КОМБИНИРОВАННОЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к сельхозмашиностроению и может быть использована в почвообрабатывающей и почвообрабатывающей посевной технике.
Известны комбинированные почвообрабатывающие орудия (RU 2293460 С2, 2007.02.20 и SU 912088, 15.03.1982), каждое из которых включает раму с присоединительным, в частности прицепным, устройством, опорными колесами и системой изменения высоты рамы над почвой. К раме с помощью стоек прикреплены подрезающие рабочие органы, в частности сошники, то есть названные рабочие органы с устройствами для приема и распределения под них вносимого в почву материала, в данном случае семян с минеральными гранулированными удобрениями (далее - удобрениями или туками) либо без них. После подрезающих рабочих органов предусмотрены измельчающе-прикатывающие катки, расположенные фронтально, когда их углы атаки равны нулю. Первое орудие (сеялка, RU 2293460) имеет ряд пластинчатых и следующий за ним ряд трубчатых катков, предназначенных, соответственно для измельчения (крошения) и прикатывания (уплотнения) поверхности почвы. Второе орудие-аналог содержит один ряд кольчато-шпоровых катков.
Эти орудия-аналоги не позволяют рационально уплотнять подрезанную часть почвы для сохранения в ней влаги, особенно весенней, не обеспечивают условий для эффективного уничтожения сорняков. Отмеченные недостатки обусловлены присущим измельчающе-прикатывающим каткам, используемым в аналогах, фронтальным местным уплотнением почвы с дискретным воздействием на нее сверху (планками, трубками, шпорами) без подповерхностного, уплотнения и поперечного сдвига. Почва, обработанная такими катками, не имеет в разрезе достаточно четкого разграничения плотного слоя в зоне расположения семян и туков, и рыхлого мульчирующего слоя на поверхности, что необходимо для сохранения влаги и появления дружных всходов. Кроме того, в аналогах катки, воздействуя на почву сверху, не извлекают на поверхность подрезанные сорняки, а вдавливают их в почву, облегчая им приживаемость, что является существенным недостатком не только при обработке почвы одновременно с посевом, но и при обработке паров.
Прототипом заявленных вариантов комбинированного почвообрабатывающего орудия, то есть первой и второй полезной модели группы, является почвообрабатывающе-посевной агрегат (RU 2127502 С1. Опубл. 20.03.1999. Бюл.№8). Этот агрегат (далее - орудие) включает раму с присоединительным, а именно прицепным, устройством, опорными
колесами и системой изменения высоты рамы над почвой. К раме стойками прикреплены подрезающие рабочие органы, в частности в виде стрельчатых лап. Каждый из них выполнен в виде сошника, поэтому имеет устройство для приема и распределения под этот рабочий орган вносимого в почву материала, в частности семян со стартовыми дозами (30-50 кг/га) удобрений или без них, или основных доз (150-300 кг/га) туков. После подрезающих рабочих органов установлены многофункциональные катки, которые имеют кольцеобразные ободья со спицами, расположенные в осевом направлении дистанционно друг от друга под острыми углами атаки.
Орудие-прототип, снабженное названными многофункциональными катками, не имеет недостатков, отмеченных у орудий-аналогов. Однако, при использовании его на тяжелых и влажных почвах, подрезающие рабочие органы со стойками оставляют за собой на почве продольные гребни и борозды с увеличенной разностью их уровней. Это нарушает условия для нормальной работы многофункциональных катков, что приводит, в частности, к снижению качества выравнивания ими поверхности почвы. При обработке почвы с посевом это снижает равномерность глубины заделки семян, по ходу орудия и по его ширине, что приводит к недобору урожая.
Задача заявленной группы полезных моделей - повысить качество выравнивания поверхности почвы улучшением условий для эффективной работы многофункциональных катков путем уменьшения разности уровней гребней и борозд, образованных на почве проходом в ней подрезающих рабочих органов со стойками, то есть, по меньшей мере, снизить недостаток, отмеченный у орудия-прототипа.
