УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев.
Известна борона /SU 597317, МПК А01В 19/02, 07.07.78/, включающая раму и рабочие органы, выполненные в виде спирали, закрепленные, по крайней мере, по два на одном общем держателе, при этом каждый держатель соединен с рамой спиральной пружиной. В данном техническом решении при встрече с препятствием происходит автоколебание рабочих органов, установленных на общем держателе за счет дополнительной спиральной стойки, что уменьшает забиваемость рабочих органов, но резко ухудшает стабильность хода рабочих органов при увеличении времени возврата в первоначальное положение (до встречи с препятствием).
Известно устройство для обработки почвы /US 3464498, МПК А01В 19/02, А01В 63/16, А01В 19/00, А01В 63/00; 1969.09.02./ Данное техническое решение обладает более высокой стабильностью хода, чем указанные выше технические решения, за счет установки над стойкой дополнительного упругого элемента в виде пластины. Но частота автоколебаний (частота вибраций) и вертикальный ход рабочего органа за счет жесткости стойки и пластины резко уменьшается, что приводит к частому забиванию рабочих органов, низкой амплитуде автоколебаний рабочих органов, и, как результат, ухудшению дробления почвы, т.е. ухудшению качества подготовки почвы под посев.
Известно почвообрабатывающее орудие с рабочим органом, содержащим стойку с лапой, шарнирно закрепленную на раме с помощью переднего и заднего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной качающейся П-образной опорой, направляющим телескопическим звеном, винтовым регулировочным механизмом и упором /RU 2153788, МПК А01В 35/24, 2000.08.10./ За счет многовитковой пружины и сложных шарнирных механизмов ход рабочего органа в вертикальном направлении увеличивается, но при этом увеличивается амплитуда колебаний и уменьшается частота автоколебаний. Это, в свою очередь, снижает стабильность выполнения технологии процесса обработки почвы. Снижение частоты автоколебаний рабочих органов ухудшает качество крошения почвенного пласта на мелкие агрегаты, т.е. резко ухудшается структура почвы и требуются дополнительные рабочие органы для доизмельчения указанных почвенных агрегатов. Установка одного упругого элемента (связанного со стойкой) с одной стороны рамной конструкции дополнительно ухудшает частоту автовибраций и, как результат, ухудшает качество обработки почвы (образуется бесструктурная почва). Отклонение средней глубины от заданной составляет 20 мм и более. Это свидетельствует о том, что подобные рабочие органы не могут использоваться для предпосевной обработки почвы, поскольку при этом основание семенного ложа формируется гребнистым с высотой гребня до 20 мм и более, а такая неравномерность обработки приводит к тому, что семена зерновых культур, попадающие на гребни и впадины основания семенного ложа, всходят крайне неравномерно, и это резко снижает урожай и ухудшает его качество, поскольку колебания по глубине основания семенного ложа достигают 20-25 мм и более, в то время как, к примеру, глубина семенного ложа под посев трав составляет всего 10-15 мм, а под посев крестоцветных - 20 мм. Кроме этого, данное устройство обладает низкой надежностью при соударении рабочего органа с твердыми препятствиями (камнями и т.д.).
В качестве прототипа принят лущильник /FR 2845560 (А1), МПК А01В 21/08, А01В 61/04. А01В 21/00; 2004.04.16/, с рамой, навесной или прицепной, снабженный почвообрабатывающими орудиями, состоящими из, по меньшей мере, одного блока неприводных вращающихся дисков, связанных с рамой посредством стойки, выполненной в виде винтообразной пружины, причем каждая пружина содержит от 1,5 до 5 витков, которые располагаются бок о бок так, что образуют ряд витков вдоль линии, поперечной к шасси. Это конструктивное решение, так же, как и в случае с использованием упругой витковой защиты чизельных рабочих органов по SU 1743398, позволяет увеличивать вертикальное отклонение рабочих органов, но резко уменьшает амплитуду автоколебаний. Данное техническое решение также обладает низкой надежностью при встрече с препятствием.
