КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к почвообрабатывающим устройствам, предназначенным для обработки почвы после уборки толстостебельных пропашных культур, для обработки стерни, для первичной обработки старопахотных земель и тяжелых задернелых почв, а также может использоваться для рыхления и подготовки почвы под посев, уничтожения сорняков и измельчения пожнивных остатков.
Известен агрегат для обработки почвы согласно патенту на изобретение ЕР 1300060, МПК 8 А01В 21/08; А01В 49/02; А01В 21/00; А01В 49/00; дата публикации 2003.04.09, выбранный в качестве наиболее близкого аналога. Почвообрабатывающий агрегат содержит раму с продольными брусьями, на которых по всей ширине захвата, образуя ряды, установлены рабочие органы в виде вогнутых дисков. Рабочие органы в виде вогнутых дисков установлены с возможностью вращения на стойках, соединенных с помощью рычагов и шарниров с продольными брусьями рамы. Вогнутые диски первого ряда установлены в одном направлении, а вогнутые диски второго ряда - в противоположном направлении и имеют угол атаки. Вогнутые диски установлены таким образом, что основания вогнутых поверхностей в дисках ориентированы под тупым углом к поверхности земли. Кроме этого, индивидуальные рычаги-стойки каждого вогнутого диска подпружинены с помощью рессорных элементов, расположенных между крепежными элементами стойки. Позади агрегата расположен отслеживающий каток (валик). Также позади каждого ряда вогнутых дисков предусмотрены эластично-упругие штыри, которые образуют в рабочем направлении с поверхностью почвы острый угол. Каждый эластично-упругий штырь преобразуется во втулку с помощью пружинящей спиральной навивки, которая прикрепляется к несущей промежуточной балке. Несущая промежуточная балка с эластично-упругими штырями, установленная позади первого ряда дисков, соединена через опоры с рамой агрегата, а несущая промежуточная балка с эластично-упругими штырями, установленная позади второго ряда вогнутых дисков, соединена через опорные балки с отслеживающим катком. Угол наклона эластично-упругих штырей к поверхности земли регулируемый, также возможна регулировка штырей по высоте.
Основным недостатком данного почвообрабатывающего агрегата является его ограниченная область применения, что обусловлено рядом причин. Во-первых, рабочие органы в виде вогнутых дисков, предназначенные для дискования и боронования
почвы, исполняют роль лемехов (отвалов), которые переворачивают пласты земли, крошат и рыхлят почву, подрезают и измельчают растительные остатки, однако оставляют за собой борозды и валы земли. Установленные позади каждого ряда вогнутых дисков эластично-упругие штыри образуют эластичные отбойные бороны, которые из-за своей эластичности (податливости) лишь частично разравнивают поверхность почвы и разбивают высокие валы, а в основном предотвращают забивание дисков второго ряда растительными остатками и землей, поэтому профиль дна и поверхность обработанной почвы остаются гребнистыми. Эластичность упругих штырей, обусловленная их пружинным типом выполнения в виде прямых отрезков, преобразующихся во втулки с помощью спиральной навивки, приводит к тому, что они легко отгибаются при увеличении действующих на них усилий сопротивления почвы, поэтому при обработке тяжелых и влажных почв большие комки земли остаются не разрыхленными, следовательно, снижается качество обработки почвы. Во-вторых, расположенный позади агрегата отслеживающий каток предназначен для регулировки глубины обработки почвы заднего ряда, а глубина обработки переднего ряда не регулируется, при этом он частично выравнивает поверхность обработанной дисками почвы, но, в основном, выполняет только функцию уплотнения поверхностного слоя почвы и не может создавать уплотненное семенное ложе с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя. Из всего вышесказанного можно сделать вывод: данный почвообрабатывающий агрегат может быть использован в сельском хозяйстве при освоении залежных земель, покрытых густой растительностью, при обработке многолетних трав и сильно задернелых почв, а также для послеуборочной обработки почвы, а именно для обработки почвы после уборки толстостебельных пропашных культур и стерни. Однако данный агрегат не может быть использован для предпосевной обработки почвы.