Эта задача в первой и второй полезных моделях-вариантах решена следующим образом. В каждом варианте заявленное комбинированное почвообрабатывающее орудие, как и его прототип, включает раму с присоединительным, в частности прицепным, устройством, опорными колесами и системой изменения высоты рамы над почвой, подрезающие рабочие органы, преимущественно в виде стрельчатых лап, прикрепленные стойками к раме, установленные после названных рабочих органов многофункциональные катки. Эти катки имеют кольцеобразные (в форме колец или витков винтовой линии) ободья со спицами, расположенные в осевом направлении дистанционно друг от друга под острыми углами атаки. Во втором варианте орудия - подрезающие рабочие органы снабжены устройствами для приема и распределения под эти рабочие органы вносимого в почву материала, например семян или семян со стартовыми дозами удобрений, или основных доз удобрений. В отличие от прототипа, в орудиях по каждому варианту - между подрезающими рабочими органами и многофункциональными катками предусмотрены заравнивающие устройства хотя бы для сглаживания продольных гребней и борозд, образованных
на почве проходом в ней подрезающих рабочих органов со стойками. Наличие заравнивающих устройств в указанных совокупностях общих существенных признаков заявленных вариантов орудия во всех случаях их осуществления уменьшает разность уровней указанных гребней и борозд, что улучшает условия работы многофункциональных катков, то есть обеспечивает достижение технического результата, указанного в задаче полезных моделей.
В частных случаях, орудие по второму варианту имеет бункер для вносимого в почву материала и другие элементы системы дозирования и пневматической подачи этого материала к устройствам для его приема и распределения под подрезающие рабочие органы. Наличие бункера и других элементов указанной системы в составе орудия по второму варианту позволяет выполнять и использовать его в агрегате с трактором как самостоятельное (единое) почвообрабатывающее посевное техническое средство.
Кроме того, бункер закреплен на раме орудия так, что центр масс наполненного бункера расположен над линией, проходящей через центры передних опорных колес в их рабочем положении, или смещен вперед относительно этой линии, например на изменяемую величину. Это исключает влияние изменения массы находящихся в нем расходных материалов на результаты работы орудия, в частности на глубину заделки этих материалов, например: семян и туков. Указанное альтернативное решение - смещение центра масс заполненного бункера вперед относительно осей передних колес на необходимую, например изменяемую при настройке, величину обеспечивает целенаправленную развесовку общей массы работающего орудия. Иначе говоря, это смещение увеличивает нагрузку на передние колеса, опирающиеся на необработанную (более твердую) почву и снижает ее на взаимодействующие с обрабатываемой (разрыхленной) почвой задние колеса и, особенно, на многофункциональные катки, дополнительно улучшая условия для их действия и повышая результат работы орудия в целом.
В частных случаях выполнения каждого варианта орудия, заравнивающие устройства имеют плужки со стойками, с помощью которых эти плужки связаны с рамой. Это обеспечивает достаточно простую конструкцию заравнивающих устройств.
Кроме того, рабочие поверхности плужков заравнивающих устройств наклонены вперед, по ходу их движения, или назад и одновременно повернуты вправо или влево для сдвига почвы с продольных гребней в поперечном направлении, противоположном направлению последующего бокового смещения почвы многофункциональными катками. Такое выполнение заравнивающих устройств и названная ориентация рабочих поверхностей их плужков позволяет заравнивать борозды, и одновременно обеспечивает новый технический результат - компенсирует последующее боковое смещение почвы многофункциональными
катками. Это снижает неровности почвы на стыках между смежными проходами орудия, что дополнительно повышает качество его работы.
Кроме того, заравнивающие устройства связаны с рамой с возможностью изменения их положения в поперечном направлении и по высоте. Это позволяет рационально располагать заравнивающие устройства для эффективного воздействия их плужков на указанные выше гребни и борозды, что улучшает работу орудия.
На фиг.1 показано заявленное комбинированное орудие по второму варианту, вид сбоку, пример; на фиг.2 дан выносной элемент А фиг.1; на фиг.3 дана схема в плане, поясняющая последовательность и результаты взаимодействия с почвой рабочих органов орудия, его средней части, на которой за рядами рабочих органов условно приведены поперечные разрезы (а, б, в), показывающие изменения структуры и рельефа почвы после соответствующих рабочих органов.
