ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕ-ПОСЕВНОЙ АГРЕГАТ
TILL-PLANT OUTFIT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к посевным машинам.
При разработке и создании посевных машин ставится задача использования посевных машин в течение всего летнего периода и не только на посеве, но и при последующих обработках паров и подъеме зяби. Это достигается применением мощных широких лап шириной более 38 см, которыми можно вести посев семян на глубине 5-7 см не строчкой, а широкой полосой, позволяющей более рационально - по сравнению с рядовым посевом - использовать почвенную влагу и питательные вещества из почвы.
Известен рабочий орган культиватора, включающий в себя стойку с небольшой культиваторной лапой, установленной на параллелограммной навеске, снабженной опорным колесом и конусными боронками для разравнивания гребней и вычесывания сорняков (Лурье А.Б., Гусинцев Ф.Г., Давидсон Е.И. Сельскохозяйственные машины. - Л.: «Колос», 1983, с.146-147).
Известен рабочий орган культиватора, включающий в себя стойку с культиваторной лапой, установленную на параллелограммной навеске, снабженную опорным колесом и двумя дисками для образования гребня за лапой (Лурье А.Б., Гусинцев Ф.Г., Давидсон Е.И. Сельскохозяйственные машины. - Л.: «Колос», 1983, с 138-139).
Известен почвообрабатывающе-посевной агрегат для посева зерновых культур, содержащий раму с ходовыми колесами, рабочие органы для подрезания почвы в виде стрельчатых лап, устройство для высева семян и внесения удобрений под рабочие органы и прикатывающие кольцевые конусные катки в виде секций, установленных под углом атаки и прикрепленных к раме подпружиненными тягами. Способ работы устройства заключается в подрезании верхнего слоя пласта почвы с сорняками и пожнивными остатками, образовании борозды с одновременным посевом семян и подачей удобрений, засыпании семян почвой, извлеченной из борозды, вычесывании сорняков и пожнивных остатков, прикатывании и уплотнении почвы (пат. РФ №2127502, МПК А01В 49/06 «Почвообрабатывающе-посевной агрегат», опубл. 20.03.99 г., бюлл. №8).
Данное техническое решение по патенту РФ №2127502 принято нами за прототип как наиболее близкое по поставленной задаче и методам ее осуществления.
Недостатки технического решения по прототипу:
1) не обеспечивает равномерного заглубления высеянных семян в почву из-за изменения веса агрегата в результате расходования семян и удобрений, кроме того, каждая борозда формируется на разной глубине от поверхности почвы по всей длине борозды и при этом семена засыпаются неравным по толщине слоем почвы, что приводит к неравномерным всходам и снижению урожайности;
2) почвообрабатывающе-посевной агрегат не обеспечивает копирование поверхности почвы по фронту, что приводит к образованию борозд на разной глубине от поверхности почвы, а выполнение в виде секций из нескольких кольцевых конусных катков на одной оси ведет к неравномерному засыпанию семян почвой из-за перекатывания катков по более высоким гребням;
3) жесткое крепление стрельчатой лапы к раме не позволяет копировать рельеф почвы по ходу агрегата и выдерживать заданную глубину посева;
4) соединение между собою кольцевых конусных катков на одной оси в секции приводит к образованию гребней на стыках секций катков и к неполному засыпанию почвой борозд, образованных колесами трактора, и невозможности равномерно прикатать почву, укрывающую семена;
5) установка нескольких кольцевых конусных катков в секцию на одной оси способствует наматыванию сорняков на ось и требует остановки агрегата для очистки от намотанных на ось сорняков;
6) установка секций кольцевых конусных катков на одной оси под углом атаки увеличивает длину агрегата, снижает маневренность агрегата и усложняет навеску секций.
Задачей изобретения является обеспечение равномерного посева семян зерновых культур и внесения удобрений широкой полосой на заданную глубину с копированием рельефа поверхности почвы одновременно с равномерным засыпанием семян почвой и равномерным прикатыванием почвы, укрывающей семена, вычесыванием сорняков и созданием мульчирующего слоя из вычесанных сорняков и пожнивных остатков для сохранения влаги в почве, исключения влияния изменения веса агрегата на глубину каждой борозды при движении агрегата по ходу расходования семян и удобрений, а также исключение наматывания сорняков на оси кольцевых конусных катков, установленных в секцию.
