ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ КАТОК Российский патент 2010 года по МПК A01B29/04 

Заявляемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к почвообрабатывающим рабочим органам, предназначенным для послеуборочной обработки почвы, паров, подготовки почвы под посев и подповерхностного прикатывания почвы после посева, борьбы с сорняками и выравнивания поверхности поля.

Известен почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы (SU 1496650 к A01B 49/04, 30.07.89), который состоит из оси, на которой посредством спиц размещены диски в виде колец, образованных двумя коническими поверхностями, причем угол внутренней конической поверхности кольца равен или больше угла наружной конической поверхности. Диски на оси расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, а каток установлен под некоторым углом атаки к направлению перемещения.

Недостатком указанного технического решения катка для уплотнения почвы является то, что одновременно с выравниваниями поверхности почвы происходит излишний ее перенос в одну из сторон в зависимости от угла атаки. При этом ровная поверхность, образуемая после прохода катка, имеет уклон, который при прикатывании посевов создает различную глубину заделки семян и, как следствие, приводит к неравномерным их всходам, а при дожде вода, стекая в более низкие части поверхности обработанной почвы, которые образуются на стыках проходов катков, приводит к образованию ручьевых потоков воды, смывающих мелкие частицы почвы вплоть до образования канав, образуя водную эрозию почвы. К недостаткам данного технического решения можно отнести и сложность технологического процесса изготовления катков.

Наиболее близким к изобретению является каток (RU 2119734 C1), выбранный в качестве прототипа, содержащий поперечный брус, который болтами соединен с рамой почвообрабатывающего агрегата, на концах поперечного бруса закреплены неподвижно поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах посредством цапф установлен вал, на котором смонтирован симметрично относительно продольной оси агрегата цилиндрический барабан, состоящий из приваренных к валу дисков и закрепленных на них в виде многозаходных спиралей зубчатых планок, имеющих направление навивки от центра агрегата в его стороны.

Недостатком указанного решения катка является то, что зубчатые планки катка, выполненные в виде многозаходной спирали, своими торцами проникают в разрыхленный слой почвы, крошат глыбы, уплотняют нижележащий слой, а верхний слой в центральной части катка витками, имеющими максимальный угол между спиралями планок и образующей поверхности катка, отбрасывается от продольной оси агрегата в обе его стороны, но при этом вычесывание сорных растений, а также пожнивных остатков из почвы с их укладкой на поверхность поля не производится.

Целью изобретения является обеспечение вычесывания из верхних слоев почвы сорных растений (борьба с сорняками) и пожнивных остатков с их укладкой на поверхность поля и образованием «гидрозамка», подобного луговой или лесной подстилке, с одновременным подповерхностным прикатыванием и вспушиванием (перемешиванием с воздухом) поверхностного мелкоизмельченного слоя почвы, а также выравниванием поверхности поля.

Цель достигается тем, что на поперечном брусе, закрепленном неподвижно посредством болтовых соединений к раме почвообрабатывающего агрегата, установлены неподвижно продольные брусья с отверстиями, на которых посредством болтов - осей - смонтированы брусья катков, с возможностью установки их под углом к поперечному брусу, на брусьях катков подвижно установлены поводки, подвижность которых, в сторону почвы, ограничивается упорами, поводки с брусьями катков дополнительно соединены посредством винтовых пружин, один конец которых неподвижно закреплен на брусьях катков, а второй - на поводках через регулировочные винтовые тяги, на нижних концах поводков в подшипниковых узлах посредством цапф установлены валы, на которых неподвижно закреплены посредством спиц по n заходным винтовым линиям со смещением вдоль вала шагом, равным С, винтовые полосы шириной а, имеющие шаг винта t и наклоненные к образующей цилиндра, описывающего каток, под углом δ, угол наклона проекции винтовой полосы на любую поверхность, проходящую через ось катка к оси катка, определяется выражением

где Н - принятая максимальная высота необработанных гребней обработанной поверхности поля, мм;

D - диаметр винтового катка, мм;

С - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующей цилиндрической поверхности, описывающей каток, мм (выбирается из практических соображений обеспечения незабивасмости винтовых полос катка почвой и принимается более 100 мм).

Шаг винтовой полосы катка определяется выражением

Количество заходов винтовых полос определяется

При получении дробного числа, оно округляется до целого согласно правилу округления дробных чисел, например, n_п, затем пересчитываются все другие характеристики катка

где - пересчитанное (уточненное) расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующей цилиндрической поверхности, описывающей каток, мм.

где b' - расстояние между соседними витками катка, мм.

Расчет уточненной высоты необработанных гребней H_п обработанного предлагаемой конструкцией катка поля определится из выражения

Указанные отличия являются существенными, так как позволяют:

- вычесать из верхнего слоя почвы (5…6 см) сорные растения и пожнивные остатки, уложить их на поверхность поля, образовав тем самым как бы «гидрозамок» одностороннего действия, который обеспечивает достаточно высокое впитывание дождевой или другой воды в почву, а испарение влаги из почвы существенно затрудняет, тем самым образуя в почве как бы паровой эффект, который обеспечивает благоприятные условия для жизнедеятельности аэробных бактерий, то есть создается как бы слой из растительных остатков, аналогичный луговой или лесной подстилке;

- произвести подповерхностное прикатывание почвы и вспушивание мелкоизмельченного верхнего слоя почвы, что при обработке посевов позволяет более полно обеспечить контакт почвы с семенами и насыщение их влагой, а верхний вспушенный мелкоизмельченный слой (перемешанный с воздухом) почвы максимально сохраняет влагу от испарения;

- установка катков под углом к направлению движения агрегата позволит обеспечить выравнивание поверхности поля.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен заявляемый почвообрабатывающий каток: а - вид сверху, б - вид сбоку; на фиг.2 - элемент катка; фиг.3 - схема взаимодействия винтовой полосы катка с почвой; фиг.4 - схема взаимодействия винтовой полосы катка с сорняком; фиг.5 - высота гребней необработанной почвы обработанного поля.

