ШИРОКОЗАХВАТНЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2015 года по МПК A01B29/04 A01B13/16 A01B49/00 A01C5/06 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к почвообрабатывающим орудиям с пассивными рабочими органами, и может быть использовано с сельском хозяйстве для ранневесеннего боронования, для подготовки семенного ложа перед посевом, для подповерхностного прикатывания посевов с одновременным дополнительным измельчением и вспушиванием поверхностного слоя почвы и ее равномерным распределением по поверхности обрабатываемого поля, для разрушения почвенной корки во всходах посевов и предотвращения засухи, лущения паров и полей после уборки, а также для послеуборочного рыхления с одновременным вспушиванием и равномерным распределением взрыхленного слоя почвы по поверхности обрабатываемого поля с созданием условий для осеннего накопления в почве влаги и провоцирования всходов сорняков и падалицы.

Известно почвообрабатывающее орудие - широкозахватный каток колчато-зубчатый, включающий раму с прицепом, опирающуюся в задней части на два пневмоколеса, на которой с возможностью перевода гидроцилиндрами из горизонтального рабочего положения в вертикальное транспортное положение смонтирована поворотная рама с крыльями, на крыльях в шахматном порядке с перекрытиями по фронту закреплены прикатывающие секции, крылья на раме установлены подвижно с возможностью поворота гидроцилиндрами вперед до фиксации их на раме прицепом в транспортное положение, все прикатывающие секции состоят из рамок, на которых в подшипниковых узлах закреплены батареи, состоящие из вала, колес с неровной поверхностью и зубовых дисков (каток кольчато-зубчатый Булава К 3-12,4, руководство по эксплуатации, ООО «ТС Инжиниринг», г. Воронеж).

Недостатками вышеуказанного орудия является то, что прикатывающие секции неровной поверхностью прикатывают хоть и неровно, но всю поверхность засеянного поля до образования в почве капиллярной скважности, а зубчатые диски осуществляют некоторое ее рыхление. Из-за малой ширины зубчатых дисков и их высоты можно допустить, что вся поверхность засеянного поля прикатана и все семена находятся в оптимальных для прорастания условиях, но в этом случае капиллярная скважность в прикатанной почве будет не только подводить почвенную влагу к поверхности семян, но будет выводить ее на поверхность поля, где в дневное время на поверхности почвы воздух и верхний слой почвы нагреваются до 50-70°C. Это приводит к быстрому испарению этой почвенной влаги и подтягиванию на ее место другой. Так как высоконагретый воздух (температурой 50-70°C) устремляется вверх, над таким полем формируются устойчивые восходящие потоки воздуха, которые подхватывают пары почвенной влаги и уносит их в атмосферу, таким образом можно сказать, что мы искусственно сформировали солнечный насос по выкачиванию влаги из почвы, мало того, если засеянное поле достаточно велико, то формируемые восходящие потоки препятствуют заходу над этим полем дождевых туч, чем исключается возможность естественного полива этих посевов. И пока всходы посеянных растений не закроют своей зеленью всю поверхность поля, выпадение дождевых осадков на них практически невозможно, кроме того, если на таких прикатанных полях образуется почвенная корка, а в почве влаги недостаточно и отсутствуют дожди, то возможно образование в почве трещин, что приведет к окончательному ее высушиванию и полной гибели посеянных растений.

Таким образом, кольчато-зубовые катки обеспечивают практически полное прикатывание поверхности засеянного поля, создавая оптимальные условия для прорастания и всходам семян, но они никак не обеспечивают сохранность в почве почвенной влаги, а наоборот, создают условия для ее массового вытягивания из почвы и испарения.

