КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ (БОРОНА ПЛЮС ВИНТОВОЙ КАТОК) Российский патент 2016 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 подповерхностного прикатывания посевов с созданием на поверхности рыхлого слоя почвы и послеуборочного боронования с одновременным прикатыванием с целью провоцирования всходов сорняков и падалицы, а также для выравнивания поверхности полей.

Известно почвообрабатывающее орудие Rangier III производства фирмы MORRIS (Канада) (http://www.moms-indusMes.com), 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 и поперечными брусьями бороны горизонтально закреплены кронштейны, на которых цепями смонтированы рамки борон, на них подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями. Оси посредством тяг соединены 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 раздавлением комков почвы, то есть задача прикатывания посевов эти почвообрабатывающим орудием не выполняется. Кроме того, за винтовым катком установлена зубопружинная 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.

Наиболее близким к изобретению является почвообрабатывающий агрегат, принятый нами за прототип (патент на изобретение RU №2435345), включающий 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, 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, 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 а, 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 H₁ - 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.

Механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен в виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики, 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 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.

Недостатками вышеуказанного почвообрабатывающего орудия является то, что конструктивно винтовые катки, установленные на левом и правом брусьях и центральной части рамы, располагаются только между колесами агрегата, поэтому при обработке полей подповерхностное прикатывание с рыхлением поверхностного слоя почвы будет производиться только в части расположения винтовых катков, в той же части ширины захвата агрегата, в которой располагаются колеса, будет осуществляться только прикатывание. При прикатывании, как известно, в почве образуются капилляры, которые подводят влагу из более глубоких слоев почвы к семенам, но если поверхностный слой почвы не взрыхлен, то эти же капилляры подведут влагу и к поверхности поля, где в дневное время воздух и почва в зоне их контакта нагревается выше 50°С. Нагретый воздух поднимается вверх, одновременно захватывая с собой и пары капиллярной влаги, на место испарившейся влаги подтягиваются следующие порции. Таким образом, в зоне прохода колес агрегата, можно сказать, образуется насос по выкачиванию влаги из почвы, что недопустимо.

Целью изобретения является повышение качества обработки поверхности полей за счет перекрытия винтовыми катками колес почвообрабатывающего агрегата и введения в конструкцию блока винтовых катков.

Цель изобретения достигается тем, что в известном почвообрабатывающем агрегате, 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 технологическими колесами с возможностью подъема вверх, 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, секции бороны с механизмами их подъема расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы, 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, а горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на левом и правом брусе и на центральной части рамы, винтовые катки расположены за левым и правым брусьями, 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 а, 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 H₁ - 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. Механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен в виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики, балка установлена над передним поперечным брусом рамы в торцевых и парных направляющих стойках с ограничителями подъема, опирается 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, причем крайние концы винтовых катков, установленных на левом и правом брусьях, максимально приближены к крайним концам этих брусьев, а внутренние концы заходят за транспортные колеса и частично перекрывают их, технологические колеса на левом и правом брусьях, расположенные между ними и их винтовыми катками, максимально приближены к крайним концам этих брусьев, на центральной части рамы смонтирован посредством продольных брусьев, неподвижно закрепленных на раме через параллелограммные механизмы и талрепы, блок винтовых катков, в котором два, параллельных между собой, параллельны винтовому катку, установленному на дальнем брусе, первый из этих двух винтовых катков блока расположен между транспортными колесами агрегата, а второй за одним из транспортных колес и перекрывает расстояние между ближним винтовым катком одного из брусьев и первым винтовым катком блока, третий винтовой каток блока расположен параллельно винтовому катку другого бруса агрегата и размещается за вторым транспортным колесом, перекрывая расстояние между первым винтовым катком блока, расположенным между транспортными колесами и винтовым катком одного из ближнего бруса.

Указанные отличия являются существенными, так как расположенный за центральной частью рамы блок винтовых катков совместно с удлиненными винтовыми катками левого и правого брусьев перекрывают транспортные колеса, а также расположение колес на левом и правом брусьях между ними и их винтовыми катками ближе к крайним концам этих брусьев позволяет обеспечить подповерхностное прикатывание обрабатываемого поля с одновременным рыхлением верхнего слоя почвы по всей ширине захвата агрегата.

