Способ обработки склоновых земель глубокорыхлителем Российский патент 2024 года по МПК A01B79/00 

Изобретение относится к механизации сельского хозяйства к может быть использовано при обработке почв на склонах.

Одним из известных способов обработки склоновых участков является вертикальное щелевание на глубину до 0.3 м и последующее мульчирование (пат. № 2487518 «Способ безотвальной обработки склоновых земель»).

Известен способ предпосевной обработки склоновых участков, когда производят нарезку траншей, вписываемых в рельеф местности, и вносят в них удобрения (а.с. № 895316 «Способ повышения плодородия почвы на склонах перед посадкой сельскохозяйственных культур»). Данная технология является безотвальной и основана на создание дополнительных степеней свободы крошащих элементов при движении их в почве (пат. № 2158068 «Способ безотвальной обработки почвы»).

К общим недостаткам вышеприведенных способов для безотвальной обработки почвы следует отнести то, что они не обеспечивают весь комплекс рациональных условий для роста и развития растений. При этом используемые способы обработки склоновых участков поля не обеспечивают их устойчивость, что приводит к сползанию верхнего слоя почвы к основанию склона, появлению болотистых участков и смыву плодородного слоя.

Одним из наиболее приемлемых способов обработки склоновых земель является обработка почвы, которую проводят попрёк склона с глубиной разрыхления до 60 см, с одновременным созданием устойчивых внутрипочвенных стенок, предотвращающих сток вод и повышающих устойчивость склона (пат. № 2255450 «Способ обработки склоновых почв»), который взят за прототип. Однако этот способ не раскрывает полностью технологию производства работ, не указывает не только конкретные параметры внутрипочвенных стенок и расстояние между ними, но и схемы обработки склона, что затрудняет его практическую реализацию. При этом существующие орудия глубокой обработки не способны обеспечить устройство поперёк склона внутрипочвенных стенок требуемой прочности. Этот вывод иллюстрируется фиг. 1 патента № 2698280 «Глубокорыхлитель для склоновых земель». Предложено техническое решение, повышающее прочность внутрипочвенных стенок за счет рационального профиля её поперечного сечения, что достигается посредством позиционирования пары поворотных стоек относительно склона по патенту на полезную модель «Механизм поворота стоек глубокорыхлителя» за № 215220. Однако такой механизм поворота стоек вследствие жесткого закрепления на раме орудия не позволяет регулировать в соответствии с заданными требованиями по обработке склона расстояние между внутрипочвенными стенками. Очевидно, что для практической реализации необходим способ обработки склоновых земель, не только устраняющий указанные недостатки, но и учитывающий новые технические решения в части поворотных стоек с возможностью их переустановки в любое требуемое положение в пределах ширины захвата орудия.

Целью изобретения является повышение качества основной обработки склоновых земель глубокорыхлителями с обеспечением гарантированной устойчивости склона.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности основной обработки склоновых земель. Технический результат, получаемый от решения поставленной задачи, заключается в снижении смыва плодородного слоя на склоне при гарантийной устойчивости склона, предотвращении сползания верхнего слоя почвы к основанию склона и невозможности образования болотистых участков.

Поставленная задача решена тем, что в способе обработки склоновых земель глубокорыхлителем в начале обработки склона, имеющему уклон в диапазоне от 5 до 20 градусов, определяют толщину внутрипочвенной стенки по формуле

, (1)

где – глубина обработки; – угол внутреннего трения необработанной почвы; – коэффициент запаса, принимаемый в диапазоне 1,2…1,5, а так же расстояние между внутрипочвенными стенками L, устанавливаемое из условия максимальной ширины захвата агрегата B и равное B или причем при установке расстояния между внутри почвенными стенками L на величину, равную B, пару поворотных стоек раздвигают на расстояние , поворачивают в наклонное положение относительно рамы агрегата под углом , равным уклону склона и устанавливают симметрично продольной оси агрегата, при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную 2В, пару поворотных стоек раздвигают на расстояние b, поворачивают в наклонное положение относительно рамы агрегата под углом , равным уклону склона и устанавливают на первой поперечной балке агрегата в крайнее положение на одной из сторон, после чего выполняют сплошное рыхление склона, при этом при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную B, обработку склона проводят по челночной схеме, начиная с основания склона, причем при движении агрегата в обратную сторону угол поворота пары поворотных стоек относительно рамы меняется на угол в противоположную от предыдущей сторону, а при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную обработку склона на первой загонке проводят по челночной схеме, начиная с основания склона, при движении агрегата в обратную сторону угол поворота пары поворотных стоек относительно рамы меняется на угол в противоположную сторону, а на второй загонке при прямом ходе рыхление ведется без устройства внутрипочвенной стенки, а при обратном ходе агрегата выполняют рыхление с одновременным образованием внутрипочвенной стенки на внешней стороне загонки.

Формула (1) получена из условия, что пластическое течение материала стенки (в нашем случае уплотненной почвы) в виде прямоугольника высотой h (в нашем случае глубина обработки) и шириной b (в нашем случае толщина внутрипочвенной стенки) ограничено областью треугольника с углом наклона плоскости скольжения (в нашем случае гипотенузы треугольника) равным . Тогда катет этого треугольника (в нашем случае толщина внутрипочвенной стенки b) равен величине Это означает, что внутрипочвенная стенка шириной b, превышающей зону пластического течения, ограниченную величиной катета треугольника напряженного состояния, сохранит свою устойчивость. В реальных условиях окончательная толщина внутрипочвенной стенки b выбирается с учетом коэффициента запаса k_з. Данная формула подтверждена в результате многократных лабораторных и полевых исследований, проводимых в Новочеркасском инженерно-мелиоративном институте.

