КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ (БОРОНА ПЛЮС ВИНТОВОЙ КАТОК) Российский патент 2011 года по МПК A01B49/02 

Заявляемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, преимущественно к почвообрабатывающим орудиям с пассивными рабочими органами, и может быть использовано в сельском хозяйстве для подготовки семенного ложа перед посевом, для боронования посевов с одновременным прикатыванием и послеуборочного боронования с одновременным прикатыванием с целью провоцирования всходов семян сорняков и падалицы.

Известно почвообрабатывающее орудие, включающее в себя раму с прицепным устройством, на раме смонтированы в подшипниковых узлах две поперечные оси, на которых установлены в шахматном порядке кольчато-шпоровые диски последовательно через распорные втулки (Каток кольчато-шпоровый ЗККШ-6. Паспорт и инструкция по эксплуатации. Учреждение УХ 16-4, Омская область).

Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет только разбить крупные комья земли и прикатать почву над посеянными семенами без ее предварительного выравнивания и дополнительной заделки не закрытых почвой семян при посеве лаповыми сошниками. Кроме того, орудие не позволяет получить на поверхности засеянного поля слой взрыхленной почвы над прикатанной, которая снижает испарение влаги из почвы.

Наиболее близким к изобретению является почвообрабатывающее орудие Rangler III производства фирмы MORRIS (Канада) (www.morris-industries.com), принятое за прототип, включающее раму с прицепным устройством, на которой снизу, подвижно, посредством рычагов закреплены транспортные колеса, рычаги которых соединены между собой. Слева и справа на раме установлены брусья с возможностью подъема вверх, на внешних концах которых смонтированы колеса. Брусья дополнительно соединены с рамой подвижно через подвески и рычаги подъема, а рычаги подъема посредством гидроцилиндров соединены с рычагами транспортных колес. За левым и правым брусьями и центральной частью рамы смонтированы винтовые катки, за винтовыми катками посредством кронштейнов также на брусьях и раме установлены поперечные брусья бороны. Болтовыми стяжками к поперечным брусьям бороны горизонтально закреплены кронштейны, на которых цепями смонтированы рамки борон, на них подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями. Оси посредством тяг соединены с рычагом, которым регулируется угол установки зубьев пружин к вертикальной плоскости от 0° до 70°.

Недостатком указанного выше орудия является то, что винтовые катки конструктивно перемещаются только перпендикулярно направлению движения. В этом случае прикатывание поверхности засеянного поля, а также разрушение комков почвы будет производиться только в той зоне поверхности поля, в которой ее касаются винтовые полосы катков, а в той части поля, где этого касания нет, нет и прикатывания с раздавливанием комков почвы, то есть задача прикатывания посевов этим почвообрабатывающим орудием не выполняется. Кроме того, за винтовым катком установлена зубовая борона, которая, как бы ее не регулировали, в любом случае производит разрыхление, вспушивание, дополнительное измельчение почвы, а также выравнивание ее поверхности, то есть даже то незначительное, что нам прикатали винтовые катки, борона вновь разрыхлит. Поэтому применение этого почвообрабатывающего орудия для прикатывания посевов полностью не решает всей задачи, оно лишь заделывает посевные борозды и выравнивает поверхность поля.

Целью изобретения является обеспечение подготовки семенного ложа перед посевом, а после посева заделки посевных борозд и выравнивания поверхности засеянного поля с одновременным подповерхностным прикатыванием посевов и разрыхлением со вспушиванием поверхностного слоя почвы, а также послеуборочное (осеннее) провоцирование всходов семян сорняков и падалицы.

Цель изобретения достигается тем, что в известном почвообрабатывающем орудии, включающем раму с прицепным устройством, на которой снизу, подвижно, посредством рычагов закреплены транспортные колеса, рычаги которых соединены между собой, слева и справа на раме установлены брусья с возможность подъема вверх, на внешних концах которых смонтированы колеса, при этом брусья дополнительно соединены с рамой подвижно через подвески и рычаги подъема, а рычаги подъема посредством гидроцилиндров соединены с рычагами транспортных колес, подъем рамы относительно транспортных колес ограничивается ограничительными стойками с пальцами-фиксаторами в транспортном положении, на левом и правом брусьях и центральной части рамы смонтированы винтовые катки и секции бороны, закрепленные на горизонтально расположенных кронштейнах с болтовыми стяжками посредством регулируемых цепей, секции бороны выполнены в виде рамок, на которых подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями, оси посредством тяг соединены, подвижно, с рычагом регулировки угла установки пружинных зубьев от 0° до 70° к вертикальной плоскости, согласно изобретению секции бороны расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы с механизмом подъема секций бороны, а горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на них неподвижно болтовыми стяжками, винтовые катки расположены за левым и правым брусьями и центральной частью рамы, причем смонтированы они на них посредством продольных брусьев через параллелограммные механизмы и талрепы, на которых закреплены хомутами брусья катков под углом α с возможностью его изменения от 0° до 20° к перпендикуляру, проведенному к направлению движения агрегата. На брусьях катков под углом к горизонту, неподвижно, установлены поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах смонтированы валы винтовых катков, на которых с шагом С закреплены неподвижно посредством спиц винтовые полосы шириной α, 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 определяется выражением:

