Комбинированный плоскорез-щелеватель для почвозащитной обработки почв, подверженных водной, ветровой и механической эрозиям Российский патент 2023 года по МПК A01B49/02 A01B13/14 A01B13/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к комбинированным почвозащитным ресурсосберегающим обрабатывающим орудиям, выполняющих несколько технологических операций за один проход и предназначенных для обработки эродированных и подверженных развитию эрозионных процессов почв.

Уровень техники

Известен сельскохозяйственный агрегат рыхлитель-щелерез (патент RU №2452157, опубл. 10.06.2012, Бюл. 16), включающий раму, рыхлительные лапы, щелерезы, опорные колеса с механизмом регулировки, трос, зубовые боронки и плоскорез-глубокорыхлитель, отличающийся тем, что центрально-осевой двухъярусный щелерез скомпонован с передним рядом рыхлительных лап, жестко связан с носком плоскореза-глубокорыхлителя и скользящим в замкнутом треугольнике тросом, а боковые двухъярусные щелерезы жестко связаны с концами крыльев плоскореза-глубокорыхлителя и скользящим в замкнутом треугольнике тросом так, что последний посредством роликов, помещенных в ушки тыльной части ножей центрально-осевого и боковых двухъярусных щелерезов, выполнен подвижным и с расположенными в вертикальной плоскости зубовыми боронками на боковых ветвях.

Недостатком является то, что применение любой замкнутой системы для обработки почв непосредственно ведет к накоплению, заклиниванию и, в конечном итоге, к забиванию растительными остатками пространства между рабочими органами, как вдоль, так и поперек, и, тем самым, снижая качества обработки почвы, включая образование широких развальных борозд после прохода орудия, и, как следствие, к уменьшению степени сохранения стерни на поверхности поля, как один из почвозащитных показателей обработки почвы. Другим недостатком следует отметить отсутствие катка, что не устраняет образованные широкие борозды, и, в итоге, приводит к ухудшению микрорельефа обрабатываемого участка, а выполнение дополнительной операции, связанной с отдельным проходом катка, приводит к переуплотнению почвы из-за многоразового воздействия колес трактора и орудия на поверхность поля, а также, к росту энергозатрат на обработку почвы.

Известен комбинированный сельскохозяйственный агрегат ПЩ — 5 (Грибановский А.П., Билдингмайео Р.В., Ревякин Е.Л. и др. Комплекс противоэрозионных машин / А.П. Грибановский. - М.: ВО «Агропромиздат», 1989. - С. 75-80), включающий раму с установленными на ней в шахматном порядке рабочими органами, а именно плоскорезными лапами и расположенными за ними на определенном расстоянии щелерезами, а также опорными колесами, имеющих винтовой механизм регулировки высоты, и предназначены для послойной обработки почвы с оставлением стерни и созданы для районов с недостаточным увлажнением и на почвах, подверженных эрозионным процессам.

Недостатком данного орудия является, во-первых, отсутствие дискового ножа, установленного перед плоскорежущей лапой, производящий разрезание почвенного пласта, сокращая энергоемкость безотвального рыхления и способствуя уменьшению ширины развальной борозды почвы, во-вторых, – не предусматривается трехпозиционное изменения расстояния между плоскорежущей лапой и щелерезом, которое зависит от глубины щелевания, типа, свойств почв и оказывает влияние на качество обработки почвы, и в-третьих, - отсутствие катка, предотвращающего образование широких борозд, выравнивающий микрорельеф поля и разбивающего крупные комки и глыбы почв, образованных проходом предшествующих рабочих органов.

Наиболее близким по технической сущности и принятое авторами за прототип является почвообрабатывающее орудие (патент RU №2324318, опубл. 20.05.2008, Бюл. 14), включающее раму с присоединительным устройством, глубокорыхлящие рабочие органы и плоскорезные лапы, установленные на раме в несколько рядов, отличающиеся тем, что глубокорыхлящие рабочие органы размещены перед плоскорезными лапами заднего ряда или задних рядов, при этом расстояние между носками глубокорыхлящего рабочего органа и расположенной сзади плоскорезной лапы имеет фиксированное (нерегулируемое) расстояние и всегда больше максимальной глубины рыхления, а расстояние по ширине орудия между установленными в переднем ряду плоскорезными лапами и глубокорыхлящими рабочими органами всегда больше суммы установленных для них максимальных глубин обработки.

