Способ и устройство основной глубокой вертикально-штыревой обработки почвы Российский патент 2020 года по МПК A01B33/02 A01B21/02 A01B79/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к технологии основной глубокой вертикально - штыревой обработки почвы с использованием роторных и ротационных почвообрабатывающих орудий.

Способ и устройство основной роторной вертикально - штыревой обработки почвы, включающий в состав роторного вертикально-штыревого глубокорыхлителя раму с прицепным устройством, для крепления к специальному прицепному устройству трактора, с креплением в ней на подшипниках валов приводных колес увеличенного заданного диаметра с заостренными грунтозацепами жестко закрепленными на внешнем ободе колеса, входящими в почвенный слой под собственным весом глубокорыхлителя при его движении по почве, обеспечивающими жесткое сцепление колес с почвой для привода с помощью открытого штифтового редуктора передачи вращения от вертикально расположенных штифтов на внутренней поверхности обода приводных колес к горизонтально расположенным штифтам закрепленных на торцевом фланце валов роторных рыхлителей почвы, находящимся в постоянном зацеплении для дальнейшей передачи вращения фланцам со штырями длинной до 35 и более сантиметров изогнутыми по ходу вращения роторного рыхлителя и закрепленными на валах глубокорыхлителя по кругу с определенным шагом предназначенные для вертикального скалывания почвенного слоя по его толщине до заданной глубины обработки почвы и перемещения крупных комков к поверхности поля для их разрушения трением штырей и гребенчатых решеток закрепленных на раме роторного глубокорыхлителя.

Противоположными концами приводные колеса на валах свободно вращаются в подшипниках закрепленных на раме глубокорыхлителя.

При движении тракторного агрегата по полю под действием силы тяжести штыревого глубокорыхлителя заостренные грунтозацепы колес входят в почву и приводные колеса приводят во вращение ротор глубокорыхлителя за счет специального штифтового редуктора расположенного на внутренней стороне колеса состоящего из вертикально закрепленных штифтов на внутренней стороне колеса и фланца с горизонтально закрепленными штифтами на одном конце вала роторного рыхлителя. С помощью штифтов приводного колеса, находящихся в постоянном зацеплении со штифтами приводного вала, жестко закрепленных на торцевом фланце приводного вала штыри роторного рыхлителя вращаются с большей скоростью, по отношению к вращению приводных колес и разрыхляют почву на заданную глубину до 35 и более сантиметров, причем скорость вращения ротора и длинна горизонтального захвата для вертикального скалывания почвы и снижение заданного тягового усилия тракторного агрегата регулируется отношением заданного увеличенного радиуса диаметра приводного колеса к длине штырей ротора и шаговым расстоянием размещения штифтов на внутренней поверхности колеса и размещением штифтов на торцевом фланце глубокорыхлителя.

Точкой опоры наружной поверхности приводных колес с грунтозацепами предназначенными для жесткого сцепления колес с почвой и исключения их проскальзывания по почве является обрабатываемый слой почвы.

Глубина почвообработки регулируется специальным гидравлическим приводом для регулирования движения агрегата в транспортном положении.

Глубокорыхлитель специальным устройством 10 рамы 1 цепляется за специальное прицепное устройство трактора и с помощью резиновых транспортных колес 2 и специального гидравлического устройства 12 переводится в транспортное или рабочее состояние.

Для обработки почвы используется роторный рыхлитель 6 в несколько раз меньшего диаметра в сравнении с диаметром приводных колес 2 роторного глубокорыхлителя, с закрепленными в нем штырями, которые с помощью заостренных грунтозацепов 3 приводных колес 2 при движении по полю вращаются разрыхляя почву штырями, входящими в почву под весом глубокорыхлителя на заданную глубину от 35 и более сантиметров, скалывают, смещают и поднимают крупные комки почвы к поверхности, где они измельчаются давлением между вращающимися штырями и закрепленными на раме металлическими гребенчатыми решетками.

Преимущественные данные признаки заключаются в использовании принципа рычагов Архимеда основанной на отношении разницы в длине радиуса приводных колес 2 увеличенного диаметра к более короткой длине штырей роторного рыхлителя. Во сколько раз длина радиуса приводных колес глубокорыхлителя больше длины штырей роторного глубокорыхлителя во столько раз снижается тяговое усилие на рыхление почвы. Например, при длине радиуса 160 см приводных колес диаметром 320 сантиметров и длине штырей роторного барабана 20 сантиметров от точки опоры наружной поверхности барабана тяговое усилие снижается кратно отношению этих длин (160: 20=8) в 8 раз в сравнении с основной плужной обработкой почвы,

При этом исключается дальнейшее рыхление почвы на этой технологической операции, позволяющее в зависимости от диаметра приводных колес многократно снизить усилие и снизить энергозатраты и многократно сократить расход топлива на основную обработку почвы.