,

где Н - максимальная высота гребней прикатанной почвы при движении катка в направлении, перпендикулярном его оси;

D - диаметр винтового катка;

С - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующих цилиндра, описывающего винтовой каток,

Шаг винтовой полосы t определяется выражением:

количество винтовых полос в катке рассчитывается по формуле:

и принимается равным округленным до целого числа n_п;

угол между направлением движения агрегата и перпендикуляром к оси катка определяется выражением

где Н₁ - максимально допустимая высота гребней прикатанной почвы над посеянными семенами;

максимальная толщина прикатанной почвы над посеянными семенами определится выражением

H_max=H_min+H₁

где H_min - минимально допустимая толщина прикатанной почвы над посеянными семенами.

Механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики, балка установлена над передним поперечным брусом рамы в торцевых и парных направляющих стойках с ограничителями подъема, опирающейся концами на подъемные ролики, оси которых закреплены соответственно на раскосах левого и правого брусьев со смещением от оси их поворота вверх к наружным концам, на балке посредством регулируемых якорных цепей подвешены секции бороны, горизонтально расположенные кронштейны секций бороны установлены на переднем поперечном брусе рамы с возможностью поворота вверх, а поворот вниз ограничен упорами.

Указанные отличия являются существенными, так как установка в почвообрабатывающем агрегате борон впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы, а винтовых катков за ними позволяет перенести центр тяжести агрегата на сторону прицепного устройства, исключив тем самым возможность опрокидывания назад агрегата, что исключает риск получения травм обслуживающим персоналом. Такое расположение борон и винтовых катков позволяет обеспечить вначале заделку посевных борозд и выровнять поверхность поля, а лишь затем провести ее прикатывание, причем возможность установки винтовых катков под углом от 0° до 20° к направлению движения агрегата обеспечивает прикатывание всей поверхности засеянного поля, а возможность регулировки глубины работы винтовых катков позволяет изменять расположение в почве прикатываемой поверхности. То есть изменять толщину прикатанной почвы над семенами, уложенными на семенное ложе, и вспушивать с дополнительным измельчением ту часть почвы, которая находится выше прикатываемой поверхности, с одновременным вычесыванием из нее сорняков и пожнивных остатков с укладкой их на поверхности поля. Создание над семенами вначале прикатанного слоя почвы, затем выше вспушенного с уложенными на поверхности поля растений сорняков и пожнивных остатков, если они имеются, позволяет существенно снизить испарения почвенной влаги, а семенам создать оптимальные условия для подвода к ним влаги и их равномерного прорастания. Указанные отличия позволяют агрегат широко использовать для послеуборочного провоцирования всходов семян сорняков и падалицы, так как расположенная впереди борона при движении разрыхляет почву поверхности поля, заделывая тем самым семена сорных растений и падалицы, а винтовой каток, движущийся за бороной, прикатывает почву, обеспечивая семенам сорняков и падалицы хороший контакт с почвой, следовательно, и повышенную влагопередачу, то есть создаются оптимальные условия для прорастания этих семян. Проросшие семена затем убиваются наступающими заморозками, и весной в почве семян сорняков будет значительно меньше. По данным исследований таким образом можно уничтожить до 65% семян сорняков.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен почвообрабатывающий агрегат, вид сверху сзади, на фиг.2 - то же, вид сверху спереди, на фиг.3 изображены винтовой каток с указанием его параметров и схема, показывающая сечение обработанной почвы, где Н - максимальная высота гребней прикатанной почвы при движении катка в направлении, перпендикулярном его оси, при выполнении агрегатом функции прикатывания и H_об показывает максимальную глубину дополнительно измельченной и вспушенной почвы, а при обработке необработанной почвы Н - показывает максимальную высоту гребней необработанной почвы и Н_об показывает максимальную глубину измельченной и вспушенной (обработанной) почвы, на фиг.4 показан угол между направлением движения агрегата и перпендикуляром к оси катка, на фиг.5 показан узел механизма подъема секций бороны, закрепленных на переднем поперечном брусе рамы, на фиг.6 показан разрез обработанного агрегатом засеянного поля.

