Почвообрабатывающее орудие

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к почвообрабатывающим орудиям для поверхностной обработки почвы после прохода лаповых рабочих органов.
Для измельчения поверхностного слоя почвы, вычесывания сорной растительности после прохода лаповых рабочих органов используются орудия роторного (барабанного) типа разной конструкции.
Близкими устройствами к предлагаемому являются почвообрабатывающие орудия по авторским свидетельствам: № 1598892 А 01 В 29/04; № 1438637 А 01 В 29/04; № 1461378 А 01 В 21/04, в которых рабочими органами являются спиральные прутковые барабаны. Представленные устройства выполняют измельчение почвенных комков, выравнивание поверхности и частичное уплотнение почвы.
К недостаткам этих орудий относятся: недостаточное вычесывание сорняков, забивание их сорной растительностью и пожнивными остатками. Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип) является почвообрабатывающее орудие, используемое в комбинированных почвообрабатывающих агрегатах: АКП-4 «Лидер 4 и АКП-8 «Лидер 8 с многооперационными катками и в почвообрабатывающепосевных машинах «Обь - 8 в комплексе в «Лидер С (Чепурин Г.Е. Ресурсосберегающие технологии и техника для производства зерна в экстремальных условиях. Ж. Тракторы и с.-х. машины, JV2 2, 2001. с. 7...9.).
Рабочими органами данного почвообрабатывающего орудия являются секции катков, состоящих из колец со спицами, жестко установленных на валах, вращающихся в подшипниках тяг, осевые линии которых отклонены от направления движения под острым углом равным а  70 ... 75°.
вычесывание сорной растительности, предварительно подрезанной лаповыми рабочими органами.
Однако данное орудие обладает радом недостатков, в частности: несовершенны конструкция колец секций катков и элементы крепления секций к тягам; расстановка колец вдоль валов секций не имеет обоснования. Эти недостатки ведут к снижению качества обработки почвы, снижению универсальности данного почвообрабатывающего орудия и к частым забиваниям рабочих органов почвенно-растительной массой, что ведет к снижению производительности агрегата.
Техническая задача - улучшение качества поверхностной обработки почвы с исключением забивания рабочих органов, повышения универсальности и производительности агрегата.
Решение технической задачи достигается почвообрабатывающим орудием, содержащим раму, ходовые колеса, подпружиненные тяги, соединяющие раму с секциями катков, состоящих из отдельных колец со спицами, жестко установленных на валах, осевые линии которых отклонены от направления движения на острый угол равный а  70 ... 75°, где согласно изобретению кольца секций катков выполнены в виде усеченных конусов из полосовой стали с волнистой режущей кромкой на периферии большего основания при вершине угла аь заключенного между образующей и основанием конуса, величина которого определена из соотношения tti  (90 - а), где а - угол, заключенный между плоскостью основания кольца секций катков и направлением движения агрегата, при этом величина угла а  15 ... 20° и все кольца установлены на валу с расстояниями в соответствии с соотношением:
l,4h B 2tga-Vh(di-h) -b, где В - расстояние между соседними кольцами;
b - ширина кольца, величина которого равна b  0,06 di di - диаметр большего основания кольца, то есть диаметр волнистой режущей кромки, величина которого определяется из соотношения. Величину di определяют из соотношения:
d,  dкCtg(фl + ф2)/2,гдe
dK- диаметр почвенного комка ;
ф  20 .. .24° - угол трения почвы по стали;
ф2  48°- угол трения почвы по почве.
(Ж. Тракторы и сельскохозяйственные машины .№ 8, 2002 г., с. 6.. .9).
(Вывод см. в приложении).
При этом корпусы подшипников тяг, в которых установлены валы секций, выполнены разъемными для обеспечения возможности упрощенного демонтажа и перестановки секций с поворотом на 180°.
В отличие от прототипа в данном почвообрабатывающем орудии все кольца секций катков выполнены в виде усеченных конусов из полосовой стали с волнистой режущей кромкой на периферии большего основания при вершине угла aj, заключенного между образующей и основанием конуса, величина которого определена из соотношения aj  (90 - а), где а - угол, заключенный между плоскостью основания кольца секций катков и направлением движения агрегата, при этом величина угла а  15 ... 20° и все кольца установлены на валу с расстояниями в соответствии с соотношением:
l,4h B 2tga-Vh(di-h) - b,
где В - расстояние между соседними кольцами секций катков;
h - глубина хода большего основания или волнистой режущей кромки кольца в почве;
b - ширина кольца, величина которого определяется по выражению b  0,06 d,
.ll,Ob}0(
di - диаметр большего основания или волнистой режущей кромки кольца, величина которого определяется из соотношения:
а1  4ав(ф1 + ф2)/2,где
ёк- диаметр почвенного комка ;
ф1  20 .. .24° - угол трения почвы по стали;
ф2  48°- угол трения почвы по почве,
при этом корпусы подшипников тяг, в которых установлены валы секций, выполнены разъемными для обеспечения возможности упрощенного демонтажа и перестановки секций с поворотом на 180°.
