Зуб бороны Российский патент 2020 года по МПК A01B23/02 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к зубовым боронам для обработки почвы.

Известен зуб бороны, содержащий клинообразную рабочую и монтажную части и размещенный на нижнем конце рабочей части стержень, концы которого отогнуты от оси симметрии зуба в противоположные стороны [1]. Наличие стержней на рабочей части зуба действительно повышает качество обработки почвы бороной зубьями предложенной конструкции. В то же время, данная конструкция зуба имеет ограниченные функциональные возможности, например, с помощью борон с зубьями такой конструкции невозможно внести в почву жидкие минеральные удобрения или другие жидкости. Одной из методов интенсификации процессов обработки почвы в сельскохозяйственном производстве является применение комбинированных агрегатов, которые за один проход выполняют несколько операций. Известная [1] конструкция зуба бороны выполняет только одну операцию - рыхление почвы, но внести жидкие минеральные удобрения или другой жидкости в почву в процессе боронования он не может. Это существенный недостаток борон с зубьями данной конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному зубу бороны является борона, имеющая конструкцию зуба, имеющего клинообразную рабочую поверхность с гранями и ребрами и монтажную часть, у которого передние и боковые ребра рабочей поверхности выполнены с зубьями, а острие каждого зуба обращено в сторону монтажной части [2]. Борона с данной конструкцией зуба позволяет повысить качество обработки почвы, в то же время имеет узкую функциональную возможность. То есть выполняет только одну функцию - рыхление почвы. Это серьезный недостаток бороны с такой конструкцией зуба

Таким образом, известные конструкции зубьев борон имеют существенный недостаток, заключающийся в ограниченности функциональных возможностей и низкой эффективности. Задача заключается в расширении функциональных возможностей известных борон при выполнении операции обработки почвы с целью ее рыхления при одновременном внесении жидких минеральных удобрений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей бороны зубьями квадратного сечения и повышение урожайности сельскохозяйственных культур, а также экономия жидких минеральных удобрений, исключение вредного влияния жидких удобрений на окружающую среду.

На фиг. 1 (вид сбоку), показан общий вид зуба бороны, где приняты следующие обозначения: 1 - рабочая часть зуба, 2 - монтажный упор, 3 - резьбовая часть, 4 - заглушка, 5 - жиклер, Н - расстояние от нижней плоскости монтажной части зуба до плоскости расположения жиклеров нижнего яруса, H₁ - расстояние от нижней плоскости монтажной части зуба до плоскости расположения жиклеров верхнего яруса.

На фиг. 2 (вид сбоку) показан зуб бороны в продольном сечении, где приняты следующие обозначения: 6 - отверстие питательное, 7 - пружина, 8 - клапан обратный, 9 - седло клапана.

На фиг. 3 показано поперечное сечение зуба по А-А. Где приняты следующие обозначения: D₁ - прямое направление движения зуба бороны в процессе обработки почвы, D₂ - обратное направление движения зуба бороны в процессе обработки почвы, стрелками указаны соответствующие направления движения зуба бороны, остальные обозначения те же, что и на фиг. 1

На фиг. 4 показаны корни и кроны растений, и приняты следующие обозначения: 10 - крона растения с коротким корнем, 11 - крона растения с длинным корнем, 12 - короткий корень растения, 13 - длинный корень растения, 14 - поверхность почвы, h₁ - расстояние от поверхности почвы до корня растения с коротким корнем, h₂ - расстояние от поверхности почвы до корня растения с длинным корнем.

