КУЛЬТИВАТОР РОТАЦИОННЫЙ, НАВЕСНОЙ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО РЫХЛЕНИЯ И СПЛОШНОГО ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ ЖИДКИХ ГУМИНОВЫХ УДОБРЕНИЙ

Рассматриваемая полезная модель относится к машинам по агрохимическому обслуживанию сельского хозяйства, в частности к машинам для сплошного внутрипочвенного внесения жидких гуминовых удобрений (ЖГУ) с одновременным вертикально-фрезерным рыхлением верхнего слоя почвы, подрезанием сорняков и выносом ранее заделанных в почву пожнивных остатков с крупными частичками грунта на поверхность поля в виде мульчи для защиты от ветровой и солнечной эрозии мелкоизмельченных частичек грунта, сконцентрированных в нижней части посевного ложа в области нахождения семян, а так же для формирования аккумулятивного слоя почвы, находящегося ниже посевного ложа на 2…3 см и применяется при основной весенней или осенней подготовке почв после вспашки и дискования их на полную глубину пахотного слоя.
Культиватор ротационный для вертикального фрезерного рыхления и сплошного внутрипочвенного внесения жидких гуминовых удобрений (ЖГУ) является навесной машиной и агрегатируется с тракторами тяговых классов 1,4-2,0, снабженных независимым валом отбора мощности (ВОМ). За основу конструкции рыхлительных органов фрез были взяты отечественные модели вертикально-фрезерного культиватора РКЕ-300 и культиватор КВФ-2,8 (доминатор).
Целью полезной модели является формирование стабильного активного хорошо смачиваемого слоя почвы, аккумулирующего положительные свойства комплексных жидких гуминовых удобрений, на глубину их заделки с созданием прослойки мелкоизмельченной почвы, находящейся ниже уровня посевного ложа на расстоянии 2…3 см.
Транспортировка жидких гуминовых удобрений может осуществляться автомобильным транспортом в автоцистернах, которые разделяют на транспортные (для перевозки жидких удобрений до глубинных осадков или промежуточных емкостей) и заправочные (для обслуживания полевых машин, вносящих эти удобрения).
3
Известны агрегаты для перевозки жидких гуминовых комплексных удобрений плотностью не более 1,4 г/см в которых используются полуприцепы-цистерны ГБК-9653-01 и ГКБ-9677-01 или модели ряда ППЦУ-9370-01 и ППЦУ-9357-01.
Для внесения жидких удобрений на базе жидкого безводного аммиака компании ООО «Планета «Юнион», которые используют комбинированные агрегаты внесения жидких удобрений серии «Dalton» марок DW-6037, DW-6042, работают с использованием технологии ленточного внесения. Конструкции машин для внесения жидких органических удобрений (ЖОУ), выполненных в виде вакуумных или насосных цистерн с рабочим оборудованием, предусматривающих самозагрузку, транспортировку, перемешивание, сплошное поверхностное или внутрипочвенное распределение специально подготовленных гуминовых комплексных органических удобрений в России отсутствуют. В Белоруссии в ОАО «Бобруйскагромаш» применяют машины МЖТ-6/6А/6Ш, МЖТ-Ф-11, использующих штанги с жижеподводящими шлангами. Из зарубежных производителей оборудования для внесения жидких органических удобрений можно выделить фирму «Fliegl», в качестве рабочего органа для поверхностного внесения удобрений использующих эжекторный, механический и комбинированный распылитель (ЖОУ), а для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений (ЖОУ) использует шнековый распределитель с гидромотором Garant.
Основным недостатком указанных конструкций, работающих с использованием ленточной технологии внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений, является невозможность создания сплошного стабильного аккумулятивного слоя заделки (ЖГУ) на заданной глубине, обеспечивающей прослойку мелкоизмельченной почвы между посевным ложем, определяющим область нахождения семян, и аккумулятивным слоем (ЖГУ), который аккумулирует полезные свойства жидких гуминовых удобрений на расстоянии 2…3 см ниже посевного ложа.
Так применение горизонтально-фрезерных, шнековых распределителей, дисковых культиваторов предусматривает поверхностное внесение жидких удобрений с последующей заделкой их дискаторами, при этом удобрения распределяются по всей глубине заделки снизу доверху. При ленточном внесении с помощью долотовидных сошников или сошником с «двойным крылом» с нарезанием борозд и последующей посадкой семян осуществляется со смещением их рядков и после прикатывания их прикатывающим колесом рядки могут смещаться вследствие наезда колес на неровную поверхность почвы, осуществляя разный разнос удобрений и семян по горизонтали, а также заделку семян в крупнозернистую структуру почвы.