Новизна и оригинальность предлагаемой конструкции почвообрабатывающего орудия заключается в том, что кольца каждой секции катков выполнены в виде усеченных конусов из полосовой стали с волнистой режущей кромкой на периферии большего основания при вершине угла ai , заключенного между образующей и основанием конуса, величина которого определена из соотношения ai  (90 - а), где а - угол, заключенный между плоскостью основания кольца секций катков и направлением движения агрегата, при этом величина угла а  15 ... 20°, что обеспечивает лучшее вхождение каждого кольца в почву, без разрезания сорных растений, более полное их вычесывание и более активное крошение почвенного пласта, а расстановка колец на валу с расстояниями в соответствии с соотношением:
1,4 h  В  2 tg а  V h (di - h) - b,
обеспечивает: с одной стороны сплошную обработку почвы без огрехов и лучшее выравнивание поверхности, а с другой стороны, предотвращает заклинивание почвы между кольцами секции, обеспечивая высокую технологическую надежность и повышение производительности агрегата, при этом корпусы подшипников тяг, в которых установлены валы секций, выполнены разьемными для обеспечения возможности упрощенного
демонтажа и перестановки секций с поворотом на 180°, что увеличивает универсальность орудия, расширяет область его применения, так как при установке секций катков режущими кромками (большими основаниями колец) во внешнюю сторону, почвообрабатывающее орудие способно работать на более уплотненных почвах и на более глубокую величину, а при повороте секции на 180°, то есть режущими волнистыми кромками (большими основаниями колец секций) во внутреннюю сторону, почвообрабатывающее орудие способно работать на менее уплотненных почвах со значительно большим уплотнением нижележащих слоев по сравнению с первым.
В первом случае данное орудие используется при основной и предпосевной обработке почвы, а во втором случае при послепосевной обработке почвы, то есть после посева лаповыми сошниками, которые не способны образовывать под семенами уплотненное ложе, кольца секций катков разрыхляя верхний слой, уплотняют нижележащий горизонт почвы, то есть тот горизонт, в который уложены семена,  контакт последних с почвой, обеспечивая условия для лучших всходов и дальнейшего роста растений с сохранением влаги в почве верхним рыхлым слоем.
На фиг. 1 изображен общий вид почвообрабатывающего орудия - вид сверху;
на фиг. 2 - вид по А - А;
на фиг. 3 - фрагмент секции катков (вид сверху) при установке колец большими основаниями во внешнюю сторону;
на фиг. 4 - фрагмент секции катков (вид сверху) при установке колец меньшими основаниями во  сторону.
Почвообрабатывающее орудие состоит из рамы 1, ходовых колес 2, тяг 3, с помощью которых рама 1 соединяется с секциями катков 4, состоящих из отдельных колец 5, жестко установленных с помощью спиц 6 на валах 7, которые, в свою очередь, установлены в подшипниках 8 тяг 3.
Каждое кольцо 5 выполнено из полосовой стали в виде усеченного конуса с волнистой режущей кромкой 9 на периферии большего основания 10 при вершине угла ai , заключенного между образующей конуса кольца и его основанием 10, величина которого определена из соотношения ai  (90 - а), где а - угол, заключенный между плоскостью основания 10, кольца 5 и направлением движения агрегата, при этом величина угла а  15 ... 20°.
Каждая тяга 3 с одной стороны крепится к раме 1 с помощью шарнира 11 и пружины 12, а с другой стороны несет на себе подшипник 8, в котором установлен вал 7 секции катков 4 и выполнена в виде разъемного корпуса 13 подшипника 8 для обеспечения возможности упрощенного демонтажа и поворота секций катков 4 на 180°, то есть возможности установки колец 5 во внешнюю сторону большими или меньшими основаниями.
Расстановка колец 4 на каждом валу 7 выполнена с расстояниями в соответствии с соотношением:
l,4h B 2tga-Vh(d,-h) - b,
где В - расстояние между соседними кольцами секций катков; h - глубина хода большего основания (режущей кромки) кольца в почве;
b - ширина кольца ( b  0,06 di)
d - диаметр большего основания (режущей кромки) кольца:
d,  dкCtg(фl + ф2)/2.
Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом. При движении агрегата по стрелке Гд рама 1, перекатываясь на ходовых колесах 2, передает тяговое усилие через шарниры 11, тяги 3 и подшипники 13 на валы 7 секций катков 4.
Осевые линии валов 7 установлены под острым углом к направлению движения агрегата, поэтому кольца 5 перекатываются под углом атаки а (а угол, заключенный между плоскостью основания кольца и направлением движения агрегата).
Под действием силы тяжести секций катков 4 и усилий пружины 12 кольца 5, вращаясь вместе с валом 7 в подшипниках 8 тяг 3, входят в почву, измельчают последнюю и вычесывают из нее сорные растения.
Режущая волнистая кромка 9 на периферии большего основания 10 усеченного конуса каждого кольца 5 при вершине угла, заключенного между образующей и основанием конуса ai  (90 - а) способствует лучшему внедрению колец 5 в почву, более активному воздействию их на почву и более эффективному вычесыванию сорных растений.