Наличие на поверхности обработанного поля рыхлого слоя почвы исключает подвод капиллярами почвенной влаги на поверхность поля, это резко сокращает испарение влаги, кроме того рыхлый поверхностный слой почвы от 3 см до 5 см над прикатанным препятствует перегреву более глубоких слоев почвы в дневное время суток, что обеспечит осуществление процесса сухого полива или атмосферной ирригации. Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан почвообрабатывающий агрегат, вид сверху, сзади, на фиг. 2 - то же, вид спереди, на фиг. 3 изображен почвообрабатывающий агрегат в транспортном положении, на фиг. 4 изображены винтовой каток с указанием его параметров и схема, показывающая сечение обработанной почвы, где H - максимальная высота гребней прикатанной почвы при движении катка в направлении, перпендикулярном его оси, при выполнении агрегатом функции прикатывания и Н_об показывает максимальную глубину дополнительно измельченной и вспушенной почвы, а при обработке необработанной почвы H - показывает максимальную высоту гребней необработанной почвы и Н_об показывает максимальную глубину измельченной и вспушенной (обработанной) почвы, на фиг. 5 показан угол между направлением движения агрегата и перпендикуляром к оси катка, на фиг. 6 показан узел механизма подъема секций бороны, закрепленных на переднем поперечном брусе рамы, на фиг. 7 показан разрез обработанного агрегатом засеянного поля.

Почвообрабатывающий агрегат 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 и 13, установленные соответственно на правом 5 и левом 6 брусьях, блок винтовых катков 14, установленных сзади рамы 1 и состоящий из винтовых катков №1-15, №2-16 и №3-17, секции бороны 18 крайние, установленные на горизонтальных кронштейнах 19 посредством якорных цепей 20 и цепей подъема 21, смонтированных на правом 5 и левом 6 брусьях посредством болтовых стяжек 22, секции бороны 18 средние установлены на подъемных горизонтальных кронштейнах 23, смонтированных подвижно на переднем поперечном брусе 24 рамы 1 с возможностью поворота вверх, а вниз ограничены упором 25 посредством якорных цепей 20 и цепей подъема передней 26 и задней 27, закрепленных на балке 28, на торцах которой установлены распорные ролики 29, балка 28 установлена над передним поперечным брусом 24 рамы 1 в торцевых 30 и парных 31 направляющих с ограничителем подъема 32 и опирается концами на подъемные ролики 33, закрепленные на раскосах 34 правого 5 и левого 6 брусьев.

На секциях бороны 18 подвижно закреплены оси 35 с парными пружинными зубьями 36, оси 35 через рычаги 37 тягами 38 соединены с регулировочными рычагами 39 установки угла наклона пружинных зубьев 36. Винтовые катки 12 и 13 установлены на продольных брусьях 40 через параллелограммные механизмы 41 с талрепами 42 и закреплены на них через брусья катков 43 хомутами 44, на которых неподвижно установлены поводки 45, винтовые катки 12, 13, 15, 16, 17 состоят из валов катков 46, которые смонтированы в подшипниковых узлах 47, установленных на поводках 45, на валах катков 46 неподвижно с шагом С закреплены посредством спиц 48 винтовые полосы 49, имеющие шаг t. Поводки 50 винтовых катков №1-15, №2-16 и №3-17 неподвижно закреплены на рамке 51 блока винтовых катков 14, которая посредством кронштейнов 52 и параллелограммных механизмов 41 с талрепами 42 установлена на продольных брусьях 40, колеса брусьев 7 установлены на правом 5 и левом 6 брусьях также посредством кронштейнов 52 и параллелограммных механизмов 41 с талрепом 42.

