РОТОРНЫЙ ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЬ
ROTARY SUBSOIL CULTIVATOR

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к почвообрабатывающим машинам.
Известен агрегатируемый на передней навеске энергосредства комбинированный роторный глубокорыхлитель с принудительно вращающимся зубовым ротором и размещенными впереди и сзади него глубокорыхлительными лапами / Жук А.Ф., Борисенко И.Б., Шапошников И.А. Теоретическое обоснование рациональной технологической схемы и параметров ротационного плуга. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. Сб. научн. трудов, т.120. ВИМ. 1989. - С.146-157/.
При совместной работе лап и зубового ротора снижаются энергозатраты на его привод и исключается появление в системе МТА циркулирующей мощности. Отделение зубьями фрагментов пласта менее энергоемко, чем его отрезание ножами.
Однако такой глубокорыхлитель имеет повышенные затраты мощности на проталкивание разрыхленного слоя сквозь задний ряд стоек лап. На агрофонах, засоренных растительными остатками, работа рыхлительно-роторных плугов затруднена из-за их забивания. При агрегатировании такого плуга с энергосредством приводной концепции возрастают потери мощности на буксование. Кроме того, процесс рыхления ротором недостаточно рационален, так как при вертикальном погружении в верхний слой почвы его зубья испытывают высокое сопротивление, реакция которого направлена не на подталкивание плуга, а вверх на его выглубление, и на этом участке движения зуба почвенные фрагменты почти не отделяются.
Ближайшим по назначению и устройству является роторный глубокорыхлитель (плуг) с принудительно вращающимся зубовым ротором и размещенными перед ними глубокорыхлительными лапами / Жук А.Ф., Халилов М.Б. Изыскание типов рабочих органов роторного плуга. Научно технический бюллетень ВИМ, №79, 1990. - С.3…6. - прототип/.
Плуг не тратит мощность на проталкивание пласта сквозь ряд стоек, однако при обработке агрофонов, засоренных растительными остатками, также забивается, а на участке вертикального погружения в верхний слой почвы его зубья, не отделяя почвенных фрагментов, испытывают высокое сопротивление, реакция которого направлена не на подталкивание плуга, а вверх на его выглубление. При агрегатировании плуга с энергосредством приводной концепции существенны потери мощности на буксование.
Технической задачей изобретения является снижение энергоемкости рыхления почвы роторным глубокорыхлителем и затрат мощности на привод ротора, а также обеспечение устойчивого выполнения процесса обработки агрофонов, засоренных растительными остатками.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в роторном глубокорыхлителе, содержащем раму с присоединительным устройством, последовательно установленные бесприводные рыхлительные рабочие органы, принудительно вращающийся ротор с зубьями на горизонтальном валу и механизмы его привода, согласно изобретению рыхлительные рабочие органы выполнены в виде сферических дисков, установленных с углом атаки перед зубьями ротора, диаметр которого, по крайней мере, в полтора раза больше диаметра дисков, при этом диски выполнены регулируемыми по высоте установки относительно ротора, обращены выпуклостью к продольной оси глубокорыхлителя и расположены выше нижней линии тела вращения ротора на величину, превышающую не менее чем наполовину радиуса диска, кроме того, устройства для сопряжения дисков с рамой выполнено с упругими элементами, зубья ротора снабжены сменными рабочими устройствами, а сзади ротора размещен каток с регулируемым ограничением высоты его подъема. Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен роторный глубокорыхлитель, вид сбоку, фиг.2 - то же, вид сверху.
Роторный глубокорыхлитель содержит раму 1 с присоединительным устройством 2, направляющими стойками 3 с винтовыми механизмами 4 для вертикального перемещения балки 5 с установленными на ней дисковыми рабочими органами 6 и механизмами 7 регулировки их угла атаки, секции (левую и праву) ротора 8 с валом 9, зубьями 10 и сменными рабочими устройствами (долотами) 11 на них, рамку 12, шарнирно сопряженную с рамой 1, каток 13, чистик 14 и талрепы 15 для регулировки глубины обработки (высоты установки катка).
Роторный глубокорыхлитель содержит механизмы привода ротора 8 от вала отбора мощности (ВОМ) энергосредства: карданную передачу 16, редуктор цилиндрический 17, передачу 18 от цилиндрического 17 к центральному редуктору 19, закрепленному на площадке 20. Ведомый вал редуктора 17 соединен с валами секций ротора 8 посредством зубчатых муфт, обоймы которых (полумуфты) размещены в валу 9 ротора 8.