Если в почве влаги недостаточно, то даже полученные хорошие равномерные всходы в последующем могут просто засохнуть из-за нехватки влаги и отсутствия дождей. Чтобы этот риск максимально снизить, необходимо одновременно с полным прикатыванием поверхности засеянного поля обеспечить его защитой от массового испарения из почвы влаги, а также при необходимости обеспечить разрушение почвенной корки и создать условия для дополнительного накопления влаги в почве из атмосферы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является широкозахватный почвообрабатывающий агрегат, принятый нами за прототип (патент на изобретение RU №2511945), содержащий раму с прицепным устройством, задней частью опирающуюся на пневматические колеса, средний поворотный брус, фиксируемый гидроцилиндрами к раме, на которой посредством шарниров в виде крестовин установлены боковые поворотные брусья с рабочими и транспортными колесами, П-образные поводки, растяжки, состоящие из двух частей, передних - коротких и задних - длинных, с пальцами, пружинами, уловителями и защелками на поворотных брусьях, смонтированными неподвижно, растяжки имеют фиксаторы в виде уголков с вырезами, взаимодействующими с канавками на пальцах, установленных неподвижно на кронштейнах, смонтированных на коротких частях растяжек, а их задние длинные части со стороны крепления с П-образными поводками оснащены горизонтальными осями, сменные парные стойки или сменные одиночные длинные стойки с зубовыми боронами зигзаг, закрепленные якорными цепями, регулируемыми по длине.

Недостатками вышеуказанного широкозахватного почвообрабатывающего агрегата является то, что соединение секций почвообрабатывающих рабочих органов с продольными брусьями (стойками) посредством якорных цепей не позволяет в процессе работы передавать на них часть веса почвообрабатывающего агрегата, а также сами рабочие органы зубовых борон зигзаг обеспечивают только рыхление с одновременным выравниванием поверхности обрабатываемого поля, тогда как при посеве одновременно с рыхлением и выравниванием поверхностного слоя почвы необходимо еще и подповерхностное прикатывание почвы в зоне расположения семян, что увеличивает контакт семян с почвой и обеспечивает процесс капиллярного подвода влаги к семенам из более глубоких слоев почвы. Это позволит получать равномерные и быстрые всходы. Недостатком широкозахватного почвообрабатывающего агрегата также является невозможность регулировки глубины обработки почвы и ограниченная сфера его применения.

Целью изобретения является обеспечение почвообрабатывающего агрегата рабочими органами, которые кроме рыхления и выравнивания поверхности обрабатываемого поля при посеве обеспечивали бы и подповерхностное прикатывание почвы в зоне нахождения семян, что обеспечит равномерные и значительно быстрые всходы, а также введение в конструкцию агрегата механизмов, позволяющих регулировать глубину обработки почвы и расширение функциональных возможностей агрегата за счет использования сменных рабочих органов.

Поставленная цель изобретения достигается тем, что предлагаемый широкозахватный многофункциональный почвообрабатывающий агрегат, содержаний раму с прицепным устройством, задней частью опирающуюся на два пневматические колеса, средний поворотный брус, установленный в задней части рамы, поворот которого осуществляется гидроцилиндрами, по торцам среднего поворотного бруса смонтированы шарниры в виде крестовин, на которых закреплены боковые поворотные брусья с рабочими и транспортными колесами, на среднем и боковых поворотных брусьях смонтированы секции почвообрабатывающих рабочих органов, концы боковых поворотных брусьев соединены с передней частью рамы растяжками, состоящими из двух частей - передних коротких с уловителями и защелками и задних длинных, одни концы которых соединены подвижно с П-образными поводками, установленными подвижно на раме, другие концы подвижно закреплены на концах боковых поворотных брусьев, в задних - длинных частях растяжек, рядом с вертикальными осями соединения этих частей растяжек с П-образными поводками расположены горизонтальные оси. При этом секции почвообрабатывающих органов выполнены сменными и могут представлять собой секции винтовых катков или секции дисков-мотыг, или секции дисков лущильника, которые установлены с перекрытием по фронту соседних секций и смонтированы через параллелограммные механизмы посредством продольных брусьев и пар стяжных хомутов таким образом, что секции, установленные по краям боковых поворотных брусьев, расположены за ними по ходу движения агрегата и перекрывают по фронту колеса, при этом все секции установлены под углом α, где α - угол между направлением движения агрегата и перпендикулярами к осям этих секций, при этом пары неподвижных продольных брусьев и пары параллелограммных механизмов, у которых нижние пары планок в задней части оснащены системой отверстий, посредством которых пальцами-фиксаторами устанавливается глубина обработки почвы, а в их передней верхней части имеются ограничительные пазы, в которые установлены ограничительные оси, закрепленные на неподвижных продольных брусьях, а в их передних нижних частях имеются кронштейны с отверстиями, в которых посредством пальцев установлены пружины, вторыми концами закрепленные за регулировочные винты, установленные в кронштейнах неподвижных продольных брусьев, а также пары подвижных продольных брусьев, один из которых имеет одно отверстие для крепления сменных секций, а на втором имеется система отверстий, позволяющая изменять угол α от 10° до 35° с интервалом 3°-5°.

