КУЛЬТИВАТОР ВИНОГРАДНИКОВЫЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к культиваторам для обработки междурядий и защитных зон виноградников.
Уровень техники
Известен культиватор КСЛ (КСМ-5), состоящий из рамы с опорными колесами, на которой закреплены радиальные секции с рабочими органами в виде рыхлительных стрельчатых лап. Они представляют собой стрельчатый лемех, закрепленный на стойке. Для обработки почвы в защитных зонах используют поворотные лапы, работающие с механизмом гидропривода (Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - Агропромиздат, 1989. - с 59-61).
Недостатком его является радиальная подвеска рабочих органов к раме. При изменении микрорельефа поверхности почвы стрельчатые лапы становятся то на носок и заглубляются, то на пятку и выглубляются, что приводит к неравномерности глубины обработки. Кроме того, рыхлительные стрельчатые лапы отбрасывают почву, образуя гребнистую поверхность, что увеличивает испарение почвенной влаги.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым процессам является культиватор виноградниковый КВО-3. Культиватор включает в себя раму с опорными колесами, на которой закреплены радиальные секции с рабочими органами. В качестве рабочих органов используются рыхлительные стрельчатые лапы с шириной захвата 380 мм.
Для обработки почвы в защитных зонах растений применяются поворотные лапы. Поворот лап осуществляется с помощью гидравлической системы через поперечены с использованием специального контактного щупа. (Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины - М: Колос С., 2006, с. 522-525).
В качестве недостатков необходимо отметить следующее. Радиальная подвеска рабочих органов не обеспечивает стабильную глубину обработки почвы. Культиватор усложнен наличием поворотной лапы с гидравлическим механизмом. Даже при использовании поворотной лапы остаются необработанные до 12-15% площади, причем непосредственно у культурных растений
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к улучшению качественных показателетей, повышению производительности, упрощению конструкции.
Технический результат достигается тем, что культиватор виноградниковый содержит раму с секциями, на которых установлены плоскорежущие, стрельчатые лапы, механизм для обработки почвы в защитных зонах растений, выполненный в виде конического кольца с заточенной по окружности режущей частью, соединенного через подшипниковый узел с поперечиной, закрепленной к стойке секции, при этом угол установки конического кольца к горизонтальной плоскости составляет 12-14°.
Угол наклона образующей конуса конического кольца равен углу установки конического кольца к горизонтальной плоскости.
Поперечина выполнена с возможностью перемещения «влево-вправо».
Стойка секции подпружинена.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - схема культиватора виноградникового, вид сверху;
На фиг. 2 - схема устройства для обработки почвы в защитных зонах растений, вид сзади;
На фиг. 3 - схема конического кольца с подшипниковым узлом, вид сверху;
На фиг. 4 - схема конического кольца, вид сборку.
Осуществление полезной модели
Культиватор виноградниковый включает раму 1 (фиг. 1), на которой расположены секции 2. На грядиле 3 каждой секции 2 установлена плоскорежущая стрельчатая лапа 4. На крайних секциях сзади плоскорежущих стрельчатых лап 4 расположен механизм 5 для обработки почвы в защитных зонах растений. Каждый механизм 5 состоит из конического кольца 6 с заточенной по окружности режущей части 7, спиц 8, соединяющих коническое кольцо 6 (фиг. 3) с подшипниковым узлом 9. Подшипниковый узел 9 через поперечину 10 и ползун 11 (фиг 2) соединен, со стойкой 12 закрепленной на грядили 3 секции 2. Стойке 12 подпружинена пружиной 13. Над плоскорежущими стрельчатыми лапами 4 размещены прутковые катки 14. Они выполняют две функции:
- Обеспечивают стабильную глубину обработки почвы, являясь копирующими элементами;
- Совместно с плоскорежущими лапами 3 создают мелкокомковатый верхний слой почвы, запирающий испарение почвенной влаги. Эффективность применения обеспечивается тем, что оказывается разнонаправленные воздействия на почву: лапа-каток.