Почвообрабатывающий винтовой каток, содержащий поперечный брус 1, который болтовыми соединениями 2 установлен на раме почвообрабатывающего агрегата, установленные на поперечном брусе жестко продольные брусья 3 с отверстиями 4, на которых смонтированы посредством болтов - осей - 5 брусья катков 6, причем брусья катков 6 могут устанавливаться под углом к поперечному брусу 1, благодаря возможности перестановки одного из их концов в отверстиях 4 продольных брусьев 3, на брусьях катков 6 подвижно установлены поводки 7, подвижность которых в сторону почвы ограничивается упором 8, поводки 7 с брусом катка 6 также соединены винтовыми пружинами 9, один конец которых неподвижно закреплен на брусьях катков 6, а второй - на поводках 7 посредством регулировочных винтовых тяг 10, которые позволяют изменять жесткость винтовой пружины и тем самым давление катка на почву, на нижних концах поводков 7 в подшипниковых узлах 11 посредством цапф установлены валы катков 12, к валам катков 12 посредством спиц 13, установленных на них жестко с шагом С вдоль их осей, закреплены винтовые полосы 14 с шагом С шириной а, составляющие угол δ с образующей цилиндрической поверхностью, описывающей каток, и угол β к оси катка.

Почвообрабатывающий винтовой каток работает следующим образом - при перемещении винтового катка агрегатом по поверхности поля винтовые полосы 14 входят в почву под углом β к оси катка и углом δ к образующей цилиндра, описывающего этот каток, как бы прочесывая ее, при этом сорные растения и пожнивные остатки захватываются торцами винтовых полос 14 (фиг.4) катка, выносятся из почвы и укладываются на ее поверхность, а сама почва при этом мелко измельчается, перемешивается с воздухом - вслушивается (фиг.3), образуя слой, препятствующий прогреву почвы и тем самым испарению влаги из более глубоких слоев почвы. Одновременно нижними поверхностями винтовые полосы 14 катка уплотняют почву, на которую они опираются в процессе перемещения, причем тем сильнее, чем сильнее подтянуты винтовые пружины 9 катков. Винтовыми пружинами 9 регулируется также глубина обработки почвы. Если выравнивание поверхности почвы является недостаточным, то эффект выравнивания катком поверхности поля может быть увеличен перестановкой одного из концов бруса катка 6 в отверстиях 4 продольных брусьев 3, угол установки (угол атаки) при этом может изменяться до 15°.

Каток содержит поперечный брус, который болтовыми соединениями закреплен на раме почвообрабатывающего агрегата. На поперечном брусе закреплены продольные брусья с отверстиями, на которых посредством болтовых осей смонтированы брусья катков с возможностью установки их под углом к поперечному брусу. Брусья катков имеют подвижно установленные поводки, подвижность которых в сторону почвы ограничена упорами. На нижних концах поводков в подшипниковых узлах посредством цапф установлены валы катков. Поводки с брусьями катков дополнительно соединены посредством винтовых пружин. Один конец пружин неподвижно закреплен на брусьях катков, а второй - на поводках через регулировочные винтовые тяги. На валах с определенным шагом закреплены спицы. На спицах смонтированы неподвижно с определенным шагом винтовые полосы. Винтовые полосы смонтированы под углом к образующей цилиндрической поверхности, описывающей каток. Предусмотрены зависимости для определения угла наклона проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось катка, шага винтовой полосы, количества винтовых полос в катке и уточненной максимальной высоты необработанных гребней почвы обработанного поля. Такое конструктивное выполнение позволит обеспечить вычесывание сорняков и пожнивных остатков из поверхностного слоя с формированием ими мульчирующего слоя и выравнивание поверхности поля. 5 ил.

Почвообрабатывающий винтовой каток для вычесывания из верхнего слоя почвы сорных растений и пожнивных остатков и укладки их на поверхность поля с образованием подобия луговой или лесной подстилки с одновременным подповерхностным прикатыванием и вспушиванием поверхностного мелко измельченного слоя почвы, а также выравнивания поверхности поля, содержащий поперечный брус, который болтовыми соединениями закреплен на раме почвообрабатывающего агрегата, поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах посредством цапф установлены валы катков, отличающийся тем, что на поперечном брусе закреплены продольные брусья с отверстиями, на которых посредством болтовых осей смонтированы брусья катков с возможностью установки их под углом к поперечному брусу, причем на брусьях катков подвижно установлены поводки, подвижность которых в сторону почвы ограничена упорами, при этом поводки с брусьями катков дополнительно соединены посредством винтовых пружин, один конец которых неподвижно закреплен на брусьях катков, а второй - на поводках через регулировочные винтовые тяги, а на валах с шагом С закреплены неподвижно посредством спиц винтовые полосы шириной а, имеющие шаг t и составляющие угол δ с образующей цилиндрической поверхности, описывающей каток, при этом угол наклона проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось катка, к оси катка определяют по выражению:

где Н - максимальная высота необработанных гребней почвы для обработанного поля, мм; D - диаметр винтового катка, мм; С - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующих цилиндра, описывающего винтовой каток, мм; шаг винтовой полосы t определяют по выражению:
, мм,
а количество винтовых полос в катке определяют по зависимости:
,
а уточненную максимальную высоту необработанных гребней почвы обработанного поля определяют по зависимости:

где n_n - количество винтовых полос, рассчитанное по формуле и округленное до целого числа.