Недостатком пневматических и пневмомеханических аппаратов с централизованным дозированием является, как правило, значительное число тукоразводящих патрубков при большой ширине захвата, а также подача жидких удобрений к сошникам с помощью гибких шлангов, не позволяющим осуществить точное, тонкое дозирование (ЖГУ) согласно нормам внесения.
Наиболее близким по своей технической сущности является патент (RU 178506, 07.08.2017 г.), описывающий систему подачи (ЖОУ) внутрь ножей с помощью системы гидрораспределения.
Недостатком указанной конструкции системы гидрораспределения является сложность конструкции самой фрезы и возможность забивания отверстий выхода ЖГУ почвой, а также создания сплошного подготовленного внутрипочвенного аккумулятивного слоя жидких гуминовых удобрений, так как при движении трактора по пашне траектория вращающихся ножей будет выносить (ЖГУ) по концентрическим спиралям.
раб
Поставленная задача достигается тем, что культиватор ротационный, навесной для сплошного внутрипочвенного внесения жидких гуминовых удобрений с одновременным рыхлением поверхностного слоя почвы, подрезанием сорняков, выносом ранее заделанных пожнивных остатков вместе с крупными частицами почвы после вспашки в виде мульчи, защищающей поверхностный слой почвы от солнечной и ветровой эрозии и создающий сплошной аккумулятивный прослоек почвы между посевным ложем и глубиной внесения ЖГУ на расстоянии 2…3 см, содержащий несущую балку, выполненную в виде картерной коробки с шестернями, осуществляющими передачу крутящего момента рабочим фрезам с ножами, конического редуктора, кинематически связанного с валом отбора мощности (ВОМ) трактора, причем общий горизонтальный вал конического редуктора осуществляет передачу крутящего момента на вал диафрагменного насоса подачи жидких гуминовых удобрений, имеет трехточечную навеску, водила с талрепами для регулировки заглубления роторов с помощью измельчающего, прикатывающего катка, а также гидросистемы с баковой емкостью и штатной контрольно-регулирующей аппаратурой, содержащей стандартные щелевые или инжекторные форсунки, обеспечивающие заданные нормы внесения жидких удобрений через полые валы к сошникам согласно полезной модели внесение жидких гуминовых удобрений гидросистемой осуществляется через полые валы к форсункам-распределителям сошников, расположенных внутри рабочих фрез, а ножи режущие, закрепленные на корпусе рабочих фрез, имеют угол наклона к горизонту α=10°, развернуты на 90°, и осуществляют попарную работу четырех ножей режущих с перекрытием зоны сплошного фрезерования у подошвы фрезеруемой почвы, создают условия для формирования стабильно смоченного жидкими удобрениями аккумулятивного слоя почвы. При этом образуются зоны перекрытия В=16 мм, в которых при фрезеровании почвы участвуют одновременно четыре режущих ножа, осуществляющих мелкое измельчение почвы на глубине 45 мм от подошвы фрезерования грунта в каждой из совместных пар фрез, имеющих максимальную линейную скорость V на диаметре фрез D, причем фреза, вращающаяся вокруг неподвижного сошника, расположена чуть ниже юбки сошника, формирует аккумулятивный слой, обильно смачиваемый форсункой-распылителем, задняя часть ножей работает в горизонтальной плоскости на заделку аккумулятивного слоя мелкоизмельченными частицами почвы, находящимися выше уровня аккумуляции. Сошник, выполненный в виде перевернутого конуса, расположенного внутри режущих ножей с минимальным зазором, углом при вершине 90°, обеспечивает формирование воздушно-капельного факела-распыла жидких гуминовых удобрений на границе режущих ножей и юбки сошника, осуществляет смачиваемость аккумулятивного слоя по всему диаметру режущих ножей сплошным потоком. Жидкие гуминовые удобрения вносятся щелевыми и инжекторными форсунками-распылителями немецкой фирмы LECHLER, определяющими различные нормы внесения, которые зависят от рекомендуемых табличных значений давления для выбранных распылителей, контролируемых регулятором-распылителем, выполненным в одном корпусе с манометром давления от Р 1,5 бар до 8,0 бар, инжекционным узлом регулировки давления, а также скорости движения трактора, контролируемой датчиком скорости ГЛОНАСС/GPS, которая определяется технической характеристикой культиватора, а именно:
min
опт
max
V=5 км/час, V=6 км/час, V=7 км/час.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.