Указанные отличия являются существенными, так как введение в конструкцию широкозахватного многофункционального почвообрабатывающего агрегата пружинных механизмов, параллелограммных механизмов с системой отверстий и пальцами-фиксаторами, а также возможность изменения угла α установки рабочих органов позволяют производить обработку почвы в пределах ширины захвата агрегата без огрехов и осуществлять ступенчатую регулировку глубины обработки. Использование винтовых катков обеспечивает подповерхностное прикатывание почвы в зоне нахождения в почве семян, что, с одной стороны, создаст оптимальные условия для прорастания семян, а с другой, образует на поверхности засеянного поля рыхлый поверхностный слой почвы, который резко сократит испарение влаги из почвы.

Изменение угла α - установки рабочих органов позволяет в процессе обработки почвы или посевов значительно изменять интенсивность воздействия сменных рабочих органов на обрабатываемую почву и растения, так, например: при увеличении угла α - установки дисков лущильника происходит увеличение глубины обработки почвы, при увеличении угла α установки дисков-мотыг увеличивается интенсивность воздействия их как на почву, так и на растения, т.е. увеличивается рыхление почвы и растет количество поврежденных растений. При увеличении угла α от 0° до 12°-13° у винтовых катков увеличивается площадь подповерхностного прикатывания почвы до 100%, а при дальнейшем увеличении угла α растет плотность прикатывания.

Возможность установки в агрегате взамен сменных винтовых секций сменных секций с дисками-мотыгами позволяет широкозахватный почвообрабатывающий агрегат использовать для разрушения почвенной корки в значительно выросших посевах без существенного повреждения растений в этих посевах. Это позволяет резко снизить испарения влаги из почвы, а также создать условия для накопления в почве влаги из атмосферы (сухой полив). Замена сменных винтовых секций на секции с дисками лущильника позволит использовать агрегат для лущения паров, лущения пахоты, подготовка почвы под посев и т.д. То есть резко увеличиваются функциональные возможности агрегата и продолжительность времени его использования в течение года.

На фиг. 1 показан широкозахватный многофункциональны почвообрабатывающий агрегат, вид сверху, а также ряд элементов агрегата и положение угла α - установки осей сменных секций рабочих органов; на фиг. 2 показана модель широкозахватного многофункционального почвообрабатывающего агрегата в транспортном положении; на фиг. 3 показана часть сменной секции винтового катка; на фиг. 4 показана часть сменной секции с дисками-мотыгами; на фиг. 5 показана часть сменной секции с дисками лущильника; на фиг. 6 показан параллелограммный механизм с пружиной и системой отверстий; на фиг. 7 показаны подвижные продольные брусья с отверстиями и сменный рабочий орган (винтовой каток), вид сверху.

