ДИСКО-ПЛОСКОРЕЗ ПОЛОСНЫЙ ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК A01B49/02 

Заявленное изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, преимущественно к почвообрабатывающим орудиям с пассивными рабочими органами, и может быть использовано в сельском хозяйстве для паровой и послеуборочной обработки пахотного слоя почвы с одновременным разрушением плужной подошвы.

Известно почвообрабатывающее орудие, включающее раму с серьгой, брусья левый и правый, установленные внутренними концами на раме шарнирно, а наружными концами опирающиеся на колесные каретки. Наружные концы брусьев также соединены с рамой тягами. К брусьям посредством поводков подвижно закреплены дисковые батареи, состоящие из вала, на котором установлены вогнуто-выпуклые диски, разделенные распорными втулками (Лущильник дисковый гидрофицированный ЛДГ-10. Руководство по сборке и эксплуатации).

Недостатками указанного технического решения почвообрабатывающего орудия является то, что при обработке почвы с достаточно большим количеством пожнивных остатков, а также растущей растительностью происходит их наматывание на единую ось батареи дисков и последующее забивание ее почвой, что делает агрегат неработоспособным. Приходится останавливать почвообрабатывающее орудие и очищать его рабочие органы от забившейся между дисками растительной массы и земли. Известно также почвообрабатывающее орудие «культиватор-плоскорез», включающее раму, опирающуюся на регулируемые опорные колеса, на раме смонтированы посредством болтовых соединений стойки с плоскорежущими лапами, на которых установлены правый и левый лемеха с долотом. На верхней задней части у всех стоек неподвижно закреплен кронштейн с регулировочным винтом, который устанавливает рабочий угол плоскорежущих лап (техническое описание и инструкция по эксплуатации культиватора-плоскореза КПШ-9).

Глубина обрабатываемой почвы этим орудием изменяется от 7 до 18 см. Таким образом обрабатывается только пахотный слой почвы. Следовательно, недостатком этого почвообрабатывающего орудия являются также невозможность разрушения плужной подошвы.

Наиболее близким к изобретению является почвообрабатывающее орудие, принятое нами за прототип, включающее раму, с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы подвижно вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки и расположены фронтально по ширине захвата, кроме того, диски на первом и втором брусьях установлены вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков, в последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния t на количество рядов поперечных брусьев n, при этом они имеют наклон к вертикальной плоскости (патент RU №2185044, A01B 21/08). Глубина, на которую данным орудием обрабатывается почва, составляет 5-18 см, то есть обрабатывается только пахотный слой почвы.

Недостатком указанного выше орудия является невозможность разрушения плужной подошвы, которая повсеместно образована в результате многократных проходов по полям тракторов, комбайнов и другой мобильной техники. В плотной и твердой подпахотной почве существенно снижается жизнедеятельность почвенной микрофлоры, нарушен водно-воздушный обмен пахотного слоя почвы с более глубинной, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур до 20-40%. Недостатком данного почвообрабатывающего орудия также является то, что в процессе работы, несмотря на установку специальных уплотнителей, в зазор между внутренними диаметрами подшипников скольжения и верхней частью вертикальных стоек с осями на концах попадает пыль, частицы почвы, мелкий песок и т.д. Это приводит к заклиниванию данного подшипникового узла, делая его неподвижным. Часто исправить это не удается. Приходится полностью срезать данный подшипниковый узел вместе с вертикальной стойкой и менять их на новые.

Целью изобретения является устранение указанных выше недостатков, а так же обеспечение одновременно с обработкой пахотного слоя почвы, разрушение плужной подошвы и улучшение водно-воздушного обмена пахотного и подпахотного слоев земли; увеличение функциональных возможностей орудия; упрощение процедуры переоборудования (по потребности пользователя); повышение надежности почвообрабатывающего орудия и снижение себестоимости выполняемых работ.