На фиг. 1 представлена общая схема культиватора ротационного, на фиг. 2 узел рабочей фрезы и сошника, на фиг. 3 представлена гидравлическая схема подключения инжекторных и щелевых форсунок к гидросистеме культиватора, на фиг. 4 представлена схема крепления режущих ножей на рабочих фрезах, на фиг. 5 схема формирования аккумулятивного слоя почвы с узлом крепления форсунок-распылителей.
Культиватор фиг. 1 содержит несущую балку, выполненную в виде картерной коробки 6, шестеренных передач 10 и 4, осуществляющих передачу крутящего момента к фрезам рабочим 7, узла трехточечной навески с помощью пальцев 5 и узла подвески талрепа 1, телескопического карданного вала 3, осуществляющего соединение с валом отбора мощности (ВОМ) трактора через муфту сцепления 2, редуктора конического 17, осуществляющего передачу крутящего момента от вала (ВОМ) трактора на приводную шестерню 10, насоса диафрагменного 16, соединенного с помощью муфты предохранительной 12 с общим горизонтальным валом конического редуктора, катка измельчающего, прикатывающего 14, соединенного с рамой общей 11 с помощью водила 13, талрепов 15, рамы емкости 19 с закрепленной в ней баковой емкости жидких удобрений 20, а также стандартной гидроаппаратурой, осуществляющей подачу жидких удобрений с помощью регулятора давления 18 и форсунок 9.
На фиг. 2 представлен узел рабочей фрезы и сошника.
Узел рабочей фрезы фиг. 2 содержит корпус 21, жестко соединенный с приводной шестерней 4, с закрепленными под углом с помощью болтового соединения 32 режущими ножами 22 и установленными коническими упорными роликоподшипниками 23, удерживающими узел ротора в картерной коробке 6 и позволяющими осуществить передачу крутящего момента всему узлу от приводной шестерни 10.
Узел сошника фиг. 2 содержит полый вал 27, жестко закрепленный к верхней крышке картерной коробки 6 резьбовым штуцером подвода жидких гуминовых удобрений 24 и гайкой 25, выполненной за одно целое с валом 27, нижний конец вала шестерни 4 содержит игольчатый подшипник 26, придающий жесткость неподвижному полому валу 27 относительно вращающегося вала шестерни 4, приваренный к полому валу сошник 8, имеющий форму обратного конуса, усиленного ребром 30, являющимся рассекателем почвы и установленным впереди по ходу движения трактора, штатной форсункой 9 и штатным фильтром 28.
На фиг. 3 представлена схема подключения форсунок к гидросистеме культиватора.
Гидросистема фиг. 3 содержит баковую емкость 33, внутри которой располагаются фильтр заливного люка 34, форсунка барботажная 35, фильтр всасывающей линии 36, насоса диафрагменного 16 (фиг. 1), манометра давления 37, установленного на напорном трубопроводе, совмещенном с корпусом регулятора-распределителя 18 (фиг. 1), который содержит инжекционный узел регулировки давления 38, байспасную линию на нагнетательном трубопроводе 39, кран подачи жидких удобрений 40, распределительную гребенку 41, держатели распылителей с отсечными устройствами 42, фильтр напорный с самоочисткой 43 и распылителями 44.
min
опт
max
Норма внесения жидких гуминовых удобрений определяется скоростью движения трактора, которая контролируется датчиком скорости с использованием систем ГЛОНАСС/GPS, давлением в bar для выбранной форсунки, задаваемым регулятором давления, и общим значением расхода л/мин. при режимах скорости движения трактора V, V, V и рекомендуемого давления на норматив выноса удобрений на 1 га.
На фиг. 4 показана схема крепления ножей режущих на рабочих фрезах.
1
Схема крепления (фиг. 4) ножей режущих 22 (фиг. 2) в корпусах рабочих фрез 21 содержит одиннадцать фрез рабочих 7 (фиг. 1), осуществляющих попарную работу ножей (см. разрез А-А фиг. 4), расположенных по оси х-х для фрез 2, 4, 6, 8, 10 и развернутых на 90° к оси х-х для фрез 1, 3, 5, 7, 11. Все рабочие фрезы жестко соединены с шестернями 4 (фиг. 1), имеющими одинаковые размеры и осуществляющие передачу крутящего момента рабочим фрезам с одинаковой угловой скоростью ω от приводной сменной ведущей шестерни 10, закрепленной на вертикальном валу конического редуктора 17 (фиг. 1) и имеющего угловую скорость вращения ω. Крепление ножей по указанной схеме обусловлено тем, что при расчетных параметрах межосевых расстояний шестерен приводных 4 (фиг. 1) и рабочих фрез составляющих А 270 мм наружный диаметр фрезы по режущим ножам имеет больший размер D 286 мм, что позволяет осуществлять сплошное фрезерование у подошвы почвы четырьмя ножами, режущими с перекрытием зоны В фрезерования (фиг. 5) на толщину ножа режущего S 16 мм без соударения ножей режущих между собой в попарно расположенных рабочих фрезах.
