Почвообрабатывающее орудие Советский патент 1993 года по МПК A01B39/16 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к по- чвообрабатывающим орудиям, и может быть использовано в машинах для обработки почвы в междурядьях многолетних насаждений.

Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму и боковые секции рабочих органов, стойки которых шарнирно присоединены к раме посредством поводков и соединены между собой поперечными брусьями. Один из поводков каждой секции дополнительно соединен с рамой звеном регулируемой длины в виде гидроцилиндра, гидравлически соединенного с гидрораспределителем.

В таком орудии благодаря попарному соединению между собой и шарнирному присоединению к раме рабочие органы могут передавать вибрационные усилия друг другу, однако из-за соединения их жестким звеном (поперечным брусом) усилия от возникающего в процессе работы больших местных технологических сопротивлений передаются непосредственно на раму, снижая надежность орудия. Возможность обхода больших местных сопротивлений, например каменистых включений, практически исключена, что значительно снижает надежность орудия и повышает его тяговое сопротивление.

При обработке таким орудием почвы в междурядьях и рядах многолетних растений, обход кустов осуществляется смещением в сторону междурядья обоих рабочих органов секции, что требует значительных усилий на ввод рабочих органов в ряд, а следовательно возникает дополнительное тяговое сопротивление и снижается надежность орудия.

Цель изобретения - повышение качества обработки почвы в рядах растений за счет обеспечения возможности ускоренного ввода пап рабочих органов в обрабатываемые ряды растений я вывод их из рядов, а также снижение тягового сопротивления за счет

ел С

ч ю ю ю ы

СП

со

вибрации рабочих органов возбуждаемой неравномерностью сопротйвления почвы и передаваемой непосредственно на режущие лезвия.

Это достигается тем, что в известном почвообрабатывающем орудии каждый поперечный брус вьГгШнен в виде упругих элементов соединенных между собой жестким звеном .:.....

Каждый упругий, .элемент бруса вы пол- ней в виде продольно расположенного пружинного рычага, а соединяющее упругие элементы жесткое звено в виде пружинного рычага, а соединяющее упругие элементы жесткое звено поперечно расположенной балки. Каждый поперечный брус снабжен опорными полозками или колесами, установленными с возможностью регулировка по высоте. Орудие снабжено.установленными за ножами каждого рабочего органа про- дольно расположенными прутками, при этом концы прутков каждого рабочего органа соединены поперечной балкой.

На фиг. 1 изображено почвообрабатывающее орудие для обработки почвы в между- рядьях растений, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку. ....-.

Почвообрабатывающее орудие содержит раму 1 с замком автосцепки 2 для присоединения орудия к трактору и опорным колесом 3. Периферийные рабочие органы 4 орудия шарнирно присоединены к раме посредством поводков 5, выполненных в виде продольных брусьев. Каждый периферийный орган выполнен в виде присоединен- ной к поводку 5 посредством вертикального шарнира 6стойки 7, в нижней части которой закреплена асимметричная режущая лапа, содержащая два режущих ножа 8 и 9 - длинный наружный 8 и короткий внутренний 9. За режущими ножами закреплены продольно расположенные прутки 10, задние концы которых соединены круглой поперечной балкой 11. За наружными ножами 8 закреп- леньгтакжесоединенные.с балкой 11 отпаш- ники 12. --: . .,..,: ... .... , ..

Непосредственно к раме 1 в средней ее части шарнирно присоединены средние рабочие органы 13. также снабженные ре- жущими ножами 8 и 9, прутками 10 и балками 11, ,

В кронштейнах 14 стоек закреплены пружинные рычаги 15, каждая пара которых соединена между собой жесткой попереч- ной балкой 16. На этой балке закреплен с возможностью регулировки по высоте опорный полозок 17. Передние концы пружинных рычагов 15 установлены несколько

выше, чем задние, а расстояния между ними меньше, чем между осями шарниров 6.

