ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЬ
SUBSOILER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, к устройствам для основной разноглубинной обработки почвы, может применяться для агротехнической мелиорации деградированных, солонцовых почв и земель регулярного пользования.
Известно устройство для безотвальной обработки почвы, включающее щелерез, пустотелый дренер и соединенный с ним при помощи оси обрушиватель свода с рыхлящими элементами, при этом ось выполнена из двух шарнирно соединенных между собой частей (SU 1122247 А, А01В 13/00, 1984, бюл. №41).
Технический недостаток подобных устройств в том, что дренер используется не эффективно, дополнительного рыхления не проводит, а лишь перемешивает уже разуплотненную почву, основное рыхление идет стойкой. При этом расходуется дополнительная энергия на работу дренера. Таким образом, устройство не обеспечивает необходимого качества рыхления почвы.
Наиболее близким прототипом к предлагаемому является устройство, включающее двухслойную стойку с накладным ножом, закрепленное на ней долото и дополнительные рыхлящие элементы (RU 2354087 C1, A01B 13/08, 04.12.2007, бюл. №13).
Технический недостаток данного устройства состоит в том, что основная его задача это рыхление и перемешивание глубоких горизонтов почвы (до 0,8 м) с внесением мелиорантов, а это в свою очередь имеет смысл лишь на средне- и глубокосолонцовых, солончаковых и солончаковатых почвах. Соответственно, устройство применимо только на определенных почвах, при этом значительно увеличивается тяговое сопротивление и расход энергоресурсов. Помимо этого, как говорят сами авторы известного устройства, конструктивные особенности его не в полной мере реализуют эффект чизелевания на заданной глубине обработки (0,8 м), а это основной способ уменьшения тягового сопротивления, а соответственно, и энергетических затрат на работу машинно-тракторного агрегата.
Техническая задача: расширение области применения орудия, увеличение объема рыхления почвы на глубине 0,3-0,6 м при сохранении чизельного эффекта разуплотнения пахотного горизонта, подрезание сорняков, снижение удельного тягового сопротивления и расхода энергоресурсов.
Технический результат: уменьшение тягового сопротивления устройства, что равноценно снижению энергетических затрат, адаптированность к любым почвенным условиям и эффективное рыхление подпахотных горизонтов.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем стойку, закрепленное на ней долото и дополнительно рыхлящие элементы в виде шарнирно прикрепленных дренеров, согласно изобретению стойка в нижней части содержит нож, выполненный в виде крыла, на концах которого с тыльной стороны прикреплены дренеры, а в верхней части стойки установлены оппозитно расположенные плоскорежущие лапы с возможностью дискретной переустановки их по высоте. Плоскорежущие лапы смонтированы с возможностью изменения угла атаки.
Устройство поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид почвообрабатывающего орудия, фиг.2 - глубокорыхлитель, фиг.3 - нож глубокорыхлителя с дренерами, фиг.4 - схема чизелевания почвы, развития культурных растений и подрезания сорняков.
Устройство содержит стойку 1, которая отверстиями для крепления 2 монтируется к раме почвообрабатывающего орудия 3, перпендикулярно и симметрично ей расположенный нож 4, на котором крепятся долото 5 и лезвия 6. К концам ножа приварены цилиндрические корпуса 7 с конусом 8 и крышкой 9, на которых с помощью шарниров 10 смонтированы дренеры 11. Для дискретной переустановки по высоте оппозитно расположенных плоскорежущих лап 12 предусмотрены пазы 13, а для изменения угла атаки - эксцентрики 14. Для подачи комплексных удобрений или мелиорантов в почвенные горизонты конструкцией на тыльной стороне стойки предусмотрена трубка с жиклером 15 (фиг.1-3).
При проходе устройства подрезаются сорняки и их корневая система 16, формируется гребнистое дно борозды с возвышениями (гребнями) 17 и объемно-рыхлыми углублениями 18, над которыми рекомендуется проводить посев или посадку культурных растений 19 (фиг. 4).
Устройство работает следующим образом.
Основную обработку почвы проводят осенью почвообрабатывающим орудием 3. При его движении стойка 1 своим ножом 4, выполненным в виде крыла, вспарывает почву на глубине Н, плоскорежущие лапы 12 рыхлят почву на глубине h, подрезают сорняки и измельчают их корневую систему 16. Рабочий диапазон плоскорежущих лап 12 лежит в пределах от 0,1 до 0,4 м, ширина захвата 0,45 м (фиг.1-4).
Разуплотнение почвы осуществляется долотом 5, расположенным на ноже 4, которое дополнительно с дренерами 11 проводит крошение и перемешивание почвы. Уменьшение сопротивления при заглублении цилиндрических корпусов 7 осуществляется за счет конусов 8 под углом ≈45°, расположенных со стороны по ходу движения агрегата. Шарниры 10 имеют две степени свободы. Цилиндрические корпуса 7 изнутри полые, крепятся к тыльной стороне ножа 4 сваркой и предусматривают установку подшипника, который закрывается крышкой 9 (фиг.3).