На чертежах приняты следующие обозначения позиций:
1 - рама; 2 - присоединительное устройство; 3 - опорное колесо; 4 - система изменения высоты рамы над почвой; 5 - подрезающие рабочие органы; 6 - стойки подрезающих рабочих органов; 7 - многофункциональные катки; 8 - ободья катков; 9 - спицы катков; 10 - устройство для приема и распределения под подрезающий рабочий орган вносимого в почву материала; 11 - заравнивающие устройства (узел в сборе); 12, 13 -продольные гребни и борозды, образованные на почве проходом в ней подрезающих рабочих органов; 14, 15 - плужки и стойки заравнивающих устройств; 16 - поперечный брус; 17, 18 - стойки поперечного бруса и их кронштейны; 19 - продольная осевая линия орудия; 20 - стойки подшипниковых опор катков; 21 - механизм изменения положения катков по высоте; 22, 23 - бункер для вносимого в почву материала и гибкие трубопроводы системы дозирования и пневматической подачи этого материала к устройствам для его приема и распределения под подрезающие рабочие органы; 24 - гидроцилиндры параллелограмных механизмов передних колес; 25 - рычажный маятниковый механизм задних колес; 26 - навесное устройство.
Комбинированное почвообрабатывающее орудие по каждому варианту включает раму 1 (фиг.1) с присоединительным, а именно прицепным, устройством 2, опорными передними и задними, колесами 3 и системой 4 изменения высоты рамы 1 над почвой, подрезающие рабочие органы 5, прикрепленные стойками 6 к раме 1. Рабочие органы 5 выполнены преимущественно в виде культиваторных стрельчатых лап, как в нашем примере (фиг.1, 3). Хотя они могут быть и другими, например, в виде сферических дисков, закрепленных выпуклостью вверх на трубчатых стойках, связанных с рамой 1 с возможностью вращения (подобно сошникам аналога RU 2293460). В нашем примере, подрезающие рабочие органы 5 в виде стрельчатых лап расположены в шахматном порядке в два ряда с перекрытием друг друга (фиг.3). После рабочих органов 5 установлены многофункциональные катки 7 (фиг.1, 3), связанные с рамой 1 с возможностью изменения их положения по высоте. Катки 7 имеют кольцеобразные ободья 8 со спицами 9, расположенные в осевом
направлении дистанционно друг от друга под острыми углами атаки α=10÷35° (фиг.3), значение которых зависит от свойств почв и параметров катков.
В орудии по второму варианту подрезающие рабочие органы-сошники 5 снабжены устройствами 10 (фиг.1), предназначенными для приема и распределения под эти рабочие органы вносимого в почву материала, например семян или семян со стартовыми дозами удобрений, или основных доз туков. Поскольку орудие по первому варианту предназначено только для обработки почвы без внесения в нее названных материалов, то в нем устройств 10 и других элементов, связанных с ними, нет. В остальных отношениях орудие по первому варианту одинаково с орудием по второму варианту (фиг.1-3), поэтому отдельно не показано.
В орудии по каждому варианту между подрезающими рабочими органами 5 и многофункциональными катками 7 предусмотрены заравнивающие устройства 11 (фиг.1) хотя бы для сглаживания продольных гребней 12 и борозд 13 (фиг.3), образованных на почве проходом в ней подрезающих рабочих органов 5 со стойками 6. Устройства 11 имеют плужки 14 со стойками 15 (фиг.2, 3), с помощью которых эти плужки связаны с рамой 1.
Названная связь выполнена посредством поперечного бруса 16 с его вертикальными стойками 17 и кронштейнами 18 (фиг.2), закрепленными на раме 1. При этом обеспечена возможность изменения положения плужков 14 (фиг.2, 3) заравнивающих устройств 11 (фиг.1) относительно рамы 1 в поперечном направлении - смещением стоек 15 на брусе 16 (фиг.2), на котором они зафиксированы, специальными хомутами, и по высоте - перемещением вертикальных стоек 17 в кронштейнах 18. Стойки 15, связывающие плужки 14 с брусом 16, выполнены в форме S-образных пружин. Это предохраняет устройства 11 (фиг.1) от поломок, например при наличии на поле камней, а также способствует лучшему крошению почвы.