Сущность изобретения заключается в следующем. Известные конструкции зубьев бороны, приведенные в источниках [1, 2], [3, стр. 63, Рис. III. 1], [4, стр. 93, рис. 57], и других многочисленных источниках предназначены именно, и только, для рыхления почвы. Анализ показал, что в известных конструкциях зубьев бороны качество обработки (под понятием «обработка» понимается технологический процесс крошения почвы) повышается только путем внесения незначительных конструктивных дополнений в конструкцию зуба бороны. Как уже отмечалось выше, бороны с известными конструкциями зубьев имеют узкую функциональную возможность, которая заключается только в рыхлении почвы. Для повышения производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур необходимо, чтобы сельскохозяйственный агрегат за один проход совмещал несколько операций. Именно в этом направлении в данный период развивается механизация сельскохозяйственных процессов. Борона с предложенной конструкцией зубьев за один проход одновременно выполняет две функции: рыхление почвы и внесение жидких минеральных удобрений и других жидкостей. Таким образом, исключается технологический процесс отдельного внесения жидких удобрений в почву, что дает большой экономический эффект, так как, исключается повторный проход агрегата по полю, уменьшается уплотнение почвы, экономится время и зарплата механизаторам, а также экономится топливо. Так как в данном случае жидкие минеральные удобрения вносятся непосредственно в почву, что исключает вредное влияние жидких минеральных удобрений на окружающую среду по сравнению поверхностным внесением жидких минеральных удобрений.

Такой положительный эффект от внедрения бороны с предложенной конструкцией зуба получается за счет следующих конструктивных изменений и дополнений в известный, серийно применяемый зуб бороны.

1). Наличие соосного с зубом бороны питательного отверстия 6 (фиг. 2) с обратным клапаном 8 в зубе бороны позволяет подвести к зубу жидкое комплексное удобрение (ЖКУ) или другие жидкости для непосредственного внесения их в почву, что эффективнее чем их внесение методом распыливания над поверхностью почвы. Так как наличие питательного отверстия с обратным клапаном 8 позволяет 100% внесение ЖКУ в почву, то есть, исключает потери за счет испарения при поверхностном распыливании. Также не происходит вредного влияния паров на окружающую среду. Наличие обратного клапана 8 предохраняет утечки ЖКУ при поворотах агрегата, когда подача ЖКУ к зубьям бороны выключена, это с одной стороны, а с другой, позволяет повысить производительность агрегата, так как экономится время для заполнения системы при последующем включении подачи ЖКУ к зубьям бороны.

2). Жиклеры 5 (фиг. 1) расположены в два яруса, на расстоянии Н₁ и Н₂ от нижней плоскости монтажной части зуба к раме. Такое двухъярусное расположение повышает эффективность вносимых в почву ЖКУ, так как растения бывают короткими и длинными корнями (фиг. 4). Если боронуется почва, где растут растения с короткими корнями глубиной h₁, то ЖКУ подается через жиклеры, расположенные на верхнем ярусе, на расстоянии H₁, а жиклеры нижнего яруса заглушаются остроконечными заглушками 4 (фиг. 2). Если же боронуется почва, где растут растения с длинными корнями глубиной h₂, то ЖКУ подается через жиклеры, расположенные на нижнем ярусе на расстоянии Н, а жиклеры верхнего яруса заглушаются с остроконечными заглушками 4. Такая конструкция зуба бороны позволяет распределить ЖКУ ближе к корням растений, и позволяет им полнее использовать питательные вещества, содержащихся в ЖКУ или в других жидкостях.

3). Наличие четырех жиклеров 5 (фиг. 1, 2) на гранях зуба, соединяющихся с питательным отверстием через каналы, расположенных в одной поперечной к оси зуба плоскости и оси которых расположены перпендикулярно друг к другу, позволяют распределять ЖКУ равномерно по всей площади почвы. Причем, данные плоскости расположены на расстоянии Н и Н₁ от нижней плоскости монтажной части 2 крепления зуба к раме. Расстояние Н зависит от культуры, которая выращивается на обрабатываемой бороной площади с предложенными зубьями. Если корни культуры расположены ближе к поверхности почвы 14 на расстоянии h₁, то плоскость верхнего яруса, где располагаются жиклеры и через которые вносятся в почву ЖКУ, меньше чем расстояние Н, то есть, H₁<H, при этом жиклеры нижнего яруса заглушаются с остроконечными заглушками 4 Это позволяет повысить эффективность вносимых в почву ЖКУ. Если корни культуры расположены глубже от поверхности почвы на расстоянии h₂, то жиклеры верхнего уровня заглушаются с остроконечными заглушками 4 (фиг. 1, 2).

Вообще, при любой форме внесения удобрений, жидких или не жидких, задача заключается в том, по возможности удобрения как можно ближе подвести к корню растения, чтобы растение могло по возможности максимально их использовать для своего развития.

