ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
TILLAGE DEVICE AND BODY WORK FOR TILLAGE

Группа изобретений может использоваться для рыхления верхнего и прикатывания нижележащего слоев почвы, выравнивания ее поверхности и уничтожения сорняков.
Известна кольцевая борона, содержащая две последовательно расположенные под углом атаки батареи рабочих органов в виде колец, выполненных из прутков круглого сечения (журнал «Земледелие» №1, М., 2003, с.35).
Это почвообрабатывающее устройство (аналог первого изобретения) имеет недостаточную заглубляющую способность его каждого рабочего органа (аналога второго изобретения) и, как следствие - некачественную работу на уплотненных фонах.
Наиболее близким аналогом (прототипом) первого изобретения является почвообрабатывающее устройство (каток), содержащий раму и батарею рабочих органов, любой из которых является прототипом второго изобретения группы (SU 1496650, 30.07.89). В этом устройстве рабочий орган-прототип выполнен в виде расположенного под углом к направлению движения (под углом атаки) кольца, имеющего форму усеченного конуса и соединенного посредством спиц с осью вращения. Каждое конусное кольцо в батарее рабочих органов устройства-прототипа установлено под углом атаки меньшим основанием вперед по направлению движения этого устройства.
Недостатком устройства-прототипа является некачественная работа без предварительной обработки почвы, так как каждый его рабочий орган-прототип при указанной установке в этом устройстве недостаточно заглубляются в почву. При недостаточном заглублении нарушается процесс выравнивания почвы и вычесывания сорняков.
Задача группы изобретений - повышение эффективности уничтожения сорняков и качества обработки почвы путем достижения технического результата: увеличения заглубляющей способности кольца и уничтожения сорняков преимущественно вырыванием.
Эта задача в первом изобретении решена тем, что заявленное почвообрабатывающее устройство, как и его прототип, содержит, по меньшей мере, один рабочий орган, выполненный в виде расположенного под углом к направлению движения кольца, имеющего форму усеченного конуса и соединенного посредством спиц со ступицей или осью. В отличие от устройства-прототипа в заявленном устройстве большее основание кольца направлено вперед по ходу движения и имеет рабочую кромку толщиной 6÷12 мм, поверхность которой наклонена наружу от плоскости большего основания.
Во втором изобретении группы названная задача решена тем, что заявленный рабочий орган для обработки почвы, как и его прототип, выполнен в виде кольца, имеющего форму усеченного конуса и соединенного посредством спиц со ступицей или осью. В отличие от его прототипа в заявленном рабочем органе для обработки почвы большее основание кольца имеет рабочую кромку толщиной 6÷12 мм, поверхность которой наклонена наружу от плоскости большего основания.
За счет того, что в заявленном устройстве большее основание конического кольца направлено вперед по ходу движения и имеет рабочую кромку толщиной 6÷12 мм, поверхность которой наклонена наружу от плоскости большего основания, на ней при движении кольца формируется уплотненный почвенный клин. Рыхление пласта почвы и воздействие на сорняки осуществляется уплотненным почвенным клином. Нижнее основание почвенного клина отклонено от вектора абсолютной скорости перемещения точек кромки кольца, что всегда обеспечивает положительный угол зазора. При этом снижается реакция почвы, выталкивающая кольцо, что и способствует его заглублению.
Почвенный клин, имеющий более высокий коэффициент трения, также препятствует скольжению сорняков по рабочей кромке кольца. При этом сила, действующая на сорняк, увеличивается, а так как почвенный клин не в состоянии перерезать сорняк, то в данном случае происходит не подрезание сорняка, а его вырывание. При толщине кромки менее 6 мм почвенный клин практически не образуется. В этом случае на сорняк воздействует непосредственно рабочий орган, имеющий более низкий коэффициент трения, что снижает эффект вырывания сорняков. При толщине рабочей кромки более 12 мм увеличивается сгруживание почвы кольцом и значительно повышается тяговое сопротивление рабочего органа и почвообрабатывающего устройства в целом.
Следовательно, названные новые совокупности общих существенных признаков заявленной группы изобретений: устройства и рабочего органа (целого и его части) во всех случаях их осуществления обеспечивают достижение технического результата, отмеченного в задаче изобретений.
В частных случаях осуществления рабочего органа, то есть второго изобретения группы, угол наклона поверхности рабочей кромки к плоскости кольца больше 20°.
