УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗОТВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
DEVICE FOR SUBSURFACE TILLAGE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для основной безотвальной обработки почвы, подверженной водно-ветровой эрозии, кроме того, оно может найти применение при аэрации лугов и пастбищ.
Известно устройство для кротования почвы, состоящее из кротователя, пустотелого дренера и обрушивателя свода, который выполнен в виде по крайней мере одного рыхлительного элемента. Дренер закреплен к кротователю посредством гибкой тяги [1].
Недостатком данного устройства является неравномерность обработки почвы по глубине вследствие плохой устойчивости и всплывания дренера с рыхлителем, а также увеличения зоны заглубления рыхлителя. При этом крепление рыхлящих элементов на крестовинах и установка большой крестовины с возможностью перемещения вдоль вала усложняют конструкцию, повышают забивание рабочего органа растительными остатками и почвой.
Известно устройство для безотвальной обработки почвы, включающее щелерез, пустотелый дренер и соединенный с ним при помощи оси обрушиватель свода с рыхлительными элементами [2].
Недостатком является неудовлетворительное рыхление почвы вследствие наличия гибкой связи между осью в пустотелом дренере и рыхлительными элементами, что приводит к его всплыванию в условиях непостоянства плотности почвенных пластов по глубине и сохранению плужной подошвы.
Известно устройство для безотвальной обработки почвы, содержащее стойку, на которой размещен обрушиватель сводов. Обрушиватель сводов размещен внутри основного обрушивателя. Рыхлительные элементы обрушивателей сводов выполнены по спирали, а их режущие кромки размещены радиально [3].
Недостатком данного изобретения является неудовлетворительное качество рыхления почвы из-за забивания пространства между рыхлительными элементами почвой (особенно в условиях увлажненной почвы), а также растительными остатками.
Прототипом предлагаемого изобретения является устройство для безотвальной обработки почвы, которое состоит из стойки с пустотелым дренером, обрушивателя сводов с рыхлительными элементами, выполненными по конической логарифмической спирали. Обрушиватель сводов закреплен на валу. Перед дренером установлен конусный ротационный рыхлитель с винтовыми ребрами, который расположен в дренере и кинематически связан с валом [4].
Недостатком данного изобретения является сложность конструкции, низкая надежность работы устройства для безотвальной обработки, а также неудовлетворительное рыхление почвы из-за забивания конусного ротационного рыхлителя почвой, что резко снижает эффективность работы данной конструкции.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков аналогов и прототипа.
Техническим результатом является повышение качества безотвальной обработки почвы за счет интенсивного рыхления почвы, снижение энергоемкости безотвальной обработки за счет свободного расположения спиральных рыхлительных элементов устройства, способствующего колебательному процессу.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для безотвальной обработки почвы, включающем стойку с дренером, конусный ротационный рыхлитель с заостренным носком конической формы, установленный на расположенной в дренере оси, на котором смонтирован обрушиватель свода с рыхлительными элементами, выполненными по конической логарифмической спирали и закрепленными передним концом к заостренному носку, обрушиватель свода снабжен каркасом, служащим опорой для рыхлительных элементов и состоящим из стержней, расположенных равномерно по окружности конусного ротационного рыхлителя, причем стержни жестко закреплены одним концом к заостренному носку, а другим концом к опорам, установленным под углом скольжения в зоне основания конусного ротационного рыхлителя. Угол при вершине конуса заостренного носка больше угла при вершине конусного ротационного рыхлителя. Рыхлительные элементы обрушивателя имеют в поперечном сечении крестообразную форму, причем размеры сечения выполнены увеличивающимися от заостренного носка к стойке.
На фигуре 1 представлен вид сбоку устройства для безотвальной обработки почвы, на фигуре 2 - его вид спереди (вид по стрелке А), на фигуре 3 - разрез Б-Б фиг. 1.
Устройство для безотвальной обработки почвы включает стойку 1 с дренером 2, конусный ротационный рыхлитель 3 с заостренным носком 4 конической формы, установленный на расположенной в дренере 2 оси 5, на котором смонтирован обрушиватель свода с рыхлительными элементами 6, выполненными по конической логарифмической спирали и закрепленными передним концом к заостренному носку 4. Обрушиватель свода снабжен каркасом, служащим опорой для рыхлительных элементов 6, и состоящим из стержней 7, расположенных равномерно по окружности конусного ротационного рыхлителя 3. Стержни 7 жестко закреплены одним концом к заостренному носку 4, а другим концом к опорам 8, установленным под углом скольжения в зоне основания конусного ротационного рыхлителя 3. Угол при вершине конуса заостренного носка 4 больше угла при вершине конусного ротационного рыхлителя 3. Рыхлительные элементы 6 обрушивателя имеют в поперечном сечении крестообразную форму, причем размеры сечения выполнены увеличивающимися от заостренного носка 4 к стойке 1.