Недостатком является то, что удельная энергоемкость технологического процесса для сплошной обработки на одну заданную глубину a₃ (фиг.2) больше удельной энергоемкости при послойной, которая, вначале, обрабатывает почву плоскорезной лапой на глубину a₁ (фиг.2), а, затем шелерезом, идущим на глубину a₂ (фиг.2), поэтому установленные впереди плоскорезной лапы щелерезы всегда способствуют увеличению энергоемкости технологического процесса. Второй недостаток установки щелереза впереди лапы состоит в том, что плоскорежущий рабочий орган, установленный после щелереза на фиксированном расстоянии без возможности регулировки, обрабатывает на глубину хода плоскорезной лапы уже деформированную щелерезом почвенный слой, что способствует сгруживанию, накоплению и забиванию почвы перед рабочими органами и ухудшению агротехнического показателя работы, и как следствие, приводит к увеличению ширины развальной борозды. Предложенное шахматное расположение рабочих органов на раме орудия, когда впереди расположенные щелерезы находятся в первом ряду, приводит к ухудшению боковой устойчивости сельскохозяйственного агрегата.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является осуществление почвозащитной безотвальной обработки почвы с подрезанием и рыхлением почвенного пласта, с оставлением без повреждения стерни, обеспечивающей эрозионную устойчивость поверхностного слоя к ветру, на участке, при помощи плоскорезных лап и установленных вперед них дисковых ножей, с последующим, вслед за плоскорезными лапами, нарезанием щелей на глубину до 40 см посредством щелерезов, способствующих разрушению «плужной подошвы», предотвращающих развитие водной и механической эрозии и повышающих влагоёмкости почвенного слоя, заключительной операцией является прикатывание поверхности поля катками, с целью разбивания крупных комков почвы и выравнивания микрорельефа поля.

Технический результат может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, которое сводится к обеспечению заданной глубины послойной обработки почвы рабочими органами с подрезанием и рыхлением почвенного пласта, с оставлением необходимого количества стерни для создания защитного слоя от проявления ветровой эрозии, разрушения «плужной подошвы» для повышения влагоёмкости почвенного слоя и предотвращения водной и механической эрозии с выравниванием микрорельефа поля.

Технический результат достигается с помощью комбинированного плоскореза — щелевателя для почвозащитной обработки почв, подверженных водной, ветровой и механической эрозиям, содержащий раму, дисковые ножи, плоскорезные лапы, щелерезы, катки и опорные колес, для установки щелереза на раме предусмотрено три ряда отверстий с целью изменения расстояния L_p от плоскорезной лапы в зависимости от глубины щелевания, типа и свойств почв: для переувлажненных/супесчаных или легкосуглинистых – минимальное, для спелых/суглинистые или глинистых – среднее, а для сухих/глинистых – максимальное. Одинарные спирально-планчатые катки оборудуются волнообразными ребрами, установленными под углом γ равным 20° к оси вращения катков. С целью недопущения отклонения хода глубины обработки почвы рабочих органов предусмотрены упоры, а для установки первоначальной глубины обработки используются опорные колеса, крепящиеся стойками к раме при помощи кронштейнов и имеющие винтовой механизм поднятия и опускания для более точного регулирования глубины обработки. Для обеспечения боковой устойчивости комбинированного плоскореза — щелевателя все рабочие органы устанавливаются в шахматном порядке, причем, внешние катки находятся во втором ряду.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 — Аксонометрическая проекция комбинированного плоскореза — щелевателя

На фигуре 2 – Общий вид комбинированного плоскореза — щелевателя (вид сбоку)

На фигуре 3 – Щелерез в сборе

На фигуре 4 — Каток

Осуществление изобретения

Несущей частью комбинированного плоскореза — щелевателя для обработки почв, подверженных водной, ветровой и механической эрозиям является цельнометаллическая рама 1, состоящая из трубы квадратного сечения.

