СТЕРНЕВАЯ СЕЯЛКА-КУЛЬТИВАТОР

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к легким и универсальным стерневым сеялкам-культиваторам для подпочвенного сплошного, полосного и рядкового сева зерновых, зернобобовых, мелкосемянных, пропашных и технических культур, а также внесения в почву сухих и жидких комплексных удобрений или биопрепаратов.
Известны сеялки-культиваторы, включающие раму с прицепным устройством, бункер с высевающими аппаратами, опорные колеса, дисковые сошники с семяпроводами и рассекателями, установленные на раме в шахматном порядке, прикатывающий каток (патенты РФ на полезную модель №№117248, 126887, 139374, 140754, 156152, все кл. А01С 7/00, 49415, кл. А01В 49/06).
К недостаткам известных сеялок-культиваторов можно отнести громоздкость конструкции, большой вес и длительное время настройки из транспортного положения в рабочее и обратно.
За прототип выбрана сеялка-культиватор, включающая раму, прицепное устройство, передние опорные колеса, бункер для семян и сухого удобрения с высевающими аппаратами и семятукопроводами, установленный на раме бак для жидких препаратов с системой их поверхностного и подпластового внесения, дисковые сферические сошники, установленные в два ряда в шахматном порядке, уплотнительное орудие в виде блока уплотнительных колес из пневматиков низкого давления, при этом блоки опорных и уплотнительных колес установлены на рычагах, шарнирно установленных на раме, и рычаги связаны тягами, а на раме установлен домкрат, взаимодействующий с одним из рычагов, которым обеспечивается перевод сеялки-культиватора из транспортного положения в рабочее и обратно (патент РФ на полезную модель №177880, кл. А01С 7/00 и А01В 49/06).
Сеялка-культиватор прототип была нами изготовлена и проведены длительные полевые испытания в различных условиях. К недостаткам прототипа можно отнести то, что при работе по высокому травостою (забурьяненные поля, пожнивные остатки подсолнечника или кукурузы, древесная поросль и др.) происходит забивание межсошникового пространства крупными фрагментами растительных остатков, смешанных с землей, что требует остановки рабочего процесса и устранения забивания.
Целью полезной модели является повышение производительности и надежности работы сеялки - культиватора в самых сложных условиях работы по высокому травостою.
Указанная цель достигается тем, что перед дисковыми сошниками установлен барабан-измельчитель, стойки дисковых сошников закреплены на раме жестко, а диски установлены в подшипниковых узлах в нижней части стоек, режущие кромки дисков сошников выполнены зубчатыми, а за блоком уплотнительных колес установлены загортачи.
Ножи барабана-измельчителя установлены по образующей и перпендикулярно поверхности барабана-измельчителя, но в ряде случаев могут быть установлены ножи, лезвия которых направлены под углом к перпендикуляру к поверхности барабана-измельчителя в диапазоне 0-45 градусов по направлению вращения барабана-измельчителя.
Режущие кромки ножей барабана-измельчителя установлены на одном горизонтальном уровне с нижней частью режущих кромок дисковых сошников. Но при севе глубже 50 мм или при повышенной влажности почвы режущие кромки барабана-измельчителя устанавливаются выше горизонтального уровня нижней части режущих кромок дисковых сошников в диапазоне от 1 до 80 мм.
Передние опорные колеса выполнены сдвоенными.
На выходе стоек сошников закреплен рассеиватель в виде лотка, который выполнен в виде расширяющейся вниз плоскости, направленный в сторону, противоположную движению сошника, либо в виде конуса, прикрепленного при помощи ребер к внутренней поверхности сферического диска.
Режущие кромки дисковых сошников выполнены в форме несимметричных зубьев с тупой радиальной стороной и острой стороной по внешней дуге, выполненной в форме прямой либо выпуклой линии, при этом диски установлены поочередно в переднем и заднем ряду на раме сеялки либо с левым направлением зубьев, либо с правым направлением зубьев.
Высота зуба дискового сошника выбирается в диапазоне 20-35 мм, а число зубьев на диске 7-12 штук, ширина головки зуба 1-10 мм, а диаметр диска 400-600 мм.
Стойки сошников жестко закреплены на раме с отклонением против движения, на угол атаки от 1 до 3 градусов и с возможным отклонением перпендикулярно направлению движения, на угол крена от 0 до 3 градусов в сторону, указанную направлением длинной стороны зубьев дисков каждого ряда, при этом в другую сторону, относительно противоположного ряда сошников.