В результате вспашки почвообрабатывающим орудием 3 формируется гребнистое дно борозды с объемно-рыхлыми углублениями 18 (подпахотный горизонт почвы - 0,3-0,6 м), по следу прохода ножа 4, за счет работы дренеров 11, и возвышениями 17 - гребни (фиг.4).
Ширина b долота 5 составляет 0,06 м, угол склонения β=25-30°. При таких параметрах и наличии скоса на долоте 5 обеспечивается эффект чизелевания почвы. Чизелевание сопровождается обрушением почвы под углом ≈45° по бокам и впереди стойки 1.
Этот эффект объясняется блокированным резанием почвы посредством долота 5 без выноса почвенной стружки на дневную поверхность. Поскольку срезанная долотом стружка оказывается запертой со всех сторон, то она скапливается на верхних плоскостях долота 5. При дальнейшем движении почвообрабатывающего орудия 3 стружка сжимается, давление на плоскости долота (напряжение сжатия почвы) достигает 50 МПа, из стружки выдавливаются влага и воздух. После этого фрагменты сжатой почвы срываются с долота и веерообразно разлетаются по бокам и ходу движения стойки 1. Процесс происходит непрерывно и на максимальной глубине хода устройства. В результате чего стойка 1 двигается в разуплотненной почве. Этим и объясняется снижение тягового сопротивления, а соответственно, и энергетических затрат на работу машинно-тракторного агрегата.
В процессе обработки почвы на поверхности поля устанавливают маркеры или используют современную систему спутниковой навигации (GPS) - точное земледелие, указывающие на расположение возвышений 17 дна борозды. Посев или посадку культурных растений 19 необходимо проводить над объемно-рыхлыми углублениями дна борозды.
Устройство и формируемый им профиль почвы характеризуется следующими показателями.
1. Глубина обработки (по следу прохода ножа) Н=0,3-0,6 м.
2. Максимальная глубина работы плоскорежущих лап h=0,40 м.
3. Ширина междуследия М=0,35-0,40 м.
4. Ширина углубления В=0,32-0,36 м.
5. Ширина долота b=0,06 м.
6. Угол скоса долота β=25-30°.
5. Углы скоса гребней α≈45°.
Применение предлагаемого устройства обеспечивает:
1. Снижение энергетических затрат - чизелевание сопровождается обрушением почвы после вспарывания долотом на ноже пахотных и подпахотных горизонтов. Вследствие этого удельное тяговое сопротивление орудия чизельного типа по сравнению с аналогичным показателем лемешно-отвального плуга на 20-35% меньше, несмотря на большую глубину обработки, пропорционально этому снижается удельный расход топлива в тракторе.
2. Уменьшение расхода оросительной воды - при уклоне поля вспашку проводят поперек уклона, благодаря чему предотвращают водную эрозию почвы и внутрипочвенные перетоки воды, поскольку влага «укрывается» за возвышениями. После чизелевания почвы влага от осадков и поливов накапливается и более длительное время удерживается в объемно-рыхлых углублениях, а испарение ограничивается ее глубоким залеганием и «сокрытием» плоскостями обрушения. Отсутствие стоков воды и внутрипочвенных перетоков также способствует удержанию почвенной влаги.
3. Уменьшение применения химических мер борьбы с сорной растительностью - наличие оппозитно расположенных плоскорежущих лап, которые можно дискретно переустанавливать по высоте и регулировать угол наклона, позволяет механическим путем, без дополнительных энерго- и ресурсозатрат, вести борьбу с сорняками.
4. Повышение плодородия и реологических свойств земель регулярного пользования, восстановление деградированных почв - изменение приведенных показателей в сторону улучшения, объясняется следующим:
- использование предлагаемого орудия включает в себя различные типы технологических операций. Для достижения подобного результата в современном землепользовании необходимы различные орудия, а это, соответственно, приводит к многократным проходам тяжелой техники, вследствие чего происходит переуплотнение пахотных и подпахотных горизонтов, ухудшение реологических свойств почвы и снижение урожайности сельскохозяйственных культур. Таким образом, применение предлагаемого глубокорыхлителя исключает дополнительные необходимые технологические операции;
- наличие объемно-рыхлых полостей на глубине 0,3-0,6 м и наличие предусмотренной конструктивно трубки с жиклером позволяет вводить в подпахотный горизонт различные мелиоранты, которые способствуют восстановлению деградированных земель путем активизации микробиологической флоры, повышения содержания гумуса, уменьшения солей.
5. Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур - наличие механических мер борьбы с сорняками, формирование объемных влагосберегающих и влагоудерживающих областей в почве, создание необходимого для роста растений структуры почвы (плотность, рыхлость), накопление органического вещества в углублениях благоприятствует развитию и получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Таким образом, предлагаемый глубокорыхлитель способствует восстановлению деградированных земель, повышению плодородия, улучшению реологических свойств пахотного и подпахотного горизонтов, что, соответственно, положительно отражается на росте сельскохозяйственных культур, а также снижает энергетические затраты, связанные с обработкой почвы и поливом.