Задачей полезной модели является создание устройства для предпосевной обработки почвы, обеспечивающего интенсификацию процесса обработки и улучшение качества дробления пласта почвы на мелкие агрегаты, а также повышение надежности работы устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные на, по меньшей мере, одной раме рабочие органы в виде лап и/или дисков с возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемой, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным по одну сторону от оси колебаний между и и/или над рамой и рабочим органом, согласно полезной модели, основной упругий элемент выполнен в виде по меньшей мере, одной упругой пластины или набора пластин одинаковой или разной ширины и/или толщины, устройство содержит дополнительный упругий элемент, с по меньшей мере, одной упругой пластиной или набором пластин одинаковой или разной ширины и/или толщины, расположенный по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и связанный с по меньшей мере, одним поворотным механизмом и, по меньшей мере, один - дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом.
Кроме этого, упругие элементы могут быть выполнены в виде, по меньшей мере, одной пластины, расположенной по обе стороны от оси колебаний, при этом часть упругого элемента, расположенная по ходу движения агрегата за осью колебаний, является основным упругим элементом, а часть упругого элемента, расположенная с противоположной стороны от оси колебаний, является дополнительным упругим элементом.
Предложенное устройство иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 изображены базовые элементы устройства для осуществления способа с использованием рыхлящих лап (вид сбоку); на фиг.2 изображены базовые элементы устройства с использованием дисков (вид сверху); на фиг.3 изображен рабочий орган в виде диска в статическом положении; на фиг.4 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным выполненными между рамой и рабочим органом; на фиг.5 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом в наивысшей точке траектории перемещения рабочего органа после встречи с препятствием; на фиг.6 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного и дополнительного упругих элементов, над рамой и рабочим органом, а дополнительного упругого элемента, расположенного со стороны основного упругого элемента - выше рамы, на уровне, ниже рамы над рамой, под ней и над рабочим органом; на фиг.7 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного упругого элемента над рамой и рабочим органом, а дополнительных упругих элементов выше рамы, на уровне, ниже рамы над рамой, под ней и над рабочим органом; на фиг.8 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного упругого элемента, над рабочим органом, рамой, на уровне рамы и под рамой, (над рамой и под ней), над рамой, под ней дополнительного упругого элемента, расположенного перед осью колебаний рабочего органа - над рамой и рабочим органом, а дополнительно упругого элемента, расположенного за осью колебаний - под рамой и над рабочим органом; на фиг.9 - вид А, на фиг.7; на фиг.10 - вид А на фиг.8.
Элементы устройства для предпосевной обработки почвы представляют собой агрегат, на раме 1 (фиг.1) которого на стойках 2, имеющих в своем составе или отдельно от стоек 2 основной упругий элемент 3, устанавливаемый между и/или над рамой 1 и рабочим органом 4 в виде дисков (фиг.3) или лап (фиг.4-8). Стойка 2 может обладать или не обладать упругими свойствами и выполняться поворотной (в случае выполнения стойки 1 разъемной) или неповоротной. Основной упругий элемент 3 устанавливается по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. Основной упругий элемент 3 может устанавливаться под рамой 1 (фиг.4, 5) или над ней (фиг.6, 7) или часть основного упругого элемента 3 устанавливается над рамой 1, часть - под рамой 1, а часть на уровне рамы 1 (фиг.8) С противоположной стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 (перед осью колебаний 5 по ходу движения агрегата) устанавливается дополнительный упругий элемент 6, связанный с поворотным механизмом 7. Верхняя часть поворотного механизма 7 (фиг.3, 4, 5, 6, 7, 8) выполнена в виде цилиндрического пальца 8, который охвачен, например, дугообразными окончаниями (на фиг. не показаны) двух дополнительных упругих пластин - верхней 9 и нижней 10 дополнительного упругого элемента 6 или в виде отдельных дугообразных обхватов, упругих или не обладающих упругими свойствами (на фигуре не показаны). Для усиления упругих свойств дополнительного упругого элемента 6 под нижней упругой пластиной 10 или над верхней пластиной 9 может устанавливаться дополнительная упругая пластина 11, симметрично или ассиметрично оси колебаний 5. Нижняя часть поворотного механизма 7 также может быть выполнена в виде цилиндрического пальца 12, который вращается во втулке 13 или обхватах, аналогичных обхватам под палец 6 (на фиг. не показаны). Втулка 13 или обхваты соединены с опорной пластиной 14, в нижней части которой устанавливается (с возможностью съема или без нее) нижнее окончание стойки 2, к которому крепится рабочий орган 4 со ступицей 15, выполненный, например, в виде диска.