На рис. 1 изображена предлагаемая стерневая сеялка-культиватор в рабочем положении, вид сбоку; а на рис. 2 - в транспортном положении; на рис. 3 - кинематическая схема приведения сеялки-культиватора из транспортного в рабочее положение; на рис. 4 - общий вид сеялки-культиватора в аксонометрии; на рис. 5 и 6 - конструкции дисковых сошников с различными рассеивателями семян; на рис. 7 и 8 - вид снизу на дисковые сошники с левым и правым направлением зубьев; на рис. 9 - барабан-измельчитель в аксонометрии, а на рис. 10 и 11 - вид сбоку на барабан-измельчитель с ножами, установленными перпендикулярно поверхности барабана и под углом.
Стерневая сеялка-культиватор включает раму 1 с прицепным устройством 2. В передней части рамы 1 шарнирно закреплены рычаги 3 блоков из двух сдвоенных опорных пневматических колес 4, а в задней части рамы - рычаги 5 блока уплотнительных колес 6 из десяти пневматических колес низкого давления. В рычагах передних и задних колес имеются устройства фиксации их положения относительно рамы 1 в транспортном положении, для безопасного обслуживания и транспортировки сеялки-культиватора. На раме 1 установлен домкрат 7, взаимодействующий через рычаг 8 с рычагом 5. Домкрат 7 может быть выполнен электромеханическим, на базе, например, винтового механизма, либо гидравлическим (как показано на рис. 1). Рычаги 3 и 5 связаны двумя тягами 9 так, что при уменьшении длины штока домкрата уплотнительные колеса 6 смещаются назад и вверх, а передние опорные колеса 4 - вперед и вверх. При этом сеялка-культиватор занимает рабочее положение.
На раме 1 закреплен бункер 10 для семян и сухого удобрения с высевающими аппаратами и семятукопроводами, по которым семена и сухое удобрение (туки) подаются в неподвижные трубчатые каналы стоек дисковых сошников 11, установленных на раме 1 в два ряда в шахматном порядке, причем десять уплотнительных колес 6 сдвоенными блоками установлены по осям пяти сошников 11.
С рамой 1 жестко связана опорная площадка 12, на которую устанавливается бак 13 для жидких комплексных удобрений (или биопрепаратов, гербицидов, фунгицидов). Бак 13 через управляемый кран связан с системой поверхностного и подпластового внесения жидкости, форсунки которой закреплены в нижней части рамы 1 между барабаном-измельчителем 19 и первым рядом сошников (на рисунках не показаны), и с форсункой 14 (рис. 5 и 6), установленной в полости диска сошника 11 и направленной в обратную сторону от направления движения сеялки-культиватора.
Расход семян, сухого удобрения и жидких препаратов, а также перевод сеялки-культиватора из транспортного положения в рабочее и обратно осуществляется из кабины трактора при помощи бортового компьютера и соответствующих исполнительных механизмов.
Сошники 11 состоят из стойки, жестко закрепленной на раме 1. В нижней части стойки в подшипниковом узле 15 закреплен сферический режущий диск. В осевые каналы стоек сошников через семятукопроводы подают семена и сухие удобрения. В зависимости от типа семян и технологии сева, на выходе стойки закреплен легкосъемным и упругим соединением рассеиватель 16 (рис. 5), который выполнен в виде расширяющейся вниз плоскости, направленный в сторону, противоположную движению сошника 11, либо конусный рассеиватель 17 (рис. 6), прикрепленный при помощи ребер к внутренней поверхности диска. В осевом канале стоек сошников 11 закреплены трубчатые каналы 18 (рис. 5 и 6) для подачи жидких материалов, на выходе из которых закреплены форсунки 14.
Режущие кромки дисков сошников выполнены в форме несимметричных зубьев с тупой радиальной стороной а-б (рис. 7 и 8), острой головки зуба 6-с и острой стороной по внешней дуге с-а, выполненной в форме прямой либо выпуклой линии и, при этом диски установлены поочередно в переднем и заднем ряду на раме сеялки либо с левым (рис. 7) направлением зубьев, либо с правым (рис. 8) направлением зубьев. Высота зуба выбирается в диапазоне h=20-35 мм, а число зубьев на диске 7-12 штук, ширина головки зуба t=1-10 мм, а диаметр диска d=400-600 мм.
Стойки сошников жестко закреплены на раме 1 с отклонением против движения, на угол атаки от 1 до 3 градусов и перпендикулярно направлению движения, на угол крена от 0 до 3 градусов в сторону, указанную направлением длинной стороны зубьев дисков каждого ряда, при этом в другую сторону, относительно противоположного ряда сошников.
Перед дисковыми сошниками 11 установлен на раме 1 в подшипниковых узлах барабан-измельчитель 19, с возможностью смещения в вертикальном направлении при помощи ручного винтового привода (на рисунках не показан). Перпендикулярно поверхности барабана-измельчителя 19 установлены по его образующей в быстроразъемных соединениях 20 ножи 21 (рис. 10). В ряде случаев, особенно при работе по высокому травостою (забурьяненные поля, пожнивные остатки подсолнечника или кукурузы, древесная поросль диаметром до 5 мм и др.) ножи барабана-измельчителя могут быть установлены с острием, направленным под углом к перпендикуляру к поверхности барабана в диапазоне 0-45 градусов (рис. 11) по направлению вращения барабана-измельчителя.