4). Жиклеры выполнены сменными, диаметр отверстия которых зависит от нормы внесения ЖКУ. При повышенных нормах внесения в зуб устанавливаются жиклеры с большим диаметром отверстия, чем при малых нормах внесения. Что также позволяет экономно и эффективно расходовать вносимые ЖКУ и другие жидкости, а также повысить производительность процесса.

5). Наличие в зоне резьбовой части и монтажного упора зуба бороны клапанного узла с шариковым клапаном позволяет экономить ЖКУ при отключении подачи ЖКУ к зубьям бороны, например, при поворотах агрегата, переездах на другой участок, или при выключении по техническим причинам, при заправках агрегата. Также позволяет экономить время при возобновлении повторной подачи ЖКУ к зубьям бороны после отключения подачи.

Клапанный узел состоит из шарикового клапана 8, пружины 7 и седла 9 (фиг. 2). Давление открытия клапана 8 регулируется изменением положения седла 9, при завертывании давление открытия увеличивается, при отвертывании - уменьшается.

При необходимости количество жиклеров можно изменять, например, вместо четырех - можно оставить два жиклера, или три, или один. Чтобы отверстие под жиклер не забивалось почвой, свободное отверстие закрывают остроконечной заглушкой. Наличие острого конца заглушки уменьшает сопротивление перемещения зуба в почве, что дает положительный эффект с учетом большого количества борон в агрегате и зубьев в одной бороне.

Подача ЖКУ к зубу бороны осуществляется по гибким шлангам (например, полихлорвиниловым), на свободный конец которых насажен штуцер, заворачиваемый на резьбовую часть 3 зуба.

Таким образом, по мнению авторов, предложенные усовершенствования являются отличительными признаками, позволяют в своей совокупности достичь следующих положительных эффектов, таких как расширение функциональных возможностей бороны с зубьями квадратного сечения и повышение урожайности сельскохозяйственных культур, а также экономии жидких минеральных удобрений и других жидкостей, исключения вредного влияния жидких удобрений на окружающую среду.

Борона с зубьями квадратного сечения предложенной конструкции используется следующим образом. В зависимости от нормы расхода ЖКУ или других жидкостей регулируют давление открытия шарикового клапана 8 (фиг. 2). Давление открытия должно быть таким, чтобы оно не создавало большого сопротивления его открытию в процессе подачи ЖКУ, так как на преодоление его сопротивления открытию тратится дополнительная энергия. В то же время, при отключении подачи ЖКУ он должен надежно перекрыть утечки ЖКУ через жиклеры 5 (фиг. 1). Подсоединяют штуцер подвода ЖКУ, расположенный на конце гибкого шланга к резьбовой части 3 зуба. Если почва обрабатывается под культуру с коротким корнем, то жиклеры 5 нижнего яруса (расстояния Н) удаляют и заглушают с помощью остроконечных заглушек 4. Если почва обрабатывается под культуру с длинным корнем, то жиклеры 5 верхнего яруса расстояния Н₁) удаляют и заглушают с помощью остроконечных заглушек 4. В зависимости от агротехники возделывания в зубе могут работать одновременно жиклеры обоих ярусов. При этом, на одном ярусе могут оставить все четыре жиклера, три, два или один жиклер, все также зависит от особенностей возделывания и нормы внесения ЖКУ или другой жидкости.

Агрегат настроен к работе. При заезде на участок обрабатываемого поля включают подачу ЖКУ и начинают обрабатывать почву. В конце поля, при разворотах выключают подачу ЖКУ и осуществляют разворот, при этом, клапан 8 закрывается и тем самым, предотвращаются непроизводительные утечки минерального удобрения на разворотах. При заезде на обрабатываемый участок включают подачу ЖКУ и цикл повторяется.

Технический эффект заключается расширении функциональных возможностей бороны зубьями квадратного сечения и повышении урожайности сельскохозяйственных культур, а также в экономии жидких минеральных удобрений и исключении вредного влияния жидких минеральных удобрений на окружающую среду.

Источники информации

1. Патент РФ №2034424, Зуб бороны.

2. Патент РФ №2013906, Зуб бороны.