Периферийные поводки 5 присоединены к раме 1 гидроцилиндрами 18, которые гидравлически, посредством гидромагистралей 19 и 20,соединены с гидрораспределителем 21, закрепленным на стойке периферийного рабочего органа. Перед периферийным ножом 8 установлен подпружиненный копирующий щуп 22, кинематически соединенный с плунжером гидрораспределителем, например, посредством пары винт-гайка (не показаны). На поводке5 установлен регулируемый ограничитель 23 выдвижения щупа, Гидрораспре- делйтель присоединен к гидросистеме трактора магистралями 24 и 25,

Для разгрузки гидроцилиндров 18 внутренние поводки 5 каждой пары шарнирно соединены с рамой винтовыми тягами 26.

Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом.

Вариант сборки орудия, приведенный на фиг,1 и 2, предназначен для обработки почвыТмеждурядьях и рядах молодых многолетних насаждений, например, молодых неплодоносящих виноградников. На таких насаждениях штамб растений еще очень слаб, корневая система растений еще недостаточно развилась, а почва еще не слежалась после плантажной вспашки и не образовала еще вместе с корнями уплотненный ком. Поэтому обработка таких насаждений требует применения чувствительной следующей системы с небольшим усилием воздействия щупа на растение и ускоренным .вводом рабочего органа в ряд и выводом его из ряда.

Ширина захвата орудия в зависимости от ширины обрабатываемого междурядья устанавливается винтовыми тягами 26 при плавающем положении поршней гидроцилиндров 18, которое обеспечивается вклю- ченйем Тйдрораспределителя трактора в соответствующее положение. Ограничителями 23 устанавливают максимальную ширину захвата орудия, которая удерживается гидроцилиндрами 18 и Должна превышать ширину обрабатываемого междурядья на велиШнТЖс гТустймбГб; с ёЩёния трактора От средней линии междурядья. Затем подают рабочую жидкость от гидронасоса трактора по нагревательным магистралям 24 к гидрораспределителям 21 и далее ктидро- цилиндрам 18, которые раздвигают периферийные поводки 5 на нужную ширину захвата орудия (до тех пор, пока ограничитель 23 не повернут щупы 22 на некоторый угол, достаточный для прекращения подачи

рабочей жидкости в подпоршневую полость цилиндров 18). При этом в сторону каждого ряда перемещается вся секция, содержащая два поводка 5 и поперечную балку 11.

При движении орудия по междурядью рабочие органы 4 и 13 заглубляются в почву, лапы рабочих органов 4 разворачиваются на некоторый угол, нагружая пружинные рычаги 15. и осуществляют рыхление почвы. Неравномерность тягового сопротивления вызывает колебания каждого рабочего органа вокруг оси вертикального шарнира 6, которые передаются через поперечную балку 11 на спаренный с ним рабочий орган и далее через ножи последнего на обрабаты- ваемую почву. Постоянные колебания (вибрация) рабочих .органов вокруг вертикальных осей обеспечивают снижение тягового сопротивления орудия. Почва срезаемая ножами 8 и 9, сходит с них и попадает на прутки 10, при движении по которым мелкие комки почвьГ просыпаются в зазоры между прутками, а крупные доходят до поперечной трубчатой балки 11 и преодолевают ее под давлением подпираю- щего слоя, частично разрушаясь при этом и освобождая сорняки, а затем вместе с сорняками сваливаются на поверхность почвы. Постоянная вибрация рабочих органов, вызываемая колебаниями сопротивления ре- занию интенсифицирует этот процесс, благодаря чему поверхность почвы после прохода лапы оказывается взрыхленной и выровненной.

