УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ЗА ОДИН ПРОХОД АГРЕГАТА ПО НЕОБРАБОТАННОМУ ПОЛЮ Российский патент 2013 года по МПК A01C7/20 A01B49/06 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к технике для обработки почвы, посева зерновых культур с внесением удобрений и может быть использовано при посеве зерновых культур без предварительной обработки почвы.

Известны отечественные устройства для обработки почвы и посева высеваемого материала (RU 2267893 C, 01.02.2006; RU 2335111 C, 10.10.2008; RU 2161391 C, 29.03.99; RU 2195798 C, 03.01.2003; RU 2293460 C, 02.02.2007; RU 2140136 C, 10.27.2009). Каждый из этих устройств включает подрезание почвы и сорняков на заданную глубину крошения почвы, высев семян и удобрений, их заделку и уплотнения над ними почвы.

Такие аналоги, включающие измельчающе-прикатывающие катки, не позволяют рационально уплотнять почву для сохранения в ней влаги, не обеспечивают условий для эффективного уничтожения сорняков, роста и развития зерновых культур, так как почва, обработанная такими машинами, не имеет стабильного мульчирующего слоя на поверхности поля (в незасеваемых междурядьях или полосах), вследствие чего нет необходимых условий для сохранения влаги, тепла, условий для быстрого развития всходов высеваемых зерновых культур. Кроме того, устройства для рыхления почвы на всю глубину пахотного горизонта энергоемки и малопроизводительны и, как показала практика (с позиции агротехники и экологии), глубокая обработка почвы не только не требуется, но и затратна и вредна. При всем этом она не обеспечивает из-за неровностей микрорельефа почвы качественный посев в соответствии с агротехническими требованиями.

Известные отечественные дисковые сошники для посева зерновых культур (RU 2303342 C, 25.05.2005; RU 2311746 C2, 10.06.2007; RU 2235451 C2, 28.11.2002) предусматривают посев семян зерновых культур через полосу при равных или неравных по ширине размерах засеваемых и незасеваемых полос. Засеваемые полосы готовят разрезанием почвы в вертикальной плоскости с образованием щели (борозды), в которую высевают семена и удобрения. Незасеваемые борозды обрабатывают на меньшую глубину с целью измельчения растительной массы (сорняков) и внесения основной дозы удобрений.

Главный недостаток таких устройств - обработка почвы на всей площади (уничтожение стерни), в чем нет необходимости. Поэтому данные устройства для посева зерновых излишне затратны, недостаточно реализуют генетический потенциал семян и их необходимо усовершенствовать.

Известны иностранные устройства для обработки и посева зерновых культур (US 6347594 A, US 6347594 A, US 4307674 A, FR 2041925 A, FR 2689724 A, EP 0117745 A), в которых описываются различные устройства для обработки почвы и посева семян зерновых культур с одновременным внесением удобрений только в засеваемые борозды. Для этих целей предлагается применять однодисковые или двухдисковые сошники, диски которых при вскрытии посевных борозд вращаются вокруг осей, а прикатывающие колеса установлены для контроля заданной глубины внесения удобрений, закрытия борозд, уплотнения семенного ложа сразу после посева семян дозирующим устройством. Прикатывающие колеса установлены на угловых осях с возможностью касания поверхности почвы на противоположных сторонах борозд для перемещения (засыпания) почвы на уложенные в борозду посевные материалы.

Сошники в таких устройствах и одно из прикатывающих колес смыкаются друг с другом, образуя конструктивно и технологически сложный узел формирования и закрытия засеваемых борозд. Двухдисковые сошники для вскрытия борозд включают два диска, которые размещены под углом друг к другу и не гарантируют на разных типах почв формирование качественных борозд. Прикатывающие колеса при этом расположены на относительно большом расстоянии от дисков. Проанализированные устройства не обеспечивают одинаковой глубины заделки семян на всей поверхности поля, пригодны для работы на сравнительно легких почвах не высокой влажности, а на влажных черноземах будут залипать. Поэтому такие устройства хотя и позволяют снизить трудовые и энергетические затраты, но требуют технологического совершенствования, конструктивной доработки рабочих органов в соответствии с агротехническими и экологическими требованиями.