Почвообрабатывающее орудие содержит раму 1, прицепное устройство 2, рычаги транспортных колес 3, транспортные колеса 4, правый брус 5 и левый брус 6, колеса брусьев 7, подвески брусьев 8, рычаги подъема 9, гидроцилиндры 10 и ограничительные стойки 11, винтовые катки 12, секции бороны 13 крайние, установленные на горизонтальных кронштейнах 14 посредством якорных цепей 15 и цепей подъема 16, смонтированных на правом 5 и левом 6 брусьях посредством болтовых стяжек 17, секции бороны 13 средние установлены на подъемных горизонтальных кронштейнах 18, смонтированных подвижно на переднем поперечном брусе 19 рамы 1 с возможностью поворота вверх, а вниз ограничены упором 20 посредством якорных цепей 15 и цепей подъема передней 21 и задней 22, закрепленных на балке 23, на торцах которой установлены распорные ролики 24. Балка 23 установлена над передним поперечным брусом 19 рамы 1 в торцевых 25 и парных 26 направляющих с ограничителем подъема 27 и опирается концами на подъемные ролики 28, закрепленные на раскосах 29 правого 5 и левого 6 брусьев.

На секциях бороны 13 подвижно закреплены оси 30 с парными пружинными зубьями 31, оси 30 через рычаги 32 тягами 33 соединены с регулировочными рычагами 34 установки угла наклона пружинных зубьев 31. Винтовые катки 12 установлены на продольных брусьях 35 через пераллелограммные механизмы 36 с талрепами 37 и закреплены на них через брусья катков 38 хомутами 39, на которых неподвижно установлены поводки 40, винтовые катки 12 состоят из валов катков 41, которые смонтированы в подшипниковых узлах 42, установленных на поводках 40, на валах катков 41 неподвижно с шагом С закреплены посредством спиц 43 винтовые полосы 44, имеющие шаг t.

Процесс перевода почвообрабатывающего агрегата из рабочего положения в транспортное и обратно проходит в следующей последовательности: подается масло от гидравлической системы трактора в гидроцилиндры 10 агрегата, которые выдвигающимися штоками вначале поднимают раму 1 агрегата до упора в ограничители ограничительных стоек 11, затем через рычаги подъема 9 и к подвеске брусьев 8 начинают поворачиваться левые 6 и правые 5 брусья, поднимая вверх секции бороны 13 и винтовые катки 12, при этом посредством подъемных роликов 28 поднимается балка 23, на которой подвешены средние секции бороны 13. Подъем производится до полного выдвижения штоков гидроцилиндров 10, затем устанавливаются стопорные пальцы в ограничительных стойках 11 и рычагах подъема 9, которые фиксируются пружинными шплинтами, перевод агрегата в рабочее положение проводится в обратном порядке.

Агрегат работает следующим образом.

В процессе движения почвообрабатывающего агрегата по поверхности засеянного поля парные пружинные зубья 31 бороны заделывают посевные борозды и выравнивают поверхность поля, перемещающиеся за бороной винтовые катки 12, установленные под определенным углом и на требуемую глубину, производят подповерхностное прикатывание почвы над семенами, прижимая их к семенному ложу, а почву, которая выше прикатанной поверхности, вспушивают с дополнительным измельчением и вычесыванием из нее сорняков и пожнивных остатков с укладкой их на поверхность обработанного поля (фиг.6). Таким образом, для семян создаются оптимальные условия для подвода к ним почвенной влаги и их прорастания, а формирование над прикатанной почвой поверхностного вспушенного слоя почвы существенно затрудняет испарение почвенной влаги. При использовании агрегата для послеуборочного провоцирования всходов семян сорняков, а также падалицы, пружинные зубья бороны в процессе движения по полю взрыхляют почву, заделывая в нее тем самым семена сорняков и падалицы, а движущиеся за бороной винтовые катки прикатывают взрыхленную почву, обеспечивая оптимальные условия для их всходов. При наступлении осенних заморозков или низких температур в зимнее время эти растения гибнут. Так можно уничтожить до 65% семян сорняков, которые могли бы в следующий летний сезон прорости. Этот же агрегат можно использовать для подготовки семенного ложа перед посевом и обработки паров с целью очистки их от семян, накопленных в почве сорняков, но при этом всходы сорняков необходимо уничтожать механическим или химическим способами.