Впереди устанавливаются дисковые ножи 2, крепящиеся к раме 1 при помощи стойки 3. Затем к раме 1 в шахматном порядке крепятся плоскорезные лапы 4, причем для боковой устойчивости хода орудия внешние плоскорезные лапы 4 установлены во втором ряду, а для сохранения глубины обработки лапы предусмотрены ограничители 5. Плоскорезные лапы 4 состоят из стойки 6, башмака 7 c углом раствора 75°, долота 8, установленного под углом равным 20° и лемехов 9 для подрезания обрабатываемого слоя на глубину хода а₁ (фиг.2) плоскорезной лапы 4 и по всей поверхности, обеспечивая оптимальное перемешивание почвы.

На расстоянии L_p (фиг.2) от плоскорезной лапы 4 устанавливаются щелерезы 10, включающие в себя стойку 11 (фиг.3), обтекатель 12 (фиг.3), служащий для уменьшения нагрузки почвенного пласта на стойку, и долото 13 (фиг.3), имеющего угол постановки α равный 25° и ширину B_щ (фиг.3) больше критической для максимальной глубины обработки, благодаря чему не происходит налипания почвы на долото 13 (фиг.3). На самой стойке 11 предусмотрены дополнительные ряды отверстий, предназначенных для изменения глубины обработки и ряд отверстий 14 на балке 15 крепления для регулирования расстояния L_p а также для фиксации вертикального положения стоек 11 относительно рамы орудия 1 и сохранения заданной глубины обработки а₂ (фиг.2) предусмотрены упоры 16. Для усиления мест крепления дискового ножа 2, плоскорезной лапы 4 и щелереза 10 с противоположной стороны балки крепления 15 привариваются усиливающие пластины 17, а для увеличения жесткости рамы 1 уголки 18.

Опорные колеса (показаны условно) 19 крепятся стойками 20 к раме 1 при помощи кронштейнов 21. Опорные колеса 19 служат механизмом регулировки глубины обработки почвы рабочими органами, а для более точного их позиционирования используется винтовой механизм поднятия и опускания 22.

Для крошения почвенных комков и выравнивания микрорельефа поля предусмотрены одинарные спирально-планчатые катки 23, ребра 24 (фиг.4) которых имеют волнообразный вид, установленных под углом γ равным 20° (фиг.4) к оси вращения спирально-планчатого катка 23. Спирально-планчатые катки 23 расположены в шахматном порядке, причем, внешние катки находятся во втором ряду для придания боковой устойчивости сельскохозяйственного орудия. Спирально-планчатые катки 23 крепятся к раме 1 комбинированного плоскореза-щелевателя при помощи кронштейнов 25 и 26, пластин крепления 27 и механизмов регулировки 28, которые служат для дополнительной настройки глубины хода при помощи пальцев 29.

Присоединение комбинированного плоскореза-щелевателя к трактору происходит через трехточечное шарнирное соединение 30, обеспечивающее полное копирование рельефа поля сельскохозяйственным орудием при «плавающем» положении гидравлики трактора.

Устройство работает следующим образом.

Трактор, заезжая на участок поля, переводит комбинированный плоскорез-щелеватель с положения «транспортировки» в «рабочее». При условии, что рама 1 орудия отрегулирована с помощью центральной тяги навески трактора и трехточечного шарнирного соединения 30, а также находится горизонтально относительно поверхности поля, при помощи винтовых механизмов 22 двух опорных колес 19 осуществляется установка плоскорезных лап 4 на агротехнически требуемую глубину хода а₁ (фиг.2). Обработка почвы происходит в следующей последовательности. Сначала, дисковые ножи 2 разрезают верхний почвенный пласт, облегчая работу плоскорезной лапы 4, улучшая рыхления и уменьшая ширину борозды. Плоскорезная лапа 4 рыхлит почву на заданную глубину а₁ (фиг.2) и подрезает сорняки при помощи лемехов 9. Вслед плоскорезной лапе 4 идут щелерезы 10, которые обрабатывают почву на более глубокий слой вплоть до 40 см, повышая влагоемкость почвы, а обтекатель 12 обеспечивает снижение сопротивление щелереза 10. Спирально-планчатые катки 23 при помощи волнообразных ребер 24 эффективно крошат комки почвы, выравнивая микрорельеф участка. С целью исключения отклонения глубины обработки для плоскорезной лапы предусмотрен ограничитель 5, а для щелереза — упор 16. Исходя из типа и свойства почв выбирается расстояние между плоскорезной лапой 4 и щелерезом 10 из трех положений ряда отверстий 14: для переувлажненных/супесчаных или легкосуглинистых – минимальное, для спелых/суглинистые или глинистых – среднее, а для сухих/глинистых – максимальное. Глубина щелевания а₂ (фиг.2) определяется по агрономическим требованиям и выбирается из четырех позиций (сверху вниз): 1 - 10 см, 2 - 15 см, 2 - 20 см и 4 - 25 см (фиг.2). Исходя из установленной глубины хода плоскорезных лап 4 а₁ (фиг.2), и зная необходимую глубину хода катков, на пластине крепления 27 и на механизме регулировки 28 спирально-планчатых катков 23 определяются необходимые положения, зависящие как от типа, влажности и твердости почвы, так и от предшественника обрабатываемого поля.