На фиг. 1 показана технологическая схема обработки почвы при устройстве внутрипочвенной стенки толщиной и расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную ширине захвата глубокорыхлителя

На фиг. 2 показана технологическая схема обработки почвы при устройстве внутрипочвенной стенки толщиной и расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную 2

На фигурах 1, 2 приняты обозначения: – ширина захвата агрегата; L – расстояние между внутрипочвенными стенками; – толщина внутрипочвенной стенки; A – длина склона; D – длина гона; 1 – трактор; 2 – рама агрегата; 3 – парные стойки, формирующие внутрипочвенные стенки с односторонними почворыхлящими элементами и механизмом поворота стоек; 4 – стойки с двухсторонними почворыхлящими элементами; 5 – траектория движения орудия; 6 – внутрипочвенные стенки; 7 – разрыхленная почва. Прежде, чем приступить к обработке почвы на конкретном склоне, необходимо правильно подготовить поле, выполнив следующие подготовительные операции: – установить длину склона A, угол наклона склона и длину гона при глубоком рыхлении почвы поперек склона D; – уточнить ширину захвата глубокорыхлителя B; – установить плотность почвы ρ и значение угла внутреннего трения почвы φ; – определить толщину внутрипочвенной стенки b; – установить расстояние между внутрипочвенными стенками L; – выбрать схему обработки почвы при устройстве внутрипочвенной стенки толщиной и расстоянии между внутрипочвенными стенками L; – установить пару поворотных стоек в соответствующее положение на передней поперечной балке рамы глубокорыхлителя. После подготовительных мероприятий проводят обработку склонового участка поля глубоким рыхлением почвы поперек склона загонами шириной B по выбранной схеме в соответствии с фиг. 1 или фиг. 2, начиная с основания склона.

Изобретение относится к механизации сельского хозяйства и может быть использовано при обработке почв на склонах с образованием внутрипочвенных стенок. При уклоне от 5 до 20 градусов толщина внутрипочвенной стенки определяется математическим выражением где h - глубина обработки; - угол внутреннего трения необработанной почвы; k_з - коэффициент запаса. При расстоянии между внутрипочвенными стенками L, равном ширине захвата агрегата B, пара поворотных стоек раздвигается на расстояние b, поворачивается под углом β, равным уклону склона, и устанавливается на первой поперечной балке по её центру. Далее обработку склона проводят по челночной схеме, причем при движении агрегата в обратную сторону угол поворота поворотных стоек меняется на угол β в противоположную сторону. При расстоянии L, равном 2B, пару поворотных стоек устанавливают в крайнее положение на одной из сторон и первую загонку выполняют вышеизложенным способом. На второй загонке при прямом ходе рыхление ведется без устройства внутрипочвенной стенки, а при обратном ходе выполняют рыхление с образованием внутрипочвенной стенки на внешней стороне загонки. Технический результат изобретения заключается в снижении смыва плодородного слоя на склоне при гарантийной устойчивости склона, предотвращении сползания верхнего слоя почвы к основанию склона и невозможности образования болотистых участков. 2 ил.

Способ обработки склоновых земель, включающий обследование территории, определение угла склона, влажности и плотности почвы, выбор глубины обработки и последующую обработку почвы поперек склона глубоким рыхлением с образованием внутрипочвенных стенок из необработанной почвы, чередующихся с разрыхленными областями почвы, отличающийся тем, что вначале обработки склона, имеющего уклон в диапазоне от 5 до 20 градусов, определяют толщину внутрипочвенной стенки по формуле где - глубина обработки; - угол внутреннего трения необработанной почвы; k_з - коэффициент запаса, принимаемый в диапазоне 1,2, …, 1,5, а также расстояние между внутрипочвенными стенками L, устанавливаемое из условия максимальной ширины захвата агрегата B и равное B или 2B, причем при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную B, пару поворотных стоек раздвигают на расстояние b, поворачивают в наклонное положение относительно рамы агрегата под углом β, равным уклону склона, и устанавливают симметрично продольной оси агрегата, при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную 2В, пару поворотных стоек раздвигают на расстояние b, поворачивают в наклонное положение относительно рамы агрегата под углом β, равным уклону склона, и устанавливают на первой поперечной балке агрегата в крайнее положение на одной из сторон, после чего выполняют сплошное рыхление склона, при этом при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную B, обработку склона проводят по челночной схеме, начиная с основания склона, причем при движении агрегата в обратную сторону угол поворота пары поворотных стоек относительно рамы меняется на угол β в противоположную от предыдущей сторону, а при установке расстояния между внутрипочвенными стенками L на величину, равную 2B, обработку склона на первой загонке проводят по челночной схеме, начиная с основания склона, при движении агрегата в обратную сторону угол поворота пары поворотных стоек относительно рамы меняется на угол β в противоположную сторону, а на второй загонке при прямом ходе рыхление ведется без устройства внутрипочвенной стенки, а при обратном ходе агрегата выполняют рыхление с одновременным образованием внутрипочвенной стенки на внешней стороне загонки.