Рабочие поверхности плужков 14 (фиг.2, 3), заравнивающих устройств 11 (фиг.1), могут иметь наклон вперед, по ходу их движения, как в данном примере, или назад. Кроме того, они повернуты вправо или влево на углы β и -β для сдвига почвы с продольных гребней 12 в поперечном направлении (фиг.3), в нашем примере - ближе к осевой линии 19, противоположном направлению последующего бокового смещения ее многофункциональными катками 7 дальше от линии 19. Это необходимо, во-первых, для заравнивания борозд 13, во-вторых, для компенсации названного смещения почвы катками 7.
Многофункциональные катки 7 объединены в секции, расположенные справа и слева от осевой линии 19 орудия под углами атаки, соответственно α и -α (фиг.3). Секции катков 7 (фиг.1) вертикальными стойками 20 их подшипниковых опор связаны с рамой 1
орудия посредством регулировочных, в частности винтовых, механизмов 21, позволяющих изменять положение этих катков по высоте.
Прицепное орудие по второму варианту (фиг.1), имеет установленный относительно передних колес 3, как указано выше (см.стр.6), зернотуковый бункер 22 с дозирующими и делительными устройствами, гибкие трубопроводы 23, соединенные с устройствами 10, вентилятор с приводом и другие элементы системы пневматической подачи вносимого в почву материала (не показаны). В навесном или полунавесном исполнении орудия бункер 22 и соответствующие элементы названной системы могут быть смонтированы на тракторе или другом средстве, с которым агрегатируется такое орудие.
Орудие в каждом варианте имеет, как указывалось ранее, систему 4 изменения высоты рамы 1 над почвой. В частности (фиг.1), система 4 включает параллелограмные механизмы самоустанавливающихся передних колес 3, снабженные гидроцилиндрами 24, на штоках которых установлены специальные упоры для регулирования глубины обработки почвы подрезающими рабочими органами 5. Для задних правого и левого опорных колес 3 в названой выше системе предусмотрен рычажно-маятниковый механизм 25. Он имеет общую ось с опорами, закрепленными на раме 1, гидроцилиндр для поворота этой оси, который объединен трубопроводами (не показаны) с гидроцилиндрами 24 передних колес 3. На штоке гидроцилиндра механизма 25 задних колес 3 так же предусмотрен упор для корректировки заданного положения рамы 1 в рабочем состоянии орудия, например горизонтального - на горизонтальной регулировочной площадке.
При подготовке орудия к работе, его присоединительным устройством 2 (фиг.1) прицепляют к трактору (не показан), с гидросистемой которого соединяют гидроцилиндры механизмов передних и задних колес 3, выполняют другие необходимые действия. Проводят предварительные регулировки положения рабочих органов орудия в плане и по высоте на указанной площадке и уточняют их при работе в поле.
Работают заявленные орудия следующим образом.
Например, готовое к работе орудие (фиг.1), агрегатируемое трактором, в транспортном состоянии, при котором его рама 1 со всеми связанными с ней элементами поднята, находится в начале загонки поля со стерневым фоном. У орудия по второму варианту для начала работы включают привод его системы пневматической подачи вносимого в почву материала из зернотукового бункера 22 к устройствам 10, подрезающих рабочих органов 5. При движении агрегата, орудие переводят в рабочее состояние с помощью гидросистемы и других механизмов. В это время работает система 4 изменения высоты рамы 1 над почвой (фиг.1).
Под действием веса орудия в гидроцилиндры 24 механизмов передних и в гидроцилиндр механизма 25 задних колес 3 вдавливаются штоки, на сколько позволяют установленные на них упоры. Рама 1 опускается в нижнее положение, а все связанные с ней рабочие органы заглубляются в почву на заданные для них величины. При этом в орудии по второму варианту автоматически включается привод дозирующих элементов названной выше системы пневматической подачи вносимого в почву материала к устройствам 10 из бункера 22.
