КУЛЬТИВАТОР-ИНЖЕКТОР РОТАЦИОННЫЙ

Полезная модель относится к машинам по агрохимическому обслуживанию сельского хозяйства, в частности к машинам для подпочвенного ленточного внесения жидких гуминовых и других удобрений с одновременным рыхлением поверхностного слоя почвы, подрезанием сорняков, заделыванием пожнивных остатков с возможностью агрегатирования с зерновыми сеялками для рядового и сплошного посева всех типов зерновых и мелкосеменных культур (пшеница, ячмень, овес, рапс, горох, соя, люцерна и т.д.), используя бункеры сеялок только для зерна.
Существуют три наиболее распространенных способа внесения удобрений: основное, припосевное и подкормка. При основном внесении используют машины отечественного (МБУ-1200, РУН-0,5 Н, РУН-1,0 Н, РУН-0,8 К, МВУ-5, РМУ-900) и зарубежного производства «Agrex» (Италия», «Pouck», «Amazone» Германия, а также республики Беларусь, которые разбрасывают удобрения по поверхности поля при ширине захвата 10-42 м, а затем заделывают в почву тяжелыми боронами, культиваторами или плугами. При заделке боронами и культиваторами удобрения располагаются в верхнем слое почвы на глубине до 8 см, при заделке плугами с предплужниками они в основном укладываются в нижней зоне пахотного слоя.
Во время посева и посадки гранулированные удобрения вносят в рядки комбинированными сеялками и посадочными машинами. Семена большинства культур должны быть при посеве изолированы от удобрений почвенной прослойкой.
Основным способом вносят более 2/3 минеральных гранулированных удобрений.
Для рассева по поверхности почвы пылевидных удобрений служат пневматические автомобильный (АРУП-8) и тракторный (РУП-8) разбрасыватели. Для пневмозагрузки разбрасыватели комплектующиеся установкой и системой управления запорно-распыливающим устройством, которые устанавливаются на автомобильных тягачах ЗИЛ-130В1 или тракторах Т-150 и К 700.
В зависимости от наличия машин, расстояния доставки удобрений в поле, дозы внесения и других факторов используют следующие технологические схемы работы агрегатов: прямоточную, перегрузочную и перевалочную. Прямоточная технология предусматривает внесение удобрений по схеме склад-машина для внесения - поле-разбрасывание. По перегрузочной схеме - транспортировщик - перегрузчик - машина для внесения - поле. Удобрения, подготовленные к внесению на складе загрузки - погрузки загружают в транспортные средства, доставляют их в поле и затем перегружают в кузов машины для внесения. Перегрузка происходит на краю поля.
Перевалочная технология при рассыпных удобрениях предусматривает внесение удобрений по схеме склад - автосамосвал - перегрузочная площадка - машина для внесения - поле. Гранулированные минеральные удобрения загружают на складе погрузчиками в автомобили - самосвалы или тракторные прицепы самосвальные, которые доставляют туки в поле и разгружают их на краю удобряемого участка на специально подготовленную площадку. Из куч удобрения тракторным погрузчиком погружают в машины для внесения. Если удобрения поставляются в мягких контейнерах, то потребуется кран для загрузки технологических машин путем разрезания днища контейнера специальным ножом.
Как видно из вышесказанного, поверхностное внесение твердых минеральных удобрений требует специальную дорогостоящую технику для внесения, фронтальные погрузчики для загрузки удобрений на складах, транспортировку и перегрузку в машины для внесения.
К наиболее характерным физико-химическим свойствам минеральных удобрений, оказывающим влияние на работу машин, относят объемную массу, гранулометрический состав, сыпучесть, угол естественного откоса, гигроскопичность (влагоемкость), липкость, слеживаемость, комкообразование (вязкость), рассеиваемость, скорость витания (коэффициент парусности, коэффициент трения). Для поддержания оптимальных физико-химических свойств минеральных удобрений, для равномерного распределения их по полю дополнительно требуются другие машины и приборы, а также складские помещения.
Машины для сплошного центробежного внесения минеральных удобрений в последнее время составляют основную часть всех машин предназначенных для этой цели. Условия эксплуатации разбрасывателей минеральных удобрений характеризуются повышенной запыленностью в рабочей зоне, что чревато сносом удобрений при ветре и нарушением правил техники безопасности, тому же применение поверхностного внесения удобрений способствуют прорастанию семян сорняков присутствующих в слое насыщенном питательными веществами.
Таким образом, существующие методы поверхностного внесения гранулированных минеральных удобрений трудоемки и требуют больших финансовых затрат.
