Комбинированный сошник для мелкосеменных культур

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным сошникам для разноглубинного внесения сыпучих минеральных удобрений с одновременным двухстрочным посевом мелкосеменных культур, и может быть использована в посевных машинах.
Возделывание мелкосеменных культур является актуальным и важным вопросом в сельскохозяйственном производстве.
Посев - наиболее сложная и значимая операция в процессе выращивания сельскохозяйственных культур, от которого во многом зависит урожайность. Качество посева характеризуется способом размещения удобрений и семян в рядке. Данные показатели зависят от типа и конструкции сошника как завершающего звена всей системы рабочих органов посевной машины. На рынке сельскохозяйственной техники представлено большое разнообразие посевных машин отечественного и зарубежного производства с еще большим разнообразием сошников. У большинства посевных машин предусмотрено внесение удобрений совместно с высевом семян в виде стартовой дозы. Внесение удобрений позволяет усилить минеральное питание растений в первоначальный период от прорастания семян до образования корневой системы. Однако при внесении минеральных удобрений непосредственно в рядок с семенами влечет за собой риск солевого эффекта и токсичного воздействия удобрения (химический ожог) на высеянные семена. Наиболее благоприятным является раздельное локальное внесение удобрений и семян, что позволяет корням растений развиваться в направлении источника питания, образуя разветвленную корневую систему (Пяскорский Д.С., Корнеев Е.А., Кем А.А., Демчук Е.В. Сошник для двустрочного посева с разноуровневым внесением удобрений // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. №1).
В настоящее время разработаны посевные машины с различными конструкциями сошников для посева семян мелкосеменных культур: патент на ПМ №139420, кл. А01С 7/20, 2013; патент на ПМ №130780, кл. А01С 7/20, 2012; патент на ПМ №66147, кл. А01С 7/20, 2007; А.с. СССР №917750, кл. А01С 7/20, 1980; А.с. СССР №1085540, кл. А01С 7/20, 1983; А.с. СССР №1301334, кл. А01С 7/20, 1985; патент РФ №2616796, Кл. А01С 7/00, А01С 7/20, 2015; патент на ПМ №192762, кл. А01С 5/08, А01С 7/20, 2019; патент на ПМ №184893, кл. А01С 7/20, 2018; А.с. СССР №1797772, кл. А01С 7/20, 1990; патент РФ №2252525, кл. А01С 7/00, 2004; патент РФ №2195096, кл. А01В 49/06, А01С 7/20, 2001; патент РФ №2442307, кл. А01С 7/20, 20101; А.с. СССР №952131, кл. А01С 7/20, 1981; патент РФ №2407267, кл. А01С 7/00, 2006; патент РФ №2219697, кл. А01С 7/20, 2002; патент РФ №2539516, кл. А01С 7/00, 2008 и др.).
Общим недостатком известных технических решений часто является невысокая эксплуатационная надежность, обусловленная сложностью конструкции, повышенной металлоемкостью и энергоемкостью, что влечет за собой низкое качество выполнения процесса посева и, как следствие, невысокую урожайность возделываемых мелкосеменных культур.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является комбинированный сошник для разноуровневого посева семян и внесения удобрений (патент на полезную модель №183148, кл. А01С 7/20, 2018, прототип), включающий стойку с долотом в форме клина, две крепежные пластины, жестко соединенные со стойкой, тукопровод, два семянаправителя и установленные за стойкой справа и слева от долота расширители, выполняющие бороздки для семян, при этом в нижней части тукопровода закреплена уплотнительная пластина, а семянаправители жестко закреплены между расширителями и крепежными пластинами для симметричного высева семян относительно удобрений, внесенных в борозду, прорезанную клином, причем семянаправители расположены с наклоном вперед в направлении движения сошника.
Недостатком известного сошника является невысокое качество выполнения технологического процесса посева семян и внесения удобрений, обусловленное тем, что после прохода комбинированного сошника почва сдвигается в сторону с каждой его стороны за счет воздействия поверхности долота и расширителей, вследствие чего поверхность почвы имеет гребни, часто превышающие предельно допустимое значение при возделывании мелкосеменных культур. Следствием является неравномерная заделка бороздок по глубине пахотного горизонта с находящимися в них удобрениями и семенами. В результате качество выполнения технологического процесса посева семян и внесения удобрений не отвечает агротехническим требованиям. Кроме того, наличие долота, расширителей увеличивает металлоемкость и энергоемкость конструкции сошника, а уплотнительная пластина предназначена для уплотнения борозды с удобрениями, оставляя неуплотненными бороздки с семенами, что снижает качество выполнения технологического процесса посева.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании простой и надежной в работе конструкции комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур, обеспечивающего качественный посев.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в эксплуатационной надежности комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур, что обеспечивает качественный посев и высокую урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур и снижение себестоимости возделываемой культуры.