Это достигается тем, что почвообрабатывающе-посевной агрегат для посева зерновых культур и внесения удобрений содержит раму, установленные в один или несколько рядов рабочие органы в виде стрельчатых лап с устройствами для высева семян и внесения удобрений под стрельчатые лапы, прикрепленные к раме подпружиненные тяги с секциями кольцевых конусных катков.
В отличие от прототипа каждая стрельчатая лапа снабжена своей подпружиненной тягой и прикреплена к ней, а позади каждой стрельчатой лапы к подпружиненной тяге прикреплена секция из двух опирающихся на почву кольцевых конусных катков с возможностью регулировки кольцевых катков по вертикали и по горизонтали относительно стрельчатой лапы.
В каждой секции из двух кольцевых конусных катков один каток отклонен влево относительно лапы, а второй - вправо, образуя угол атаки, а в секции из нескольких катков все катки установлены под углом атаки, причем каждый каток в любой из секций установлен на своей оси.
Расстояние от задней стороны устройства для высева семян за стрельчатой лапой до проекции центра кольцевых конусных катков на грунт выбирается из условия возврата почвы, поднятой лапой, обратно в борозды при движении агрегата и определяется по формуле:
Расстояние между центрами кольцевых конусных катков зависит от рабочей ширины лапы, глубины хода кольцевого конусного катка, его диаметра, угла атаки и определяется по формуле:
На фиг.1 представлен общий вид почвообрабатывающе-посевного агрегата (вид сверху).
На фиг.2 представлен общий вид рабочего органа (вид сбоку).
На фиг.3 представлен общий вид рабочего органа (вид сверху).
На фиг.4 представлена схема формирования борозды с высеянными семенами и этапами заделки семян в борозде.
Почвообрабатывающе-посевной агрегат для посева зерновых культур (фиг.1) представляет собой раму 1 с ходовыми колесами 2 и прикатывающими катками, например кольчато-шпоровыми катками 3, рабочий орган 4 (фиг.2, 3), состоящий из подпружиненной тяги 5, параллелограммной навески 6 с возможностью ее качания относительно рамы 1, стрельчатой лапы 7 со своей стойкой 8, устройства для высева семян 9 под стрельчатую лапу 7 и двух кольцевых конусных катков 10 со своими осями.
Регулируемая параллелограммная навеска 6 и подпружиненная тяга 5 шарнирно прикреплены к раме 1 и снабжены талрепом 11 и диагональной пружиной 12 подпружиненной тяги 5, регулирующими заглубление лапы 7 в почву. Кольцевые конусные катки 10 закреплены на подпружиненной тяге 5 поводками 13 через крепежные элементы 14. Кольцевые конусные катки 10 каждый со своей осью (фиг.3) закреплены в поводках 13 с возможностью регулировки в горизонтальной плоскости для изменения угла атаки. Для надежного прикатывания почвы катки 10 могут быть выполнены с наружной конусностью от 0° до 25°.
В задней части рамы 1 (фиг.1) шарнирно прикреплены подпружиненные тяги 15, на концах которых на поперечине 16 установлена секция конусных катков 17 с поводками 18, где каждый конусный каток установлен на своей оси и под углом атаки. Угол атаки может быть в пределах от 0° до 25°.
Перед началом работы агрегата производится регулировка рабочих органов 4 на выполнение технологических операций для посева определенной зерновой культуры. Эти операции заключаются в установке лапы 7 на заданную глубину борозды и кольцевых конусных катков 10 на необходимый уровень для поддержания лапы 7 на заданной глубине в течение работы агрегата. Угол атаки кольцевых конусных катков 10 устанавливается в пределах от 0° до 25° в зависимости от объема почвы, сдвигаемой катками 10 с гребня 19 (фиг.4а) в борозду. Прикатывающие катки 3 и конусные катки 17 также регулируются по вертикали для обеспечения достаточного прикатывания почвы, выравнивания поверхности поля и вычесывания оставшихся сорняков.
При работе агрегата стрельчатая лапа 7 каждого рабочего органа 4 внедряется в почву на глубину борозды, почва раздвигается и за лапой 7 образуется борозда с двумя гребнями 19 по краям борозды (фиг.4а). На дно борозды полосой, равной 2/3 ширины лапы, высеваются семена 20 и удобрения устройством для высева семян 9.
Кольцевые конусные катки 10 движутся за лапой по гребням 19, при этом образуются зоны уплотненной почвы 21 (фиг.4б), часть почвы перемещается в середину борозды, образуя гребень 22, а часть почвы вместе с сорняками поднимается ободом кольцевых конусных катков 10 и засыпает бороздки 23, образованные кольцевыми конусными катками (фиг.4в). Сверху на осыпавшуюся почву падают сорняки 24.