Ступица 15 закрепляется к нижнему окончанию стойки 2 с помощью резьбовых соединений 16. Стойка 2, при установке на нее дисков, может выполняться поворотной, с поворотом вокруг вертикальной оси относительно рамы 1.
Правая часть опорной пластины 14 (фиг.3) и основной упругий элемент 3 соединяются между собой, например, с помощью, по меньшей мере, одной распорной втулки 17, пластины и/или шайб 18 и резьбовых соединений 19. Распорные втулки 17 могут выполняться упругими (в виде неметаллических втулок (фиг.3, 4, 5, 8), и/или витковых пружин (фиг.7) и.т.д.), т.е. распорные втулки 17 могут выполняться в виде дополнительных упругих элементов, устанавливаемых со стороны основного упругого элемента 3 (относительно оси колебаний 5). Основной упругий элемент 3 выполняется в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины одинаковой или разной ширины (фиг.9). Аналогично может выполняться и дополнительный упругий элемент 6. При этом ширина и/или толщина пластин основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов может выполнятся наибольшей у оси колебаний 5 и уменьшаться к окончанию упругих элементов 3 и 6. Такое исполнение позволяет уменьшать жесткость пластин упругих элементов 3 и 6 к их окончанию и увеличить вертикальную составляющую их хода при встрече с препятствием.
При этом основной 3 и дополнительный 6 упругие элементы могут выполняться таким образом, что левая (передняя по ходу агрегата) часть пластин 9, 10 и 11 (относительно оси колебаний 5 рабочего органа 4) заявляемого устройства является дополнительным упругим элементом 6, а правая часть указанных пластин является основным упругим элементом 3. Центральная часть пластин 9, 10 и 11, например, с помощью резьбовых соединений 20 закрепляется к нижней части 21 верхнего окончания стойки 2.
Левые окончания дополнительного упругого элемента 6 и опорной пластины 14 соединены между собой тягами 22. Для осуществления поворота рабочего органа относительно рамы 1 вокруг вертикальной оси в последней выполняется втулка (на фиг. не показана), а на верхнем окончании стойки 2 закрепляется кронштейн 23.
Упругие элементы 3 и 6 могут выполнятся сборными, например, из упругих пластин одинаковой (фиг.3-6) или разной ширины (фиг.10) и толщины или одинаковой толщины и разной ширины. Например 2 верхние пластины 24 основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов могут быть в 2 раза уже соприкасающейся с ними 1 нижней пластины 25. Таких полных или неполных чередований набора пластин может быть до 25, в зависимости от назначения устройства, т.е. для сельскохозяйственных культур число чередований пластин может быть от 1,5 до 10 (при толщине пластин от 0,0003 м до 0,05 м и их ширине от 0,005 м. до 0,25 м), а для саженцев деревьев разных возрастов - до 25 чередований при толщине пластин от 0,005 до 0,9 м. и их ширине от 0,01 м. до 0,5 м.
Набор пластин упругих элементов 3 и 6 может выполнятся, например, в виде пластин одинаковой или разной толщины и ширины (в т.ч. и переменных) по 2 в горизонтальном ряду, и таких горизонтальных рядов может быть как и при чередовании наборов пластин от 1 до 50 в зависимости от технологического назначения устройства.
Как вариант, к нижней части опорной пластины 14 может крепиться, с помощью резьбовых соединений или иным образом стойка 2 для рыхлящего рабочего органа 4 в виде лап (фиг.4, 5, 6, 7, 8). При этом для надежной фиксации стойки 2 относительно основного упругого элемента 3, по меньшей мере, одна гайка резьбового соединения может устанавливаться над стойкой 2 и, по меньшей мере, одна гайка - под стойкой 2 чизельного рабочего органа 4, над гайкой сверху стойки 2 может устанавливаться пластина 18, над которой устанавливается шайба (на фиг. не показана), над ней упругий элемент 17 в виде, по меньшей мере, одной неметаллической втулки 17 или витковой пружины 17. Между упругим элементом 17 и основным упругим элементом 3 также может устанавливаться шайба (на фиг. не показана).
Дополнительный упругий элемент расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом 3, может выполнятся сборным в виде упругой неметаллической втулки 17 и пружины 26, причем втулка 17 может устанавливаться внутри пружины 26 (фиг.7).
В состав агрегата для предпосевной обработки почвы могут входить пассивноприводные рабочие органы, например, спиральные противоэрозионные катки 27 (фиг.1, 2).
Устройство работает следующим образом.
max.
1
2
1
2
обр.
1
2
При встрече с препятствием рабочий орган 4 поднимается на высоту h Подъем рабочего органа 4 обеспечивают, по меньшей мере, одним основным упругим элементом 3, установленным, к примеру, между рамой 1 и рабочим органом 4 по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. При этом обеспечивают дополнительное перемещение рабочего органа 4 по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие посредством поворотного механизма 7, с одновременной интенсификацией подъема рабочего органа 4. При этом преодолевается сила упругости основного упругого элемента 3 и дополнительного упругого элемента 6, расположенного с противоположной стороны от основного упругого элемента 3 относительно оси колебаний 5 рабочего органа 4, и взаимодействующего с поворотным механизмом 7. При этом, в результате расположения основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов по разные стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4, вектор результирующей силы F упругого сопротивления основного упругого элемента 3 противоположен вектору результирующей силы F (фиг.3-8) упругого сопротивления первого дополнительного упругого элемента 6. В результате действия моментов разнонаправленных сил F и F относительно оси колебаний 5 после прохождения препятствия рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжает рыхление почвы на глубине h. При этом в результате различной плотности почвенных агрегатов наблюдаются микроколебания рабочего органа от воздействия на рабочий орган, с одной стороны, переменных нагрузок, а с другой - действия моментов от упругих сил F и F. Возникающие автоколебания интенсифицируются за счет взаимодействия дополнительного упругого элемента 6 с элементами поворотного механизма 7. При этом значительно увеличивается частота колебаний. В режиме автоколебаний высокой частоты (автовибраций) рабочий орган 4 работает до встречи с очередным препятствием, затем процесс повторяется.
Интенсификация колебаний и дополнительная защита рабочего органа при встрече с препятствием (камни и т.д.) обеспечивается вторым дополнительным упругим элементом 17 (по меньшей мере одним), расположенным относительно оси колебаний 5 на стороне основного упругого элемента 3, который является дополнительным демпфером, предотвращающим выход из строя деталей основного упругого элемента 3 и дополнительно интенсифицирует автоколебания рабочего органа 4.
Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины разной ширины позволяет улучшить технологические свойства устройства (увеличить высоту подъема рабочего органа и уменьшить вероятность отказов в работе устройства).
Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде наборов пластин разной ширины и толщины, в т.ч. и переменного от центра к окончанию пластины сечения, позволяет увеличить отклонение рабочего органа вправо-влево по ходу движения устройства, что также улучшает его технологичность, увеличивая гибкость системы защиты рабочих органов и уменьшить вероятность отказов в работе устройства.
Процесс предпосевной обработки почвы или лущения стерни (ложный посев) завершают прикатыванием почвы спиральными противоэрозионными прикатывающими катками 26.
Таким образом, установка между и/или над рамой и рабочим органом дополнительного упругого элемента 6, поворотного механизма 7 дополнительного упругого элемента 17 и пластин разной ширины и/или толщины упругих элементов 3 и 6 обеспечивает интенсификацию колебаний рабочего органа (значительно увеличивает частоту колебаний), что улучшает качество дробления пласта почвы, и повышает надежность работы устройства за счет дополнительного демпфирования при встрече с препятствиями и, в результате, сохранения целостности и повышение ресурса рабочих органов.