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 с блоком винтовых катков 14 до упора в ограничители ограничительных стоек 11, затем через рычаги подъема 9 и подвески брусьев 8 начинают поворачиваться правый 5 и левый 6 брусья, поднимая вверх секции бороны 18 и винтовые катки 12 и 13, при этом посредством подъемных роликов 33 поднимается балка 28, на которой подвешены средние секции 18 бороны, подъем производится до полного выдвижения штоков гидроцилиндров 10, затем устанавливаются стопорные пальцы в ограничительных стойках 11 и рычагах подъема 9, которые фиксируются пружинными шплинтами (на фигурах не показано), 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 36 секций бороны 18 заделывают посевные борозды и выравнивают поверхность поля, перемещающиеся за бороной винтовые катки 12, 13 и блок винтовых катков 14, установленные под определенным углом и на требуемую глубину, производят по всей ширине захвата агрегата 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. 7). 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 уничтожить механическим или химическим способами.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Агрегат содержит раму с прицепным устройством. На раме снизу подвижно посредством рычагов закреплены транспортные колеса. Рычаги транспортных колес соединены между собой. Слева и справа на раме установлены брусья с технологическими колесами. Брусья дополнительно соединены с рамой подвижно через подвески и рычаги подъема, которые посредством гидроцилиндров соединены с рычагами транспортных колес. Подъем рамы относительно транспортных колес ограничивается в транспортном положении ограничительными стойками с пальцами-фиксаторами. Секции бороны с механизмами подъема расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы, выполнены в виде рамок, на которых подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями. Горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на левом и правом брусьях и на центральной части рамы. Винтовые катки расположены за левым и правым брусьями. На брусьях катков неподвижно установлены поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах смонтированы валы винтовых катков. На валах катков закреплены неподвижно посредством спиц винтовые полосы. Механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен в виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики. Балка установлена над передним поперечным брусом рамы в торцевых и парных направляющих стойках с ограничителями подъема и опирается концами на подъемные ролики. Оси роликов 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. Поворот кронштейнов вниз ограничен упорами. Крайние концы винтовых катков, установленных на левом и правом брусьях, максимально приближены к крайним концам этих брусьев. Внутренние концы катков заходят за транспортные колеса и частично перекрывают их. Технологические колеса на левом и правом брусьях расположены между ними и их винтовыми катками, выполнены подвижными, максимально приближены к крайним концам брусьев. На центральной части рамы смонтирован посредством продольных брусьев, неподвижно закрепленных на раме, через параллелограммные механизмы и талрепы блок винтовых катков. Два катка блока параллельны между собой и параллельны винтовому катку, установленному на дальнем правом брусе. Третий винтовой каток блока расположен параллельно винтовому катку левого бруса агрегата. Такое конструктивное выполнение позволит повысить качество обработки почвы. 7 ил.

Комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий 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 технологическими колесами с возможностью подъема вверх, 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 в транспортном положении ограничительными стойками с пальцами-фиксаторами, секции бороны с механизмами их подъема расположены впереди левого и правого брусьев и центральной части рамы, выполнены в виде рамок, на которых подвижно установлены оси с парными пружинными зубьями, оси посредством тяг подвижно соединены с рычагом регулировки угла установки от 0° до 70° пружинных зубьев к вертикальной плоскости, а горизонтально расположенные кронштейны секций бороны закреплены непосредственно на левом и правом брусьях и на центральной части рамы, винтовые катки расположены за левым и правым брусьями 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 κ горизонту неподвижно установлены поводки, на нижних концах которых в подшипниковых узлах смонтированы валы винтовых катков, на которых с шагом C закреплены неподвижно посредством спиц винтовые полосы шириной a, 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 H - максимальная высота гребней прикатанной почвы при движении катка в направлении, перпендикулярном его оси;
D - диаметр винтового катка;
C - 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 H₁ - 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,
при этом механизм подъема секций бороны, установленных на центральной части рамы, выполнен в виде балки, на торцах которой смонтированы распорные ролики, 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 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, отличается тем, что крайние концы винтовых катков, установленных на левом и правом брусьях, максимально приближены к крайним концам этих брусьев, а внутренние концы заходят за транспортные колеса и частично перекрывают их, причем технологические колеса на левом и правом брусьях расположены между ними и их винтовыми катками, выполнены подвижными, максимально приближены к крайним концам этих брусьев, а на центральной части рамы смонтирован посредством продольных брусьев, неподвижно закрепленных на раме, через параллелограммные механизмы и талрепы блок винтовых катков, в котором два катка, параллельных между собой, параллельны винтовому катку, установленному на дальнем брусе, первый из этих двух винтовых катков блока расположен между транспортными колесами агрегата, а второй за одним из транспортных колес и перекрывает расстояние между ближним винтовым катком одного из брусьев и первым винтовым катком блока, третий винтовой каток блока расположен параллельно винтовому катку другого бруса агрегата и размещается за вторым транспортным колесом, перекрывая расстояние между первым винтовым катком блока, расположенным между транспортными колесами и винтовым катком одного из ближних брусьев.