Ротационный глубокорыхлитель почвы (фиг. 1) состоит из рамы 1 приводных колес 2 заданного диаметра с заостренными грунтозацепами 3 расположенных на внешней столоне колеса соединенных специальным штифтовым устройством 4 расположенным по внутренней стороне колеса со специальным штифтовым фланцем 5 жестко закрепленным на торце вала ротора. С помощью такого открытого штифтового редуктора штыри глубокорыхлителя вращаются на валах 6 на фланцах которых закреплены по кругу изогнуты по ходу вращения ротора штыри 7 длинной до 35 и более сантиметров предназначенные для вертикального скалывания и разрушения почвенного слоя по его толщине до заданной глубины обработки почвы.

Противоположными концами валов колеса 2 и валы 6 свободно вращаются на двух подшипниках 8 закрепленных на раме глубокорыхлителя 1. (Фиг. 2). При движении тракторного агрегата по полю под действием силы тяжести штыревого глубокорыхлителя заостренные грунтозацепы колес 3 входят в почву и приводят во вращение ротор глубокорыхлителя за счет специального штифтового механизма 4 и 9 расположенного на внутренней стороне колеса 2 и фланца 5 жестко закрепленного на конце вала роторного рыхлителя. С помощью штифтов 9 расположенных на фланце вала роторного рыхлителя штыри 7 вращаются, за счет разных диаметров приводного механизма колеса и фланца с более высокой скоростью по отношению к вращению приводных колес и разрыхляют почву на заданную глубину до 35 и более сантиметров.

При этом величина горизонтального захвата для вертикального скалывания почвы регулируется соотношением диметра приводного колеса к диметру штифтового фланца вала глубокорыхлителя.

Точкой опоры наружной поверхности приводных колес с грунтозацепами предназначенными для жесткого сцепления колес с почвой и исключения их проскальзывания по почве является обрабатываемый слой почвы.

Глубина почвообработки регулируется специальным гидравлическим приводом для регулирования движения агрегата в транспортном положении.

Глубокорыхлитель специальным устройством рамы 1 цепляется за спецмальное прицепное устройство трактора и с помощью резиновых транспортных колес 11 и специального гидравлического устройства переводится в транспортное или рабочее состояние (Фиг. 1. Фиг. 2 Фиг. 3)

Для придания роторному рыхлителю транспортного положения подъем глубокорыхлителя производят гидравлической системой 12 на резиновые транспортные колеса 11, штыри 7 в этом случае полностью выводятся из почвы и фиксируются в транспортном положении, таким образом, обеспечивая транспортное положение агрегата.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и сельскохозяйственному машиностроению в частности к технологиям обработки почвы с использованием роторных рыхлителей почвы.

К недостаткам описанного способа и орудия относится недостаточно глубокая обработки почвы, большое тяговое сопротивление и большой расход топлива на рыхление почвы.

Известны устройства для рыхления почвы роторного типа содержащие раму на которой смонтированы 4 барабана и блоки роторных дисков. Батареи установлены в два ряда (RU 248 6731 С1 МГК А01В 35/26, А01В 21/08, А01В 39/18).

К недостаткам описанного орудия относится недостаточно глубокое рыхление почвы и большие затраты топлива на обработку.

Известно устройство ротационный рыхлитель - полольщик, включающий установленные посредством поводков блоки дисков с ножами на т-образном кронштейне и включают две ступицы, к которым закреплены с помощью державок сменные прямоугольные ножи, установленные под углом 25-30° к направлению радиуса, причем нож направлен в сторону движение ротационного рыхлителя - полольщика, блоки дисков с ножами, установленными на т-образном кронштейне образуют секцию ротационного рыхлителя-полольщика, две секции которого соединенные с помощью горизонтальной пластины и установленные в первом ряду, соединяются шарнирно с рамой ротационного рыхлителя - полольщика короткими поводками, а две секции, соединенные с помощью горизонтальной пластины и установленные в первом ряду, соединены шарнирно с рамой ротационного рыхлителя - полольщика короткими поводками, а две секции, соединенные с помощью горизонтальной пластины и установленные во втором ряду, соединяются шарнирно с рамой длинными поводками, секции первого и второго ряда установлены перекрытием образующим полностью обработанную зону, число секции в рядах выбирается в зависимости от тяговых свойств, трактора (RU 2483506 С1 МГК А01В 21/08).