При установившемся режиме работы орудия, движущегося со скоростью, допустим, 2,2÷3 м/с (8÷11 км/ч), его рабочие органы 5 (фиг.1, 3), на заданной глубине (например, 50÷60 мм.) подрезают почву с сорняками и растительными (пожнивными) остатками. Подрезающие рабочие органы 5, установленные по ширине орудия с перекрытием друг друга (фиг.3), уплотняют (хотя бы не рыхлят, сохраняя плотной) нижележащую и предварительно крошат, за счет деформации при подъеме и опускании, подрезанную части почвы. При этом каждый рабочий орган 5 открывает в почве борозду с уплотненным дном. В случае работы орудия по первому варианту каждая такая борозда закрывается подрезанным слоем почвы, сходящим с рабочего органа 5, открывшего эту борозду.
При работе орудия по второму варианту уплотненное дно борозды, открытой каждым рабочим органом 5, образует ложе для вносимого в почву материала, в частности - посевное ложе. Устройством 10 разбрасывают на это ложе под рабочий орган 5, по ширине его подлапового пространства, вносимый в почву материал, то есть поступающие в это устройство по гибкому трубопроводу 23 семена со стартовой дозой удобрений или без них. Образующиеся полосы распределенных на посевные ложи семян с удобрениями или без них закрывают начавшим крошиться слоем почвы, сходящим с рабочих органов 5.
1
1
Подрезанная часть почвы при сходе с рабочих органов 5, имеющих скорость движения орудия (2,2÷3 м/с), обходит слева и справа их верхние части и стойки 6, частично отклоняясь в соответствующие боковые стороны. Поэтому за подрезающими рабочими органами 5 и их стойками 6 на почве остаются неровности, иногда значительные, в виде продольных гребней 12 и борозд 13 (фиг.3, а). Разность уровней H гребней 12 и борозд 13, в зависимости от типа и состояния почвы, габаритов и величины заглубления рабочих органов 5, может изменяться в широких пределах, например H=40÷120 мм. Это в прототипе орудий ухудшает условия работы многофункциональных катков 7 (фиг.1, 3), низ которых в этих случаях проходит над доньями глубоких борозд 13, поэтому почва обрабатывается, в частности уплотняется и выравнивается, хуже.
В нашем примере, при работе орудия по каждому варианту, выравнивание поверхности почвы начинается с предварительного этапа, при котором хотя бы для сглаживания
2
продольных гребней 12 и борозд 13 (фиг.3) на них воздействуют заравнивающими устройствами 11 (фиг.1), предусмотренными между подрезающими рабочими органами 5 и катками 7. Плужки 14 (фиг.2, 3) заравнивающих устройств, расположенные справа от осевой линии 19 орудия и слева от нее (фиг.3), благодаря соответствующему повороту их рабочих поверхностей на углы β и -β, сдвигают почву, примерно с половины высоты гребней 12 (фиг.3, а), в сторону названной линии 19. В результате сдвига почвы с гребней 12 в указанном поперечном направлении происходит: во-первых, заравнивание борозд 13 с одновременным крошением и уплотнением почвы, что выравнивает ее поверхность, уменьшая разность уровней впадин и выступов, например до Н=30÷60 мм. (фиг.3, б); во-вторых, перемещение части почвы справа и слева ближе к линии 19, то есть к середине орудия (фиг.3), для компенсации последующего смещения почвы катками 7 (сдвигающими часть почвы к краям орудия).
пс
Далее, подрезанный слой почвы, подготовленный рассмотренной работой плужков 14 (фиг.2, 3) заравнивающих устройств 11 (фиг.1), обрабатывают многофункциональными катками 7, секции которых установлены справа и слева от осевой линии 19 под углами атаки, соответственно, α и -α (фиг.3). Катки 7, нагруженные частью веса орудия, перекатываются заглубленными в почву так, что низ их ободьев 8 проходит под ее поверхностью над слоем почвы, уплотненным подрезающими рабочими органами 5 (над посевными ложами с распределенными на них полосами внесенного в почву материала на высоте Н (фиг.3, в), равной примерно 10÷20 мм.