Кроме того, описанный выше почвообрабатывающий агрегат сложен в изготовлении и эксплуатации, что снижает надежность его работы и уменьшает ремонтопригодность. Так, например, эластично-упругие штыри отбойной бороны выполнены пружинного типа и изготовлены путем трудоемкой спиральной навивки и из разных видов материала - из упругой стали и пластика или резины. Такая конструкция эластично-упругих штырей сложна в изготовлении, требует дополнительной оснастки и приспособлений, что, как следствие, приводит к увеличению трудоемкости изготовления почвообрабатывающего агрегата и снижению его надежности. При выходе из строя во время эксплуатации эластично-упругих штырей, возникают сложности при необходимости быстрой их замены, так как в
условиях ремонтно-механических мастерских они сложны и трудоемки в изготовлении. Все это приводит к простою агрегата. Сложная конструкция крепления рычагов-стоек вогнутых дисков к раме агрегата, включающая большое количество сложных в изготовлении деталей, также усложняет процесс сборки и эксплуатации агрегата, приводит к увеличению трудоемкости изготовления и к снижению удобства эксплуатации и обслуживания.
К тому же вышеописанный агрегат имеет небольшую ширину захвата, так как конструкция агрегата односекционная и при транспортировке по автодорогам она не может превышать 4 м. Работа с агрегатом, имеющим малую ширину захвата, приводит к увеличению сроков обработки поля и, как следствие, к увеличению трудозатрат и энергозатрат.
Также одним из недостатков описанного агрегата является не постоянная глубина обработки почвы, так как регулировка глубины обработки почвы осуществляется только для заднего ряда агрегата с помощью отслеживающего катка, расположенного позади агрегата, вследствие чего снижается качество обработки земли в целом.
Задачей заявляемого технического решения является расширение области применения почвообрабатывающего агрегата за счет обеспечения возможности его использования, как для послеуборочной, так и для предпосевной обработки почвы. При этом одновременно ставится задача повышения качества обработки почвы, снижения энерго- и трудозатрат на обработку почвы, а также повышение надежности за счет упрощения конструкции.
Сущность полезной модели заключается в том, что в комбинированном почвообрабатывающем агрегате, содержащем раму с поперечными и продольными брусьями, на поперечных брусьях которой фронтально по всей ширине захвата, образуя ряды, закреплены к кронштейнам рамы дисковые рабочие органы в виде стоек с дисками выпукло-вогнутой формы, установленными с возможностью вращения, при этом диски установлены с углом атаки, а их оси наклонены к плоскости поверхности земли, которая близка к горизонтальной, под острым углом так, что выпуклая сторона повернута к поверхности земли, при этом диски первого ряда установлены в одном направлении, а диски второго ряда - в противоположном направлении, т.е. вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, установленные позади каждого ряда дисковых рабочих органов на несущих брусьях регулируемые по высоте и расположенные под острым углом к поверхности почвы отбойные бороны в виде набора упругих штырей, а также установленные сзади рабочие органы
вращательного типа, предлагается упругие штыри отбойной бороны выполнить с отогнутыми концами, преимущественно, Г-образной формы и жестко закрепить на несущей балке, а стойки дисковых рабочих органов жестко закрепить в кронштейнах рамы при помощи осей и предохранительных разрушающих элементов, выполненных, преимущественно, в виде срезных болтов.
Рама может быть выполнена из трех шарнирно-соединенных секций с возможностью подъема крайних секций в транспортное положение или демонтажа крайних секций.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат может быть дополнительно снабжен механизмом регулировки величины заглубления дисков переднего ряда, выполненным в виде винтового талрепа.
Рабочие органы вращательного типа могут быть выполнены в виде модулей катков, включающих не менее двух последовательно установленных катков, причем рабочие элементы одного из катков выполнены вычесывающего типа, а другого -выравнивающего типа.
