ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ПОСЕВНОЙ АГРЕГАТ Российский патент 2012 года по МПК A01B49/06 A01B13/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для нарезки водопоглащающих щелей с заполнением их пожнивными остатками и посевом.

Известен ротационный рыхлитель подгумусного слоя почвы (патент РФ №2273120, МПК А01В 33/02, опубл. 10.04.2006, Бюл. №10), содержащий дисковый щелерез и подкорковый фрезерователь с приводом. Конструкция рыхлителя позволяет проводить ротационную обработку почвы и двух водопоглащающих щелей требуемых размеров. Недостатками данного устройства являются:

- выполнение дна почвы ровным, что приводит к недостаточной эффективности задержания талых вод в водопоглащающих щелях, способствуя стоку их в пониженные части поля;

- агрегат оставляет открытые щели, что способствует их быстрому иссушению и тем самым приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Известна конструкция устройства для борьбы с эрозией почв на склонах (патент РФ №2197797, МПК А01В 13/16, опубл. 10.02.2003), содержащая раму, щелерез, закрепленный на последней, сгребающее приспособление, размещенное на боковой стороне щелереза, установленное под углом к продольной плоскости последнего, и соломонабиватель. Недостатками данного устройства являются:

- выполнение дна почвы ровным, что приводит к недостаточной эффективности задержания талых вод в водопоглащающих щелях, так как при наклоне поля вода стекает по бороздам и размывает почву;

- высокое тяговое сопротивление из-за применения пассивного ножа-щелереза.

Известна конструкция устройства для нарезания щелей в междурядьях насаждений при залуживании (патент РФ №76768, МПК А01В 33/02, опубл. 10.10.2008), содержащая дисковые щелерезы с приводом от вала отбора мощности, причем щелерезы выполнены в виде вырезанного диска, состоящего из зубьев, одна режущая кромка выполнена по прямой, а другая по параболе. Для заполнения полученной щели измельченной почвой используется направляющий кожух, который выполнен коробчатой формы, шириной большей ширины нарезаемой щели и длиной больше диаметра дискового щелереза, и устанавливаемого на высоте, не позволяющей изменять структуру почвы. Работает устройство следующим образом. При движении агрегата в междурядьях плодовых насаждений дисковые щелерезы выполняют нарезание щелей, при этом происходит отрезание стружки почвы прямой режущей кромкой зуба и режущей кромкой прямой части ножа. Далее двигаясь по второй части ножа, выполненной в виде параболы заданной формулой у²=2рх, стружка измельчается до заданной структуры. Причем степень измельчения можно менять в зависимости от физико-механических свойств почвы, изменяя параметр параболы - р. Затем измельченная почва отбрасывается к направляющему кожуху, установленному таким образом, что происходит укладка почвы в щель и над ней.

Недостатком данной конструкции является:

- потребление энергетических затрат, необходимых для привода диска от вала отбора мощности;

- данная конструкция не содержит устройства для заполнения щелей соломистой массой, что ведет к уменьшению накопления и удержания влаги в почве.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототип) является почвообрабатывающий агрегат (патент РФ №2318302, МПК А01В 13/00 и А01С 7/00, опубл. 10.03.2008, Бюл. №7), содержащий раму с самоустанавливающимся передним колесом и опорно-прикатывающими катками, гидросистему, два бункера для семян и туков, зерновые и туковые высевающие аппараты, семяпроводы, тукопроводы, лаповые сошники. На раме перед сошниками установлены щелерезы, за каждым из которых на раме установлено по два конусных катка, шнековый соломонаправитель, а также соломозаталкиватель, установленным последовательно за щелерезом в подшипнике рамы, причем за ними установлен тукопровод, снабженный наконечником. Передняя режущая часть стойки каждого щелереза имеет двухстороннюю асимметричную заточку под углом α=φ, где φ - угол трения почвы о сталь щелереза. Почвообрабатывающий агрегат обеспечивает комплексное выполнение нескольких агротехнических мероприятий за один проход, что сокращает количество проходов по полю, улучшает экологическую обстановку, обеспечивает накопление и сохранение влаги в почве, позволяет повысить урожайность и снизить себестоимость получаемой продукции.

Недостатком данной конструкции является высокое тяговое сопротивление из-за применения пассивного ножа, кроме этого дно щели выполняется ровным, эквидистантно поверхности поля и на склонах влага перемещается в нижние части участка, размывая почву.

