопки ям различных диаметров одним рабочим органом, в кронштейне режущего и транспортирующего элементов выполнены радиальные пазы, в которых размещены оси дисков с возможностью фиксированного перемещения; на кронштейнах регулирующего элемента под дисками ближе к стойке установлены лемешки (SU, авторское свидетельство №1632384, М. кл. А01С 5/04, 07.03.1991).

К недостаткам описанного рабочего органа для выкопки посадочных ям относятся большие энергозатраты на выполнение двухфазного технологического процесса. Большие скорости резания не позволяют сформировать нужной формы и достаточной высоты пристальный валик.

Известна также машина для подготовки посадочных площадок, включающая подрезающий почву нож с установленными за ним шлаковым буром, закрепленным на раме, в котором, с целью повышения качества подготовки посадочных площадок заданного профиля, рама машины установлена на опорных колесах, обод которых имеет кривизну, описанную различными радиусами из центра, совпадающего с осью вращения колес (SU, авторское свидетельство №414959, М. кл. А01С 5/04, А01В 13/16, Е02F 5/02, 15.11.1974).

К недостаткам описанной машины применительно к решаемой нами проблеме относятся срезка верхнего корненасыщенного слоя, приводящая к дефляции почвы и уничтожению кормовых растений. Выполненные ямы под посадку саженцев не способны аккумулировать естественные осадки.

Известен также рабочий орган для подготовки посадочных площадок, выполненный в виде шнекового бура, имеющий горизонтально расположенный нож, в котором, с целью повышения качества подготовки посадочных площадок путем укладки гумусного слоя почвы на дно посадочных ям, нож снабжен отвалом и соединен с валом бура посредством связанных между собой кронштейна и обгонной муфты, установленной на валу бура, причем нож шарнирно закреплен на кронштейне, который снабжен упором, контактирующим с отвалом ножа (SU, авторское свидетельство №755233, М. кл. А01С 5/04, 15.08.1980).

Недостатком описанной работы рабочего органа, принятого нами в качестве прототипа, является то, что отвал производит лишь засыпку посадочной ямы, но не формирует вокруг нее лунку для водосбора.

Известно орудие для образования лунок, включающее вращающуюся вертикальную стойку с ножами и поводок с катком, контактирующим с поверхностью образованного вокруг лунки почвенного валика, в котором, с целью улучшения контакта катка с поверхностностью почвенного валика независимо от величины заглубления стойки с ножами, поводок катка шарнирно присоединен к стойке с возможностью перемещений в вертикальной плоскости, проходящей через осью стойки, а каток шарнирно прикреплен к поводку на оси, параллельной оси крепления поводка; поверхность катка выполнена по типу гиперболоида вращения; поводок подпружинен относительно стойки (SU, авторское свидетельство №407541, М. кл. А01С 5/04, А01В 49/02, 10.12.1973).

Это орудие нами принято в качестве наиближайшего аналога.

К недостаткам описанного орудия, несмотря на сформированный вокруг посадочной ямы почвенный валик, относятся малая площадь водосбора выполненной лунки. Высота почвенного валика вокруг лунки имеет большую неравномерность. Геометрия и форма диаметрально разнесенных ножей приводит к большим энергозатратам, а также к заклиниванию в грунте в донной части посадочной ямки.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - сбор и концентрация естественных осадков в зоне посадочного места саженцев при формировании саванных древесно-кустарниковых насаждений для изменения микроклимата территории.

Технический результат - высокая производительность труда и низкая себестоимость поделки искусственных водосборов с широким диапазоном диаметров лунок при формировании лесопастбищ на субаридных и аридных территориях.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном орудии для поделки искусственных водосборов, содержащем вращающуюся вертикальную стойку с ножами, наконечником в нижней части и поводком с упором, контактирующим с поверхностью лунки, согласно изобретению каждый упомянутый нож снабжен транспортирующим и режущим элементами, при этом транспортирующий элемент посредством талрепа и вертикально и соосно ориентированных шарниров соединен с режущим элементом, нижние кромки транспортирующих и режущих элементов имеют лезвия, рабочие кромки которых ориентированы вдоль образующей конической поверхности лунки искусственного водосбора, а за лезвием на тыльной стороне каждого транспортирующего элемента с возможностью изменения положения размещены скалывающие элементы.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично представлено орудие для поделки искусственных водосборов, вид в плане.

На фиг.2 - то же, вид справа.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2 горизонтальное сечение талрепа в месте шарнирного соединения режущего элемента с транспортирующим элементом приводного ножа.

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1, вертикальный разрез скалывающего элемента, размещенного на тыльной стороне режущего элемента с возможностью изменения по высоте относительно лезвия.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующие.