3. Карпенко А.Н., Халанский В.М., Сельскохозяйственные машины. - 5-е изд., перераб, и доп. - М.: Колос, 1983. - 495 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с- х. учеб. заведений).

4. Б.Г. Турбин, А.В. Лурье, СМ. Григорьев и др., Сельскохозяйственные машины. - Л.: Машиностроение, 1967. - 583 с., ил.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к зубовым боронам для обработки почвы. Зуб бороны характеризуется тем, что включает резьбовую часть, монтажную часть, клинообразную рабочую поверхность с гранями и ребрами, клапанный узел, расположенный в резьбовой и монтажных частях и состоящий из шарикового клапана, пружины и седла, питательное отверстие, соединенное с шариковым клапаном и выполненное соосно с осью зуба, при этом к питательному отверстию примыкают и соединяются с ним дополнительные отверстия с установленными на них жиклерами, расположенными на двух перпендикулярных к оси зуба плоскостях, причем жидкость к питательному отверстию подводится через клапанный узел. На одной плоскости установлены по четыре жиклера, по одному на каждом ребре. Плоскости расположены на разном расстоянии от нижней поверхности крепежного упора зуба бороны к раме бороны. При обработке почвы с растениями с короткими корнями жиклеры нижнего яруса заглушаются с помощью остроконечных заглушек во избежание забивания их почвой. При обработке почвы с растениями с длинными корнями жиклеры верхнего яруса заглушаются с помощью также остроконечных заглушек. Наличие клапанного узла в зоне резьбовой части крепежного упора зуба предотвращает непроизводительные утечки жидкости при поворотах или переходе агрегата на другой участок обработки. В зависимости от агротехники возделывания можно регулировать количество жиклеров в зубе или устанавливать жиклеры с разным диаметром отверстий. Обеспечивается расширение функциональных возможностей бороны зубьями квадратного сечения и повышение урожайности сельскохозяйственных культур, а также в экономии жидких минеральных удобрений, исключение вредного влияния жидких удобрений на окружающую среду. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Зуб бороны, характеризующийся тем, что включает резьбовую часть, монтажную часть, клинообразную рабочую поверхность с гранями и ребрами, клапанный узел, расположенный в резьбовой и монтажных частях и состоящий из шарикового клапана, пружины и седла, питательное отверстие, соединенное с шариковым клапаном и выполненное соосно с осью зуба, при этом к питательному отверстию примыкают и соединяются с ним дополнительные отверстия с установленными на них жиклерами, расположенными на двух перпендикулярных к оси зуба плоскостях, причем жидкость к питательному отверстию подводится через клапанный узел.

2. Зуб бороны по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные отверстия с жиклерами выполнены на каждом ребре зуба, расположены в одной перпендикулярной к оси зуба плоскости, причем дополнительные отверстия с жиклерами, расположенные на противоположных гранях, имеют одну общую ось.

3. Зуб бороны по п. 1, отличающийся тем, что жиклеры выполнены сменными и при их удалении из дополнительных отверстий отверстия заглушаются остроконечными заглушками, а диаметр отверстия жиклера зависит от нормы внесения жидких комплексных удобрений.

4. Зуб бороны по п. 1, отличающийся тем, что одна из плоскостей расположения дополнительных отверстий с жиклерами расположена ближе к нижней поверхности крепежного упора зуба бороны к раме, а вторая плоскость расположена ближе к клинообразной рабочей поверхности зуба.

5. Зуб бороны по п. 1, отличающийся тем, что на ребре зуба, расположенном диаметрально ребру, расположенному по направлению движения бороны в процессе обработки почвы выполнены два дополнительных отверстия с жиклерами, расположенными на разных уровнях по высоте и в одной плоскости с сквозным отверстием зуба, причем оси отверстий выполнены под углом к оси сквозного отверстия так, что струя жидкости направляется ко дну борозды, а жиклеры могут быть закрыты герметично с помощью колпачков заостренной вершиной.

6. Зуб бороны по п. 1, отличающийся тем, что осевое отверстие и подводящий к зубу жидкостное комплексное удобрение гибкий элемент между собой соединены через шариковый предохранительный клапан, усилие открытия которого регулируется с помощью перемещения седла клапана вдоль оси зуба.