При возникновении значительного мес- тного сопротивления на наружном ноже 8 периферийной лапы (например, каменистых включений, уплотненных зон в массиве почвы, переплетенных корнями растений зон почвы и т.п.) последняя поворачивается вместе со стойкой 7 вокруг оси вертикального шарнира 6 рабочего органа на угол, достаточный для обхода препятствия или его разрушения. Пружинный рычаг 15, установленный на стойке 7 рабочего органа, изги- бается, накапливая потенциальную энергию, а затем передает усилие через поперечную балку 16 на второй пружинный рычаг 15, который также сначала изгибается, накапливает потенциальную энергию, а затем передает усилие через стойку 7 на лапу второго, спаренного с первым, рабочего органа. Пружинные рычаги 15 установлены таким образом, что при деформации второго рычага нож 8 второй лапы повора- чивается навстречу движению, то есть навстречу еще необработанному массиву почвы, благодаря чему переданное ему усилие расходуется на рыхление почвы. Нож 8 периферийной лапы, отклоняясь под действием местного сопротивления, уменьшает ширину захвата, за счет чего сопротивление его движению уменьшается, в то же время усилие резания, приложенное к лезвию ножа, остается на прежнем уровне или увели- чивается. За счет уменьшения угла установки лезвия ножа к направлению его движения резание почвы происходит с большим скольжение, что позволяет при томже усилии резания более эффективно разрушать некоторые местные сопротивления, например, уплотненные зоны почвы. После обхода препятствия сопротивление движению периферийной лапы резко снижается, поэтому потенциальная энергия пружинных рычагов 15, а также сопротивление резанию почвы внутренней лапой разворачивают ее так, что наружный режущий нож 8 быстрее движется навстречу набегающему массиву до тех пор, пока система двух спаренных рабочих органов уравновесится, то есть выравнивает сопротивление их движению. Это равновесие относительно, так как оно постоянно нарушается неравномерностью плотности почвы no ширине захвата лап, поэтому лапы совершают постоянные колебания вокруг осей вертикальных шарниров 6, передавая их пружинные рычаги 15 и брус 16 друг другу и расходуя таким образом возникающие усилия на разрушение массива почвы, а не на возбуждение дополнительных реактивных усилий в раме (на увеличение тягового сопротивления орудия).

Процесс обхода местных сопротивлений внутренней лапой аналогичен вышеописанному.

Таким образом, процесс обхода местных сопротивлений идет в последовательности: разворот лапы и стойки рабочего органа на некоторый угол за счет деформации собственного пружинного рычага - разворот на дополнительный угол за счет деформации пружинного рычага соседнего рабочего органа -разворот еще на некоторый угол за счет разворота стойки и лапы соседнего рабочего органа (с разворотом соответствующего ножа навстречу движению). .

Опорные полозки 17, копируя рельеф почвы непосредственно в зоне движения рабочих органов, передают вертикальные усилия на брус 16 и далее через пружинные рычаги 15 на лапы 8, создавая таким образом как вертикальные, так и горизонтальные колебания лап, также способствующие снижению тягового сопротивления орудия.

Копирующий щуп 22 движется в ряду впереди периферийного ножа 8, встречается со штамбом растения, отклоняется назад

и перемещает при этом плунжер гидрораспределителя, соединяя нагревательную магистраль 24 с гидромагйстралью 19. соединяющей гидрораспределитель 21 со штоковой полостью гидроцилиндра 18, а сливную магистраль 25 с гид рома гистралью 20, соединяющей гидрораспределитель с поршневой полостью гидроцилиндра. Шток гидроцилиндра, втягиваясь в его корпус, поворачивает периферийный поводок 5 в направлении от ряда кустов к средине междурядья. Поводок перемещает вертикальный .шарнир 6 в том же направлении, пружинные рычаги 15 при этом изгибаются (так как внутренний поводок 5 удерживается винтовой тягой 26) и питаются развернуть нож 8 внутренней лапы навстречу движению, чему препятствует возрастающее из-за этого сопротивление резанию. В результате деформация пружинных рычагов обеспечивает разворот периферийной лапы назад с выводом ножа 8 из обрабатываемого ряда и обход (при движении орудия вперед) штамба куста.

