ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению и может использоваться в орудиях для рыхления верхнего и прикатывания нижележащего слоев почвы, выравнивания ее поверхности и уничтожения сорняков.
Известен почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы, содержащий раму, расположенную под углом атаки ось и установленные на ней дисковые рабочие органы, каждый из которых выполнен в виде кольца, соединенного с осью посредством спиц, причем кольцо имеет форму усеченного конуса, при этом угол внутренней конической поверхности равен или больше угла наружной конической поверхности [патент № 1496650 РФ: МПК А01В 29/04. Почвообрабатывающий каток для уплотнения почвы / Кнаус А.А., Дремов А.И., Тарасов В.П.; заявитель и патентообладатель Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства. - № 4342983; заявл. 25.12.1987; опубл. 30.07.1989, Бюл. № 28. - 2 с.].
Данное почвообрабатывающее устройство имеет недостаточную заглубляющую способность его каждого рабочего органа в почву, в особенности на уплотненных фонах, из-за того, что врезание кольцевых рабочих органов в почву осуществляется кромкой внешней стороны меньшего основания диаметра конусных колец, в итоге приводящее к возникновению повышенной выталкивающей из почвы реакции на вращающиеся в процессе поступательного движения агрегата кольцевые рабочие органы.
Кроме этого, из-за возникновения в процессе движения агрегата знакопеременных динамических сил, а также неровностей поверхности поля и неравномерной плотности почвы, гладкая внешняя сторона некоторых конусных колец проскальзывает по почве, обуславливая неравномерный износ внешней стороны этих колец. Вследствие этого не осуществляется качественная обработка почвы, нарушается процесс выравнивания почвы и вычесывания сорняков, а также снижается ресурс конусных колец, приводящий, в итоге, к увеличению материальных затрат и трудоемкости обслуживания почвообрабатывающего катка.
Следовательно, эффективность обработки почвы и уничтожения сорняков данным почвообрабатывающим устройством низкая.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели относится почвообрабатывающее устройство, содержащее 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, причем большее основание кольца направлено вперед по ходу движения и имеет рабочую кромку толщиной 6…12 мм, поверхность которой наклонена наружу от плоскости большего основания на угол больше 20° [патент № 2402895 Российская Федерация: МПК А01В 29/04. Почвообрабатывающее устройство и рабочий орган для обработки почвы / Дремов А.И., Колинко В.П., Колинко П.В., Чернышов А.П.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Сибирская агролизинговая компания» (ООО «Сибагролизинг). - 2009128423/21; заявл. 22.07.2009; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31. - 7 с.] - прототип.
Особенность конструкции данного почвообрабатывающего устройства заключается в том, что направленность вперед по ходу движения агрегата большего основания кольца, имеющего форму усеченного конуса, позволяет лучше входить кольцу в почву и эффективно удалять сорняки с корнями.
Однако, из-за возникновения в процессе движения агрегата знакопеременных динамических сил, а также наличия неровностей поверхности поля и неравномерной плотности почвы, гладкая внешняя сторона некоторых конусных колец проскальзывает по почве, обуславливая неравномерный износ внешней стороны этих колец. Вследствие этого не осуществляется качественная обработка почвы, нарушается процесс выравнивания почвы и вычесывания сорняков, а также снижается ресурс конусных колец, приводящий, в итоге, к увеличению материальных затрат и трудоемкости обслуживания почвообрабатывающего устройства.
Следовательно, данной конструкции почвообрабатывающего устройства присущи те же недостатки, что и аналогу.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что у почвообрабатывающего устройства, содержащего 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, причем большее основание кольца направлено вперед по ходу движения и имеет рабочую кромку толщиной 6…12 мм, поверхность которой наклонена наружу от плоскости большего основания на угол больше 20°, рабочий орган, выполненный в виде кольца, имеет не менее четырех спиц, напротив которых на наружной поверхности кольца установлены зубья длиной, соответствующей длине внутренней поверхности кольца, и диаметром, равным толщине рабочей кромки кольца, причем одна из сторон зубьев расположена на одном уровне с торцевой кромкой наружной поверхности большего основания кольца.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Установка на наружной поверхности кольца зубьев, длина которых соответствует длине внутренней поверхности кольца, повышает силы сцепления кольца с почвой, обусловливая снижение (устранение) пробуксовывания и истирания наружной поверхности кольца на неровностях поверхности поля и при неравномерной плотности почвы, что увеличивает ресурс конических колец, равномерность движения колец и производительность агрегата, снижает материальные затраты и трудоемкость обслуживания предлагаемого почвообрабатывающего устройства.
Выполнение зубьев длиной, соответствующей длине внутренней поверхности кольца, из-за разницы в длине наружной и внутренней поверхностях кольца способствует некоторому выступанию зубьев за пределы диаметра меньшего основания кольца, что обусловливает лучший центробежный выброс почвы и вырванных сорняков, прошедших по и к выходу внутренней поверхности кольца, усиливая эффект отделения сорняков от почвенной фракции, и способствует увеличению расстояния обработанного междурядья между соседними кольцами, а также снижает вероятность забивания выхода внутренней поверхности кольца сорняками и переувлажненной почвой.