Технической задачей является создание почвообрабатывающего посевного агрегата, способного за один проход выполнять несколько агротехнических операций, а именно: нарезание водопоглащающих щелей, заполнение их измельченными пожнивными остатками, посева и послепосевного прикатывания почвы, причем дно каждой водопоглащающей щели необходимо выполнять гребневидной формы, способной удерживать влагу, то есть осуществлять строчно-пунктирную их нарезку.

Техническая задача решается в почвообрабатывающем посевном агрегате, содержащем раму с самоустанавливающимся передним колесом и опорно-прикатывающими катками, гидросистему, два бункера для семян и туков, зерновые и туковые высевающие аппараты, семяпроводы, тукопроводы, лаповые сошники, шнековый соломонаправитель, соломозаталкиватель. Согласно изобретению впереди сошников на раме установлены ступенчатые диски, несущие на себе жестко закрепленные ножи, режущие кромки каждого из которых выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска, причем центр эволюты совпадает с центром диска О, и эволюта имеет начальную точку А, точку касания ее с эвольвентой. Ступенчатый диск с радиусом r₁ со стороны, обратной креплению ножей, имеет кольцевой скос под углом α<φ, где φ - угол трения металла диска о почву.

Почвообрабатывающий посевной агрегат, в отличие от прототипа, выполняет строчно-пунктирную нарезку щелей, препятствует возникновению водной эрозии и задерживает влагу непосредственно в зоне корневого питания растений.

В отличие от прототипа, предлагаемый агрегат снабжен роторным щелерезом с эвольвентными кромками ножей, необходимыми для плавного входа в почву, способными снижать тяговое сопротивление, что значительно сказывается на энергетической эффективности работы агрегата.

Таким образом, представленная конструкция почвообрабатывающего посевного агрегата полностью решает поставленную техническую задачу, обеспечивая комплексное выполнение агротехнических операций, а именно: выполнение предпосевной культивации, посев, внесение туков в почву, нарезание строчно-пунктирных щелей с заполнением их измельченными пожнивными остатками (соломой).

Вышеперечисленные агротехнические операции обеспечивают наиболее эффективное накопление и сохранение влаги в почве и создают благоприятные условия для развития растений, снабжая их органическими (соломой) и минеральными удобрениями, вносимыми с соломистой массой.

Все это способствует получению повышенных урожаев, удешевлению продукции и наиболее полному удовлетворению экологии.

Новизна и оригинальность предлагаемой конструкции почвообрабатывающего посевного агрегата заключается в том, что он снабжен ступенчатым диском, несущим на себе жестко закрепленные ножи, режущие кромки каждого из которых выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска, причем центр эволюты совпадает с центром диска О, и эволюта имеет начальную точку А, точку касания ее с эвольвентой («Теория механизмов и машин» И.И.Артоболевский, стр.425, §90. Геометрия эвольвентных профилей). Ступенчатый диск с радиусом r₁ со стороны, обратной креплению ножей, имеет кольцевой скос под углом α<φ, где φ - угол трения металла диска о почву.

На фиг.1 изображен почвообрабатывающий посевной агрегат, вид с боку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - роторный щелерез, вид общий; на фиг.4 - нож щелереза, вид сбоку; на фиг.5 - продольный разрез щели; на фиг.6 -поперечный разрез щели.

Почвообрабатывающий посевной агрегат содержит раму 1 с самоустанавливающимся передним колесом 2 и опорно-прикатывающими катками 3, гидроцилиндр 4 с рычажными механизмами 5, бункер для семян 6, бункер для туков 7, зерновые высевающие аппараты 8, туковые высевающие аппараты 9, тукосемяпроводы 10, лаповые сошники 11, роторные щелерезы 12, саломонаправители 13, саломозаталкиватели 14 и наконечники 15 тукопроводов 16.

Роторный щелерез 12 состоит из ступенчатого диска 17, несущего на себе жестко закрепленные ножи 18, режущие кромки каждого из которых выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска 17, причем центр эволюты совпадает с центром диска О, и эволюта имеет начальную точку А, точку касания ее с эвольвентой. Ступенчатый диск 17 с радиусом r₁ со стороны, обратной креплению ножей 18, имеет кольцевой скос 20 под углом α<φ, где φ - угол трения металла диска 17 о почву. Щелерезы 12 установлены на валах 21, которые смонтированы в подшипниках 22, тяг 23. Тяги 23, в свою очередь, крепятся к раме 1 с помощью подшипников 24 и содержат регулировочные пружины 25 и ограничители 26.

Соломонаправитель 13 и соломозаталкиватель 14 крепятся к раме 1 следом за роторными щелерезами 12.