При этом следует обратить внимание на климатическое взаимодействие удобрений, семян и почвы. Разбросное, поверхностное внесение удобрений малоэффективно, если поверхность почвы остается сухой в течение 2-3 недель после появления ростков культуры. При этом корни не прорастают т.к. не получают питательных веществ на ранней стадии роста потому что эти вещества находятся выше точки посева
В годы оптимальных условий влажности во время посева, когда выпадают своевременные осадки в течение нескольких недель семена культуры пускают маленькие ростки там, где сконцентрированы питательные вещества после внесения удобрений разбросным способом. Если за нормальными условиями влажности последует засушливый период, культуры, не обладая глубокоукорененной развитой корневой системой не будут способны использовать подпочвенную влагу во время засухи.
Известен культиватор для ленточного внесения КЛ - 4,2-00 (ЗАО «Колнаг», г. Коломна), содержащий раму, 7 секций с сменными рабочими органами, 2 бака для рабочего раствора, систему шлангов, тройников и кранов с рабочими органами в виде стрельчатых и окучивающих лап, питательных патрубков, подкормочных ножей, конусных и щелевых форсунок и агрегатируемый с тракторами класса 0,9-1,4.
Недостатком указанного культиватора является малая обрабатываемая жидкостью площадь поля при количестве обрабатываемых 6 рядков, отсутствие возможности заделывания пожнивных остатков для уменьшения эрозии и сохранения влаги между рядками.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по своей технической сущности является культиваторы-инжекторы «Dalton - DW - 60-37, США и аналгичный ему «Dalton - DW - 6042 для внесения безводного аммиака (Перспективная техника для АПК /В.Ф.Федоренко [и др.] - М.: ФГНУ «Росинформагротех»,2009. - 360 с), которые обеспечивают прибавку урожая кукурузы 4,4 ц/га «Dalton - DW - 6037 содержит установленные на раме приводные горизонтальные валы с 25-ю фрезами для разрезания почвы, заделывающие пары дисков в количестве 25 штук с междурядьями 45 см, 25 инжекторов, контрольно-регулирующую аппаратуру и емкость для рабочей жидкости. Недостатком указанного культиватора-инжектора является рядковое локальное внутрипочвенное внесение удобрений, исключающий сплошной посев с/х культур и требующий предварительного рыхления почвы, а также отсутствие подрезания пожнивных остатков.
Задача полезной модели - создание машины для подпочвенного ленточного внесения удобрений до посевной операции с целью размещения жидких удобрений ниже точки засева семян, рыхления и перемешивания почвы и возможности заделывания пожнивных остатков с целью ослабления испарения влаги с поверхности почвы, предупреждения образования почвенной корки, угнетения прорастания сорняков и удаления в разные стороны посторонних предметов, попадающих на пути движения агрегатируемой полезной модели вперед.
В результате использования предлагаемой полезной модели стало возможным объединение внесения жидких удобрений с первичной обработкой поля, что является экономически выгодным приемом, так как позволяет задействовать меньше техники, а значит, снижаются расходы ГСМ и трудозатраты, и уменьшается нагрузка на почву. При этом у удобрений лучшая позиционная доступность. Удобрение, помещенное подпочвенным ленточным путем на глубину, которая ниже глубины посева, будет быстрее перехвачено корнями культуры, т.к. оно расположено вблизи влаги, которая сохраняется на больший период времени, чем в поверхностном слое почвы. В результате локально-ленточного внесения жидких удобрений значительно повышается урожайность сельскохозяйственных культур при сокращении количества удобрений на 15-20%, тем более в засушливых условиях и значительно сокращает прорастание сорняков. Кроме того, подпочвенное внесение жидких удобрений предлагаемой полезной модели позволяет проводить полную механизацию погрузочно-разгрузочных работ и повышение производительности машин в 1,5-2 раза по сравнению с использованием твердых удобрений позволяет избежать известкования почвы после многократного применения гуматов, повышает влагоудерживающую способность почвы и устойчивость к действию химических загрязняющих веществ, стимулирует деятельность полезных микроорганизмов.
В результате использования предлагаемой полезной модели при объединении внесения жидких удобрений с одновременным культивированием почвы стало возможным и одновременное использование полезной модели с серийно выпускаемыми зерновыми сеялками с узкорядным (6,5-8,5 см) способом посева семян зерновых, зернобобовых и других культур с одновременным внесением в засеваемые бороздки гранулированных удобрений и семян.