В предлагаемом комбинированном почвообрабатывающем агрегате выполнение упругих штырей отбойной бороны с отогнутыми концами, преимущественно, Г-образной формы и жесткое закрепление их на несущей балке, обеспечивает повышение качества обработки почвы и расширение области применения за счет следующего. Установленные позади дисковых рабочих органов регулируемые по высоте отбойные бороны предотвращают забивание дисков второго ряда и рабочих органов вращательного типа растительными остатками и землей, дополнительно рыхлят обработанную дисками почву и выравнивают поверхность. Жесткое, а не эластичное, как в ближайшем аналоге, крепление упругих штырей к несущей балке позволяет выдерживать без значительного отгиба большие усилия сопротивления почвы, возникающие при обработке тяжелых и влажных почв при наезде на большие тяжелые комки земли, оставшиеся после дисков. Упругие штыри бороны измельчают тяжелые комки, так как незначительно отгибаются из-за жесткого закрепления. Кроме того, жесткое крепление штырей отбойной бороны на несущей балке проще и технологичней, так как не требует дополнительной оснастки и приспособлений. Все это способствует снижению трудоемкости изготовления отбойных борон за счет упрощения конструкции упругих штырей. К тому же при поломках упругих штырей, возникающих в процессе эксплуатации агрегата, можно легко и быстро изготовить вышедшую из строя деталь в условиях ремонтно-механических мастерских и
оперативно заменить, что повышает надежность работы всего агрегата и его ремонтопригодность.
Жесткое закрепление стоек дисковых рабочих органов в кронштейнах рамы при помощи осей и предохранительных разрушающих элементов, выполненных, преимущественно, в виде срезных болтов позволяет повысить технологичность и упростить изготовление элементов крепления стоек дисковых рабочих органов к раме агрегата. Все это способствует снижению трудоемкости изготовления стоек дисковых рабочих органов и упрощению конструкции кронштейнов, к которым крепятся стойки дисковых рабочих органов. Жесткая конструкция крепления стоек дисковых рабочих органов к раме агрегата также упрощает сборку и регулировку и, как следствие, способствует снижению трудоемкости изготовления почвообрабатывающего агрегата и повышению удобства его эксплуатации и обслуживания. Кроме того, простая и надежная конструкция крепления стоек дисковых рабочих органов в кронштейнах рамы обеспечивает возможность замены дисковых рабочих органов на рабочие органы в виде лап со стойками, а это, в свою очередь, способствует расширению области применения почвообрабатывающего агрегата за счет использовании его для предпосевной обработки почвы, для рыхления и подготовки почвы под посев с образованием уплотненного семенного ложа и мульчирующего слоя на поверхности, для уничтожения сорняков и пожнивных остатков. При этом одновременно повышается качество обработки почвы.
Выполнение рамы комбинированного почвообрабатывающего агрегата из трех шарнирно-соединенных секций с возможностью подъема крайних секций в транспортное положение или демонтажа крайних секций обеспечивает возможность как транспортирования широкозахватного агрегата по автодорогам общего пользования, так и позволяет при необходимости обрабатывать почву в труднодоступных условиях облегченным вариантом агрегата с одной центральной секцией с демонтированными крыльями, что способствует расширению области применения почвообрабатывающего агрегата.
Введение дополнительно механизма регулировки величины заглубления дисков переднего ряда, выполненного в виде винтового талрепа, обеспечивает повышение качества обработки почвы за счет более точной регулировки и настройки величины заглубления дисков в зависимости от состояния и вида почвы, а также типа обработки и позволяет поддерживать глубину обработки постоянной на всем обрабатываемом поле.
Применение в почвообрабатывающем агрегате рабочих органов вращательного типа, выполненных в виде модулей катков, включающих не менее двух последовательно установленных катков, причем рабочие элементы одного из катков выполнены вычесывающего типа, а другого - выравнивающего типа обеспечивает качественное крошение комков почвы, вычесывание и измельчение, подрезанных рабочими органами сорняков, создание уплотненного семенного ложа с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя и выравнивание поверхности обработанной почвы, что повышает качество обработки почвы и расширяет область применения орудия за счет возможности проведения предпосевной обработки.
На фиг.1 приведен заявляемый комбинированный почвообрабатывающий агрегат, вид сверху. На фиг.2 приведен комбинированный почвообрабатывающий агрегат, вид сбоку. На фиг.3 приведен узел крепления к раме агрегата дискового рабочего органа в виде стойки с диском выпукло-вогнутой формы. На фиг.4 приведен пример использования вместо дискового рабочего органа рыхляще-подрезающего рабочего органа в виде лапы со стойкой. На фиг.3 приведен фрагмент отбойной бороны. На фиг.6 приведен разрез по А-А на фигуре 5.