Дисковый рабочий орган 6 содержит сферический диск 21, закрепленный на валу, установленном в подшипниковом узле, корпус которого закреплен на подпружиненной (или пружинящей) стойке, шарнирно сопряженной с поворотным кронштейном, установленным на балке 5 и соединенным с тягой механизма 7 регулировки угла атаки ряда дисков. Дисковые рабочие органы 6, как и зубья 9 на роторе 8, установлены с интервалом по ширине 35 см. Вал 9 секции зубового ротора 8 на одном конце содержит полумуфту для соединения с валом редуктора 19, а на другом конце цапфу, установленную в подшипнике, закрепленном на раме 1. На валу посредством предохранительных пальцев (болтов), срезных при аварийных нагрузках, закреплены обоймы 22 с фланцами, на которых установлены зубья 10. Диаметр D ротора 8, по крайней мере, в полтора раза больше диаметра d дисков 21, которые размещены выше нижней линии тела вращения ротора на величину, превышающую половину их радиуса.
Каток 13 выполнен в виде барабана с зубьями. Цапфы барабана установлены в подшипниках, закрепленных на рамке 12.
На балке 5 закреплены регулируемые по высоте крепления отражатели 23, предотвращающие отбрасывание почвы крайними дисками за пределы обрабатываемого гона.
Перед началом работы глубокорыхлителя устанавливают требуемую глубину обработки зубовым ротором 8, регулируя высоту подъема катка 13 посредством талрепов 15. Затем винтовыми механизмами 4 вертикально перемещают балку 5 с дисковыми рабочими органами 6 и устанавливают требуемую (8…12 см) глубину обработки почвы дисками 21. После этого включают ВОМ энергосредства. Используя навеску энергосредства, опускают глубокорыхлитель на почву и начинают движение вдоль гона.
При работе глубокорыхлителя диски 21 перед зубьями 9 ротора режут растительные остатки и рыхлят полосы глубиной и шириной около 10 см, а почву из создаваемых борозд отбрасывают в стороны от продольной оси глубокорыхлителя.
Зубья 10 вращающегося ротора 8 проникают в пласт в бороздах, образованных сферическими дисками 21. При этом уменьшена глубина перемещения зубьев 10 в монолитной почве обрабатываемого пласта, так как за счет борозд исключается участок вертикального погружения носка зуба 10 в пласт, на котором фрагменты пласта не отделяются от монолита. При отсутствии борозд только вертикальная (выглубляющая) реакция воздействовала бы на рабочее устройство 11 зуба 10. При погружении в борозде рабочее устройство 11 зуба 10 движется в почве не только вниз, но и назад. При этом зуб отбрасывает назад почвенные фрагменты (стружку) и испытывает реакцию сопротивления, направленную вперед на подталкивание глубокорыхлителя. Его тяговое сопротивление, возникающее из-за работы дисков 21 и катка 13, компенсируется подталкивающей реакцией на роторе 8, поэтому буксование энегосредства исключено. Ротор 8 рыхлит пласт, деблокированный сверху. Даже при максимальном заглублении ротора 8 на 40…45 см поверхности бокового скалывания почвы зубом 10 идут от его носка и выходят наверх в бороздах, созданных дисками 21, расположенными сбоку каждого зуба 10. При этом критическая глубина (с боковым скалыванием пласта от носка рабочего устройства 11) возрастает на величину заглубления дисков 21, а энергозатраты на отделение зубом 10 почвенного фрагмента и на привод ротора 8 снижаются.
Каток 13 ограничивает заглубление ротора 8, выравнивает и уплотняет разрыхленный пласт, что снижает конвективный вынос влаги из почвы. На фиг.1 изображено заглубление ротора 8, близкое к максимальному.
Для регулирования глубины обработки вместо катка 13 можно использовать опорные лыжи (не показаны).
При изменении, например уменьшении глубины рыхления ротором 8, винтовыми механизмами 4 вертикально перемещают балку 5 с дисковыми рабочими органами 6, обеспечивая заглубление дисков 21 на 8…12 см.
Вследствие размещения сферических дисков 21 перед зубьями ротора 8 роторный глубокорыхлитель не подвержен забиванию растительными остатками и может при сниженных энергозатратах устойчиво без буксования энергосредства и циркулирующей мощности в системе МТА работать на засоренных, закустаренных и мульчированных агрофонах.
Подпружинивание дисков 21 и использование предохранительных срезных пальцев (болтов) для крепления на валу 9 обойм 22 с зубьями 10 предохраняет их от разрушения при встрече в почве с камнями и подобными включениями.
Роторный глубокорыхлитель может агрегатироваться с энергосредствами приводной концепции (УЭС), а также с энергонасыщенными тракторами и найдет применение при разуплотнении старопахотных почв и залежей, площадь которых в современной России составляет более 40 млн га, а также при мелиоративном разуплотнении почвы пастбищ и лугов.