Агрегат содержит раму с прицепным устройством, на которую снизу, подвижно, посредством рычагов закреплены транспортные колеса. Рычаги транспортных колес соединены между собой. Слева и справа на раме установлены брусья с возможностью подъема вверх, на внешних концах которых смонтированы колеса. Брусья дополнительно соединены с рамой подвижно через подвески и рычаги подъема. Рычаги подъема посредством гидроцилиндров соединены с рычагами транспортных колес. Подъем рамы относительно транспортных колес ограничен ограничительными стойками с пальцами-фиксаторами рамы в транспортном положении. На левом и правом брусьях и центральной части рамы смонтированы винтовые катки и секции бороны, закрепленные на горизонтально расположенных кронштейнах с болтовыми стяжками посредством регулируемых по длине якорных цепей. Секции бороны выполнены в виде рамок, на которых подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями. Оси посредством тяг соединены подвижно с рычагами регулировки угла установки пружин зубьев от 0° до 70° к вертикальной плоскости. Секции бороны расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы с механизмом подъема секций бороны. Горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на них неподвижно, болтовыми стяжками. Винтовые катки расположены за левым и правым брусьями и центральной частью рамы и смонтированы на них посредством продольных брусьев через параллелограммные механизмы и талрепы, на которых закреплены хомутами брусья катков под углом α с возможностью его изменения от 0 до 20° к перпендикуляру, проведенному к направлению движения агрегата. На брусьях катков под углом к горизонтальной плоскости неподвижно установлены поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах смонтированы валы винтовых катков. На валах катков с шагом С закреплены, неподвижно, посредством спиц винтовые полосы шириной а. Полосы имеют шаг t и составляют угол δ с образующей цилиндрической поверхности, описывающей этот каток. Предлагаются расчетные формулы для определения угла наклона проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось катка, к его оси, шага винтовой полосы t, количества винтовых полос в винтовом катке, угла установки катка к направлению движения агрегата и перпендикуляром к его оси, а также максимальной толщины прикатанной почвы над посеянными семенами. Такое конструктивное выполнение позволит повысить качество подготовки семенного ложа для сельскохозяйственных культур с одновременным провоцированием всходов семян сорняков и падалицы. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с прицепным устройством, на которую снизу, подвижно, посредством рычагов закреплены транспортные колеса, рычаги которых соединены между собой, слева и справа на раме установлены брусья с возможностью подъема вверх, на внешних концах которых смонтированы колеса, при этом брусья дополнительно соединены с рамой подвижно через подвески и рычаги подъема, а рычаги подъема посредством гидроцилиндров соединены с рычагами транспортных колес, подъем рамы относительно транспортных колес ограничен ограничительными стойками с пальцами фиксаторами рамы в транспортном положении, на левом и правом брусьях и центральной части рамы смонтированы винтовые катки и секции бороны, закрепленные на горизонтально расположенных кронштейнах с болтовыми стяжками посредством регулируемых по длине якорных цепей, секции бороны выполнены в виде рамок, на которых подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями, оси посредством тяг соединены, подвижно, с рычагами регулировки угла установки пружин зубьев от 0 до 70° к вертикальной плоскости, отличающийся тем, что секции бороны расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы с механизмом подъема секций бороны, а горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на них, неподвижно, болтовыми стяжками, винтовые катки расположены за левым и правым брусьями и центральной частью рамы, причем смонтированы катки на них посредством продольных брусьев через параллелограммные механизмы и талрепы, на которых закреплены хомутами брусья катков под углом α с возможностью его изменения от 0 до 20° к перпендикуляру, проведенному к направлению движения агрегата, на брусьях катков под углом к горизонтальной плоскости неподвижно установлены поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах смонтированы валы винтовых катков, на которых с шагом С закреплены, неподвижно, посредством спиц винтовые полосы шириной а, имеющие шаг t и составляющие угол δ с образующей цилиндрической поверхностью, описывающей этот каток, при этом угол наклона проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось катка, к его оси определяется выражением
,
где Н - максимальная высота гребней прикатанной почвы при движении катка в направлении, перпендикулярном его оси;
D - диаметр винтового катка;
С - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующих цилиндра, описывающего винтовой каток,
шаг винтовой полосы t определяется выражением:
;
количество винтовых полос в винтовом катке рассчитывается по формуле:

и принимается равным округленному до целого числа n_п;
угол установки катка к направлению движения агрегата и перпендикуляром к его оси определяется выражением:

где Н₁ - максимально допустимая высота гребней прикатанной почвы над посеянными семенами;
максимальная толщина прикатанной почвы над посеянными семенами определяется выражением
H_max=H_min+H₁,
где H_min - минимально допустимая толщина прикатанной почвы над посеянными семенами.

2. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат по п.1, отличающееся тем, что механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен в виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики, причем балка установлена над передним поперечным брусом рамы в торцевых и парных направляющих стойках с ограничителями подъема и опирается концами на подъемные ролики, оси которых закреплены соответственно на раскосах левого и правого брусьев со смещением от их оси поворота вверх к наружным концам, на балке посредством регулируемых якорных цепей подвешены секции бороны, горизонтально расположенные кронштейны секций бороны установлены на переднем поперечном брусе рамы с возможностью поворота вверх, а вниз ограничены упорами.