Наиболее близкой к данной полезной модели по технической сущности и достигаемому технологическому результату (прототип) является патент США - US 5970891, в котором представлена сеялка для прямого сева зерновых культур за один проход агрегата. Сеялка включает два плоских спаренных диска для нарезки посевных борозд, размещенные на осях под углом друг к другу, спаренные колеса установки глубины и закрытия борозд, расположенные сзади спаренных дисков. По периметру колес и параллельно их осям размещены пальцы с уплотнителями для лучшего сцепления с почвой (почвозацепы). Спаренные колеса установлены зеркально-противоположно спаренным дискам.

Почвозацепы спаренных колес не позволят из-за залипания на влажных черноземных почвах выполнять технологический процесс посева зерновых культур на высоких скоростях, так как спаренные диски при этом не создают мелкозернистых фракций почвы, поэтому такую сеялку необходимо усовершенствовать.

Общими недостатками перечисленных выше известных устройств являются нестабильная глубина заделки и распределения семян, залипание рабочих органов при высокой влажности, большие затраты труда и средств при обработке всей засеваемой площади посева, несовершенство применяемых рабочих органов.

Задача изобретения - устранить указанные недостатки, обеспечить качественную обработку дисками почвы только засеваемой полосы, образование мульчированного слоя почвы, качественный бороздково-ленточный посев зерновых культур на посевное ложе с одновременным ленточным внесением минеральных удобрений, расположенных через прослойку почвы ниже уровня семян, обеспечить уплотнение почвы над рядами семян и удобрений.

Технический результат - повышение качества посева для обеспечения улучшения энергии роста зерновых культур и затормаживания роста сорняков в незасеваемых и необрабатываемых полосах и, как следствие, повышение технологической надежности и урожайности.

Предлагаемое устройство для посева зерновых культур за один проход агрегата по необработанному полю позволит устранить вышеуказанные недостатки за счет применения более высокоэффективных рабочих органов.

Рабочие органы для нарезки посевных борозд глубиной до 10 см, при высоких скоростях агрегата, включающие последовательно установленный дисковый самоустанавливающийся нож, разрезающий пожнивные остатки, имеющиеся на поверхности почвы, и равновеликие (одного диаметра) плоские спаренные, самозатачивающиеся и самоочищающиеся диски, установленные на наклонных осях вращения под острым углом 9…12° друг к другу так, чтобы лезвие одного диска выступало над лезвием другого диска на 15…25 мм, далее двухдисковый сошник и прижимно-прикатывающие катки. Конструкция двухдискового сошника с разностью линейных скоростей вращения каждого из дисков при контакте их с почвой на разной глубине обеспечивает направленное и равномерное внесение удобрений на 10…20 мм ниже глубины заделки семян, исключая контакт посевного материала с удобрениями, посев семян зерновых культур и последовательное их присыпание мелкозернистыми фракциями почвы, обеспечивающими хороший контакт с вносимыми в борозду материалами для быстрого и дружного развития и роста семян зерновых культур.

Плоские диски сошника, имея одинаковый диаметр, погружаются в разрезаемую почву на разную глубину, контактируют боковыми поверхностями разной площади с почвой, воспринимая разное удельное сопротивление и инерционное давление, обусловленные соответствующими силами трения, вращаются с разными частотами.

Диск с большой величиной заглубления вращается с большей частотой вращения и выполняет роль режущего элемента, а другой диск с меньшей величиной заглубления вращается медленнее и выполняет роль противорежущего элемента, что и обеспечивает измельчение почвы и растительных остатков, самоочистку внутренних плоскостей дисков, повышающих надежность работы двухдискового сошника, улучшающего качество посева семян.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 дана конструктивная схема рабочих органов устройства для посева зерновых культур за один проход агрегата по необработанному полю (вид сбоку).

