СПОСОБ ПОЧВООБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2009 года по МПК A01B21/08 

Изобретение относится к почвообработке, а конкретнее к способу подготовки почвы к посеву с использованием дисковых борон и вибрационных импульсов, воздействующих на почву.

Известен способ почвообработки с использованием дисковой бороны и вибрационных импульсов (LEMKEN "Роторный культиватор РУБИН 9" GmbH & Со. KG Weseler Str5D-46519 Alpen. Postfach 1160, D-46515 Alpen).

Способ заключается в том, что диски бороны закреплены на индивидуальных стойках, которые подпружинены. Это позволяет бороне повторять рельеф почвы, исключает перегрузку при наезде на препятствия, например камни, так как диск, амортизируя, перекатывается через них. Кроме того, при работе бороны подпружиненные стойки начинают самопроизвольно вибрировать, что позволяет дискам самоочищаться. Вибрационные импульсы передаются почве, в которой импульс превращается в затухающее колебание - сейсмическую поверхностную волну, распространяющуюся в поверхностном (0...0,5 м) слое почвы со скоростью (300...1000 м/с).

Недостатком способа является то, что вибрация стоек возникает самопроизвольно в процессе работы бороны, зависит от флуктуации почвы и обладает малой интенсивностью, что приводит к недостаточной очистке дисков при сырой почве. На почву такие колебания оказывают незначительное влияние.

Известен способ почвообработки с генерированием вибрационных импульсов батареей дисков, реализованный в устройстве (см. ЕПВ (ЕР) МКИ А01В 21/08, заявка №0045060 УДК 631.313. Публикация 82.02.03 №5 "Держатель для создания упругой поддержки для набора дисков на раме дисковой бороны и т.п.") - прототип.

Недостатком способа также является то, что вибрационные колебания генерируются самопроизвольно при работе бороны, не регулируются и обладают малой интенсивностью, оказывая несущественное влияние на обработку почвы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение крошения почвы и разрушение связей почвы с корневой системой.

Указанный технический результат достигается тем, что вибрационные колебания создают в виде суммы механических колебаний, получаемых от вращения каждого диска, имеющего кулачок, его рессорной стойки, при этом создаваемые дисками колебания передают на раму бороны. Для заявляемого устройства технический результат достигается также и за счет связи между дисками, кулачками и стойками-упорами, а именно за счет жесткого крепления кулачков по центру дисков с возможностью вращения вместе с ними и контактирующими с кулачками стоек-упоров, смонтированных на раме с возможностью вертикального перемещения и снабженных оголовком-бойком для передачи колебаний от дисков раме.

Более подробно сущность изобретения будет изложена ниже с помощью устройства, схематический чертеж которого приведен на фиг.1.

На фиг.1 изображено устройство для почвообработки - дисковая борона с механическим генератором вибрационных колебаний. На фиг.1A показан вид по стрелке А фиг.1.

На фиг.2 представлены варианты вибраторов (а и b).

На фиг.3 представлен амплитудно-частотный спектр излучаемых вибрационных импульсов.

Устройство в виде дисковой бороны состоит из рамы 1 с параллельными рядами фронтально установленных на поперечных брусьях 2 рамы 1 дисков 3 на подпружиненных стойках 4, выполненных, например, в виде С-образной рессоры (пружины) с кулачковым механизмом, состоящим из кулачка 5, подпятника 6 и стойки-упора 7. На фиг.1 также показана почва 8 с корневой системой 9.

На фиг.2 показана стойка-упор 7, свободно перемещающаяся вверх-вниз в брусе 2 рамы 1, подпружиненная пружиной 10, при помощи гайки 11, через оголовок-боек 12 (два варианта исполнения: а и b).

Работает устройство по заявленному способу следующим образом.

При рабочем проходе дисковой бороны по полю диски 3, имеющие угол атаки и угол наклона к вертикальной плоскости, заглубляясь в почву, производят ее резание и оборот отрезанного пласта. Диски установлены в шахматном порядке, поэтому каждый диск обрабатывает свою полосу почвы.

В связи с тем что на дисках 3, в их центре, жестко закреплены кулачки 5, они вращаются вместе с дисками 3. В кулачки 5, через подпятник 6, уперты стойки-упоры 7.

Кулачки 5 могут иметь разные размеры, разное количество граней и разную конфигурацию, что обеспечивает разную величину перемещения диска 3 вверх-вниз и разное количество этих перемещений в единицу времени, то есть все диски 3 и стойки 4 могут иметь разный частотный состав излучаемых импульсов. Кроме того, каждая стойка 4, выполненная в виде С-образной рессоры (пружины), в процессе качения диска 3 за счет флуктуации почвы на своей полосе имеет и свою постоянную вибрацию. Суммирование всех вибрационных импульсов дисков и рессор превращает борону в генератор вибрационных колебаний.