Почвообрабатывающий посевной агрегат работает следующим образом. В момент начала движения агрегата по полю (со скоростью υ) рама 1 опускается с помощью гидросистемы 4 и рычажного механизма 5, при этом переднее самоустанавливающееся колесо 2 и опорно-прикатывающие катки 3 откатываются из-под рамы 1 до рабочего предела, включаются в работу высевающие зерновые аппараты 8 и туковысевающие аппараты 9, приводимые в действие от катков 3, входят в почву на необходимую глубину щелерезы 12 и лаповые сошники 11, а также приводятся в работу соломонаправители 13 и соломозаталкиватели 14.

Роторные щелерезы 12 прорезают в почве водопоглащающие строчно-пунктирные щели, режущие кромки которых выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска, причем центр эволюты совпадает с центром диска О, и эволюта имеет начальную точку А, точку касания ее с эвольвентой. Ступенчатый диск с радиусом r₁ со стороны, обратной креплению ножей, имеет кольцевой скос под углом α<φ, где φ - угол трения металла диска о почву. Следом за щелерезом 12 идут шнековые соломонаправители 13, которые предназначены для сбора и направления соломистой массы через выбросное окно 27 в область образованных щелей. По предлагаемой технологии солома во время уборки комбайнами измельчается и разбрасывается по поверхности почвы. Сбор соломы с поверхности почвы выполняется шнеками 30, имеющих противоположные навивки и направляют ее в цилиндрический кожух 29. Шнеки 30 приводятся во вращение от приводных колес 31. Солома направляется к выбросным окнам 27, через которые солома сбрасывается на поверхность поля, образуя валки на почвенных щелях. Для заталкивания соломистой массы в образованные щели используются соломозаталкиватели 14, которые выполняют размещение и уплотнение соломы в почвенную щель.

Следом за каждым соломозаталкивателем 14 в верхней части щели установлен наконечник 15 тукопровода 16, через который поступают минеральные удобрения в почвенную щель, отобранные туковысевающим аппаратом 9 из бункера 7 для туков.

Таким образом, предлагаемый почвообрабатывающий посевной агрегат заменяет одновременно целый ряд машин, которые вместе с щелеванием роторным рабочим органом, имеющие эвольвентные кромки ножей, выполняет предпосевную культивацию, посев, заполнение щелей органическими и минеральными удобрениями и поверхностное послепосевного прикатывание. Агрегат удовлетворяет требованиям агротехники, снижает металлоемкость и расход горюче-смазочных материалов, значительно уменьшает воздействие на почву и в более полной мере удовлетворяет требованиям экологии.

Агрегат содержит раму с самоустанавливающимся передним колесом и опорно-прикатывающими катками, гидросистему. Агрегат имеет два бункера для семян и туков, зерновые и туковые высевающие аппараты, семяпроводы, тукопроводы, лаповые сошники, шнековый соломонаправитель, соломозаталкиватель. Впереди сошников на раме установлены ступенчатые диски, несущие на себе жестко закрепленные ножи. Режущая кромка каждого ножа выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска. Центр эволюты совпадает с центром диска О и эволюта имеет начальную точку А, точку касания эвольвенты с эволютой. Такое конструктивное выполнение позволит повысить урожайность сельскохозяйственных культур за счет обеспечения за один проход агрегата нарезания водопоглащающих щелей с формированием дна щели гребневидной формы, способствующим удержанию влаги, заполнения их измельченными пожнивными остатками, посева и послепосевного прикатывания почвы. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Почвообрабатывающий посевной агрегат, содержащий раму с самоустанавливающимся передним колесом и опорно-прикатывающими катками, гидросистему, два бункера для семян и туков, зерновые и туковые высевающие аппараты, семяпроводы, тукопроводы, лаповые сошники, шнековый соломонаправитель, соломозаталкиватель, отличающийся тем, что впереди сошников на раме установлены ступенчатые диски, несущие на себе жестко закрепленные ножи, режущие кромки каждого из которых выполнены в виде эвольвент с постоянным радиусом эволюты R₁=r₁, где r₁ - внешний радиус ступенчатого диска, причем центр эволюты совпадает с центром диска О, и эволюта имеет начальную точку А, точку касания эвольвенты с эволютой.

2. Почвообрабатывающий посевной агрегат по п.1, отличающийся тем, что ступенчатый диск с радиусом r₁ со стороны, обратной креплению ножей, имеет кольцевой скос под углом α≤φ, где φ - угол трения металла диска о почву.