На фиг.2 - то же (вид сверху).

На фиг.3 дана конструкция двухдискового сошника, вид сбоку.

На фиг.4 показан разрез В-В на фиг.3.

На фиг.5 дана конструкция двухдискового сошника, разрез А-А на фиг.3.

На фиг.6 представлена конструкция двухдискового сошника, разрез Б-Б, на фиг.3.

На фиг.7 дана конструкция семятукопроводов, установленных в двухдисковом сошнике.

На фиг.8 дана конструкция корпуса двухдискового сошника (вид справа).

На фиг.9 дана конструкция двухдискового сошника (вид слева).

На фиг.10 представлен разрез А-А конструкции корпуса двухдискового сошника на фиг.9.

На фиг.11 представлен разрез Б-Б конструкции корпуса двухдискового сошника на фиг.9.

Предлагаемое устройство (рабочие органы) для посева зерновых культур за один проход агрегата по необработанному полю (фиг.1, 2) предназначено для высева удобрений и семян без предварительной обработки почвы при наличии на ее поверхности растительных остатков предшествующих культур массой не менее 10 ц на гектар, выполняет за один проход одновременно пять операций:

1) нарезку посевных борозд глубиной до 10 см;

2) формирование посевной борозды и ложа для удобрения и семян со сдвигом почты с засеваемой борозды в незасеваемую полосу;

3) ленточное внесение минеральных удобрений в посевную борозду и их присыпка слоем почвы на 2…3 см ниже глубины заделки семян;

4) формирование семяложа для посева семян и посев семян;

5) закрытие посевных борозд методом двухсторонней деформации (сдвига) почвы с незасеваемой полосы в засеваемую борозду и уплотнение почвы;

Устройство для посева зерновых культур за один проход агрегата по необработанному полю (фиг.1, 2) включает раму 1, ниже которой установлен неподвижный брус 2, а выше - поворотный брус 3 с жестко смонтированных на нем двух рычагов, один из которых 4 шарнирно связан с гидроцилиндром 5 поворотного бруса 3, а второй 6 шарнирно связан с подпружиненной штангой 7, соединенной шарнирно с грядилем 8, который через сайлентблок 9 соединен с рычагом 10 неподвижного бруса 2.

На подпружиненную штангу 7 надеты от одной до трех пружин 11, сила сжатия которых регулируется муфтами 12 со стопорами.

На грядиле 8 последовательно установлены съемный самоустанавливающийся дисковый нож 13, двухдисковый сошник 14 со сменным барабаном для установки глубины посева 15, прижимно-прикатывающие катки 16, шарнирно установленные на грядиле 8, с регулировочным устройством 17, упоры 18, для фиксированной установки грядилей на сеялке в горизонтальной плоскости.

Дисковый нож 13 (благодаря прямоугольному колену 19 самоустанавливается, а глубина нарезки щели регулируется винтовым механизмом 20) устанавливается или снимается в зависимости от плотности и засоренности почвы обрабатываемого поля.

Двухдисковый сошник 14 включает корпус 14а и два плоских диска равного диаметра 21, 22 центры вращения которых ц.в. 1 и ц.в. 2 установлены на разном расстоянии как по вертикали Δ1, так и по горизонтали Δ2. Диски 21, 22 установлены под острым углом α друг к другу, вперед острым углом по ходу движения машины Vм, а их режущие кромки по высоте смещены относительно друг друга на величину S. Острый угол α позволяет сдвигать почву с поверхности засеваемой борозды в незасеваемую полосу. Двухдисковой сошник включает патрубки для семян 23 и удобрений 24, которые в междисковом пространстве размещены на разной высоте, исключающей смешивание семян с удобрениями.