Обычно режущие кромки ножей барабана-измельчителя установлены на одном горизонтальном уровне с нижней частью режущих кромок дисковых сошников. При глубокой заделке семян или при высокой влажности почвы барабан-измельчитель 19 смещается вверх на величину до 80 мм.
Для надежного закрывания борозды с семенами и выравнивания поля за блоком уплотнительных колес 6 установлены загортачи 22. При проведении полевых испытаний сеялки-культиватора прототипа были опробованы различные виды загортачей: пружинные, реечные, лемеховые, барабанные, дисковые, цепные, зубчатые, в виде игольчатых гребенок. Особой разницы в их работе мы не заметили и остановились на простейших загортачах цепного типа. Цепь закрепляется на двух штангах, шарнирно связанных с рамой 1. При переводе сеялки-культиватора в транспортное положение, штанги отклоняются вверх, поднимая цепь.
Работает стерневая сеялка-культиватор следующим образом. Снаряженная сеялка-культиватор, заправленная семенами, сухими удобрениями (туками) и жидкими компонентами, с установленными необходимыми рассеивателями (плоскими 16 или конусными 17) и ножами барабана-измельчителя 21 (прямые или наклонные), связанная посредством прицепного устройства 2 с трактором (на рисунках не показан), с собранными штепсельными разъемами связи пульта управления в кабине трактора с бортовым компьютером и электрической системы трактора, движется со скоростью около 20 км/час и останавливается в начале поля. Тракторист удаляет фиксаторы транспортного состояния рычагов 3 и 5 относительно рамы 1, устанавливает величину заглубления в почву сошников 11 и ножей барабана-измельчителя 19. Затем из кабины трактора, управляя бортовым компьютером, выставляет нормы расхода семян (от 4 до 400 кг на гектар), сухого удобрения и жидких препаратов, а также устанавливается направление распыливания жидких препаратов.
Трактор медленно трогается, и тракторист включает перевод сеялки-культиватора в рабочее положение. Скорость трактора возрастает до рабочей: 12-15 км/час. Ножи барабана-измельчителя 19 измельчают травостой и пожнивные остатки в поле, а также крошат и рыхлят поверхность почвы над семенным ложем, создаваемым режущими кромками дисков сошников, снижая тяговое сопротивление сеялки. Диски сошников 11 плавно врезаются в почву. Высевающие аппараты через семятукопроводы подают семена и сухое удобрение в осевой канал неподвижных стоек дисковых сошников 11, которые при помощи плоских рассеивателей 16 или конусных рассеивателей 17 равномерно распределяются по семенному ложу. Почва и растительные остатки плавно сходят со сферической поверхности дисков сошников и укрывают семена без оборота пласта земли. При этом диски подрезают сорные растения. Поскольку измельченные пожнивные остатки и стебли сорняков выносятся на поверхности и не попадают на семенное ложе, исключается приживаемость сорняков, и создается оптимальный мульчирующий слой на поверхности поля, что в свою очередь создает поверхность поля, устойчивую к ветровой и водной эрозии. Не происходит забивание межсошникового пространства крупными фрагментами растительных остатков, смешанных с землей, что исключает остановки рабочего процесса для устранения забивания. Повышается производительности и надежности работы сеялки - культиватора в самых сложных условиях работы.
Расположенные строго за каждым сошником 11 сдвоенные блоки прикатывающих пневматических колес 6 раздавливают почву до мелкокомковатой структуры, прижимая семена к семенному ложу. Это повышает качество посева, обеспечивает наилучший контакт семян с почвой и улучшает водный режим и воздушные условия для развития растений.
Выравнивание почвы за сеялкой-культиватором обеспечивает загортач 22.
Установка сошников 11 на раме 1 сеялки в шахматном порядке позволяет обработать от сорняков всю поверхность поля за счет перекрытия кромок сферических дисков на величину не менее 30 мм.
Отклонение сошника в прототипе в любую сторону обеспечивает вращение режущего диска вместе со стойкой-держателем из-за различного уровня усилий сопротивления почвы на боковых сторонах режущего диска.
Это обеспечивает снижение тягового сопротивления сеялки-культиватора, что приводит к снижению расхода горюче-смазочных материалов.
Предлагаемое выполнение дисков сошников зубчатыми с тупыми радиальными сторонами зубьев обеспечивает уверенное вращение диска даже без отклонения сошника в сторону. При этом, по сравнению с прототипом, тяговое усилие снижается более чем в два раза. При этом обеспечивается формирование ровного семенного ложа и улучшается самоочистка сошника от наплывающего слоя подрезанной почвы и срезанных растительных остатков.