При выводе периферийной лапы из ряда (обхода растения) отпашник 12 не допускает схода почвы с прутков 10 и фтортает почву от ряда, а при обратном движении лапы почва с прутков сходит и остается таким образом в междурядье. Благодаря этому почеа в ряду очищается от сорняков, причем ее уровень несколько понижается.

После обхода штамба копирующий щуп 22 соскальзывает с него и поворачивается (за счет пружины) в обратном направлении (навстречу .движению), соединяя нагнетательную магистраль 24 с гидромагйстралью 20 и далее с поршневой полостью гидроцилиндра 18, а сливную магистраль 25 с гидромагистралью 19 и. Далее со штоковой полостью гидроцилиндра 18. Шток тйдроци- линдра вйдвйгаясь из к о р пус агетводйт периферийный поводок 5. ас ним и рабочий орган, в сторону ряда, пружинные рычаги разгружаются, их потенциальная энергия разворачивает стойку 7, а с ней и лапу Периферийного рабочеТ б д рУййа нйг(рав71еНии движения ножа 8 вперед с вводом его в обрабатываемый ряд. Вместе с рабочим органом движется и гидрораспрёделитель IV с копирующим щупом 22. Их перемещение прШйЗсбдйт до тех rtop:пока ограничитель щупа 23 не развернет щуп в обратном направлений на угол, при котором магистраль 19 и 20 окажутся замкнутыми, а рабочая жидкость йЗ нагревательнЬЙ гйДрЬмйгйст- рали 24 начнет перетекать в его сливную магистраль 25 через зазоры между поясками плунжера и корпусом. Далее процесс

работы на молодых насаждениях повторяется в описанном порядке.

Таким образом, вывод периферийного ножа лапы из обрабатываемого ряда и ввод

его в этот ряд осуществляется за счет сложения двух движений: а) перемещение вертикального шарнира 6 с поводком 5 соответственно от ряда или к ряду; б) одновременного разворота этой лапы вокруг оси

0 вертикального шарнира 6 в направлении движения периферийного ножа соответственно от ряда или к ряду. За счет этого суммарная скорость вывода конца ножа из ряди и в вод .его в рядувеличивается, а необ5 работанная вокруг штамба куста (защитная) зона уменьшается.

При работе орудия в варианте без винтовой тяги 26 процесс отличается от описанного тем, что установка требуемой ширины

0 захвата орудия (ширины обрабатываемого междурядья) осуществляется только гидроцилиндром 18 при подаче рабочей жидкости в нагнетательную магистраль 24 включением, парораспределителя трактора в соот5 ветствующее положение, причем, как и в описанном варианте, максимальная ширина захвата в междурядье конкретной ширины устанавливается ограничителем 23. Процесс обхода штамба куста отличается в

0 этом Случае; тем, что при повороте периферийного поводка 5 и выводе периферийного ножа 9 из ряда внутренний поводок 5 также сдвигается в сторону междурядья и только частично удерживается при этом сопротйв5 лением почвы резанию. Поэтому обход штамба куста в этом случае осуществляется поперечным смещением двух спаренных рабочих органов, а также разворотом периферийной лапы вокруг оси вертикального

0 шарнира 6, хотя и существенно меньшим, чем в вышеописанном случае с зафиксированным винтовой тягой 26 внутренним поводком 5.

При работе орудия на плодоносящих

5 многбле тйИх наЬаж денйях в качестве местного сопротивления для орудия может служить : куст растения, например, виноградный куст. Его корневая система, пронизывая некоторый массив почвы, вок0 руг штамба растения, создает уплотненную зону со значительно большим сопротивлением разрушению, чем зона между кустарниками. Благодари этому прй встрече с этой зоной нож 8 периферийной лапы отклоняет5 ся и обходит ее таким же образом, как и местное сопротивление- в вышеописанном порядке. : ....

Б этом случае обработка почвы в рядах

может проводиться без применения срав. нительно сложных гидроавтоматйческих

следящих устройств, поэтому орудие соби: рается в варианте, приведенном на фиг.1 и 2, но без гидроцилиндров 18, гидрораспределителей 21, щупов 22 и гидромагистралей 19,20,24 и 25. Следовательно, каждая периферийная пара рабочих органов (секция) удерживается только винтовой тягой 26.