Прижимно-прикатывающие катки 16 установлены на осях под острым углом β друг к другу так, чтобы выполнять две функции: 1) уплотнять почву борозды после внесения удобрений и посева семян за счет веса рабочих органов и нажатия гидроцилиндра 7; 2) сдвигать почву с поверхности незасеянной полосы в засеянную борозду за счет установки прижимно-прикатывающих катков острым углом β назад по ходу движения машины Vм, выравнивая при этом поверхность засеянной борозды и устанавливая одинаковую высоту размещения семян от поверхности почвы h_c.

Описанные рабочие органы размещаются на грядиле 8 с возможностью их перемещения по грядилю 8, подъема или опускания и вдавливания в почву от собственного веса, гидроцилиндра 5 и усилия подпружиненной штанги 7.

Заявляемый главный рабочий орган - двухдисковый сошник 14 (фиг.1-7) включает корпус 14а с левой и правой осью 25, закрепленными наклонно к оси OO под острым углом γ, на которых установлены на конических подшипниках 26 ступицы 27. Зазор в подшипниках регулируется корончатыми гайками 28 и шайбами 29, а для сохранения смазки применены манжеты 30, регулировочные шайбы (уплотнители) 31 и крышки 32, которые стопорятся кольцами 33. Винтами с гайками 34 к ступицам 27 прикреплены слева диск 21 с барабаном 15, а справа диск 22. Диски 21 и 22 плоские с односторонними скосами (заточками) рабочих кромок с внешних сторон, причем их центры (осей вращения ц.в. 1 и ц.в. 2) находятся на разной высоте от уровня почвы Δ1 и смещены по горизонтали на величину Δ2 друг от друга.

Для регулирования глубины заглубления дисков 21, 22 к ступице диска 21 крепится барабан 15 с бандажом на наружной поверхности, соприкасающимся с поверхностью почвы на ширине в=60…70 мм. Барабан 15 сменный в зависимости от глубины заделки семян. Диаметр барабана 15 должен быть меньше диаметра дисков 21 или 22 на половину глубины заделки семян. При этом барабан 15, находясь на оси диска сошника, копирует рельеф почвы, обеспечивая требуемую глубину заделки семян и удобрений.

Для очистки поверхности бандажа барабана 15 и рабочих поверхностей дисков 21, 22 сошника от налипающей почвы установлены регулируемые стальные чистики 35.

Диски 21, 22 установлены под острым углом α=9…12° друг к другу и могут иметь одинаковые диаметры, например от 400 до 500 мм перекрытием их кромок S=30…50 мм. Изготавливаются диски из легированной стали с самозатачивающимися односторонними острыми кромками. Диски 21, 22 размещаются симметрично оси симметрии OO двухдискового сошника: диск 21 с барабаном 15 слева, а диск 22 справа по направлению движения агрегата. Оси вращения дисков 21 и 22 расположены в корпусе сошника под углом γ. обеспечивающим сходимость дисков в нижней части со смещением их в вертикальной и горизонтальной плоскости, образуя клин, а точка контакта дисков 21 и 22 "С" всегда находится (при работе двухдискового сошника) в почве на глубине посева семян зерновых культур формируемой борозды, а режущая кромка диска 22 при этом находится ниже на расстоянии S=15…25 мм, точки контакта дисков "С" на глубине внесения удобрений. Центры вращения дисков расположены в корпусе сошника так, что диски (при работе) сошника сходятся в зоне внесения удобрений и посева семян, образуя клин с острым углом, а усредненная точка их соприкосновения «С» находится между линиями, определяемыми углом ή=60-70° с горизонталью (базовой плоскостью посадки корпуса сошника с грядилем) и осевыми линиями дисков, проходящих через центры их вращения ц.в. 1 и ц.в. 2 в пределе смещения дисков в горизонтальной плоскости Δ2. Такое размещение дисков 21, 22 позволяет им в борозде, образованной в вертикальной плоскости острым клином, углубить щель, нарезанную самоустанавливающимся диском 13, раздвинуть ее в стороны (влево, вправо) вместе с разрезанными пожнивными остатками (в частности, стерней), уплотнить бока посевной борозды, образовать на дне борозды ложе, на которое диском 22 ленточно вносятся минеральные удобрения, подающиеся по тукопроводу 23, а диском 21 (на сформированное обоими дисками семяложе) упорядоченно высеваются по семяпроводу 24 семена зерновых культур. При этом диски 21, 22 за счет их вращения с разной угловой скоростью ώ₁ и ώ₂ готовят мелкокомковатую мульчированную почву для формирования засеваемых борозд и самоочищаются. При этом точка сходимости (контакта дисков) лежит на поверхности, которая находится под углом ή к горизонту. В результате такой конструкции диски сошника 21, 22 сходятся с образованием клина с острым углом, регулируемого регулировочными шайбами (уплотнителями), размещенными между корпусом сошника 14а и дисками 21, 22.