Цель изобретения достигается тем, что известное почвообрабатывающее орудие включает в себя раму с закрепленными на ней поперечными брусьями, на которых подвижно смонтированы вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски. При этом диски имеют регулируемый угол атаки α и расположены на поперечных брусьях фронтально по ширине захвата. Кроме того, диски на первом и втором брусьях расположены вогнутыми или выпуклыми сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют парный ряд дисков. В последующих парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния а на количество поперечных брусьев n. При этом диски имеют наклон к вертикальной плоскости под углом β. Согласно изобретению, на раме закреплены регулируемые передние и задние колеса, причем передние используются только в рабочем режиме. Передние колеса, вертикальные стойки с осями на концах и установленных на осях с возможностью вращения сферические диски являются съемными. Междисковое расстояние а на каждом поперечном брусе равно 400 или 640 мм. Подшипники скольжения вертикальных стоек с осями на концах выполнены в виде двух подшипниковых шайб, закрепленных неподвижно и соосно на верхней и нижней стенках поперечных брусьев. Причем диаметр нижних подшипниковых шайб больше диаметра верхних подшипниковых шайб. Верхняя часть вертикальных стоек с осями на концах выполнена ступенчатой под верхние и нижние подшипниковые шайбы соответственно. Вертикальные стойки в подшипниковых шайбах закрепляются посредством шайб и болтов, причем диаметр шайб больше диаметра отверстий верхних подшипниковых шайб. Длина ступенчатой части вертикальных стоек выполнена таковой, что после их установки в подшипниковых шайбах поперечных брусьев и закрепления посредством шайб и болтов получаем крепежный узел, жесткость которого соответствует жесткости при использовании подшипниковых втулок. Между подшипниками скольжения вертикальных стоек дисков на каждом втором поперечном брусе парных рядов дисков неподвижно закреплены пары кронштейнов с отверстиями. В кронштейны можно устана вливать стойки щелеватели, на нижних концах которых смонтированы неподвижно каналообразователи или рыхлительные элементы. Причем длина стоек щелевателей такова, что обеспечивает образование щелей и каналов или разрыхленных полос в необработанной почве на глубину от 250 мм до 500 мм. Изменение глубины работы рабочих органов может регулироваться углом атаки α, передними и задними колесами, а также несколькими парами отверстий в стойках щелевателях с интервалом 50 мм. Начиная от крайнего левого подшипника скольжения одного из двух первых поперечных брусьев первого или второго парных рядов дисков на расстоянии ¹ / ₄ a от него, неподвижно закреплен первый кронштейн с отверстиями, затем вправо от этого кронштейна через два подшипника скольжения. Так же на расстоянии ¹ / ₄ a от последнего подшипника скольжения из двух неподвижно закреплен второй кронштейн с отверстиями, и так - до конца данного поперечного бруса. Далее на оставшемся первом поперечном брусе первого или второго парных рядов дисков, также начиная от крайнего левого подшипника скольжения на расстоянии ³ / ₄ а, неподвижно закреплен первый на этом поперечном брусе кронштейн с отверстиями, затем вправо через два подшипника скольжения на расстоянии ³ / ₄ a от последнего из двух подшипников скольжения так же закреплен неподвижно второй кронштейн с отверстиями, и так - до конца этого поперечного бруса. На кронштейны с отверстиями посредством болтовых соединений установлены стойки с плоскорежущими лапами. На стойках смонтированы правые и левые лемеха и долота, причем у каждой стойки в верхней задней части неподвижно закреплен кронштейн с регулировочным винтом для установки рабочего угла плоскорежущей лапы.

Указанные отличия являются существенными, так как использование в почвообрабатывающем орудии съемных вертикальных стоек с осями на концах и установленных на осях с возможностью вращения сферических дисков, установка взамен этих стоек на кронштейнах с отверстиями стоек с плоскорежущими лапами, на которых смонтированы правые и левые лемеха и долота, позволяет расширить функциональные возможности почвообрабатывающего орудия, увеличив тем самым его годовую загрузку, что позволит существенно снизить амортизационную составляющую его применения в себестоимости производимой продукции. Введение в почвообрабатывающее орудие щелевателей с каналообразователями или разрыхлительных элементов с изменяемой глубиной обработки почвы позволяет образовывать в плужной подошве щели с каналами на дне щели или взрыхление полосы в почве на различной глубине. Что обеспечит подвод на различных глубинах дождевой или иной воды в плотную и твердую плужную подошву, которая пропитывает ее в летне-осенний период, делая влажной, сырой, а в осенне-зимний период такая почва замерзает, вспучивается и расширяется, разрыхляя тем самым плужную подошву, которая после оттаивания сохраняет разрыхленное состояние, имея при этом монолитную структуру, которая в первой половине лета, когда воздух, особенно сухой, обеспечивает резкое снижение выноса влаги из почвы в результате воздухообмена между почвой и воздухом. Это позволяет растениям более успешно пережить засуху этого периода до начала дождей, в то время как сплошное глубокое рыхление плужной подошвы формирует ее структуру глыбистой, имеющей повышенный воздухообмен, что приводит к значительно большему выносу влаги из почвы. Использование конструкции подшипников скольжения в виде двух подшипниковых шайб, в которых диаметр отверстия верхних подшипниковых шайб меньше, а диаметр нижних больше, закрепленных неподвижно и соосно соответственно на нижней и верхней стенках поперечных брусьев, а так же изготовление монтажной части вертикальных стоек ступенчатой, где верхний установочный диаметр ступенчатой части вертикальной стойки соответствует диаметру верхней подшипниковой шайбе, и соответственно, нижний установочный диаметр монтажной части вертикальной стойки равен диаметру отверстия нижней подшипниковой шайбе, позволяет после сборки этих деталей получить узел, жесткость которого соответствует жесткости при использовании цельной подшипниковой втулки, а так же по причине того, что подшипниковые шайбы по длине гораздо короче подшипниковых втулок, исключить заклинивание в результате попадания в зазор между подшипниковыми шайбами и ступенчатой частью вертикальных стоек пыли, частичек почвы, мелкого песка и т.д. Такая конструкция подшипникового узла также обеспечивает быструю разборку и сборку при необходимости ремонта и смены рабочих органов.