Вариант выполнения комбинированного почвообрабатывающего агрегата, приведенный на фиг.1, 2 содержит трехсекционную раму 1, секции которой выполнены из поперечных брусьев 2 и продольных брусьев 3. На поперечных брусьях 2 фронтально по всей ширине захвата, образуя ряды, закреплены к кронштейнам 4 рамы 1 стойки 5, на которых установлены с углом атаки и с возможностью вращения сферические диски 6 выпукло-вогнутой формы, образуя дисковые рабочие органы.
Диски 6, как показано на фигуре 3, крепятся на осях 7, расположенных на нижних концах стоек 5. Оси 7 наклонены относительно близкой к горизонтальной плоскости поверхности земли под острым углом. Выпуклая сторона дисков 6 повернута к поверхности земли. При этом диски 6 первого ряда установлены в одном направлении, а диски 6 второго ряда - в противоположном направлении, т.е. вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны.
Позади каждого ряда дисковых рабочих органов на несущих брусьях 8 установлены регулируемые по высоте и расположенные под острым углом к поверхности почвы отбойные бороны 9.
На раме 1 сзади установлены рабочие органы вращательного типа в виде модулей 10 катков.
Отбойная борона 9, изображенная на фигурах 5 и 6, выполнена в виде набора упругих штырей 11 с отогнутыми концами, имеющими, Г-образную форму. Штыри 11
жестко закреплены на несущей балке 12 той своей частью, которая ближе к отогнутому концу.
Стойка 5 дискового рабочего органа 6, изображенного на фигуре 3, жестко крепится к кронштейну 4, приваренному к поперечному брусу 2 рамы 1, с помощью оси 13 и предохранительного разрушающего крепежного элемента, в качестве которого использован срезной болт 14.
Рама 1 снабжена механизмом регулировки величины заглубления дисков 6 переднего ряда, выполненным в виде винтового талрепа 15.
На фиг.4 приведен случай, предназначенный для предпосевной обработки почвы и обработки паров, когда вместо дисковых рабочих органов установлены рыхляще-подрезающие рабочие органы в виде лапы 16 со стойкой 17.
Модуль 10 катков содержит два последовательно установленных катка 18, 19. Рабочие элементы катка 18 выполнены вычесывающего типа в виде пластин, а рабочие элементы катка 19 выполнены выравнивающего типа в виде трубчатых элементов.
Для перевода агрегата из рабочего положения в транспортное и обратно предназначен гидропривод 20.
Вариант выполнения комбинированного почвообрабатывающего агрегата с одной центральной секцией агрегата на фигурах не показан и используется в случае обработки труднодоступных участков поля.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат работает следующим образом.
Перевод агрегата в рабочее положение осуществляется под воздействием гидропривода 20, соединенного с гидросистемой тягового средства (на фигурах не показаны). При этом происходит плавное опускание боковых секций рамы 1 из транспортного положения в рабочее (горизонтальное), колесный ход рамы 1 поднимается вверх и под действием собственного веса рама 1 с рабочими органами 6, 9, 10 плавно опускается.
После контрольного прогона агрегата производится регулировка величины заглубления переднего ряда дисков 6 с помощью винтового талрепа 15 в зависимости от состояния и вида почвы, а также от типа обработки, при этом винтовой талреп 15 удлиняется при увеличении глубины обработки или укорачивается при уменьшении глубины обработки. После установки требуемой величины глубины обработки положение талрепа 15 надежно фиксируется контргайкой (на фигурах не показана). Регулировка величины заглубления дисков 6 заднего ряда осуществляется с помощью
регулируемых по высоте рабочих органов вращательного типа (модулей 10 катков). В результате чего достигается постоянная величина глубины обработки почвы.
Благодаря тому, что по ширине захвата диски 6 установлены рядами, имеют оптимальный угол атаки, например, 20°, а их оси 7 наклонены к горизонтальной плоскости поверхности земли под острым углом, например, 15°, диски 6 вращаясь во время движения агрегата вперед, подрезают слой почвы с растительными и пожнивными остатками и крошат их. Фигурные вырезы по режущему краю в дисках 6 улучшают дробление пласта земли, а также подрезание и выбрасывание на поверхность почвы растительных остатков.