Корпус 14а двухдискового сошника (фиг.8…11) Т-образный, асимметричная стойка которого 39 имеет два резьбовых отверстия 40, 41, смещенных в вертикальной (Δ1) и горизонтальной (Δ2) плоскостях для крепления дисков. Корпус 14а снабжен также двумя вертикальными отверстиями 42, 43 для размещения во внутридисковом пространстве семяпровода 37 и тукопровода 38 (фиг.5). Внизу торец патрубка семяпровода 37 размещен под тупым углом δ к вертикали радиусом R, а торец патрубка тукопровода размещен под острым углом х к горизонту так, чтобы в целях предотвращения смешивания истечение семян и удобрений находилось бы на расстоянии I друг от друга и разделялось рыхлителем 44 для образования рыхлого ложа для удобрений и для предотвращения смешивания семян с удобрениями. В результате такой конструкции нижний конец патрубка тукопровода размещен под острым углом ниже конца патрубка семяпровода, размещенного под тупым углом.

Бока корпуса 14 двухдискового сошника выполнены радиальными чехлами-кронштейнами 45, 46 (фиг.8, 9) и служат для защиты дисков 21, 22 и для крепления чистиков 36.

Подача минеральных удобрений на дно посевной борозды и семян в семяложе осуществляется через установленные в междисковом пространстве сошника направители для семян 37 и тукопроводы 38, расположенные в разных частях двухдискового сошника и установленные таким образом, что удобрение вносится на 10…15 мм глубже семян, исключая контакт последних с удобрением за счет прослойки почвы толщиной 10…15 мм, вносимой перед посевом семян.

Устройство для посева зерновых культур за один проход по необработанному полю работает следующим образом (фиг.1). При движении агрегата с приведенными в рабочее состояние катушечными высевающими аппаратами для удобрений и семян включается механизм их привода (на чертежах не показаны), рабочие органы устройства заглубляются в почву гидроцилиндром 5 на заданную глубину нарезки посевной борозды «β», самоустанавливающийся дисковый нож 13 вертикально разрезает растительные остатки, сдвигая их в сторону и оставляя за собой узкую полосу почвы, которую диски и сошник 21, 22 раздвигают, формирует посевную борозду глубиной до 10 см и вносит на дно борозды удобрения в основном диском, удобрения присыпаются прослойкой мелкокомковатой почвы толщиной 2…3 см, которая сходит с дисков 21, 22. Подготовленное при этом ложе для семян засевается диском 21, засыпается дисками 21, 22 мелкокомковатыми мульчированными фракциями почвы и прижимно-прикатывающими катками 16 окончательно уплотняют и прикатывают посевную борозду.

Такая конструкция устройства позволит получить поле с чередующимися обработанными (засеянными) бороздами и необработанными полосами.

Семена в защитном мульчированном мелкокомковатом, удобренном и прикатанном почвенном слое засеянной борозды, получая достаточное количество света и влаги, быстро всходят и развиваются, а в затененных, плотных необработанных присыпанных полосах всхожесть сорняков и их развитие тормозятся.