Предлагаемое почвообрабатывающее орудие позволяет создать условия для разрушения плужной подошвы естественным холодом в зимний период года, при этом в целом тратится в 6-8 раз меньше энергии, чем при традиционном способе разрушения плужной подошвы - глубоким рыхлением.

Использование этого низкоэнергоемкого подхода для разрушения плужной подошвы позволяет разрабатывать конструкции высокопроизводительных почвообрабатывающих орудий для разрушения плужной подошвы и использовать их повсеместно.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема расстановки в почвообрабатывающем орудии дисков и стоек щелевателей.

На фиг.2 изображена схема расстановки в почвообрабатывающем орудии стоек с плоскорезными лапами и стоек щелевателей.

На фиг.3 изображено почвообрабатывающее орудие, вид с боку с дисками и стойками щелевателями.

На фиг.4 изображено почвообрабатывающее орудие, вид с боку с плоскорежущими лапами и стойками щелевателями.

На фиг.5 показан дисковый рабочий орган.

На фиг.6 показана стойка щелевателя с каналообразователем.

На фиг.7 показана стойка щелевателя с рыхлительными элементами.

На фиг.8 показана стойка с плоскорежущей лапой, с установленными лемехами и долотом.

Почвообрабатывающее орудие содержит раму 1, прицеп 2, передние съемные колеса 3, задние транспортные колеса 4, поперечные брусья 5, с закрепленными в них неподвижно подшипниками скольжения 6; выполненными в виде верхних подшипниковых шайб 7 и нижних подшипниковых шайб 8, в которых установлены вертикальные стойки 10 с осями 11 и закреплены посредством шайб 12 и болтов 13. На вертикальных стойках 10 с осями 11 установлены с возможностью вращения сферические диски 14. На верхних концах каждой стойки 10 сферических дисков 14 закреплены поводки 15, которые, в свою очередь, шарнирно соединены с тягой 16, установленной с возможностью перемещения и фиксации вдоль поперечных брусьев 5. Сферические диски 14 установлены с изменяемым углом атаки α и углом наклона β. Одновременно с подшипниками скольжения 6 на каждом втором поперечном брусе 5 парных рядов дисков 14, неподвижно, между соседними подшипниками скольжения 6 закреплены парные кронштейны с отверстиями 17, в которых установлены стойки щелеватели 18 или 19, на нижних концах которых неподвижно смонтированы соответственно каналообразователи 20 или рыхлительные элементы 21, причем длина стоек щелевателей такова, что обеспечивает образование щели и канала или разрыхленной полосы в почве, необработанной дисками, на глубину от 250 до 500 мм. Глубина регулируется изменением угла атаки дисков α, передними и задними колесами и несколькими парами отверстий в стойках щелевателях 18 и 19 с интервалом 50 мм. Расстояние между стойками щелевателями 18 и 19 выбирается исходя из имеющихся данных о величине осадков в виде дождя в данной местности. Например: по результатам исследований ученых Сибирского отделения Россельхозакадемии в зоне Западной Сибири величина осадков во второй половине лета и в начале осени такова, что позволяет промочить монолитный слой почвы между ближайшими щелями на 300-800 мм. Поэтому нами принят гарантированный вариант - толщина слоя промачиваемой почвы кратна 200-260 мм.

Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом. Перед началом работы, в зависимости от требуемой глубины обработки почвы и состояния агрофона (наличие растительных остатков, влажности, плотности почвы и т.д.), путем перемещения тяг 16 и поворотом стоек 10 со сферическими дисками 14 посредством поводков 15 устанавливается угол атаки α сферических дисков 14. В зависимости от прогнозируемых параметров, послеуборочных осадков или на основе среднестатистических годовых осадков выбирается расстояние установки стоек щелевателей 18 или 19, причем в более засушливых зонах обработку почвы следует осуществлять стойками с каналообразователями 20, а если зона обработки почвы менее подвержена весенне-летней засухе, лучше использовать стоки щелеватели 19 с рыхлительными элементами 21.

При движении орудия вперед, благодаря тому, что сферические диски 14 на первом и втором поперечных брусьях 5 установлены вогнутыми или выпуклыми сторонами соответственно в противоположные стороны, происходит отделение каждым последующим сферическим диском 14 почвенного пласта от монолита и перемещением его в сторону борозды. Наклон сферических дисков 14 к вертикальной плоскости на угол β обеспечивает крошение отрезанного пласта почвы и его сдвиг, а также заделку пожнивных остатков. Таким образом, происходит обработка пахотного слоя почвы. Разрушение плужной подошвы осуществляется стойками щелевателями 18 или 19 соответственно с каналообразователями 20 или рыхлительными элементами 21, которые устанавливаются в парных кронштейнах с отверстиямим 17, закрепленных на вторых брусьях парных рядов дисков. Глубина работы стоек устанавливается исходя из плотности почвы и тяговых возможностей трактора от 250 мм до 500 мм. В образованные щели с каналами или в взрыхленные полосы почвы проникает дождевая или иная вода, пропитывающая плужную подошву, делая ее влажной и сырой. В осенне-зимний период такая почва замерзает, расширяясь, разрыхляется, а в весенне-летний период оттаивает, сохраняя при этом разрыхленную структуру. Это позволяет растениям развивать корневую систему в этой части почвы, а дождевой или иной воде в последующем легче просачиваться в ее более глубокие слои. При засухе это наоборот обеспечивается подвод почвенной воды к корням растений из более глубоких слоев почвы.

При необходимости взамен демонтированных вертикальных стоек 10 с осями 11 и установленных на осях с возможностью вращения сферических дисков 14, на первых поперечных брусьях 5 первого и второго парных рядов сферических дисков 14 на кронштейны 22 с отверстиями устанавливаются стойки 23 с плоскорежущими лапами 24, на которых установлены правый и левый лемеха 25 и долота 26 (фиг.4 и 8). На стойках 23 также неподвижно закреплены кронштейны 27 с регулировочными винтами 28 для установки рабочего угла плоскорежущих лап 24. Рабочий процесс с этими рабочими органами почвообрабатывающего орудия аналогичен выше описанному, за исключением того, что перед началом работы посредством винтовых механизмов 29 и 30 регулировки глубины работы рабочих органов соответственно передних колес 3 и задних колес 4 устанавливается заданная глубина обработки почвы. Такое почвообрабатывающее орудие лучше применять для обработки полей в степных зонах с недостаточным и неустойчивым увлажнением и почвами, склонными к ветровой эрозии, а также при отсутствии на полях больших скоплений пожнивных остатков.

Таким образом, предлагаемое почвообрабатывающее орудие позволяет создать условия для разрушения плужной подошвы с использованием эффекта расширения в процессе замерзания влажной почвы, причем замораживание осуществляется естественным холодом, то есть без специальных затрат, что позволяет снизить энергозатраты на разрушение плужной подошвы в 6-8 раз по сравнению с глубоким рыхлением.

Разрушение плужной подошвы обеспечивает восстановление водно-воздушного обмена верхних (пахотных) и более глубоких слоев почвы и грунта, увеличивает коэффициент инфильтрации в 2-3 раза, а в засушливый период обеспечивает подвод грунтовых вод посредством капилляров к корням растений, в результате чего повышается урожайность сельскохозяйственных культур до 20-40%.