Оптимальная расстановка колец 5 на валах 7 согласно соотношению:
l,4h B 2tga-Vh(d,-h) - b,
позволяет выполнять сплошную обработку почвы без огрехов с исключением забивания последних почвенно-растительной массой. Это способствует повышению качества обработки и надежности работы.
Глубина обработки почвы регулируется натяжением пружин 12.
Для увеличения универсальности предлагаемого орудия в нем предусмотрен упрощенный демонтаж и поворот секций катков 4 на 180°. Это достигается тем, что корпусы 13 подшипников 8 выполнены разъемными.
При установке секций катков 5 режущими волнистыми кромками 9 во внешнюю сторону агрегата данное орудие способно работать на более уплотненной почве и обработка ведется на более глубокую величину с хорошим вычесыванием сорных растений. Это достигается тем, что угол ai с волнистой режущей кромкой 9 на периферии большего основания 10 кольца 5 обеспечивает хорошее вхождение кольца 5 в почву не разрезая сорные растения, а хорошо вычесывая их из почвы. Такую установку секций катков 5 выполняют при основной и предпосевной обработках почвы.
предлагаемое орудие способно работать на менее уплотненных почвах, разрыхляя их и уплотняя нижележащий слой больше, чем при постановке секций 5 в первом случае. Благодаря этому, данное орудие используется при послепосевной обработке почвы, то есть после посева лаповыми сошниками, которые не способны выполнять уплотненное ложе семенам. Кольца 5 секций катков 4, проходя после посева, разрыхляют поверхностный слой на глубину меньшую глубины заделки семян, уплотняют нижележащий горизонт почвы, то есть уплотняют горизонт, в который уложены семена, создавая хороший контакт последних с почвой.
Такой контакт семян с почвой создает лучшие условия для снабжения семян влагой и питательными веществами, что обеспечивает более дружные всходы и более активный рост растений с одновременным сохранением влаги в почве поверхностным рыхлым слоем.
Использование данного почвообрабатывающегоорудия,
обладающего высокой надежностью и универсальностью обеспечивает хорошее качество обработки почвы, получение значительной эффективности и повышение производительности труда.
Авторы-заявители:
Ивженко С.А. Рустамов Г.Г. Дозоров А.В. Маркий В.Ф. Соколов В.Н.
ПОЧВООБРАБАТЬЮАЮЩЕЕ ОРУДИЕ
При движении кольца в почве на глубине h, оно погружается в почву на величину сегмента круга, определяемых поверхностью почвы хордой AB  i.
Из прямоугольного А АОС:
-Л/  Г -h1 - V  2 J L 2 J
АС  2 В
или после преобразования:
АВ  2 V h(d,-h),
где di - диаметр большего основания (режущей кромки); h - глубина хода.
Кольца на валу должны быть расставлены так, чтобы при проходе секции между ними на поле не оставалось офехов, то есть необработанных полос, для чего кольца устанавливаются под углом ai - углом, заключенным
ПРИЛОЖЕНИЕ.
между вектором скорости агрегата v и плоскостью основания кольца. Проекция хорды -С на линию, нерпендикулярную нанравлению движения агрегата, будет равна -С tg aj (фиг. 3, 4).
Расстояние между одноименными точками соседних колец с вынолнелием условия сп юшной обработки почвы без огрехов будет;
,.
Если иметь в виду ширину кольца « Ь  и вычесть ее из В , то получим расстояние между соседними кольцами секций катков:
В   tg а - b или
В  2 tg а  V h (d, - h) - b .
При выполнении данного соотношения будет достигнута сплошная обработка почвы и будут исключены необработанные полосы. Но с другой стороны, между кольцами может быть заклинивание почвенного пласта (при слишком близком их расположении).
Чтобы исключить такое заклинивание, необходимо выполнить другое очень важное условие, а именно: обш;епринято (Г.И. Синеоков, И.М. Панов. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. 1977. 327 с.), что для дисковых культиваторов и лущильников расстояние между силосными дисками не должно превышать 1,5 h  В.
Для предлагаемого почвообразующего орудия, состоящего из колец, выполненных в виде усеченных конусов, расстояние это возможно уменьшить до 1,4 h  В.
Таким образом, расстояние между кольцами секций катков данного орудия должно отвечать следующим соотношениям:
1 ,;- ii i Ь  2 Lg а  / Ь (U - п) - Ь,
Диаметр di выбирается из условия, при котором кольцо секции катка должно зацеплять комок между своей рабочей поверхностью и поверхностью почвы без образования почвенного вала перед собою, то есть должно соблюдаться условие:
di  dKCtg(9l+92)/2,e
dn - диаметр почвенного комка;
ф1 - угол трения почвы по стали, ф  20 .. .24°;
ф2 - угол трения почвы по почве, ф2  48°.
(Артюшкин А.А. Отечественная конкурентоспособная технология предпосевной обработки почвы. Ж. Тракторы и с.-х. машины № 8, 2002 г. с. 6...9).