Использование предлагаемой полезной модели улучшает экологическую обстановку, так как такое устройство сохраняет структуру почвы, сокращает проход агрегатов до одного, снижает сроки проведения полевых работ в два раза, снижает деформацию (уплотнение) почвы тяжелыми машинами и орудиями в 3-4 раза, энергетические и трудовые затраты на единицу производимой продукции снижаются в два раза, а растительные остатки в верхнем слое почвы противодействуют ветровой и водной эрозии, замедляют минерализацию органического вещества на 30%, что останавливает процесс вымывания азота и способствует воспроизводству почвенного плодородия, так как почва защищена от перегрева в самые жаркие летние периоды, уменьшая на 25% непродуктивные испарения влаги, что улучшает водообеспеченность растений. Урожайность за счет влагообеспеченности зерновых культур в засушливые годы повышается на 0,2…0,3 т/га.

Устройство включает раму, смонтированный на раме по крайней мере один грядиль, на котором последовательно установлены сошник с семяпроводом и прижимно-прикатывающие катки. Сошник выполнен в виде двух одного диаметра плоских самоочищающихся дисков. Диски смонтированы с возможностью вращения на осях, установленных со смещением относительно друг друга в продольном направлении. Диски имеют точку схождения, размещенную в зоне посева семян. Устройство снабжено установленным перед сошником съемным самоустанавливающимся дисковым ножом. Сошник снабжен сменным барабаном для ограничения величины заглубления сошника и копирования поверхности и тукопроводом. Оси вращения дисков расположены на разной высоте от поверхности почвы. Такое конструктивное выполнение позволит обеспечить раздельную заделку семян и удобрений на заданную глубину и их равномерное распределение. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для посева зерновых культур за один проход агрегата по необработанному полю, включающее раму, смонтированный на раме по крайней мере один грядиль, на котором последовательно установлены сошник с семяпроводом и прижимно-прикатывающие катки, причем сошник выполнен в виде двух одного диаметра плоских самоочищающихся дисков, смонтированных с возможностью вращения на осях, установленных со смещением относительно друг друга в продольном направлении, а диски имеют точку схождения, размещенную в зоне посева семян, отличающееся тем, что снабжено установленным перед сошником съемным самоустанавливающимся дисковым ножом, а сошник снабжен сменным барабаном для ограничения величины заглубления сошника и копирования поверхности и тукопроводом, при этом оси вращения дисков расположены на разной высоте от поверхности почвы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диски сошника выполнены сменными и расположены так, что точка схождения дисков определяется углом 60-70° между горизонтальной базовой плоскостью корпуса сошника и осевыми линиями, проходящими через центры вращения дисков.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прижимно-прикатывающие катки прикреплены к грядилю шарнирно и имеют острый угол атаки катков в горизонтальной плоскости для сдвига почвы в засеянную борозду и уплотнения ее.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что семяпровод и тукопровод установлены в междисковом пространстве двухдискового сошника на высоте от почвы, исключающей смешивание семян и удобрений, а нижний конец патрубка тукопровода размещен под острым углом ниже конца патрубка семяпровода, размещенного под тупым углом.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие органы на грядиле закреплены с возможностью регулировки расстояния друг от друга и установки их в рабочее и транспортное положение посредством рычажно-пружинной подвески и регулировочных приспособлений.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что съемный дисковый нож выполнен с возможностью его перемещения в вертикальной плоскости и копирования рельефа поля.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус двухдискового сошника выполнен Т-образным, а асимметричная стойка корпуса имеет два резьбовых отверстия, смещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях для крепления дисков и двух отверстий для размещения в междисковом пространстве семяпровода и тукопровода.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что двухдисковый сошник снабжен рыхлителем для образования рыхлого ложа для удобрений и предотвращения смешивания семян и удобрений.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диски сошника сходятся образованием клина с острым углом, регулируемым регулировочными шайбами (уплотнителями), размещенными между корпусом сошника и дисками.