Орудие для поделки искусственных водосборов (см. фиг.1, 2) содержит раму 1 с кронштейнами навести 2, 3 и 4, червячно-цилиндрический редуктор 5, карданный телескопический вал 6 с шарнирами Гука 7 и 8 по концам и вращающуюся вертикальную стойку 9 с ножами 10 и 11, наконечником 12 в нижней части стойки 9. На стойке 9 установлены диаметрально ориентированные поводки 13 и 14 с упорами 15. Упоры 15 контактируют с конической поверхностью 16 (фиг.2) лунки искусственного водосбора. Между наконечником 12 и ножами 10, 11 на стойке 9 размещены ветки шнекового бура 17. Каждый упомянутый нож 10(11) снабжен транспортирующим элементом 18 и режущим элементом 19. Транспортирующие элементы 18 закреплены перпендикулярно к диаметрально ориентированным поводкам 13 и 14. Сопряженные с ними режущие элементы 19 смонтированы под углом к поводкам 13 и 14. Нижние кромки транспортирующих элементов 18 и режущих элементов 19 имеют лезвия 20 и 21. Рабочие кромки 22 и 23 лезвий 20 и 21 ориентированы вдоль образующей 24 конической поверхности (см. фиг.2) лунки искусственного водосброса. Ножи 10 и 11 на вертикальной стойке 9 смонтированы с возможностью демонтажа. Вертикальная стойка 9 в червечно-цилиндрическом редукторе 5 зафиксирована фасонными гайками на резьбовой части 25.

Крутящий момент от червячного колеса редуктора 5 передается на шлицы 26 на верхней части стойки 9 (см. фиг.2). Полевой обрез 27 на удаленном конце режущего элемента 19 от оси вращающейся вертикальной стойки 9 выполнен с наклоном к оси симметрии стойки 9. Угол наклона (см. фиг.2) полевого обреза 27 выполнен равным или меньше угла естественного откоса почвы из слоя верхнего горизонта 28 (фиг.2). Каждый упор 15 выполнен в виде лыжи 4, смонтирован на конце поводка 13(14) с возможностью переустановки по высоте вертикальной стойки 9.

Транспортирующий элемент 18 ножа 10(11) посредством талрепа 29 (см. фиг.1-3), вертикально и соосно установленных шарниров 30 и 31 соединен с режущим элементом 19. Талреп 29 содержит стяжную гайку 32 с левой и правой навивками резьбовыми втулками 33 и 34, контргайку 35, винт 36 и 37 с проушинами 38 и 39. Проушины 38 и 39 осями 40 и 41 соединены с кронштейнами 42 и 43 на тыльных сторонах транспортирующего элемента 18 и режущего элемента 19 каждого ножа 10(11) (см. фиг.3).

Вертикально и соосно ориентированные шарниры 30 и 31 посредством пары кронштейнов 44 и 45 и осей 46 соединяют транспортирующий элемент 18 с режущим элементом 19. Талреп 29 позволяет бесступенчато в широком диапазоне изменять удаление полевых обрезов 27 от оси вращения вертикальной стойки 9.

Перед началом работы раму 1 орудие посредством пальцев и тяг 46, 47, 48, гидронавесной системы трактора 49 соединяют с кронштейнами 2, 3 и 4. Карданный телескопический вал 6 шарниром Гука 8 соединяют с валом отбора мощности (ВОМ) 50 трактора 49. Тягами 46-48 гидронавесной системы трактора 49 размером 1 поднимают транспортное положение. Упоры 15 на диаметрально противоположных концах поводков 13, 14 устанавливают для обеспечения заданной глубины лунки. Упоры 15 при вращении вертикальной стойки 9 ограничивают вертикальное перемещение ножей 10, 11. Далее проверяют техническое состояние наконечника 12, витков шнека бура 17, рабочих кромок 22, 23 лезвий 20, 21 транспортирующих 18 и режущих 19 элементов. Затем включают ВОМ 50 агрегатируемого трактора 49 и на малых частотах (оборотах) вращения проверяют работу узлов привода вертикальной стойки 9.

За лезвием 21 на тыльной стороне каждого режущего элемента 19 с возможностью изменение вертикального положения размещены скалывающие элементы 51. Каждый скалывающий элемент 51 (см. фиг.4) размещен с возможностью вертикального перемещения в цилиндрической полости 52 несущего бруса 53 режущего элемента 19. Шток скалывающего элемента 19 в цилиндрической полости подпружинен. Вертикальное перемещение штока скалывающего элемента 19 ограничено регулируемым упором 54. Упор 54 ввернут в резьбовую крышку 55, установленную в цилиндрической полости 52. Шаг расстановки скалывающих элементов 51 на несущем брусе 53 режущего элемента 19 выполнен равным 10-150 мм.

Орудие для поделки искусственных водосборов работает следующим образом.

При выезде на пастбище, отведенное под реконструкцию саванными перестройками, древесными насаждениями, на поле колышками по ранее рассчитанным схемам отмечает центры лунок искусственных водосборов. Механизатор раму 1 орудия устанавливает над центром колышка. Наконечник под весом орудия внедряется в верхний горизонт 28 пастбища. Далее включают ВОМ 50 трактора 49. При вращении вертикальной стойки 9 наконечник 12 врезается в почву верхнего слоя. Ветками шнекового бура 17 выполняется посадочное место в виде полого цилиндра.