Изобретения поясняются чертежами: фиг.1 - рабочий орган для обработки почвы (вид сверху с местным разрезом), расположенный в положении, в котором он установлен в устройстве по первому изобретению; фиг.2 - то же, вид А (фиг.1); фиг.3 - схема движения обода кольца по криволинейной траектории; фиг.4 - зависимость угла наклона поверхности рабочей кромки от заданной глубины формирования почвенного клина.
На чертежах (фиг.1-3) приняты следующие обозначения позиций:
1 - коническое кольцо; 2 - рабочая кромка кольца; 3 - спица; 4 - ступица или ось; 5, 6 - наружная и внутренняя поверхности кольца; 7 - уплотненный почвенный клин.
Устройство по первому изобретению содержит, по меньшей мере, один рабочий орган по второму изобретению (фиг.1). Он выполнен в виде кольца 1 (фиг.1, 2), в форме усеченного конуса. Кольцо 1 со стороны его большего основания имеет рабочую кромку 2 толщиной d (фиг.1), равной 6÷12 мм. Поверхность рабочей кромки 2 наклонена наружу от плоскости большего основания кольца 1 на угол β. Конусное кольцо 1 (фиг.1, 2) посредством спиц 3 соединено со ступицей (втулкой) 4 или непосредственно с осью (ось вращения кольца 1 и другие элементы устройства по первому изобретению не показаны).
Кольцо 1 имеет наружную 5 и внутреннюю 6 поверхности. В почвообрабатывающем устройстве кольцо 1 установлено под острым углом α к направлению переносного движения V (фиг.1). Причем большее основание кольца 1 с рабочей кромкой 2 направлено вперед по ходу движения. В этом случае, при движении кольца 1 на его рабочей кромке 2 формируется уплотненный почвенный клин 7 (фиг.3).
Наклон поверхности рабочей кромки 2 на угол β больший 20 градусов необходим для формирования почвенного клина 7 в начале процесса заглубления кольца 1 в почву (фиг.1-3). Например, при наклоне поверхности кромки 2 на угол β (фиг.1), равный 20 градусов, почвенный клин 7 формируется на глубине h, равной 25 мм. (фиг.3, 4).
Рабочий орган в составе почвообрабатывающего устройства действует следующим образом (фиг.1-3). При движении этого устройства по полю в рабочем положении его рабочий орган, то есть кольцо 1, расположенное под острым углом атаки α, вращается вокруг своей оси и одновременно перемещается в направлении переносного движения V (фиг.1). Каждая точка обода этого кольца в почве перемещается по криволинейной траектории СОВК (фиг.3).
к
При погружении кольца 1 частью его наружной поверхности 5 от точки О (фиг.3), то есть от точки пересечения линии траектории СОВК и образующей наружной поверхности этого кольца до кромки его меньшего основания, почва уплотняется до определенной глубины, а на поверхности рабочей кромки 2 формируется почвенный клин 7. Нижнее основание почвенного клина 7 отклонено от вектора скорости перемещения вершины этого клина V на положительный угол зазора ε (фиг.3). При этом, как было отмечено выше, снижается реакция почвы, выталкивающая кольцо 1, что способствует его заглублению.
Рыхление пласта почвы и воздействие на сорняки осуществляется уплотненным почвенным клином 7. Поскольку почвенный клин 7 имеет более высокий коэффициент трения, он препятствует скольжению сорняков по рабочей кромке 2 кольца 1, что способствует уничтожению сорняков, преимущественно, вырыванием. Пласт, подрезанный почвенным клином 7, перемещается по внутренней поверхности 6 кольца 1 (фиг.1-3) и сбрасывается на дно борозды. При движении кольца на восходящем участке траектории СОВК часть пласта поднимается и отбрасывается вместе с выдернутыми сорняками на поверхность поля.
Параметры рабочего органа 1 обоснованы из условия обеспечения качественного рыхления, выравнивания и уплотнения почвы и эффективного уничтожения сорняков. При этом глубина обработки почвы Н (фиг.3) равна 4÷8 см. Угол атаки α кольца 1 (фиг.1) принимается от 20 до 45° (фиг.1).
Почвообрабатывающее устройство с рассмотренным рабочим органом (фиг.1-3) может использоваться в различных вариантах. С рабочими органами, объединенными в батареи, это устройство может быть, например, кольцевой бороной или входить составным элементом в комбинированные почвообрабатывающие или почвообрабатывающие посевные орудия и агрегаты.