Орудие включает раму со сницей и с закрепленными на ней четырьмя поперечными брусьями. На брусьях смонтированы подвижно вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски. Диски имеют регулируемый угол атаки и расположены на поперечных брусьях фронтально по ширине захвата. Диски на первом и втором поперечных брусьях расположены вогнутыми или выпуклыми сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков. Каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество поперечных брусьев. Диски имеют наклон к вертикальной плоскости. Орудие имеет регулируемые передние и задние колеса, причем передние используют только в рабочем режиме. Передние колеса, вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски выполнены съемными. Междисковые расстояния на каждом поперечном брусе равны 400-640 мм. Между подшипниками скольжения вертикальных стоек сферических дисков на каждом втором поперечном брусе парных рядов неподвижно закреплены пары кронштейнов с отверстиями. В отверстиях кронштейнов установлены стойки щелеватели, на нижних концах которых смонтированы неподвижно каналообразователи или рыхлительные элементы. Длина стоек щелевателей такова, что обеспечивает образование щелей и каналов или разрыхлительных полос в необработанной почве на глубину от 250 до 500 мм. Изменение глубины работы рабочих органов может регулироваться углом атаки, передними и задними колесами, а также несколькими парами отверстий в стойках щелевателях с интервалом 50 мм. Такое конструктивное выполнение позволит улучшить водно-воздушный обмен пахотного и подпахотного слоев за счет обеспечения одновременной обработки пахотного слоя и разрушения плужной подошвы. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Почвообрабатывающее орудие, включающее раму со сницей и колесами, закрепленными на ней поперечными брусьями, на которых смонтированы подвижно вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки α и расположены на поперечных брусьях фронтально по ширине захвата, кроме того, диски на первом и втором поперечных брусьях расположены вогнутыми или выпуклыми сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков, и каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния а на количество поперечных брусьев n, при этом диски имеют наклон к вертикальной плоскости на угол β, отличающееся тем, что на раме закреплены четыре поперечных бруса, регулируемые передние и задние колеса, причем передние колеса используют только в рабочем режиме, при этом передние колеса, вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски выполнены съемными, междисковые расстояния а на каждом поперечном брусе равны 400-640 мм, между подшипниками скольжения вертикальных стоек сферических дисков на каждом втором поперечном брусе парных рядов сферических дисков неподвижно закреплены пары кронштейнов с отверстиями, в которых установлены стойки щелеватели, на нижних концах которых смонтированы неподвижно каналообразователи или рыхлительные элементы, причем длина стоек щелевателей такова, что обеспечивает образование щелей и каналов или разрыхлительных полос в необработанной почве на глубину от 250 до 500 мм, при этом изменение глубины работы рабочих органов может регулироваться углом атаки α, передними и задними колесами, а также несколькими парами отверстий в стойках щелевателях с интервалом 50 мм.

2. Почвообрабатывающее орудие по п.1, отличающееся тем, что каждый подшипник скольжения выполнен в виде двух подшипниковых шайб, закрепленных неподвижно и соосно на верхней и нижней стенках поперечных брусьев, причем диаметр нижних подшипниковых шайб больше диаметра верхних подшипниковых шайб, крепление которых болтами и шайбами с верхними ступенчатыми частями вертикальных стоек с осями на концах образует крепежный узел, жесткость которого соответствует жесткости при использовании цельной подшипниковой втулки.

3. Почвообрабатывающее орудие по п.1, отличающееся тем, что начиная от крайнего левого подшипника скольжения любого из двух первых поперечных брусьев первого или второго парных рядов сферических дисков на расстоянии ¹/₄ а от него неподвижно закреплен первый кронштейн с отверстиями, затем вправо от этого кронштейна через два подшипника скольжения также на расстоянии ¹/₄ а от последнего подшипника скольжения из двух неподвижно закреплен второй кронштейн с отверстиями и так до конца данного поперечного бруса, далее на оставшемся первом поперечном брусе первого или второго парных рядов сферических дисков также начиная от крайнего левого подшипника скольжения на расстоянии ³/₄ а неподвижно закреплен первый на этом поперечном брусе кронштейн с отверстиями, затем вправо через два подшипника скольжения на расстоянии ³/₄ а от последнего из двух подшипников скольжения также закреплен неподвижно второй кронштейн с отверстиями и так до конца этого поперечного бруса, на кронштейны с отверстиями посредством болтовых соединений устанавливаются стойки с плоскорежущими лапами, на которых монтируются правые и левые лемеха с долотами, причем у каждой стойки в верхней задней части неподвижно закреплен кронштейн с регулировочным винтом для установки рабочего угла плоскорежущей лапы.