Устройство для безотвальной обработки почвы работает следующим образом. При опускании устройства и начале движения рабочего органа конусный ротационный рыхлитель 3 с обрушивателем свода внедряется в почву и заглубляется на установленную глубину обработки. Далее почвенный пласт при соприкосновении со спиральными рыхлительными элементами 6 обрушивателя свода вследствие возникновения реактивной силы из-за трения почвы о поверхность рыхлительных элементов 6 вызывает вращательное движение конусного ротационного рыхлителя 3, который расположен на оси 5 дренера.
Кроме того, благодаря характеру закрепления спиральных рыхлительных элементов, их форме и материалу конструкция рыхлителя представляет собой автоколебательную систему, основным признаком которой является то, что незатухающие колебания поддерживаются источником энергии. При этом он дает непрерывное по времени воздействие, которое благодаря характеру системы дает при колебаниях переменное воздействие, поддерживающее стационарные установившиеся колебания [7].
В нашем случае незатухающие колебания спиральных рыхлительных элементов рабочего органа поддерживаются сопротивлением почвы, т.е. за счет непостоянства сопротивления почвы, что выступает как возмущающее усилие. Вследствие этого при одновременном поступательном и вращательном движении ротационного рыхлителя (т.е. от воздействия внешних осевых нагрузок) увеличивается длина спиральных рыхлительных элементов и они, частично закручиваясь вокруг стержней (каркаса), накапливают (аккумулируют) энергию, т.е. возникает восстанавливающая сила, зависящая от величины смещения и стремящаяся к раскручиванию спиральных рыхлителей. Под действием этой восстанавливающей силы данный рабочий орган совершает колебательное движение, способствующее поглощению (затрачиванию) энергии для качественной обработки почвы, уничтожения сорняков и его самоочистке [5; 6].
Благодаря такой конструкции устройства цикл повторяется непрерывно по времени и дает переменное воздействие, поддерживающее колебания. Поэтому такое исполнение предлагаемой конструкции дает возможность иметь колебательную систему с достаточно высокой частотой собственных колебаний для реализации поставленной цели.
Сочетание вращательного и колебательного движений рыхлителя обеспечивает высокую степень крошения почвы, предотвращает образование ядра волочения почвы, что снижает энергоемкость данного процесса при одновременном повышении его качества, а также снижает вероятность забивания рабочего органа почвой и растительными остатками за счет свободного расположения спиральных рыхлительных элементов, способствующего колебательному процессу.
Таким образом, использование предлагаемого устройства для безотвальной обработки почвы позволяет сформировать подпахотный слой почвы с благоприятными условиями для произрастания растений, сохранения и накопления влаги, в результате чего ожидается повышение урожайности.
Источники информации
1. А.с. 954002 СССР, МПК А01В 13/00. Устройство для кротования почвы / Медведев В.И., Мазяров В.П., Казаков Ю.Ф. (СССР). - 3257260/30-15; заявлено 06.03.81. опубл. 30.08.82, бюл. 32. - С. 2.
2. А.с. 1122247 СССР, МПК А01В 13/00. Устройство для безотвальной обработки почвы / Медведев В.И., Мазяров В.П., Гайфуллин Г.З. (СССР). - 3550925/30-15; заявлено 18.01.83; опубл. 07.11.84, бюл. 41. - С. 3.
3. А.с. 1701121. СССР, МПК А01В 13/00. Устройство для безотвальной обработки почвы / Машуков В.М., Машуков К.В. (СССР). - 4774158/15, заявлено 25.12.89; опубл. 30.12.91 бюл. 48. - С. 3.
4. А.с. 1373336 СССР, МПК А01В 13/00. Устройство для безотвальной обработки почвы // Мазяров В.П., Медведев В.И., Гайфуллин Г.З. и Шершевский Л.П. (СССР). - 4106115/30-15, заявлено 13.05.86; опубл. 15.02.88, бюл. 6. - С. 3.
5. Булгариев Г.Г. Роль различных типов колебаний в почвообработке / Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин, Р.Г. Юнусов, В.П. Данилов // Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения сельскохозяйственного производства: Материалы международной научно-практической конференции. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2012. - Т. 79.
6. Булгариев Г.Г. К обоснованию и определению колебательного процесса спирального - пластичатого рабочего органа / Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин, Р.Г. Юнусов // Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета», 2014. - №2. С. 63-67.
7. Филиппов А.П. Колебания механических систем / А.П. Филиппов //. - Киев: Наукова думка, 1965. - 716 с.