Широкозахватный многофункциональный почвообрабатывающий агрегат состоит из рамы 1 с прицепом 2, опирающейся в задней части на два пневмоколеса 3, в задней части рамы 1 установлен средний поворотный брус 4, который поворачивается вокруг своей оси гидроцилиндрами 5, на среднем поворотном брусе 4 по его торцам посредством шарниров 6 в виде крестовин установлены боковые поворотные брусья 7, на внешних концах которых смонтированы колеса 8, а на передних боковых поверхностях недалеко от концов установлены транспортные колеса 9, крайние концы боковых поворотных брусьев 7 соединены растяжками 10 с прицепом 2 рамы 1, при этом растяжки 10 выполнены их двух частей: передних - коротких 11, которые одним концом крепятся неподвижно к прицепу 2 рамы 1, а на втором смонтированы уловители 12 и защелки 13 с пружинами 15, которые посредством тросов 14 соединены со средним поворотным брусом 4, и фиксаторами 16, установленными на пальцах 17, соединяющих защелки 13 с кронштейном 18, на которых установлены пальцы 19 с канавками, и задних - длинных 20, у которых передние концы соединены подвижно вертикальными осями 21 с П-образными поводками 22, установленными подвижно на раме 1, за вертикальными осями 21 в длинных задних растяжках 20 расположены горизонтальные оси 23, а задние концы этих частей растяжек также подвижно соединены с крайними частями боковых поворотных брусьев 7. На среднем поворотном брусе 4 и боковых поворотных брусьях 7 смонтированы посредством пар стяжных хомутов 24 пары неподвижных продольных брусьев 25, на которых установлены пары параллелограммных механизмов 26, у которых нижние пары планок 27 в задней части оснащены системой отверстий 28, посредством которых пальцами-фиксаторами 29 устанавливается требуемая глубина обработки почвы, а в их передних верхних частях имеются ограничительные пазы 30, в которых установлены ограничительные оси 31, закрепленные на неподвижных продольных брусьях 25, а в передних нижних частях имеются кронштейны 32 с отверстиями, в которых посредством пальцев 33 установлены пружины 34, вторые концы которых закреплены через регулировочные винты 35 в неподвижных кронштейнах 36 посредством регулировочных гаек 37, на вторых концах планок пар параллелограммных механизмов 26 установлены пары подвижных продольных брусьев 38 и 39, один из которых, короткий продольный брус 38, имеет одно отверстие 40 для крепления сменных рабочих секций 41, второй, длинный продольный брус 39, имеет систему отверстий 42, позволяющую изменять угол α установки осей О-О (фиг. 1) сменных рабочих секций 41 от 10° до 35° с интервалом 3°-5°, сменные рабочие секции 41 состоят из рамок 43 с подшипниковыми узлами 44 и валов 45, на которых посредством спиц 46 с шагом С закреплены винтовые полосы 47 с шириной а и имеющие шаг t и составляющие угол δ с образующей, описывающей цилиндрическую поверхность секций с диаметром D, образующие винтовые катки 48, проекции винтовых полос 47 на любую поверхность, проходящую через оси сменных секций винтовых катков 48, с осями катков образуют угол β. На валах 45 сменных рабочих секций 41 могут быть установлены диски-мотыги 49 с распорками 50 или диски лущильника 51 также с распорками 50. В транспортном положении агрегата задние концы боковых поворотных брусьев 7 соединяются транспортной растяжкой 52.

Оси всех сменных секций при работе устанавливаются под углом α между направлением движения агрегата и перпендикуляром к осям этих секций. Угол α выбирается в зависимости от выполняемой работы и требуемой глубины обработки почвы, а также требований по сохранению растений при обработки их всходов.