На фиг. 5 представлена схема формирования аккумулятивного слоя почвы с узлом крепления форсунок-распылителей.
Схема крепления форсунок (фиг. 5) к полому валу 27 представлена корпусом распылителя 47, ввернутом на резьбовом соединении в полый вал 27.
Схема крепления форсунок (фиг. 5) представляет из себя корпус распылителя 47, внутри которого размещен фильтр очистки жидких удобрений 28, имеющий два штифта крепления под бойонетный паз быстросъемного корпуса 48 форсунки распылителя 9, причем корпус распылителя 47 за счет резьбового соединения вкручивается в полый вал 27 и имеет уплотнительную прокладку 49, предотвращающий утечки воздушно-капельного факела распыла между корпусом 47 и полым валом 27.
из
из
Формирование аккумулятивного слоя происходит в мелкоизмельченной зоне почвы, которая создается при одновременной работе четырех ножей режущих 22 и максимальной линейной скорости V на наружном диаметре D. Схема формирования мелкоизмельченной зоны почвы представлена заштрихованным треугольником с размерами В=16 мм перекрытия зон измельчения и высотой h=45 мм. На высоте 45 мм и более от подошвы фрезерования зоны перекрытия отсутствуют и там работа по фрезерованию осуществляется двумя ножами режущими каждой из фрез при уменьшающихся линейных скоростях резания V. Размеры заштрихованного треугольника определяются углом наклона ножей режущих и при α=10° составляет h=45 мм.
ак
Толщина аккумулятивного слоя h определяется характеристикой самой измельченной почвы, нормой внесения жидких гуминовых удобрений и скоростью движения трактора. Так при больших нормах внесения жидких органических удобрений, в том числе жидких гуминовых аккумулятивный слой увеличивается за счет более насыщенного намокания и по отдельным данным экспериментов может находиться в пределах от 1 до 10 мм, поэтому ложе высева семян с учетом толщины аккумулятивного слоя должно находиться в мелкоизмельченной почве на глубине от 20 до 30 мм.
На глубине Н заделки жидких гуминовых удобрений поверхностный слой почвы, находящейся между режущими ножами с наружной стороны рабочих фрез, испытывает радиальное давление на почву, направленное перпендикулярно плоскости наклона ножей и за счет образующегося давления разрушается на крупные частицы и выносится с пожнивными остатками на поверхность грунта.
Работает культиватор навесной следующим образом.
Перед началом работы по внесению жидких гуминовых удобрений (ЖГУ) устанавливают заданную глубину их внесения в почву. Для этого культиватор ставят на ровную твердую площадку с помощью штатного гидрофицированного навесного устройства, расположенного с задней части трактора со стороны вала отбора мощности (ВОМ), на одну линию симметрии по ведущим колесам трактора, осуществляя трехточечную подвеску с помощью двух пальцев и талрепа.
Концы ножей роторных фрез должны находиться с прикатывающим катком в горизонтальной плоскости твердой площадки. Выводят раму культиватора в плоскость параллельную твердой площадке с помощью талрепа трехточечной подвески и талрепов, соединяющих прикатывающий каток с рамой культиватора. После установки культиватора в транспортное положение с помощью винтовых пар талрепов прикатывающего катка устанавливают требуемую глубину Н (фиг. 2) внесения и заделки жидких органических удобрений в почву по юстировочному глубомеру. При заезде культиватора в загон тракторист переводит рычаг гидрораспределителя навески в положение «Опускание». При этом культиватор под действием собственной массы и массы (ЖОУ) в баковой емкости опускается на почву до совмещения с плоскостью опорного заделывающего катка, а рабочие органы - ножи фрезы ротора заглубляются на установленную величину Н (см. фиг. 2). При этом в момент опускания включается вал ВОМ трактора на вращение и передачу крутящего момента на роторы рабочих фрез и мембранно-поршневой насос.
Частота вращения роторных рабочих фрез варьируется в зависимости от типа обрабатываемых почв посредством сменной шестерни 10.
По своему функциональному назначению сошник 8 выполняет роль лапы культиватора с подкормочной трубкой (Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Т. 3. Коллектив авторов под редакцией М.И. Клецкина. Зак. 61. Стр. 51), при этом рабочая жидкость проходит через полый вал сошника к форсункам роторной фрезы.
Режущие ножи изготавливаются фирмой «АгроАнгар» из высокопрочной стали 65 Г ГОСТ 1050-88.