Наружный нож 8 периферийного рабочего органа в этом случае встречается с уплотненной зоной вокруг штамба куста и при дальнейшем движении орудия стремится остаться на месте, поэтому стойка 7 периферийного рабочего органа одновременно и разворачивается вокруг оси вертикального шарнира 6 и уходит в сторону междурядья вместе с периферийным поводком б.Разво- рот происходит в результате изгиба ее пружинного рычага 15, а также небольшого изгиба рычага 15 второго рабочего органа, наружный нож 8 которого стремится при этом развернуться навстречу движению орудия (навстречу набегающему массиву почвы). Если бы периферийный поводок 5 закреплен был на раме жестко, то обход осуществился бы только за счет разворота. Однако периферийный поводок присоединен шарнирно, поэтому при развороте периферийного рабочего органа деформирующиеся пружинные рычаги 15 уже не удерживают поводок, а наоборот, толкают его в сторону междурядья. После достаточного разворота ножа и отхода его в сторону междурядья наступает динамическое равновесие, при котором нож, придав-: ливаемый к уплотненной зоне с определенным усилием, проскальзывает по ней, не разрушая, т.е. не повреждая корней и штамба растения. Таким образом, шар- нирно-пружинная система поводок 5-стой- ка, 7-рычаги, ТБ-внутренний рабочий орган, 4 секций действует в этом случае как пружина с нелинейной характеристикой, удерживающая периферийный .рабочий орган с усилием, близким к постоянному, не зависящему от величины его смещения. Поэтому после разгрузки ножа, то есть после обхода уплотненной зоны, усилие этой системы возвращает его в ряд с высокой скоростью,

причем звенья системы разгружаются в обратном порядке - поводок 5 смещается в сторону ряда, а рабочий орган 4 разворачивается вокруг шарнира 6 так, что нож дви5 жечся навстречу массиву почвы, в ряд.

В ргмках предлагаемого изобретения возможны варианты выполнения отдельных элементов орудия, например выполнение лап рабочих органов орудия симметричны0 ми; замена опорных полозков колесами или дисками, а так же исключение их из конструкции орудия; исключение винтовой тяги из конструкции орудия.

5 Ф о р м у л-а и з о б р е т е н и я

1. Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму и боковые секции рабочих органов, стойки которых шарнирно присоединены к раме посредством поводков и со0 единены между собой поперечными брусьями, причем один из поводков каждой секции дополнительно соединен с рамой звеном регулируемой длины, отличающееся тем, что, с целью повышения каче5. ства обработки почвы в рядах растений и снижения тягового сопротивления, каждый поперечный брус выполнен в виде упругих элементов, соединенных между собой жес-- тким звеном.

0 2. Орудие по п.1, отличающееся

тем, что каждый упругий элемент бруса выгюлнбн в виде продольно расположенного

. рычага, а соединяющее упругие элементы

жесткое звено - в виде поперечно располо5 женной балки,

3. Орудие по пп.1 и 2, отличающееся тем, что каждый поперечный брус снабжен опорными полозкамимли колесами, установленными с . возможностью 0 регулировки по высоте.

4. Орудие по любому из пп.1-3, о т л и- ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения качества обработки почвы, он снабжено установленными за ножами каждого рабо- 5 чего органа продольно расположенными прутками, при этом концы прутков каждого рабочего органа Соединены поперечной балкой.

Использование: в устройствах для обработки почвы в междурядьях многолетних насаждений. Сущность изобретения: орудие содержит шарнирно присоединенные к раме посредством поводком рабочие органы. Последние последовательно соединены друг с другом поперечными брусьями. Каж- дый брус выполнен в виде соединенных между собой балкой двух упругих элементов, что обеспечивает снижение неравномерности сопротивления почвы ножам рабочих органов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.