Агрегат работает следующим образом. Перед началом работы в зависимости от поставленной задачи выбирают сменные рабочие секции 41 с винтовыми катками 48 или с дисками-мотыгами 49, или с дисками лущильника 51, после этого сменные рабочие секции 41 с выбранными рабочими органами устанавливают на подвижных продольных брусьях 38 и 39 агрегата, при этом один край сменных секций устанавливают на короткий подвижный продольный брус 38 в отверстие 40, а второй - на подвижный длинный продольный брус 39, имеющий систему отверстий 42, в которой каждому отверстию соответствует свой угол α установки рабочих органов. Причем угол α согласно отверстий изменяется с интервалом 3°-5°. С увеличением угла α в зависимости от установленных сменных рабочих органов может увеличиваться глубина обработки почвы или интенсивность воздействия на растения или площадь и плотность прикатывания почвы. Из системы отверстий выбирают то, которое соответствует выполнению поставленной задачи, тем самым сменные рабочие секции 41 будут установлены под каким-то утлом α между направлением движения агрегата и перпендикулярами к их осям, после этого перестановкой пальцев-фиксаторов 29 в системе отверстий 28 нижних планок 27 пары параллелограммных механизмов 26, на которых установлены подвижные продольные брусья 38 и 39 сменных рабочих секций 41, устанавливают требуемую глубину обработки почвы, затем регулировочными винтами 35 устанавливают необходимую жесткость пружин 34, обеспечивающих давление, с которым рабочий орган сменной секции воздействует на почву, особенно при их попадании в пониженную часть обрабатываемого поля. После выполнения всех этих операций агрегат прицепляют к трактору и переводят в транспортное положение, затем перевозят его в поле, где устанавливают на его краю, после этого снимают транспортную растяжку 52, затем начинают движение агрегата назад. Из-за того что транспортные колеса 9 установлены под углом 1°-3° к направлению движения агрегата наружу, боковые поворотные брусья 7 со сменными рабочими секциями 41 начинают раздвигаться, разворачиваясь по фронту до прямой линии. Затем вытаскивают пальцы-фиксаторы (не показано), освобождая тем самым средний поворотный брус 4 со сменными рабочими секциями 41 от соединения его с рамой 1, и подают масло гидросистемой трактора в гидроцилиндры 5, которые поворачивают средний поворотный брус 4 и боковые поворотные брусья 7 со сменными рабочими секциями 41 до опускания сменных секций на поверхность обрабатываемого поля, затем поворачивают фиксаторы 16 до их полного зацепления с канавками пальцев 19 кронштейнов 18. После этого агрегат готов к работе. Включают передачу трактора и начинают движение. При обработке полей с неровной поверхностью боковые поворотные брусья 7 со сменными рабочими секциями 41 копируют поверхность поля, изгибаясь в шарнирах 6 их соединения со средним поворотным брусом 4, а растяжки 10 при этом также изгибаются в горизонтальных осях 21, не препятствуя боковым поворотным брусьям 7 копировать поверхность поля. При попадании части сменных рабочих секций 41 на пониженные участки обрабатываемого поля они под действием собственного веса и упругости пружин 34 быстро опускаются вниз, производя обработку на требуемой глубине этого пониженного участка. Если одна из сторон сменных рабочих секций 41 производит обработку поля на глубину большую или меньшую заданной, то с помощью регулировочных винтов 35 соответственно уменьшают или увеличивают натяжение пружин 34. При выполнении поворотов или разворотов в процессе обработки почвы и посевов сменные рабочие секции 41 приподнимают поворотом среднего поворотного бруса 4 и боковых поворотных брусьев 7 на угол, при котором они не касаются поверхности обрабатываемого поля, при этом фиксаторы 16 ограничивают максимально возможный поворот среднего поворотного бруса 4 и боковых поворотных брусьев 7, при превышении которого возможно выключение защелок 13, что может привести к складыванию агрегата и его поломке. После окончания работы агрегат останавливают, затем выводят из зацепления фиксаторы 16 с канавками пальцев 19 кронштейнов 18, убирая тем самым фиксацию защелок 13, и включают гидросистему трактора, подающую масло в гидроцилиндры 5 агрегата, поворачивающие средний поворотный брус 4 и боковые поворотные брусья 7, опора которых при этом переходит с колес 8 на транспортные колеса 9 с одновременным подъемом сменных рабочих секций 41 до их транспортного положения, после чего устанавливают фиксирующие пальцы не показано), соединяющие средний поворотный брус 4 с рамой 1 агрегата, затем начинают движение агрегата вперед, при этом боковые поворотные брусья 7 со сменными рабочими секциями 41 складываются до их параллельного расположения друг относительно друга, после этого задние концы боковых поворотных брусьев 7 соединяют транспортной растяжкой 52. Агрегат готов к транспортированию.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано в сельском хозяйстве для поверхностной обработки почвы. Широкозахватный многофункциональный почвообрабатывающий агрегат содержит раму (1) с прицепом (2). Рама (1) опирается на два пневмоколеса (3) и содержит в задней части средний поворотный брус (4), поворот которого осуществляется гидроцилиндрами (5). По торцам среднего поворотного бруса (4) смонтированы шарниры в виде крестовин (6) с закрепленными на них боковыми поворотными брусьями (7) с рабочими транспортными колесами (8). На среднем поворотном брусе (4) и боковых поворотных брусьях (7) смонтированы секции (41) сменных почвообрабатывающих рабочих органов. Секции (41) установлены с перекрытием по фронту соседних секций (41) посредством пар параллелограммных механизмов, пар продольных брусьев (25) и пар стяжных хомутов и таким образом, что секции (41), установленные по краям боковых поворотных брусьев (7), установлены за ними по ходу движения и перекрывают по фронту колеса (8). Секции (41) установлены под углом между направлением движения и перпендикулярами к своим осям. Секции (41) могут быть выполнены в виде винтовых катков или дисковых мотыг, или дисковых лущильников. Концы боковых поворотных брусьев (7) соединены с передней частью рамы (1) растяжками (10). Растяжки (10) содержат передние короткие (11) части и задние длинные части. Задние части соединены одними концами с подвижно установленными на раме (1) П-образными поводками (22), а другими концами - подвижно на концах боковых поворотных брусьев (7). Нижние пары планок пар параллелограммных механизмов оснащены в задней части системой отверстий с пальцами-фиксаторами, а в передней верхней части - ограничительными пазами с ограничительными осями, в передней нижней части имеются кронштейны с отверстиями с установленными в них посредством пальцев пружинами. Пружины вторыми концами закреплены за регулировочные винты, установленные в кронштейнах неподвижных продольных брусьев. На вторых концах пар планок пар параллелограммных механизмов установлены пары подвижных продольных брусьев, один из которых имеет одно отверстие для крепления сменных секций (41), а на втором продольном брусе имеется система отверстий, позволяющая изменять угол α от 10° до 35° с интервалом 3°-5°. Такое конструктивное решения направлено на обеспечение прикатывания почвы в зоне нахождения семян, а также регулировки глубины обработки почвы и расширение функциональных возможностей. 13 ил.