Высоту «C» конического кольца 6 (фиг. 4) определяют, используя следующую зависимость:
c≤0,5·h
где h - глубина обработки почвы у рядка растений, м.
При h=0,05 м: c≤0,5…0,005≤0,025 м.
Принимаем: c=20 мм.
Такая высота конического кольца 6 позволяет перемещаться ему ниже центра тяжести подрезаемого пласта почвы. Это обеспечивает рыхление почвы без ее сдвига в зоне расположения растений. Толщина кольца - 3 мм.
1
Угол наклона конического кольца 6 к горизонтальной плоскости определяют исходя из условия, что глубина обработки почвы у рядка растений h=0,05 м, а на границе защитной зоны, то есть на расстоянии e=0,1 м. от рядка не должно быть меньше h=0,025 м.:
Исходя из этого:
Принимаем β=12-14°. Угол α образующей 15 конического кольца 6 определяется углом наклона кольца к горизонтальной плоскости β.
при β=12-14°; α=12-14°
Это обеспечивает вертикальное положение образующей кольца 6 на линии рядка растений и исключает тем самым повреждение их при перекатывании кольца 7 по стеблю растений 16.
Диаметр «d» конического кольца 6 должен обеспечивать обработку защитной зоны, перекрытие впереди идущей плоскорежущей стрельчатой лапы 4 и выход режущей части 7 на поверхность в центре кольца 6.
Исходя из этого: .
Ширина захвата плоскорежущей стрельчатой лапы 4:
;
где B - ширина междурядья, м;
n - число плоскорежущих стрельчатых лап, шт;
p - перекрытие, м;
Δ - защитная зона, м;
При B=3,0 м; n=7; p=0,004 м; Δ=0,1 м.
.
Принимаем: b=0,45 м=450 мм.
Диаметр «D» пруткового катка 14 определяем по следующей формуле:
,
где γ=35° - угол раствора лезвия плоскорежущей стрельчатой лапы 4;
Тогда:
.
Принимаем: D=320 мм.
Обработка почвы культиватором виноградниковым осуществляется следующим образом.
В процессе движения плоскорежущие стрельчатые лапы 4 заглубляются в почву и подрезают сорняки в междурядьях. Стабильная глубина обработки обеспечивается прутковыми катками 14.
Каждое коническое кольцо 6 погружается в почву, причем рабочая часть его, перемещением поперечины 10 (фиг 2), располагается на линии рядка растений. Коническая поверхность улучшает заглубляемость.
В виду наклона конического кольца 6 одна часть его расположена в почве, другая - над поверхностью.
Это создает вращающий момент:
2
где K - удельное сопротивление почвы, Н/м;
r - радиус конического кольца (внизу), м;
2
при K=40000 Н/м; r=0,20 м; c=0,02 м.
M=0,5·40000·0,20·0,02=80 H·м
Коническое кольцо 6 вращается, подрезая сорняки и рыхля почву в защитной зоне шириной «Δ». При этом оно может заходить за линию рядка, а при встрече со стеблем растения перекатывается через него, используя пружину 13. Из-за равенства углов α=β боковая поверхность конического кольца 6 у рядка располагается вертикально, что исключает подрезание культурных растений. Создается возможность работы на повышенных скоростях.
Размещенная впереди на секции 2 плоскорежущая стрельчатая лапа 4 образует бороздку и валики почвы. Расположенная над поверхностью левая часть конического кольца 6 смещает эти валики, засыпая бороздку, тем самым выравнивая почву и снижая испарение почвенной влаги. Обеспечивается перекрытие величиной «P». При работе конического кольца 6 почва движется в радиально-расходящихся положениях. Предельное состояние достигается путем ее растяжения. А известно, что в соответствии с теорией Кулона-Мора, предел прочности при растяжении более чем в три раза меньше, чем при сжатии. Секции 2 обеспечивают хорошее копирование поверхности почвы. Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- обеспечивается полная (100%) обработка площади, включая и защитные зоны;
- культиватор может работать на скорости до 8-10 км/ч, что существенно увеличивает его производительность;
- культиватор прост по своей конструкции, отсутствуют гидравлические механизмы.