К недостаткам данного орудия относится сложность конструкции повышенное тяговое сопротивление и энергетические затраты, подрезание и неполное удаление многолетних сорняков из почвы.

Известен патентный документ US 2199954 А, кл. А01В 33/02, опубл. 07.05.1940.

Известен патентный документ US 4552223 А, А01В 33/06, опубл. 12.11.1985.

К недостаткам в заявленных патентах относятся сложность конструкции, повышенное тяговое сопротивление и высокие энергетические затраты.

Известны способы обработки почвы включающие поверхностное многократное воздействие на почвы зубьями роторов и разрушение комков почвы трением соседних зубьев при двухкаскадной обработке почвы (R 42407259 С1 МКГ А01В 49/06, А01В 79/02).

К недостаткам данных способов относятся высокие энергетические затраты на многократное воздействие на почву зубьев при двухскатной обработке почвы.

Известен способ и устройство основной глубокой вертикально-штыревой обработки почвы (Патент РФ №2671480) включающий трактор содержащий переднюю раму с прикрепленной к ней дополнительной рамой, содержащей два роторных барабана, противоположные концы которых жестко прикреплены к ступицам задних колес трактора, при этом к прицепу трактора присоединена рама с задним роторным барабаном для межколесной обработки почвы, причем внутри роторных барабанов посредством стаканов, имеющих отверстия по длине расположены почвообрабатывающие штыри с отверстиями для регулирования глубины обработки почвы до 35 см и более и перевода в транспортное положение посредством совмещения и фиксации отверстий штифтами, причем на рамах роторных барабанов дополнительно закреплены гребенчатые подпружиненные подвижные решетки для окончательного разрушения поднятых штырями комков почвы.

Применение такого способа и устройства обработки почвы позволяет улучшить структуру почвы очистить ее от сорняков и многократно снизить затраты на обработку почвы, но к сожалению не может быть использовано в производстве по проведенным расчетам из-за большого веса 9 тонн по предложенным параметрам и размерам изложенных в патенте. Затраты на перекатывание такого орудия превысят затраты на почвообработку.

Данный способ и почвообрабатывающее орудие принято в качестве ближайшего аналога.

Сущность изобретения заключается:

В снижении металлоемкости роторных глубокорыхлителей, путем использования приводных колес увеличенного диаметра с заостренными грунтозацепами, предназначенными для передачи вращения штифтовым редуктором на роторный глубоко-рыхлитель почвы предназначенный для вертикального вхождения штырей в почву, для скалывания и рыхления почвы, перемещения крупных комков к поверхности поля и их разрушения трением штырей и гребенчатых решеток, закрепленных на раме глубокорыхлителя, полное уничтожение сорняков и их проростков и их выкапывание на поверхность почвы, в том числе из тракторной колеи передних и задних колес для снижения тягового сопротивления и энергосбережения топливо - энергетических ресурсов в АПК РФ.

Технологический и технический результат роторной вертикально-штыревой обработки почвы, заключается в использовании системы одновременно вращающихся приводных колес, увеличенного заданного диаметра с заостренными грунтозацепами, предназначенными для привода вращающихся роторов состоящих из валов с закрепленными на нем штырями длинной до 35 сантиметров для заданной глубины обработки почвы. Противоположными концами колеса и валы свободно вращаются на двух подшипниках закрепленных на дополнительной раме глубокорыхлителя. Под действием силы тяжести штыревого глубокорыхлителя заостренные грунтозацепы колес входят в почву и приводят с помощью специального штифтового редуктора во вращение штыри роторного рыхлителя, которые разрыхляют почву на заданную глубину до 35 и более сантиметров, с вертикальным подъемом комков почвы и их разрушением путем трения штырями и гребенчатыми решетками и вытаскивания и вычесывания сорняков особенно многолетних из глубоких слоев почвы на ее поверхность.

Для обработки почвы используется роторный штыревой рыхлитель, с закрепленными в нем штырями, в несколько раз меньшего заданного диаметра в сравнении с диаметром приводных колес роторного глубокорыхлителя.

Положительный эффект достигается тем, что трактор двигается по полю и под действием веса штыревого глубокорыхлителя вращающиеся штыри заглубляются в почву, скалывают и разрыхляют почвенный слой. Крупные частицы и крупные комки почвы извлекаемые из пахотного горизонта штырями прижимаются гребенчатым подпружиненным подвижным решеткам имеющим возможность с помощью пружин поворачиваться. Под действием рычага Архимеда и трением между штырями и решетками комки почвы разрушаются, сорняки при этом извлекаются из почвы и остаются на поверхности. При попадании камней и твердых предметов решетки с помощью пружин поднимаются, и камни и твердые предметы выбрасываются на поверхность почвы. Глубокорыхлитель специальным устройством на раме цепляется за специальное прицепное устройство трактора и с помощью резиновых транспортных колес и специального гидравлического устройства переводится в транспортное или рабочее состояние.