Поставленная задача достигается тем, что культиватор-инжектор ротационный полунавесной для подпочвенного ленточного внесения жидких гуминовых удобрений с одновременным рыхлением поверхностного слоя почвы, подрезанием сорняков, заделыванием пожнивных остатков после вспашки, содержащий стреловидную коробчатую раму с редуктором, внутри которой в подшипниковых опорах расположены валы роторов с ножами, причем валы кинематически связаны с валом отбора мощности трактора, коробчатая рама установлена совместно с шарнирной пространственной конструкцией, имеющей опорные колеса, на присоединяемой к трактору трехточечной навеске, при этом на шарнирной пространственной конструкции и трехточечной навеске установлена винтовая пара для заглубления роторов в почву, кроме того впереди трактора установлена гидросисмема с расходным баком и контрольно-регулирующая аппаратура для поддержания нормы внесения жидких удобрений на гектар. При этом пространственная шарнирная конструкция выполнена в виде шарнирно-рычажного четырехзвенного прямолинейно направляющего механизма Уатта, гидросистема соединена с ножами ротора через отверстия и полости роторов, а роторы коробчатой рамы установлены в ее левой и правой части и выполнены с возможностью вращения в разные стороны относительно поступательного движения агрегата.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8. На фиг. 1 изображен агрегатируемый с колесным трактором культиватор-инжектор; на фиг. 2 - вид сверху собственно культиватора 1 на фиг. 1 и вид «К» культиватора на фиг. 2; на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 5.
Культиватор-инжектор содержит собственно роторный культиватор 1, который крепится на шарнирно- пространственной конструкции 2 с опорными колесами 3. Роторный культиватор соединен с валом отбора мощности (ВОМ) трактора посредством карданной передачи 4, передающей крутящий момент измельчающим роторам культиватора через редуктор 5 и систему шестерен.
Изменение заглубления ножей вращающихся роторов в почву культиватора осуществляется посредством винтовой пары 6, установленной на шарнирно-пространственной конструкции 2 и трехточечной навески 7. Норму расхода жидких удобрений осуществляет гидросистема, включающая расходный бак с насосом 8 и контрольно-регулирующую аппаратуру. Культиватор инжектор имеет возможность работать совместно с прицепными агрегатами 9 в виде дополнительной гидросистемы для доставки жидких удобрений во вращающиеся роторы или зерновой сеялки внесения посевных материалов в почву одновременно с внесением жидких удобрений.
На фиг. 2 - вид сверху и вид «К» культиватора 1 с редуктором 5 (фиг. 1). Коробчатая рама культиватора 1 имеет стреловидную форму. Внутри коробчатой рамы установлены подшипниковые опоры, в которых вращаются валы роторов с ножами, связанные между собой шестернями через редуктор 5 и карданную передачу 4 с валом отбора мощности трактора.
На фиг. 3 показана кинематическая схема привода вращения роторов с режущими ножами в сечении «А-А» (фиг. 2). Выходная шестерня 10 редуктора 5 через промежуточную шестерню 11 связана с шестернями 12 установленными на приводных валах в подшипниковых опорах роторов с ножами 13. Выходная шестерня 10 редуктора 5 установлена в подшипниковых опорах на одной оси с шестеренчатой конической парой 14 и 15, а на выходном валу шестерни 15 установлена сменная шестерня 16.
На фиг. 4 показана кинематическая схема в сечении Б-Б на фиг. 2 редуктора 5. Карданная передача 4 (фиг. 1) через сквозной вал 18, сменные шестерни 17 и 16, конические шестерни 15 и 14, шестерни 10, 11 связаны с шестернями 12 роторов 13 с ножами измельчения.
На фиг. 5 показано сечение В-В фиг. 10, где изображена связь приводных шестерен 12, через шестерни «паразитки», 19 передающих вращение роторов 13 (фиг. 11) с измельчающими ножами 20. В верхней части вращающегося вала 21 ротора располагается узел входа рабочей жидкости внутрь ножей 22.
На фиг. 6 показан ротор 13 (фиг. 5) с ножами 20, приводным валом 21 с узлом входа рабочей жидкости 22 с ограничителем вращения 23. Узел 22 содержит подшипник скольжения 24 и входной штуцер 26, через который подаются жидкие удобрения под давлением Р. Ножи 20 и вал 21 закреплены неподвижно на диске 27. Между валом 21 и подшипником 24 установлены уплотнительные кольца 25. Рабочая жидкость под давлением через штуцер 26 подается по указанному стрелками пути в плоскость вращения ножей 20.
На фиг. 7 указана схема шарнирной пространственной конструкции 2 (фиг. 1) на которой крепится культиватор 1. Схема содержит четырехзвенник АВСД, длины звеньев которого удовлетворяют условиям: ВС = ДС = 0,5 АВ; АД = 0,66 АВ. В четырехзвенник входят звено 1 и 2. На схеме обозначена точка Е и траектория g-g. В конструкции использован шарнирно-рычажный четырехзвенный прямолинейно направляющий механизм Уатта (И.И. Артоболевский, МЕХАНИЗМЫ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ, том I, М., 1979 г., №613, стр. 313).