При заглублении на установленную глубину шнекового бура 17 в работу вступают транспортирующие элементы 18 на поводках 13 и 14. Рабочими кромками 22 лезвий 20 вынутый грунт шнековым буром 17 из посадочного места смещается на периферию. Одновременно с этим рабочие кромки 22 лезвий 20 разрабатывают верхний слой почвы верхнего горизонта 28 и также смещают агрономически ценные почвенные агрегаты на периферию. С заглублением наконечника 12 и шнекового бура 17 в работу вступают рабочие кромки 23 лезвий 21 и режущие элементы 19 ножей 10, 11. Или формируется конусная часть лунки для искусственного водосбора. Почва и грунт с поверхностей режущих элементов 19 ножей 10 и 11 сходит на поверхность пастбища. Полевыми обрезами 27 режущих элементов 19 формируется кольцевой вал вокруг посадочного места, увеличивая общую глубину лунки. Диаметр конусной части на поверхности лунки является превалирующим при сборе естественных осадков. В осенне-зимний период в условиях аридной зоны выпадает наибольшее количество естественных осадков в виде дождя, инея, снега, льда. Жидкие осадки стекают в цилиндрическое посадочное место 33 и аккумулируются в нем. По мере оттаивания верхнего горизонта влага распределяется в нижние горизонты. В ранний весенний период ведут посадку древесных насаждений либо саженцами с комом земли, либо без него. В период вегетации растений коническая поверхность 16 лунки заполняется листьями, побегами, а в дальнейшем - мортмассой, этим достигается мульчирование поверхности лунки. Выпадающие ливневые летние осадки аккумулируются в лунке, мортмасса включает иссушение верхнего слоя. Благодаря искусственно созданному микроклимату саженцы укореняются и трогаются в рост. Кольцевой вал вокруг лунки сдерживает прорастание сорной растительности на конической поверхности 16 лунки.

При работе на переуплотненных почвах и их низкой влажности и для выполнения лунок меньшего диаметра поступают следующим образом. Сначала отвинчивают контргайку 35. Затем стяжную гайку 32 талрепа 29 навинчивают на винт 36 с правой навивкой. Расстояние между осями 40 и 41 уменьшается, а кронштейны 42, 43 взаимно приближают тыльные плоскости транспортирующего элемента 18 ножа 10 и режущего элемента 19. Полевой обрез 27 режущего элемента 19 приближают к оси вращения стойки 9. Этим уменьшают радиус выполненной лунки. Далее контргайку 35 фиксируют вместе со стяжной гайкой 32 на винте 37 с левой навивкой. С транспортирующим элементом 18 и режущим элементом 19 ножа 11 поступают аналогичным образом.

При работе на переуплотненных почвах скалывающие элементы 51 регулируемыми упорами 54 выдвигают ниже плоскости резания режущей кромки 23 лезвием 21 (см. фиг.4). Каждый скалывающий элемент 51 делает узкую кольцевую канавку на глубину 20...50 мм. Этой канавки достаточно, чтобы в дальнейшем режущей кромкой 23 лезвия 21 отделять куски и глыбы от монолита. Этим достигают устойчивую работу режущих элементов 19 орудия.

Таким образом, заявленное орудие для поделки искусственных водосборов способно накапливать все выпадающие ливневые осадки без их стока и тем самым создать оптимальные условия произрастания древесных насаждений. Изменяемые положения режущих элементов относительно транспортирующих элементов радиально ориентированных ножей способны в широком диапазоне изменять диаметры лунок и работать в различных почвенно-климатических зонах.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при формировании лесопастбищ на аридных территориях. Орудие содержит вращающуюся вертикальную стойку с ножами, наконечником в нижней части и поводком с упором. Упор контактирует с поверхностью лунки. Нож снабжен транспортирующим и режущим элементами. Транспортирующий элемент посредством талрепа, вертикально и соосно установленных шарниров соединен с режущим элементом. Нижние кромки транспортирующих и режущих элементов имеют лезвия. Рабочие кромки лезвий ориентированы вдоль образующей конической поверхности. За лезвиями на тыльной стороне каждого режущего элемента с возможностью изменения вертикального положения размещены скалывающие элементы. Такое конструктивное выполнение обеспечит при минимальных энергозатратах высокую производительность труда и снижение себестоимости лесопастбищ на субаридных и аридных территориях. 4 ил.

Орудие для поделки искусственных водосборов, содержащее вращающуюся вертикальную стойку с ножами, наконечником в нижней части и поводком с упором, контактирующим с поверхностью лунки, отличающееся тем, что каждый упомянутый нож снабжен транспортирующим и режущим элементами, при этом транспортирующий элемент посредством талрепа, вертикально и соосно установленных шарниров соединен с режущим элементом, нижние кромки транспортирующих и режущих элементов имеют лезвия, рабочие кромки которых ориентированы вдоль образующей конической поверхности, а за лезвиями на тыльной стороне каждого режущего элемента с возможностью изменения вертикального положения размещены скалывающие элементы.