Широкозахватный многофункциональный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с прицепным устройством, задней частью опирающуюся на два пневматические колеса, средний поворотный брус, установленный в задней части рамы, поворот которого осуществляется гидроцилиндрами, по торцам среднего поворотного бруса смонтированы шарниры в виде крестовин, на которых закреплены боковые поворотные брусья с рабочими и транспортными колесами, на среднем и боковых поворотных брусьях смонтированы секции почвообрабатывающих рабочих органов, концы боковых поворотных брусьев соединены с передней частью рамы растяжками, состоящими из двух частей - передних коротких с уловителями и защелками и задних - длинных, одни концы которых соединены подвижно с П-образными поводками, установленными подвижно на раме, другие концы подвижно закреплены на концах боковых поворотных брусьев, в задних длинных частях растяжек, рядом с вертикальными осями соединения этих частей растяжек с П-образными поводками расположены горизонтальные оси, отличающийся тем, что секции почвообрабатывающих органов выполнены сменными и могут представлять собой секции винтовых катков, или секции дисков-мотыг, или секции дисков лущильника, которые установлены с перекрытием по фронту соседних секций и смонтированы через параллелограммные механизмы посредством продольных брусьев и пар стяжных хомутов таким образом, что секции, установленные по краям боковых поворотных брусьев, расположены за ними по ходу движения агрегатов и перекрывают по фронту колеса, при этом все секции установлены под углом α, где α - угол между направлением движения агрегата и перпендикулярами к осям этих секций, при этом пары неподвижных продольных брусьев и пары параллелограммных механизмов, у которых нижние пары планок в задней части оснащены системой отверстий, посредством которых пальцами-фиксаторами устанавливается глубина обработки почвы, а в их передней верхней части имеются ограничительные пазы, в которые установлены ограничительные оси, закрепленные на неподвижных продольных брусьях, а в их передних нижних частях имеются кронштейны с отверстиями, в которых посредством пальцев установлены пружины, вторыми концами закрепленные за регулировочные винты, установленные в кронштейнах неподвижных продольных брусьев, а также пары подвижных продольных брусьев, один из которых имеет одно отверстие для крепления сменных секций, а на втором имеется система отверстий, позволяющая изменять угол α от 10° до 35° с интервалом 3°-5°.