Норма внесения жидких удобрений осуществляется посредством гидросистемы с расходным баком и контрольно-регулирующей аппаратуры. На фиг. 8 показана принципиальная схема гидросистемы, доставляющей жидкие удобрения во вращающиеся роторы и в измельчающиеся почву ножи.
Гидросистема содержит расходный бак 8 (фиг. 1), шестеренчатый насос 28, предохранительный клапан 29 для поддержания установленного давления рабочей жидкости, предохранения от превышения давления и разгрузки гидросистемы от давления, гидромотор 30 с соединительной муфтой 37, электрораспределитель 31 предназначенный для включения в работу гидромотора и насоса 28. Насос 28 соединен с регулятором расхода рабочей жидкости 32, а через него рабочая жидкость попадает в делитель потока 33, по трубной и шланговой гидроразводке 34 в полости вращающихся роторов с ножами 13 через дроссели 35 и узлы входа рабочей жидкости 22.
Работает предлагаемый культиватор-инжектор следующим образом.
Для начала работы по внесению жидких удобрений устанавливают заданную глубину их внесения в почву. Для этого ставят культиватор-инжектор на равную твердую площадку и устанавливают опорные колеса 3 шарнирно-пространственной конструкции 2 с помощью штатного гидрофицированного заднего навесного устройства трактора на одну линию с ведущими колесами трактора, а так же концы ножей роторов с помощью винтовой пары 6. Причем плоскость трехточечной навески 7 (рис. 1) должна быть перпендикулярна движению трактора. Зафиксировав точку отсчета положения ножей роторов, после установки культиватора в транспортное положение с помощью винтовых пар 6 пространственной конструкции 7, культиватор с роторами устанавливают на требуемую глубину помещения жидких удобрений в почве по зафиксированной точке отсчета.
При вращении звена 1 (фиг. 7) вокруг неподвижной оси А, точка Е звена 2 описывает траекторию g-g, близкую к прямой, равной величине заглубления ножей ротора. При заезде агрегата в загон, тракторист переводит рычаг гидрораспределителя навески 7 в положение «Опускание». При этом культиватор-инжектор под действием собственной массы опускается на почву до совмещения опорных катков 3 (фиг. 1) с трассой ведущих колес трактора, а рабочие органы- ножи ротора, заглубляются на установленную величину при вращающихся роторах. Коробчатая рама культиватора 1 (фиг. 1) имеет стреловидную форму (фиг. 2, 5). При включении ВОМ трактора, редуктор 5 (фиг. 1) через карданный привод 4, сквозной вал 18 (фиг. 4) сменные шестерни 16, 17, шестеренчатую коническую пару 14 и 15, через шестерни 10, 11 передают крутящий момент на связанные непосредственно между собой шестерни 12, посаженные неподвижно на валы 21 роторов 13 с ножами 20 (фиг. 5). Установленные по центру стреловидной рамы шестерни 12 через шестерни «паразитки» 19 связаны с себе подобными шестернями и валами роторов по обе ветки стреловидной рамы. Таким образом, 2 ротора вращаются от шестерни 12 в разные стороны. На правой стороне рамы, откинутой в сторону противоположную движению трактора, установлены роторы, вращающиеся против часовой стрелки, на левой стороне рамы откинутой так же в сторону противоположную движению трактора, установлены роторы, вращающиеся по часовой стрелке. При этом роторы делятся на левые и правые.
Частота вращения роторов варьируется в зависимости от почвы посредством сменных шестерен 16 и 17 (фиг. 4).
Установка роторов на стреловидной раме с различными направлениями вращения этих роторов способствуют продвижению системы трактор-культиватор при захвате почвы ножами ротора, и способствует удалению посторонних предметов из зоны действия роторов.
По своему функциональному назначению ножи 20 выполняют роль лапы культиватора с подкормочной трубкой (Справочник конструктора сельскохозяйственных машин, т.3. Коллектив авторов под редакцией М.И. Клецкина. Зак. 61, стр. 51), при этом рабочая жидкость проходит по каналам ротора (фиг. 6). Лезвия ножей изготавливаются из высокомарганцовистой износоустойчивой стали в условиях абразивного трения.
При работе полезной модели в агрегате с зернотуковой сеялкой, зернотуковую смесь располагают несколько выше плоскости размещения жидких удобрений, при этом гранулированные удобрения, обладающие гигроскопичностью, вбирают в себя жидкие удобрения и влагу почвы, а корни культуры лучше впитывают полезные вещества, в результате чего происходит увеличение урожайности.