Поставленная задача решена тем, что в комбинированном сошнике для мелкосеменных культур, включающем стойку с закрепленными на ней бороздообразователем, тукопроводом, двумя семяпроводами и бороздкообразователями, установленными справа и слева симметрично относительно вертикально-продольной плоскости сошника, причем основание тукопровода расположено ниже основания каждого семяпровода, и рабочий орган для уплотнения почвы, бороздообразователь выполнен в виде установленного в вертикально-продольной плоскости сошника плоского диска с углом заточки 30°, а тукопровод и оба семяпровода в верхней части имеют цилиндрическую форму, нижняя их часть при этом сопряжена с верхней под углом 135°, причем тукопровод и оба семяпровода установлены на стойке с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с последующей их фиксацией, при этом тукопровод установлен на одной из сторон стойки, а нижняя его часть направлена в сторону плоского диска в направлении максимального его заглубления, нижняя часть каждого семяпровода направлена в сторону от вертикально-продольной плоскости сошника, на которой жестко закреплен бороздкообразователь, выполненный в виде двух вертикально расположенных под углом друг к другу и жестко соединенных между собой пластин, образующих клин, угол раствора которого равен 30°. Минимальное расстояние Н от центра плоского диска в продольно-вертикальной плоскости сошника до поперечно-вертикальной плоскости, образованной вертикальными осями симметрии обоих семяпроводов, равно:
где S - расстояние между рядками высеваемой культуры.
1
2
Рабочий орган для уплотнения почвы выполнен в виде прикатывающего катка, имеющего цилиндрическую форму с ребордами в виде шарового пояса по краям, причем диаметр D средней опорной цилиндрической части катка на 4 см меньше максимального диаметра D каждого шарового пояса, а длина опорной части составляет 1/3 длины катка, и установлен на стойке с возможностью регулирования давления его на почву. Продольная ось прикатывающего катка установлена в П-образном держателе, шарнирно установленном на стойке, и одновременно в жестко соединенном с осью втором П-образном держателе, перпендикулярно вертикально-продольной плоскости сошника, при этом второй П-образный держатель подпружинен посредством пружины, расположенной в вертикально-продольной плоскости сошника, одним концом жестко закрепленной на втором П-образном держателе, при этом другой конец пружины закреплен на стойке с возможностью изменения ее натяжения.
Заявленный комбинированный сошник для мелкосеменных культур имеет простую конструкцию. Надежная его работа обеспечивается, благодаря заявленной конструкции рабочих органов: бороздообразователя, тукопровода, семяпроводов с бороздкообразователями и прикатывающего катка, и оптимального взаимного их расположения. Значительно снижается выброс почвы при проходе сошника, в результате гребнистость поверхности почвы не превышает предельно допустимого значения при возделывании мелкосеменных культур, что является непременным условием осуществления качественного посева и получения высокого урожая возделываемых сельскохозяйственных культур и, кроме того, снижения себестоимости возделываемой культуры.
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображен комбинированный сошник для мелкосеменных культур, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 то же, вид сзади.
Комбинированный сошник для мелкосеменных культур содержит полую стойку 1 с установленными на ней бороздообразователем 2, тукопроводом 3 для внесения минеральных удобрений на заданную глубину, двумя одинаковыми семяпроводами 4 и 5 для высева в почву семян мелкосеменной культуры на заданную глубину, каждый из которых снабжен жестко установленным в их нижней части бороздкообразователем 6 и 7, и прикатывающим катком 8.
Бороздообразователь 2 выполнен в виде плоского диска, установленного в вертикально-продольной плоскости сошника на стойке 1 посредством жестко закрепленных на ней двух держателей 9 и изготовлен из стали. Угол заточки рабочей кромки 10 плоского диска 2 составляет 30°, что не превышает максимальный угол трения почвы о сталь.
Тукопровод 3 установлен на одной из сторон стойки 1 посредством скобы 11 с возможностью перемещения в ней с последующей его фиксацией, что позволяет регулировать глубину внесения удобрений в бороздку, образованную плоским диском 2. При этом верхняя часть тукопровода 3 имеет цилиндрическую форму, а нижняя его часть сопряжена с верхней под углом 135° с целью устранения забивок тукопровода удобрениями (угол определен экспериментальным путем) и обращена в сторону плоского диска 2 в направлении максимального его заглубления в почву, причем точка схода удобрений совпадает с максимальной точкой заглубления плоского диска 2, где дно борозды горизонтально, а осыпь с краев бороздки и рабочих поверхностей плоского диска 2 исключена, обеспечивая тем самым равномерную заданную глубину заделки удобрений.
Семяпроводы 4 и 5 установлены на стойке 1 по разные ее стороны на одинаковом расстоянии от вертикально-продольной плоскости сошника посредством скоб 12 и 13 с возможностью перемещения каждого семяпровода 4 и 5 в соответствующей скобе с последующей фиксацией в них, что позволяет регулировать глубину высева семян в бороздку. Каждый семяпровод 4 и 5 снабжен жестко установленным в его нижней части бороздкообразователем 6 и 7, выполненным в виде двух вертикально расположенных под углом друг к другу и жестко соединенных между собой пластин, изготовленных из стали и образующих клин, угол раствора которого равен 30°, что не превышает максимальный угол трения почвы о сталь, и предназначенным для формирования бороздок, а также для защиты семяпроводов 6 и 7 от повреждения. Верхняя часть семяпроводов 4 и 5 имеет цилиндрическую форму, а нижняя их часть сопряжена с верхней под углом 135°. Исходя из условия, что угол естественного откоса семян мелкосеменных культур о сталь равен 32°…34°, угол не меньше 34° от горизонта будет предотвращать залипание семенного материала на поверхности стенок семяпровода, что обеспечивает беспрепятственную и строго направленную подачу семян в каждую бороздку.
1
2
Прикатывающий каток 8 выполнен в форме цилиндра с ребордами 14 и 15 в виде шарового пояса по краям. За счет того, что ребордам придана поверхность сферы, достигается равномерное уплотнение верхнего слоя почвы. При этом диаметр D средней опорной цилиндрической части 16 катка 8 на 4 см меньше максимального диаметра D шарового пояса, что обусловлено агротехническими требованиями по глубине заделки семян мелкосеменных культур, причем длина опорной части составляет 1/3 длины катка. Благодаря опорной поверхности 16 катка 8 сошник стабильно выдерживает глубину заделки семян. Продольная ось 17 прикатывающего катка 8 установлена в П-образном держателе 18, шарнирно установленном на стойке 1, и одновременно в жестко соединенном с осью 17 втором П-образном держателе 19, перпендикулярно вертикально-продольной плоскости сошника, при этом второй П-образный держатель 19 подпружинен посредством пружины 20, одним концом жестко закрепленной на втором П-образном держателе 19 в вертикально-продольной плоскости сошника, другим концом пружина 20 закреплена на стойке 1 с возможностью изменения ее натяжения, что позволяет регулировать давление катка 8 на почву.
Известно, что рациональной площадью питания зерновых культур является круг. При обеспечении данных параметров при посеве семена в достатке обеспечены питательными веществами и не оказывают друг на друга угнетающего воздействия. Раздельное внесение удобрений и семян позволяет корням растений развиваться в направлении источника питания, образуя мощную разветвленную корневую систему. А рациональным размещением растений по площади поля является триангуляционным, которое характеризуется равноотстоянием растений и рядковой структурой с 60° между рядками (Пяскорский Д.С., Корнеев Е.А., Кем А.А., Демчук Е.В. Сошник для двустрочного посева с разноуровневым внесением удобрений // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. №1. С 2-3).
Учитывая вышеизложенное, а также с целью экономии материальных ресурсов, максимальная точка заглубления плоского диска 2, равно как точка схода удобрений, и первые точки схода семян из семяпроводов 4 и 5 в бороздки, если спроецировать их на горизонтальную плоскость, образуют равносторонний треугольник, высоту Н которого, равно как минимальное расстояние от центра плоского диска 2 в продольно-вертикальной плоскости сошника до поперечно-вертикальной плоскости, образованной вертикальными осями симметрии обоих семяпроводов 4 и 5, можно определить, исходя из расстояния между рядками высеваемой культуры S:
что было подтверждено полевыми испытаниями. Расстояние от центра плоского диска 2 в продольно-вертикальной плоскости сошника до поперечно-вертикальной плоскости, образованной вертикальными осями симметрии обоих семяпроводов Н, может быть увеличено на некоторую величину ΔН, исходя из конструктивных особенностей сошника, но при этом расход материальных ресурсов увеличивается.
Комбинированный сошник для мелкосеменных культур работает следующим образом.
При установившемся движении сеялки сошник перемещается в направлении движения агрегата. Плоский диск 2 погружается в разрезаемую почву, контактируя с ней боковыми поверхностями, воспринимая удельное сопротивление и инерционное давление, обусловленные соответствующими силами трения, вращается с заданной частотой. Плоский диск 2 выполняет роль режущего элемента, что и обеспечивает измельчение почвы и растительных остатков, а также самоочистку плоскостей диска 2. Свободно вращаясь на оси, режущей рабочей кромкой 10 он разрезает верхний слой почвы вместе с пожнивными и растительными остатками, имеющимися на поверхности почвы, в продольно-вертикальной плоскости симметрии сошника, образуя узкую бороздку глубиной 5-6 см, на дно которой поступают удобрения из тукопровода 3. Удобрения присыпаются мелкокомковатой почвой, которая осыпается при сходе с боковых поверхностей плоского диска 2. Происходит заделка минеральных удобрений. Благодаря конструкции тукопровода 3 исключены забивки его удобрениями, которые беспрепятственно стекают в образованную плоским диском 2 узкую бороздку, причем в точку максимального его заглубления, что обеспечивает размещение удобрений на дне борозды до момента обрушения стенки бороздки и тем самым - внесение удобрений на строго заданную глубину.
Бороздкообразователи 6 и 7 в виде двух вертикально расположенных под углом друг к другу и жестко соединенных между собой пластин, образующих клин с углом раствора 30°, формируют две симметричные бороздки для семян по обе стороны от вертикально-продольной оси сошника выше рядка внесенных в почву минеральных удобрений. Одновременно с деформацией почвы кромки бороздкообразователей 6 и 7 формируют дно борозды, образуя уплотненное ложе, на которое семена от высевающего аппарата по семяпроводам 4 и 5, благодаря их конструкции, беспрепятственно стекают в образованные бороздкообразователями 6 и 7 бороздки, надежно обеспечивая двухстрочный посев на заданную глубину. Почва при сходе с бороздкообразователей 6 и 7 осыпается и засыпает засеянные бороздки мелкокомковатым влажным слоем. Посев семян мелкосеменных культур и последовательное их присыпание мелкозернистыми фракциями почвы обеспечивает хороший контакт с вносимыми в борозду материалами для быстрого и дружного их развития и роста.
Прикатывающим катком 8 посевные бороздки окончательно уплотняются и прикатываются. Благодаря конструкции прикатывающего катка 8, выполненного в форме цилиндра с ребордами 14 и 15 в виде шарового пояса по краям, достигается равномерное уплотнение верхнего слоя.
Конструкция заявленного сошника надежно обеспечивает направленное и равномерное внесение удобрений ниже глубины заделки семян, исключая контакт посевного материала с удобрениями. Такое ориентированное размещения удобрений относительно высеянных семян способствует развитию корневой системы в период их вегетации, обеспечивая дружность всходов и повышение урожайности.
Заявленный комбинированный сошник для мелкосеменных культур промышленно осуществим. Изготовлен его промышленный образец и испытан на опытном поле кафедры сельскохозяйственных машин инженерного факультета Тверской ГСХА для узкорядного посева семян мелкосеменных культур с шириной междурядий 7,5 см. Расстояние между семенами в рядке, в зависимости от нормы высева (80-120 кг/га), в пределах 1,2…2,2 см. Проведенные полевые экспериментальные исследования позволили уточнить рациональные параметры элементов конструкции заявленного сошника и доказать, что предложенная конструкция сошника является работоспособной, причем отличается высокой эксплуатационной надежностью.
С применением заявленного сошника для посева семян льна урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур увеличилась в среднем на 10-15% в сравнении с контролем, ожидаемое снижение себестоимости возделываемой культуры в среднем составляет 4,5-5,2%.
Заявленный комбинированный сошник можно рекомендовать для посева семян мелкосеменных культур, что актуально на сегодняшний день, так как сложившаяся обстановка в аграрном секторе страны требует выполнения таких задач как получение стабильных высоких урожаев, экономии материальных и энергетических ресурсов.