Образованный катками 10 гребень 22 в центре борозды прикатывается катком 3 (фиг.4г), а секция из нескольких конусных катков 17 создает надежный влагозащитный слой, дополнительно выравнивает поверхность поля и поднимает оставшиеся в почве сорняки на поверхность, практически исключая наматывание сорняков, поскольку каждый конусный каток 17 установлен на собственной оси (фиг.4д). В результате образуется ровная поверхность поля с уложенными в борозду семенами зерновых культур 20, засыпанных уплотненным слоем почвы 26. Уплотненный слой почвы 26 прикрыт от испарения влаги рыхлым слоем почвы 25 и уложенными на него сорняками 24. В рабочем положении лапа 7 под действием пружины 12 заглубляется в почву, кольцевые конусные катки 10 опираются на поверхность гребней 19 и частью обода погружаются в рыхлую почву и, уплотняя ее, создают опору для удержания лапы 7 на заданной глубине посева семян. При движении агрегата конусные катки 10, установленные под углом атаки, находятся в почве и начинают совершать вместе с агрегатом поступательное движение, при этом, уплотняя почву, они сдвигают часть почвы с гребня 19 в борозду. Под воздействием трения о почву конусные катки 10 начинают вращаться вокруг своих осей. Почва, которая находится над ободом конусного катка, захватывается ободом и поднимается на высоту, превышающую радиус конусного катка 10, а так как конусный каток установлен основанием конуса наружу от лапы, то почва ссыпается в бороздки 23, образованные конусными катками 10. При этом краем своего обода конусный каток вместе с почвой захватывает сорняки 24. Поскольку сорняки легче почвы, почва спадает в борозду с некоторым опережением относительно сорняков, сорняки спадают с конусного катка, ложатся на поверхность почвы корнями вверх, образуя мульчу (смесь почвы с сорняками и пожнивными остатками). Почва в промежутке между конусными катками свободна от сорняков 24 и уплотняется катками 3, установленными на раме агрегата 1 по центру хода лапы 7.
Для того чтобы кольцевые конусные катки 10 эффективно выполняли эту работу, необходимо, чтобы почва, поднятая лапой 7 до прохода конусных катков, успела осесть на дно борозды, что определяется расстоянием между лапой и проекцией центра конусных катков на почву. Это расстояние зависит от скорости движения агрегата и вычисляется по формуле:
,
где L - расстояние установки конусного катка от задней стороны устройства для высева семян за лапой;
Va - скорость передвижения агрегата по полю;
С - расстояние от носка лапы до задней стороны ее устройства для высева семян;
2
g - ускорение свободного падения, g=9,8 м/с;
α - угол наклона рабочей поверхности лапы;
R - средний радиус конусного катка.
Расстояние между центрами кольцевых конусных катков 10 зависит от рабочей ширины лапы 7, глубины хода кольцевого конусного катка, его диаметра и угла атаки и определяется по формуле:
,
где В - расстояние между центрами кольцевых конусных катков;
Н - ширина лапы, не перекрываемая соседними лапами;
h - глубина прикатывания почвы;
D - диаметр кольцевого конусного катка;
γ - угол атаки кольцевого конусного катка.
Пример:
Почвообрабатывающе-посевной агрегат для посева зерновых культур - пшеницы, ржи, ячменя и т.п., имеет скорость посева Va, равную 3 м/с. Расстояние от носка лапы до задней стороны устройства для высева семян С=0,3 м. Угол наклона рабочей поверхности лапы α=10°. Средний радиус конусного катка R=0,25 м. Расстояние установки конусных катков от задней стороны устройства для высева семян за лапой составит:
(принимаем L-0,6 м).
Ширина лапы, не перекрываемая соседними лапами, Н=0,36 м. Глубина прикатывания почвы h=0,05 м. Диаметр кольцевого конусного катка D=0,5 м. Угол атаки кольцевого конусного катка γ=20°. Исходя из имеющихся данных, расстояние между центрами кольцевых конусных катков составит:
(принимаем В=0,26 м).
Опытный образец почвообрабатывающе-посевного агрегата разработан, изготовлен и испытан в ОАО «Сибирский Агропромышленный Дом» Сибирского Отделения Российской Академии Сельскохозяйственных Наук.