РОТАЦИОННОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ ОРУДИЕ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным ротационным орудиям для предпосевной обработки почвы, а именно, создания на глубине заделки семян уплотненного семенного ложа и мульчированного слоя на поверхности.
Известны ротационные комбинированные почвообрабатывающие орудия, содержащие раму, коаксиально установленные на валу рабочие органы, а также механизм привода (а. с. СССР №1482545, A01B 29/04, опубл. 30.05.1989, Бюл. №20; а. с. СССР №1435173, A01B 29/04, опубл. 07.11.1988, Бюл. №41 и патент РФ на полезную модель №149121, A01B 19/00, опубл. 20.12.2014).
Наиболее близким техническим решением к данной полезной модели по своей сущности является ротационная борона (патент РФ на изобретение №2492606, МПК А01В 29/04 (2006.01), опубл. 20.09.2013, Бюл. №26). Она содержит раму, коаксиально установленные на валу внешний и внутренний рабочие органы (спирали), а также индивидуальные приводные колеса. Внутренний рабочий орган вращается с большей частотой, чем внешний, а направление вращения внутреннего рабочего органа противоположно направлению вращения внешнего рабочего органа.
Однако данное техническое решение имеет существенные недостатки. Дело в том, что активный привод любого рабочего органа, в том числе внешней спирали прототипа при прочих равных условиях усложняет и удорожает конструкцию. Более того, лопастные колеса здесь неудовлетворительно выполняют функцию привода, поскольку в процессе работы забиваются растительными остатками, а при повышенной влажности забиваются почвой и превращаются в сплошной каток, что приводит к потере работоспособности ротационного орудия в целом. Наибольший эффект обработки (прикатывания) почвы достигается только тогда, когда внешний рабочий орган в данном случае пассивно перекатывается по полю. Помимо этого, активные рабочие органы орудия работают на разных глубинах и в разных скоростных режимах, следовательно неравномерно перемещают почву на встречу друг другу в осевом направлении, а это нарушает процесс выравнивания поверхностного слоя.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель является повышение эффективности работы ротационного комбинированного орудия и качества предпосевной обработки почвы.
Технический результат - упрощение конструкции, увеличение степени крошения почвы, интенсивное мульчирование и выравнивание поверхностного слоя.
а
b
а
b
тр
тр
Это достигается тем, что в ротационном комбинированном почвообрабатывающем орудии, содержащим раму, коаксиально установленные на валу внешний и внутренний рабочие органы и привод, внешний рабочий орган выполнен пассивным с левой и правой навивкой симметрично относительно соединительного кольца, а внутренний рабочий орган - в виде игольчатых эллипсовидных дисков, снабженных приводом, причем конструктивные параметры эллипсовидных дисков определяются по формулам =D/(2 sin α), =D/2, где ,  - большая и малая полуоси эллипсов, D - диаметры дисков в проекции на профильную плоскость, α - угол закрепления дисков на валу. Кроме того, витки спирали соединены между собой спиральными квадратными прутками с левой и правой навивкой симметрично относительно соединительного кольца. К тому же, иглы эллипсовидных дисков установлены на обойме с наклонением назад на угол β>ϕ, где ϕ - угол трения скольжения игл о почву, а большие оси эллипсов смежных дисков повернуты одна относительно другой вокруг оси вала по часовой или против часовой стрелки на угол γ=180/(n-1), где n - количество эллипсовидных дисков.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема ротационного комбинированного орудия в рабочем положении, выполненная в варианте самостоятельного почвообрабатывающего орудия; на фиг. 2 - та же, вид сверху; на фиг. 3 показан вид А на фиг. 2; на фиг. 4 изображен фрагмент Б на фиг. 2, а на фиг. 5 представлена схема закрепления эллипсовидных дисков на валу.
тр
тр
тр
тр
а
b
а
b
а
Предлагаемое комбинированное ротационное почвообрабатывающее орудие состоит из сварной рамы 1 (фиг. 1) и механизма навески 2. На раме 1 на подшипниковых опорах 3 установлен горизонтальный вал 4. На валу 4 на подшипниковых опорах 5 установлены горизонтальные диски 6, на которых жестко закреплена спираль 7 прямоугольного сечения (полоса) с левой и правой навивкой симметрично относительно соединительного кольца 8 (фиг. 2). Для обеспечения скользящего вхождения в почву спираль 7 наклонена к образующей цилиндрической поверхности, которая описывает рабочий орган под углом δ>ϕ, где ϕ - угол трения скольжения спирали о почву (фиг. 4). С целью обеспечения устойчивой работы агрегата, а также создания дополнительного прикатывающего эффекта витки спирали 7 соединены между собой, а также с дисками 6 и кольцом 8 при помощи спиральных прутков 9 квадратного сечения с левой и правой навивкой также симметрично относительно кольца 8. Для эффективного разрушения почвенных комков прутки спирали 9 обращены к поверхности поля своими ребрами. Чтобы не затемнять чертеж, на фиг.2 изображены условно лишь два прутка 9, которые установлены симметрично относительно кольца 8. На валу 4 коаксиально закреплены также игольчатые эллипсовидные диски 10, конструктивные параметры которых определяются по формулам =D/(2sin α), =D/2, где ,  - большая и малая полуоси эллипсов, D - диаметры дисков в проекции на профильную плоскость, α - угол закрепления дисков на валу (фиг. 2 и 3). При соблюдении перечисленных условий профильные проекции эллипсовидных дисков превращаются в окружности, следовательно, обеспечивается их стабильная и устойчивая работа в ходе выполнения технологической операции. Эллипсовидные диски 10 приводятся во вращательное движение посредством механизма привода, например, при помощи гидромотора 11. Для обеспечения скользящего вхождения в почву иглы 12 (фиг. 3) дисков установлены на обойме 13 с наклонением назад на угол β>ϕ, где ϕ - угол трения скольжения игл о почву. На практике иглы 12 могут быть выполнены не только прямолинейными, но и в виде отдельных элементов эвольвенты, циклоиды, логарифмической спирали, круга и т.д. Для взаимного уравновешивания боковых усилий большие оси 2 эллипсов смежных дисков 10 повернуты одна относительно другой вокруг оси вала по часовой или против часовой стрелки на угол γ=180/(n-1), где n - количество эллипсовидных дисков (фиг. 5). Орудие содержит также опорные колеса 14 с винтовым механизмом 15 для регулирования глубины обработки почвы.
Работает предлагаемое комбинированное ротационное орудие следующим образом. При поступательном движении агрегата спираль 7 погружается в почву на заданную глубину и благодаря силе трения скольжения о почву вращается вокруг горизонтального вала 4 и свободно перекатывается по полю. В результате активного воздействия спирали 7 и прутков 9 на почву, комки разрушаются и, самое главное, на глубине заделки семян создается уплотненное семенное ложе. Уплотненное ложе обеспечивает лучший контакт семян с влажной почвой, следовательно, ускоренный стартовый рост растений. Одновременно гидромотор 11 приводит во вращение игольчатые эллипсовидные диски 10. Благодаря конструктивной особенности, эллипсовидные диски 10, кроме вращательного движения совершают дополнительное колебательное движение в продольно-поперечной плоскости. Поэтому почва интенсивно мульчируется, а поверхность эффективнее выравнивается. Создание на поверхности мульчированного слоя предотвращает испарение влаги, поскольку прерывается капиллярная связь между слоями почвы.
Технико-экономический эффект выражается в том, что упрощается конструкция, почва эффективнее уплотняется, выравнивается и мульчируетя, что приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур.