Способ и устройство для возврата залежных земель в сельскохозяйственный оборот Российский патент 2022 года по МПК A01D43/08 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам обработки залежных земель, покрытых высокостебельными сорными растениями, может быть использовано для возврата брошенных пахотных земель в сельскохозяйственный оборот.

В случае прекращения обработки пахотных земель последние обычно в начальный период (от 1 до 5-8 лет) зарастают бурьяном с преобладанием высокостебельных сорных растений, высота которых достигает до двух и более метров и до 0,01 м в диаметре.

Известен способ возврата брошенных пахотных земель в сельскохозяйственный оборот, включающий глубокую обработку с оборотом пласта с предварительным одно или двухследовым дискованием или без такового.

Такой способ эффективен при малой высоте (до 0,5-0,7 м) сорных растений. При наличии высокостебельных растений указанный способ неэффективен ввиду забивания рабочих органов технических средств растительными остатками и многочисленными технологическими отказами.

Известен способ возврата в с/х оборот пахотных земель, засоренных высокостебельными культурами, включающий предварительное измельчение растительной массы косилками-измельчителями типа КИР-1,5, КПИ-2,4 и т.п. с последующей запашкой этой массы лемешно-отвальными плугами.

Недостатком такого способа является высокая энергоемкость процесса измельчения, т.к. рабочие органы измельчителей должны иметь высокую частоту вращения (около 1500об/мин.), обеспечивающую разрезание стебля по принципу бесподпорного резания. При этом длина резки растительного материала у таких машин составляет 6-90 мм, а так как для скармливания животным такой «корм» непригоден (содержит несъедобные и зачастую ядовитые включения), то необходимость измельчения растений на мелкие фракции отсутствует. Для устойчивой работы пахотных агрегатов на таком агрофоне достаточно измельчение сорных растений с размером стебельных фракций 0,4-0,5 м.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости процесса измельчения высокостебельных сорных растений, обеспечивающего при этом безотказную работу орудий при запашке растительных остатков.

Поставленная задача решается тем, что согласно изобретению, в известном способе резки стеблей высокостебельных сорных растений на фракции, перед выполнением указанной операции производят укладку растительной массы на поверхность поля с максимальным уплотнением верхнего слоя почвы, при этом укладку растительной массы производят в одном направлении по всей площади поля, а резку стеблей высокостебельных сорных растений производят кольчато-режущими рабочими органами, причем движение агрегата с кольчато-режущими рабочими органами в форме конусных колец осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению уложенных стеблей.

Для снижения энергоемкости процесса резки стеблей высокостебельных сорных растений число режущих воздействий на высокостебельные растения, согласно предполагаемому изобретению, должно быть сокращено до уровня, обеспечивающего в дальнейшем работу пахотных агрегатов без технологических отказов. Практика показывает, что для реализации указанного условия достаточно разрезать стебли до размера 0,4-0,5 м, что обеспечивается соответствующей расстановкой рабочих органов на раме устройства.

Снижению энергоемкости процесса резания стеблей высокостебельных сорных растений способствует реализация принципа подпорного резания, где в качестве естественного подпора выступает уплотненный верхний слой почвы. Снижение энергоемкости процесса резки стеблей высокостебельных сорных растений достигается также за счет перераспределения направлений режущего воздействия на стебель с преобладанием резания вдоль волокон стебля растения. Удельное сопротивление при резании вдоль волокон стеблей растительных материалов значительно меньше, чем поперек волокон, поэтому затраты энергии на разрезание стебля в этом случае снижаются. Технически указанный характер резания достигается за счет установки угла атаки кольчато-режущего рабочего органа в диапазоне 35-45 градусов, что увеличивает не только вертикальную силу резания ввиду повышения заглубляющей способности последнего, но и увеличивает долю режуще-скоблящего действия вдоль волокон стебля растения.

Снижению энергоемкости и повышению эффективности процесса резки стеблей высокостебельных сорных растений будет способствовать специальная форма контактной поверхности конусного кольца, которая имеет заостренный профиль с углом заточки в диапазоне 15-20 градусов.

На чертежах (фиг. 1-3) представлен способ и устройство для возврата залежных земель в сельскохозяйственный оборот.

На фиг. 1 представлен процесс укладки стеблей высокостебельных сорных растений на поверхность почвы.

На фиг. 2 представлен общий вид устройства для резки стеблей высокостебельных сорных растений.

На фиг. 3 представлен процесс резки стеблей высокостебельных сорных растений.

На чертежах приняты следующие обозначения позиций: 1 - гладкий водоналивной каток; 2 - стебли высокостебельных сорных растений в естественном состоянии; 3 - стебли высокостебельных сорных растений, уложенные на поверхность почвы; 4 - корневая система сорных растений; 5 -уплотненный слой почвы после прохода катка; 6 - верхний слой почвы в естественном состоянии, 7 - рама устройства; 8 - навеска устройства; 9 -опорные колеса; 10 - рабочие органы; 11 - подвеска рабочих органов, 12 - обод рабочего органа; 13 - контактная часть рабочего органа; 14 - спица рабочего органа; 15 - ось рабочих органов; α - угол заточки контактной поверхности рабочего органа; 16 - стебель высокостебельных сорных растений после резки; V - направление укладки стеблей; A_1, А_2, А₃ - положение рабочего органа от начала до конца резания; S - длина пути резания; В - расстояние установки рабочих органов на оси устройства; γ - угол атаки рабочего органа.

