Способ заделки стерни высокостебельных растений в почву Российский патент 2025 года по МПК A01B49/02 A01D43/12 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам заделки стерни высокостебельных растений в почву.

Известен способ заделки стерни, совмещенный с основной обработкой, и рабочий орган для его осуществления, заключающийся в одновременной обработке почвы с заделкой стерни, осуществляемую вращающимся рабочим органом с вертикальным валом по Пат. РФ №2152145, 10.07.2000.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности контроля обработки почвы и заделки стерни.

Известен способ и устройство для заделки в почву трудноизмельчаемых растительных остатков, включающий смещение в открытую плугом борозду растительных остатков с поверхности поля, уплотнение колесами трактора, движущимися по борозде, а плужные корпуса с углоснимами засыпают почвой уплотненные на дне борозды растительные остатки по Пат. РФ №2546899, 10.04.2015, Бюл. №10.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности заделки стерни подсолнечника в почву из-за разной высоты стерни стебля льна масличного до 10 см и подсолнечника - 20 см. После прохода плуга в почве остается корневая система льна, которая имеет небольшое число крупных первичных ответвлений с многочисленными тонкими корешками и для их уничтожения необходима почвообрабатывающая машина (культиватор), что приводит к дополнительному уплотнению почвы колесами трактора.

Известен способ совмещения измельчения высокостебельных пожнивных остатков, сорняков и основной глубокой обработки почвы, включающий пригиб стерни и удержание их в горизонтальном положении, измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами, продольный разрез перед измельчением высокостебельной стерни и отделение побегов и корневой системы от стерни (Пат. РФ №2195798, 10.01.2003 - прототип).

Недостатком известного способа является недостаточная эффективная заделка стерни за счет отсутствия оптимального расположения рабочего органа по высоте для обеспечения силового воздействия по стерне высокостебельных растений в зависимости от начального разрушающего ее напряжения.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности заделки стерни за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего напряжения стерни высокостебельных растений.

Технический результат достигается тем, что в способе заделки стерни высокостебельных растений в почву, включающем пригиб стерни и удержание их в горизонтальном положении, измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами, продольный разрез перед измельчением высокостебельной стерни и отделение побегов и корневой системы от стерни, согласно изобретению предварительно определяют начальное разрушающее напряжение стерни высокостебельных растений при ее изгибе по формуле

где m - масса стерни высокостебельных растений, кг; g - ускорение свободного падения, м/с²; f - максимальный поперечный изгиб стерни высокостебельных растений, м; α - угол отклонения стерни, град.; δ - удельный вес стерни, Н; Е - модуль упругости стерни, Па; D - диаметр стерни в верхней части в месте среза при уборке, м, затем получают цветное изображение стерни высокостебельных растений после уборки посредством мультимедийного устройства, переводят на компьютер и осуществляют обрисовку контура полученного цветного изображения стерни в программе Компас 3D V18 с разрешением файла cdw, загружают обработанное изображение в программу АРМ WinMachine с модулем АРМ SHAFT, получают модель стерни в виде закрепленного стержня с нижним концом, задают нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе, моделируют нагрузку на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине, проводят статический расчет стержня и выводят результаты расчета стержня в виде карты распределения эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня соответствующий длине стерни и цветными участками стержня, подбирают высоту размещения рабочего органа, в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ заделки стерни подсолнечника в почву отличается от известного способа тем, что за счет конструктивных особенностей повышается эффективность заделки стерни за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего напряжения стерни высокостебельных растений, что невозможно получить известными техническими решениями.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, т.к. оно относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам заделки стерни высокостебельных растений в почву.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена карта распределения эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня соответствующий длине стерни высокостебельных растений; фиг. 2 вид стерни высокостебельных растений (например, подсолнечника) после уборки; фиг. 3 почвообрабатывающий агрегат (https://www.salfordrus.ru/catalog/vertikalnaya-obrabotka/).

Способ заделки стерни высокостебельных растений в почву осуществляется следующим образом.

Пригиб стерни и удержание их в горизонтальном положении. Измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами. Продольный разрез перед измельчением высокостебельной стерни и отделение побегов и корневой системы от стерни. Предварительно определяют начальное разрушающее напряжение стерни высокостебельных растений при ее изгибе по формуле

где m - масса стерни высокостебельных растений, кг; g - ускорение свободного падения, м/с²; f - максимальный поперечный изгиб стерни высокостебельных растений, м; α - угол отклонения стерни, град.; δ - удельный вес стерни, Н; Е - модуль упругости стерни, Па; D - диаметр стерни в верхней части в месте среза при уборки, м.

Затем получают цветное изображение стерни высокостебельных растений после уборки посредством мультимедийного устройства. Переводят на компьютер и осуществляют обрисовку контура полученного цветного изображения стерни в программе Компас 3D V18 с разрешением файла cdw. Загружают обработанное изображение в программу АРМ WinMachine с модулем АРМ SHAFT. Получают модель стерни в виде закрепленного стержня с нижним концом. Задают нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе. Моделируют нагрузку на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине. Проводят статический расчет стержня и выводят результаты расчета стержня в виде карты распределения (фиг. 1) эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня соответствующий длине стерни (фиг. 2) и цветными участками стержня. Подбирают высоту размещения рабочего органа (фиг. 3), в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.

Выполнение технологических операций в способе заделки стерни высокостебельных растений в почву повышение эффективности заделки стерни за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего напряжения стерни высокостебельных растений.

Пример осуществления способа заделки стерни высокостебельных растений в почву.