Ободья 8 со спицами 9 перекатывающихся со сдвигом катков 7, при вхождении в почву сжимают ее фронтальными поверхностями, разрушая комья и создавая под собой, то есть в зоне расположения семян со стартовыми дозами удобрений или без них, уплотненный подповерхностный слой, а при выходе рыхлят почву над этим уплотненным слоем и извлекают на поверхность основную часть (до 98%) сорняков и других растительных остатков, подрезанных рабочими органами 5. Почва, обтекая движущиеся в ней участки ободьев 8 со спицами 9 (фиг.1, 3), проходит через полости перекатывающихся со сдвигом катков 7 (сепарируется) и размещается за ними, образуя рыхлую выровненную поверхность. На эту поверхность ободья 8 катков 7 выбрасывают извлеченные из почвы подрезанные сорняки и другие растительные остатки, которые затем высыхают, образуя с верхней частью рыхлой почвы мульчирующий слой.
Кроме того, проходя в почве, ободья 8, установленные под углами атаки α и -α (фиг.3), своими внешними боковыми поверхностями сдвигают часть ее в поперечном направлении от середины орудия к его краям, возвращая на место часть почвы, специально смещенную заравнивающими устройствами 11 (фиг.1), а именно их плужками 14 (фиг.2, 3),
от краев орудия ближе к его осевой линии 19 (фиг.3). Эти взаимосвязанные действия устройств 11 и катков 7 обеспечивают следующие два положительные эффекта: во-первых, равномерную, по всей ширине захвата орудия, толщину рыхлого замульчированного слоя над уплотненным подповерхностным слоем почвы, что для орудия по второму варианту означает - равномерную глубину заделки внесенного в почву материала (семян с туками или без них, или основных доз туков); во-вторых, исключают образование продольных неровностей, в виде валков, на стыках полос от смежных проходов орудия. Все это улучшает работу орудий, устраняя соответствующие недостатки прототипов.
3
п
Так катками 7, работающими после заравнивающих устройств 11 (фиг.1), обеспечивается качественное подповерхностное уплотнение нижних горизонтов подрезанного слоя почвы с образованием над ним рыхлого замульчированного слоя, выровненного по толщине на всей ширине захвата орудия. В результате, разность уровней выступов и впадин на почве за катками 7 составляет Н=20÷30 мм., а глубина посева Н (фиг.3, в) орудием по второму варианту обеспечивается в пределе 40÷50 мм. Кроме того, снижаются неровности почвы на стыках смежных проходов орудия, то есть обеспечивается отмеченный ранее дополнительный технический результат, направленный на более полное решение задачи полезных моделей.
В конце загонки в обратной последовательности переводят орудие в транспортное положение. В частности, гидросистемой трактора поднимают его раму 1. У орудия по второму варианту при этом автоматически выключается привод дозаторов пневматической системы, прекращая подачу материала из зернотукового бункера 22 к устройствам 10 (фиг.1) подрезающих рабочих органов 5.
Итак, заявленные орудия уменьшают разность уровней продольных гребней и борозд, образованных на почве проходом в ней подрезающих рабочих органов со стойками. Это улучшает условия для эффективной работы многофункциональных катков, в частности повышает качество выравнивания ими рыхлой замульчированной почвы над подповерхностным уплотненным слоем. В орудии по второму варианту это обеспечивает равномерную глубину заделки вносимого в почву материала, в частности семян со стартовыми дозами удобрений или без них, сохранение почвенной влаги, дружные всходы и повышение урожайности возделываемых культур.
Возможны другие примеры выполнения орудия. Оно может быть в навесном или полунавесном исполнении с соответствующими изменениями его компоновочной схемы, опорных колес и других элементов. Заравнивающие устройства могут иметь плужки с криволинейными рабочими поверхностями или иметь иную конструкцию.