Новый технологический и технический результат предлагаемого способа обработки почвы заключается в том, что в результате такой почвообработки, получается мелкоструктурный пахотный слой в гумусном горизонте, позволяющий сохранить влагу, избавиться от сорняков и соответственно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. При этом многократно снижаются металлоемкость и энергетические затраты в пять и более раз и экономятся топливно-энергетические ресурсы в несколько раз на основной обработке почвы.

Применение такого способа глубокого вертикально штыревого рыхления почвы в пахотном горизонте позволяет полностью отказаться от плужной и другой конно-тракторной тяги почвообрабатывающих сельскохозяйственных орудий, используемых на всех других видах обработки почвы. Исключить противоречия «запрягания» трактора в сельскохозяйственные плуги, исключить постоянное увеличение веса трактора и почвообрабатывающих орудий, для уменьшения их не технологического тягового сопротивления при движении по полю..

Перед началом работы глубокорыхлителя подъемным устройством выставляется заданная глубина входа штырей в почву.

Совокупность известных и существенных отличительных признаков заявляемого способа не известна на уровне мировой технологии и техники и не вытекает из него очевидным образом.

Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Устройство основной глубокой роторной вертикально-штыревой обработки почвы содержит раму с прицепным устройством для присоединения к трактору. На раме закреплены решетки для окончательного разрушения крупных комков почвы через гребенчатые решетки штырями длиной до 35 см, закрепленными по периметру глубокорыхлителя. Ширина захвата штырями вертикального почвенного слоя регулируется скоростью вращения ротора от вращающихся приводных колес. Колеса передают вращение валам ротора глубокорыхлителя штифтовым редуктором посредством штифтов. Штифты размещены на внутренней поверхности приводных колес, находящихся в постоянном зацеплении со штифтами, размещенными на торцевых фланцах валов глубокорыхлителя, имеющих уменьшенный диаметр по отношению к приводным колесам, которые свободно вращаются в подшипниках, прикрепленных к раме. Заостренные грунтозацепы закреплены жестко на внешнем ободе колеса. Грунтозацепы полностью входят в почвенный слой под собственным весом глубокорыхлителя. Открытым штифтовым редуктором осуществляется привод от равномерно закрепленных штифтов на внутренней поверхности приводных колес, находящихся в постоянном зацеплении со штифтами, закрепленными на фланцах валов роторов, передающих от них энергию вращения штырям, закрепленным по кругу на валах ротора и изогнутым по ходу вращения ротора в сторону движения тракторного агрегата. В способе основной вертикально-штыревой обработки почвы применяют вышеописанное устройство. Обеспечивается разрушение крупных комков почвы, извлечение сорняков, снижение тягового усилия. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство основной глубокой роторной вертикально-штыревой обработки почвы, включающее в состав раму с прицепным устройством для присоединения к трактору с закрепленными на раме решетками, для окончательного разрушения крупных комков почвы через гребенчатые решетки штырями длиной до 35 см, закрепленными по периметру глубокорыхлителя, отличающееся тем, что ширина захвата штырями вертикального почвенного слоя регулируется скоростью вращения ротора от вращающихся приводных колес, передающих вращение валам ротора глубокорыхлителя штифтовым редуктором посредством штифтов, размещенных на внутренней поверхности приводных колес, находящихся в постоянном зацеплении со штифтами, размещенными на торцевых фланцах валов глубокорыхлителя, имеющих уменьшенный диаметр по отношению к приводным колесам, которые свободно вращаются в подшипниках, прикрепленных к раме, и с помощью заостренных грунтозацепов, закрепленных жестко на внешнем ободе колеса, полностью входят в почвенный слой под собственным весом глубокорыхлителя, и открытым штифтовым редуктором осуществляется привод от равномерно закрепленных штифтов на внутренней поверхности приводных колес, находящихся в постоянном зацеплении со штифтами, закрепленными на фланцах валов роторов, передающих от них энергию вращения штырям, закрепленным по кругу на валах ротора и изогнутым по ходу вращения ротора в сторону движения тракторного агрегата.

2. Способ основной вертикально-штыревой обработки почвы, отличающийся тем, что применяют устройство по п. 1.