При помощи сменных кулачков 5 вибрационные колебания можно сосредоточить в желаемом диапазоне частот. Например, в диапазоне 5÷20 Гц, что является собственной частотой поверхностного слоя почвы. Вокруг бороны создается ореол виброволнового поля, поверхностная волна которого впереди и сбоку бороны будет разрушать связи корневой системы растений с землей, разрушать сцепление (адгезию) разнотипных пород с землей (глина-земля, галька-земля, песок-земля и пр.). Нарушается также и сцепление собственно частиц земли. Такая почва становится рыхлой, легче поддается обработке, что приводит к снижению энергоемкости процесса, улучшается качество обработки. Легче заглубляются диски бороны в почву и очищаются от земли и растительных остатков.

Если принять скорость движения дисковой бороны V_б=3,5 м/с, диаметр диска D_a=560 мм и угол атаки 15°, то при 8-гранном кулачке диск совершит ≈16 колебаний в секунду, т.е. будет работать с частотой 16 Гц. Амплитудно-частотный спектр таких импульсов представлен на фиг.3, кривая 1. За счет изменения конфигурации и размеров кулачка 5 можно менять амплитуду вибрационного импульса (его интенсивность) и частотный состав импульса, то есть настраивать борону как генератор вибрационных импульсов под параметры и свойства пахотного слоя почвы. В связи с тем, что вокруг бороны, как источника вибрационных колебаний, создается поле вибрационных поверхностных волн, то вокруг бороны происходит предварительная подготовка почвы. Нарушается связь корневой системы растений с почвой и адгезия почвы с инородными включениями, нарушается слитность почвы. В тот момент, когда борона проходит по подготовленной почве, а интенсивность вибраций под самой бороной максимальна, то обработка почвы происходит легче. Снижается энергоемкость процесса. От вибрации диски самоочищаются. В чистом виде диски лучше измельчают пожнивные остатки. Вибрация способствует более легкому заглублению дисков. Все это обеспечивает достижение технического результата.

В связи с тем что стойка 4 выполнена в виде С-образной рессоры, в процессе работы бороны, за счет флуктуации почвы, по которой движется диск 3, стойка 4 начинает вибрировать и становится источником колебаний (см. фиг.3, кривая 2). Эти частоты, суммируясь с основными (см. кривая 1), дают суммарный спектр (кривая 3), расширяют частотный диапазон, что расширяет возможности бороны.

Возможно получение вибраций и от стойки-упора 7 (см. фиг.2), которая, перемещаясь вверх-вниз за счет кулачка 5 и пружины 10, своим оголовком-бойком 12 будет производить по раме 1 удары, которые через диски 3 будут передаваться почве 8 в виде пакета колебаний от всех стоек. Жесткое крепление кулачков по центру дисков с возможностью вращения вместе с ними и контактирующими с кулачками стоек-упоров, смонтированных на раме о возможностью вертикального перемещения и снабженных оголовком-бойком, передает колебания от дисков раме.

В итоге получается новая технология, которая снижает энергоемкость обработки почвы, повышает качество обработки, диски самоочищаются от сырой налипшей почвы. Диски при работе повторяют рельеф почвы, перекатываются через преграды в виде камней, что повышает надежность бороны. Борона легко настраивается на нужную частоту вибраций. Все это обеспечивает достижение технического результата.

Изобретение промышленно применимо. Борона может быть изготовлена в условиях завода.

Способ включает обработку почвы дисковой бороной, совершающей вибрационные колебания. Вибрационные колебания создаются в виде суммы механических колебаний, получаемых от вращения каждого диска, имеющего кулачок, и его рессорной стойки. Создаваемые дисками колебания передают на раму бороны посредством стойки-упора, контактирующего с кулачком каждого диска. Интенсивность и спектральный состав колебаний регулируют путем смены кулачка на диске. Устройство содержит борону с дисками на пружинных стойках. В центре каждого диска жестко закреплен с возможностью вращения вместе с диском кулачок. Кулачок контактирует со стойкой-упором, смонтированным на раме бороны с возможностью вертикального перемещения и снабженным оголовком-бойком. Кулачки выполнены различной конфигурации и сменными. Такие технология и конструктивное выполнение позволят снизить энергоемкость почвообработки, облегчить заглубление дисков бороны, улучшить очищение дисков от липкой почвы и растительных остатков, улучшить крошение почвы и разрушить связи почвы с корневой системой растений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ почвообработки, включающий обработку почвы дисковой бороной, совершающей вибрационные колебания, отличающийся тем, что вибрационные колебания создают в виде суммы механических колебаний, получаемых от вращения каждого диска, имеющего кулачок, и его рессорной стойки, при этом создаваемые дисками колебания передают на раму бороны посредством стойки-упора, контактирующего с кулачком каждого диска, причем интенсивность и спектральный состав колебаний регулируют путем смены кулачка на диске.2. Устройство для почвообработки, содержащее борону с дисками на пружинных стойках, отличающееся тем, что в центре каждого диска жестко закреплен с возможностью вращения вместе с диском кулачок, контактирующий со стойкой-упором, смонтированным на раме бороны с возможностью вертикального перемещения и снабженным оголовком-бойком.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кулачки выполнены различной конфигурации и сменными.