Подобные установки и регулировки осуществляются при использовании комбинированного плоскореза-щелевателя в других возможных вариантах: плоскорезного орудия (снимаются щелерезы 10 и (или) спирально-планчатые катки 23), а также в виде щелерезного орудия (снимаются плоскорезные лапы 4).

По сравнению с прототипом предложенное изобретение имеет следующие преимущества:

- шахматное расположение орудий на раме комбинированного плоскореза-щелевателя, при котором внешние рабочие органы, а именно дисковые ножи, плоскорезные лапы и щелерезы находятся во втором ряду для боковой устойчивости хода орудия;

- три спирально-планчатых катка, ребра которых имеют волнообразный вид, позволяют улучшить степень крошения крупных почвенных комков, а шахматное расположение катков, аналогичное плоскорезным лапам, повышает боковую устойчивость комбинированного плоскореза-щелевателя;

- предусмотрены три ряда отверстий на раме для регулировки расстояния L_p (фиг.2) для щелереза в зависимости от глубины щелевания а₂ (фиг.2), типа и свойств почв: для переувлажненных/супесчаных или легкосуглинистых – минимальное, для спелых/суглинистые или глинистых – среднее, а для сухих/глинистых – максимальное.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Комбинированный плоскорез-щелеватель для почвозащитной обработки почв, подверженных водной, ветровой и механической эрозиям, содержит раму, дисковые ножи, плоскорезные лапы, щелерезы, катки и опорные колеса. Для установки щелереза на раме предусмотрены три ряда отверстий с целью изменения расстояния Lp от плоскорезной лапы в зависимости от глубины щелевания, типа и свойств почв. Одинарные спирально-планчатые катки оборудуются волнообразными ребрами, установленными под углом γ, равным 20°, к оси вращения катков. С целью недопущения отклонения хода глубины обработки почвы рабочих органов предусмотрены упоры. Для установки глубины обработки используются опорные колеса, крепящиеся стойками к раме при помощи кронштейнов и имеющие винтовой механизм поднятия и опускания для регулирования глубины обработки. Для обеспечения боковой устойчивости комбинированного плоскореза-щелевателя все рабочие органы устанавливаются в шахматном порядке, а внешние катки находятся во втором ряду. Обеспечивается заданная глубина послойной обработки почвы рабочими органами с подрезанием и рыхлением почвенного пласта, с оставлением необходимого количества стерни для создания защитного слоя от проявления ветровой эрозии, разрушением «плужной подошвы» для повышения влагоёмкости почвенного слоя и предотвращения водной и механической эрозии с выравниванием микрорельефа поля. 4 ил.

Комбинированный плоскорез-щелеватель для почвозащитной обработки почв, подверженных водной, ветровой и механической эрозиям, содержащий раму, дисковые ножи, плоскорезные лапы, щелерезы, катки и опорные колеса, отличающийся тем, что для установки щелереза на раме предусмотрены три ряда отверстий с целью изменения расстояния Lp от плоскорезной лапы в зависимости от глубины щелевания, типа и свойств почв, одинарные спирально-планчатые катки оборудуются волнообразными ребрами, установленными под углом γ, равным 20°, к оси вращения катков, с целью недопущения отклонения хода глубины обработки почвы рабочих органов предусмотрены упоры, а для установки глубины обработки используются опорные колеса, крепящиеся стойками к раме при помощи кронштейнов и имеющие винтовой механизм поднятия и опускания для регулирования глубины обработки, для обеспечения боковой устойчивости комбинированного плоскореза-щелевателя все рабочие органы устанавливаются в шахматном порядке, причем внешние катки находятся во втором ряду.