Установка зубьев на наружной поверхности кольца напротив спиц способствует лучшему сопротивлению на поперечный изгиб кольца, в месте установки зубьев, от веса почвообрабатывающего устройства и при наезде зубьев на камни, присутствующих на некоторых видах почв полей.
Выполнение поверхности зуба диаметром, равным толщине рабочей кромки кольца, способствует самоочищению зуба от налипающих влажных частиц почвы и относительно быстрому схождению частиц сорняков с круглой поверхности зуба.
В связи с тем, что одна из сторон зубьев расположена на одном уровне с торцевой кромкой наружной поверхности большего основания кольца, эта сторона зуба не оказывает существенного сопротивления врезанию рабочей кромки большего основания кольца в почву в продольном направлении.
Ввиду того, что выполненный в виде кольца рабочий орган, имеющий не менее четырех спиц, обеспечивает радиальную жесткость по дуге окружности кольца между спицами, приводящая к снижению динамических (знакопеременных) колебаний поверхности кольца, обусловливая снижение усталостного износа и увеличение долговечности материала кольца.
В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.
На фигуре 1 представлена схема рабочего органа (вид сверху с местным разрезом), расположенного в положении, в котором он установлен в почвообрабатывающем устройстве, на фигуре 2 - вид А рабочего органа почвообрабатывающего устройства.
Почвообрабатывающее устройство содержит по меньшей мере один рабочий орган, который выполнен в виде кольца 1, имеющего форму усеченного конуса. Кольцо со стороны его большего основания имеет рабочую кромку 2 толщиной d, равной 6…12 мм. Поверхность рабочей кромки 2 наклонена наружу от плоскости большего основания на угол β больше 20°. Конусное кольцо 1 посредством спиц 3 соединено со ступицей 4 или непосредственно с осью. Кольцо 1 имеет наружную 5 и внутреннюю 6 поверхности. При этом рабочий орган, выполненный в виде кольца 1, имеет не менее четырех спиц 3, напротив которых на наружной поверхности 5 кольца 1 установлены зубья 7 длиной L, соответствующей длине внутренней поверхности 6 кольца 1. Зубья 7 выполнены, например, округлой или шестигранной формы. Одна из сторон зубьев 7 расположена на одном уровне с торцевой кромкой наружной поверхности 5 большего основания кольца 1. В почвообрабатывающем устройстве кольцо 1 установлено под острым углом α к направлению переносного движения V. Причем большее основание кольца 1 направлено вперед по ходу движения. Угол α атаки кольца принимается от 20 до 45°.
Почвообрабатывающее устройство с рабочими органами в виде кольца 1, объединенными в батареи, может быть, например, кольцевой бороной, или входить составным элементом в комбинированные почвообрабатывающие или почвообрабатывающие посевные орудия и агрегаты.
Рабочий процесс почвообрабатывающего устройства осуществляется следующим образом.
При движении почвообрабатывающего устройства по полю в рабочем положении его рабочий орган, выполненный в виде кольца 1 и расположенный под острым углом атаки α, вращается вокруг своей оси и одновременно перемещается в направлении переносного движения V. При этом рабочий орган, выполненный в виде кольца 1, погружается в почву на глубину 4…8 см, и на поверхности рабочей кромки 2 формируется почвенный клин. Рыхление пласта почвы и воздействие на сорняки осуществляется уплотненным почвенным клином, имеющим более высокий коэффициент трения и препятствующим скольжению сорняков по рабочей кромке 2 кольца. Это способствует уничтожению сорняков, преимущественно, вырыванием. Пласт почвы, подрезанный почвенным клином, перемещается по внутренней поверхности 6 кольца 1 и сбрасывается на дно борозды, а при вращательном движении кольца также часть пласта почвы поднимается и отбрасывается вместе с выдернутыми сорняками на поверхность поля. Зубья 7, установленные на наружной поверхности 5 кольца 1, повышают силы сцепления кольца 1 с почвой, обусловливая снижение (устранение) пробуксовывания и истирания наружной поверхности 5 кольца 1 на неровностях поверхности поля и при неравномерной плотности почвы, а также обеспечивают лучший центробежный выброс почвы и вырванных сорняков, прошедших по и к выходу внутренней поверхности 6 кольца 1, усиливая эффект отделения сорняков от почвенной фракции, и способствуют увеличению расстояния обработанного междурядья между соседними кольцами 1, а также снижают вероятность забивания выхода внутренней поверхности 6 кольца 1 сорняками и переувлажненной почвой.
Преимуществом предлагаемой полезной модели за счет конструктивного ее исполнения по сравнению с прототипом является повышение качества обработки почвы за счет увеличения заглубляющей способности кольца, эффективности уничтожения сорняков, преимущественно вырыванием, а также увеличение срока службы кольца.