Благодаря тому, что диски 6 первого ряда установлены в одном направлении, а диски 6 второго ряда - в противоположном направлении, т.е. вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны, а в каждом последующем ряду диски 6 располагаются со смещением в поперечном направлении относительно дисков 6 предыдущего ряда на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, то в процессе работы агрегата диски 6 первого ряда образуют чередование одинаковых по ширине узких полос монолитной почвы и борозд. Диски 6 второго ряда обрабатывают узкие полоски монолитной почвы с валами обработанной рыхлой земли, легко срезая их и отбрасывая в образованные первым рядом борозды. Диски 6 второго ряда с меньшей затратой энергии осуществляют обработку узких полос земли, при этом активно перемешивают и качественно измельчают почву по глубине и ширине захвата.
Установленные позади каждого ряда дисков 6 отбойные бороны 9 с упругими штырями 11 (фиг.5, 6) Г-образной формы дополнительно рыхлят обработанную дисками 6 почву и выравнивают поверхность, при этом отбойные бороны 9 сдерживают поток почвы, выходящий из под дисков 6 и предотвращают забивание дисков 6 второго ряда и модулей 10 катков растительными остатками и землей. Простое и технологичное жесткое крепление, как показано на фигурах 5 и 6, упругих штырей 11 к несущей балке 12 обеспечивает возможность выдерживания без значительного отгиба больших усилий сопротивления почвы, которые возникают при обработке тяжелых и влажных почв при наезде на большие тяжелые комки земли, оставшиеся после дисков 6. Упругие штыри 11 отбойной бороны 9 измельчают тяжелые комки, так как незначительно отгибаются из-за жесткого закрепления.
Рабочие органы вращательного типа - модули 10 катков 18 и 19 способствуют повышению качества обработки почвы за счет дополнительного измельчения комков почвы, оставшихся после обработки бороной 9, вычесывания и измельчения,
подрезанных дисками 6 сорняков, а также за счет выравнивания поверхности обработанной почвы. Модули 10 катков установлены в ряд по ширине захвата. Количество модулей 10 катков зависит от ширины захвата агрегата. Три - оптимальное количество модулей 10 катков для трехсекционного широкозахватного комбинированного почвообрабатывающего агрегата, как показано на фиг.1. При необходимости обработки почвы в труднодоступных условиях используется облегченный вариант агрегата с одной центральной секцией с демонтированными крыльями (боковыми секциями) и, соответственно, с одним модулем 10 катков, что способствует расширению области применения почвообрабатывающего агрегата.
Перевод агрегата из рабочего положения в транспортное происходит под воздействием гидропривода 20 в обратном порядке.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат с дисковыми рабочими органами в виде стоек 5 с дисками 6, обеспечивает высокое качество обработки почвы после уборки толстостебельных пропашных культур, обработки стерни и первичной обработки старопахотных земель и тяжелых задернелых почв за счет повышения качества крошения комков и измельчения сорняков и пожнивных остатков, выравнивания поверхности почвы, а также за счет однородной и равномерной по ширине захвата и глубине обработки почвы
Однако в ряде случаев, например, при необходимости проведения основной безотвальной обработки почвы, для предпосевной обработки почвы и обработки паров, использование дисковых рабочих органов становится неэффективным. В этом случае возможна замена, как показано на фигуре 4, дисковых рабочих органов на рыхляще-подрезающие рабочие органы в виде лап 16 со стойками 17. Возможность замены дисковых рабочих органов также способствует расширению области применения заявляемого агрегата. Рыхляще-подрезающие рабочие органы в виде лап 16 подрезают верхний слой почвы с сорняками на заданной глубине, а отбойные бороны 9 и модули 10 катков 18, 19 измельчают комки, вычесывают сорняки и выравнивают почву. При этом происходит создание уплотненного семенного ложа на глубине заделки семян с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя.
Таким образом, конструкция заявляемого комбинированного почвообрабатывающего агрегата способствует расширению области применения агрегата за счет обеспечения возможности его использования, как для послеуборочной, так и для предпосевной обработки почвы, при одновременном повышении качества обработки почвы, снижении энерго- и трудозатрат на обработку почвы, а также повышении надежности за счет упрощения конструкции.