При движении почвообрабатывающего агрегата (фиг. 3) его рабочие органы пригибают стерню высокостебельных растений (Борисенко И.Б., Скрипкин Д.В., М.В. Мезникова М.В., Тимошенко В.В., Элбакян А.Ж. Катковый измельчитель пожнивных остатков высокостебельных сельскохозяйственных культур // Известия НВ АУК. 2022. №2(66). С. 332, фиг. 2) после уборки комбайном и удерживают ее в горизонтальном положении. Батарея дисков, состоящая из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.

Пригиб стерни и удержание их в горизонтальном положении. Измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами. Продольный разрез перед измельчением стерни и отделение побегов и корневой системы от стерни.

Предварительно определяют начальное разрушающее напряжение стерни высокостебельных растений при ее изгибе по формуле

Например, даны следующие величины стерни подсолнечника, которые входят в данное выражение: m=0,11 кг, g=9,81 м/с², f=0,0067 м, α=50°, δ=1,0791 Н, Е=0,015 Па, D=0,022 м

Затем получают цветное изображение стерни подсолнечника (фиг. 2) после уборки посредством мультимедийного устройства. Переводят на компьютер и осуществляют обрисовку контура полученного цветного изображения стерни в программе Компас 3D V18 с разрешением файла cdw. Загружают обработанное изображение в программу АРМ WinMachine с модулем АРМ SHAFT. Получают модель стерни в виде закрепленного стержня с нижним концом (фиг. 1). Задают нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе в размере (σ_р=66,9 Па). Моделируют данную нагрузку на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине. Проводят статический расчет стержня и выводят результаты расчета стержня в виде карты распределения эквивалентных разрушающих напряжений (фиг. 1) с процентным соотношением длины стержня (0,25…0,60%) соответствующий длине стерни подсолнечника и цветными участками стержня. Цвета означают степень разрушения стерни высокостебельного растения. Например красный - наибольшее разрушение стерни высокостебельного растения, желтый - меньше подвержен разрушению. Подбирают высоту размещения рабочего органа, в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.

При средней длине стерни 38 мм и исходя из процентного соотношения длины стержня (0,25…0,60%) игольчатый диск с лопатками почвообрабатывающего агрегата, например турбодискоый культиватор должен размещаться на высоте 9,5…22,8 мм от поверхности почвы при данном разрушающем напряжении при изгибе 16,73…40,14 Па. Стерня (фиг. 2) на поверхности почвы измельчается игольчатым диском с лопатками, волнистый диск турбодискового культиватора входит в почву вертикально и обрабатывает почву без перемешивания слоев.

В таблице приведено сравнение прототипа и предлагаемого способа по заделки стерни.

Анализ представленных данных показывает, что предлагаемый способ наиболее перспективен по сравнению с прототипом. При средней длине стерни подсолнечника 38 мм разрушающее напряжение - 66,9 Па, при длине стерни подсолнечника 9,5…22,8 мм разрушающее напряжение - 16,73…40,14 Па. Качество заделки стерни подсолнечника согласно прототипу - 88,3%, а предлагаемому способу - 92,5%.

Способ заделки стерни высокостебельных растений в почву включает пригиб стерни и удержание ее в горизонтальном положении, измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами. Перед измельчением стерни осуществляют ее продольный разрез и отделение побегов и корневой системы. Предварительно определяют начальное разрушающее напряжение стерни высокостебельных растений при ее изгибе. Затем получают цветное изображение стерни высокостебельных растений после уборки посредством мультимедийного устройства, переводят на компьютер и осуществляют обрисовку контура полученного цветного изображения стерни в программе Компас 3D VI8 с разрешением файла cdw. Загружают обработанное изображение в программу АРМ WinMachine с модулем АРМ SHAFT. Получают модель стерни в виде закрепленного стержня с нижним концом. Задают нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе, моделируют нагрузку на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине. Проводят статический расчет стержня и выводят результаты расчета стержня в виде карты распределения эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня, соответствующим длине стерни, и цветными участками стержня. Подбирают высоту размещения рабочего органа, в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений. Техническим результатом является повышение эффективности заделки стерни за счет оптимального размещения рабочего органа по высоте с учетом начального разрушающего напряжения стерни высокостебельных растений. 1 табл., 3 ил.

Способ заделки стерни высокостебельных растений в почву, включающий пригиб стерни и удержание ее в горизонтальном положении, измельчение на фракции и обработку почвы без оборота после процесса измельчения рабочими органами, продольный разрез перед измельчением высокостебельной стерни и отделение побегов и корневой системы от стерни, отличающийся тем, что предварительно определяют начальное разрушающее напряжение стерни высокостебельных растений при ее изгибе по формуле

где m - масса стерни высокостебельных растений, кг; g - ускорение свободного падения, м/с²; f - максимальный поперечный изгиб стерни высокостебельных растений, м; α - угол отклонения стерни, град.; δ - удельный вес стерни, Н; Е - модуль упругости стерни, Па; D - диаметр стерни в верхней части в месте среза при уборке, м, затем получают цветное изображение стерни высокостебельных растений после уборки посредством мультимедийного устройства, переводят на компьютер и осуществляют обрисовку контура полученного цветного изображения стерни в программе Компас 3D V18 с разрешением файла cdw, загружают обработанное изображение в программу АРМ WinMachine с модулем АРМ SHAFT, получают модель стерни в виде закрепленного стержня с нижним концом, задают нагружение стержня по найденному значению начального разрушающего напряжения при изгибе, моделируют нагрузку на стержень, которая равномерно распределена по всей его длине, проводят статический расчет стержня и выводят результаты расчета стержня в виде карты распределения эквивалентных разрушающих напряжений с процентным соотношением длины стержня, соответствующим длине стерни, и цветными участками стержня, подбирают высоту размещения рабочего органа, в качестве которого используют батарею дисков, состоящую из волнистых дисков, между которыми размещают игольчатый диск с лопатками для разрушения стерни согласно цвету по карте распределения эквивалентных разрушающих напряжений.