Процесс возврата залежных земель осуществляется в следующей последовательности:

- первая технологическая операция - укладка стеблей высокостебельных сорных растений производится с помощью устройства (фиг. 1). Стебли высокостебельных сорных растений 2 укладываются на поверхность поля с помощью гладкого водоналивного катка 1, при этом укладка высокостебельных сорных растений производится в одном направлении V по всей площади поля. Удельное давление катка на верхний слой почвы 6 должно быть достаточным для создания уплотненного слоя почвы 5, обеспечивающего реализацию подпорного резания уложенных стеблей высокостебельных сорных растений 3. Вес катка регулируется объемом балласта, заполняемым полость катка.

- вторая технологическая операция - резка стеблей высокостебельных сорных растений. Операция производится с помощью устройства (фиг. 2а), рама 7 которого посредством навески 8 соединяется с трактором. Перед началом движения по полю устройство опускается на опорные колеса 9, а при движении агрегата рабочие органы 10, связанные с рамой устройства посредством подвески 11, режут стебли высокостебельных сорных растений, причем агрегат движется в направлении, перпендикулярном направлению уложенных стеблей.

Рабочий орган устройства представляет собой конусное кольцо (фиг. 2б), состоящее из обода 12 с контактной поверхностью 13, при этом обод кольца при помощи спиц 14 закреплен на оси 15. Контактная поверхность рабочего органа имеет заостренный режущий профиль с углом заточки а, равным 20-25 градусов.

Процесс резки стеблей высокостебельных сорных растений происходит следующим образом: в момент начала движения устройства (фиг. 3) режущий рабочий орган 10 контактирует режущей кромкой со стеблем высокостебельных сорных растений 3, перемещая последний в направлении движения устройства из точки начала контакта A₁ последовательно в точку А₂ и А₃. Расстояние от точки A₁ до точки А₃ соответствует длине хода рабочего органа S, на котором происходит полное разрезание стебля, при этом процесс резки осуществляется вдоль волокон растения, что обеспечивает снижение энергоемкости процесса резки стеблей высокостебельных сорных растений. Для сокращения числа режущих воздействий на стебли высокостебельных сорных растений, а следовательно, снижения энергоемкости процесса резки, рабочие органы установлены на оси устройства на расстоянии В, соответствующем необходимой длине резки, равной 0,4-0,5 м. Снижению энергоемкости процесса резки способствует также подпорный характер резки, где в качестве подпора выступает уплотненный слой почвы. Для увеличения силового действия на стебель и глубины хода рабочих органов угол атаки последних устанавливается в диапазоне 35-45 градусов, что способствует более эффективному перемещению и разрезанию стеблей высокостебельных сорных растений.

Использование заявляемого изобретения позволяет снизить энергоемкость процесса резки высокостебельных сорных растений при возврате залежных земель в сельскохозяйственный оборот.

Способ возврата залежных земель в сельскохозяйственный оборот заключается в том, что осуществляют резание стеблей высокостебельных сорных растений на фракции. Перед выполнением указанной операции производят укладку растительной массы на поверхность поля с максимальным уплотнением верхнего слоя почвы. Укладку производят в одном направлении по всей площади поля. Резку стеблей производят кольчато-режущими рабочими органами в форме конусных колец в направлении, перпендикулярном направлению уложенных стеблей. Изобретение касается также устройства для осуществления способа, включающего рабочие органы в форме конусных колец, имеющих контактную режущую кромку с углом заточки, равным 15-20 градусов. Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса резки высокостебельных сорных растений 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ возврата залежных земель в сельскохозяйственный оборот, включающий резание стеблей высокостебельных сорных растений на фракции, отличающийся тем, что перед выполнением указанной операции производят укладку растительной массы на поверхность поля с максимальным уплотнением верхнего слоя почвы, при этом укладку растительной массы производят в одном направлении по всей площади поля, а резку стеблей производят кольчато-режущими рабочими органами в форме конусных колец в направлении, перпендикулярном направлению уложенных стеблей.

2. Устройство для резки высокостебельных сорных растений для осуществления способа по п.1, включающее раму, механизм навески, опорные колеса и рабочие органы в форме конусных колец, при этом контактная поверхность конусного кольца имеет заостренный режущий профиль, соответствующий углу заточки 15-20 градусов.

3. Устройство по п. 2, в котором расстояние между кольчато-режущими рабочими органами соответствует длине резки растительного материала, равной 0,4-0,5 м.

4. Устройство по п. 2, в котором угол атаки кольчато-режущего рабочего органа составляет 35-45 градусов.