ДИСКОВЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к почвообрабатывающим агрегатам, предназначенным для предпосевной обработки почвы без предварительной вспашки, для рыхления и подготовки почвы под посев, для послеуборочной обработки почвы.
Известна садовая дисковая двухследная борона согласно авторскому свидетельству СССР №1491357, А 01 В 21/08, приоритет 23 03.87. Садовая дисковая двухследная борона содержит раму, механизм навески, шарнирный параллелограмм механизма смещения и два ряда секций дисковых рабочих органов, каждый из которых имеет ось вращения, при этом каждый диск снабжен поворотным кронштейном, один конец которого соединен с осью вращения диска, а другой - с рамой посредством вертикального шарнира, ось которого расположена на одной вертикали с осью вращения диска и его режущей кромкой, причем ось поворота каждого диска последующего ряда смещена относительно оси поворота предыдущего ряда на половину расстояния между смежными дисками в ряду. Диски установлены в противоположные стороны и имеют регулируемый угол атаки.
Недостатком данной садовой дисковой бороны является неудовлетворительное качество обработки почвы, так как диски установлены под углом 90° к поверхности земли, в связи с этим не могут производить оборот пласта и перемешивание обработанного слоя почвы, в результате чего ухудшается качество обработки почвы.
Известен режущий узел дискового почвообрабатывающего орудия согласно свидетельству РФ №51814 на полезную модель, А 01 В 5/00, приоритет 2005.09.15. Узел содержит стойку с осью, на которой свободно на подшипнике установлен режущий диск, при этом подшипник снабжен двумя уплотнениями, на диске выполнена внутренняя заточка и он установлен под углом равным 15°.
Недостатком данного режущего узла является то, что нет регулировки угла наклона оси диска к плоскости поверхности земли, т.е. диск работает только под одним углом, и, следовательно, нет возможности перестроить его для выполнения других агротехнических задач и типа почвы. Кроме того, расположение подшипниковых узлов в рабочей зоне приводит к снижению надежности работы устройства.
Известно также почвообрабатывающее орудие (культиватор) с устройством присоединения к трактору и рядами вогнутых дисков согласно патенту DE №19630079, классы МПК А 01 В 21/08; А 01 В 49/02; А 01 В 21/00; А 01 В 49/00; дата публикации - 1998.01.29. Культиватор содержит сцепки для присоединения к тягачу, минимум два ряда дисков, присоединенных к несущей раме, при этом диски могут вращаться вокруг вертикальных осей и могут фиксироваться в определенном положении на несущей раме, при этом диски меняют рабочее направление от одного ряда до следующего. Диски имеют регулируемый угол атаки. За рядами рабочих дисков расположены выравнивающие диски, а сзади у почвообрабатывающего орудия располагается уплотняющий каток.
Недостатком данного культиватора является неудовлетворительное качество обработки почвы, так как такое расположение рабочих дисков не позволяет получить качественного измельчения почвы по глубине и ширине захвата (остаются борозды и широкие валы земли), а профиль дна обработанной почвы получается гребнистым. После прохождения основных рабочих органов (дисков) остаются борозды и широкие валы земли. Идущие следом по поверхности земли выравнивающие диски только срезают образовавшиеся широкие земляные валы и засыпают борозды, следовательно дополнительной культивации не происходит. Уплотняющий каток выполняет только одну функцию уплотнения и, следовательно, не создает мульчирующего слоя на поверхности. Из всего вышесказанного можно сделать вывод: данный культиватор
может быть использован в сельском хозяйстве только для послеуборочной обработки почвы.
Известно также приспособленное к агрегатированию с трактором, т.е. являющееся почвообрабатывающим агрегатом, дисковое почвообрабатывающее орудие согласно патенту РФ на изобретение №2185044, А 01 В 21/08, приоритет 2000.07.04, выбранное в качестве наиболее близкого аналога. Дисковое почвообрабатывающее орудие содержит раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с возможностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки и расположены фронтально по ширине захвата, кроме того, диски на первом и втором брусьях установлены вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков. В последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли на величину равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, при этом диски имеют наклон к вертикальной плоскости.
Недостатком данного дискового почвообрабатывающего орудия является невысокое качество обработки почвы. Во-первых, после обработки получается гребнистое неровное дно, так как диски второго парного ряда установлены под тем же углом атаки, что и диски первого парного ряда. Во-вторых, так как последующие парные ряды дисков расположены в противоположную сторону относительно дисков первого парного ряда, то в результате на поверхности почвы после обработки образуются широкие борозды и валы земли, то есть поверхность обработанной земли гребнистая, неровная, с содержанием не измельченных комков земли и растительных
остатков. Кроме того, диски являются единственными рабочими органами на данном орудии и выполняют роль лемехов (отвалов), а дальнейшей культивации не производится, поэтому качество обработки почвы ухудшается, и как следствие требуются дополнительные затраты времени и энергоресурсов для дополнительной обработки при использовании для предпосевной обработки.
Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей почвообрабатывающего агрегата за счет обеспечения высокого качества обработки почвы при использовании, как для послеуборочной, так и для предпосевной подготовки почвы без предварительной вспашки, для рыхления и подготовки почвы под посев с образованием уплотненного семенного ложа и мульчирующего слоя на поверхности, для уничтожения сорняков и пожнивных остатков. При этом одновременно ставится задача снижения энергозатрат на обработку почвы.
Сущность полезной модели заключается в том, что дисковый почвообрабатывающий агрегат, содержащий приспособленную для присоединения к тяговому средству раму с продольными и с поперечными брусьями, на которых фронтально по всей ширине захвата, образуя парные ряды, закреплены стойки с дисками выпукло-вогнутой формы, установленными с возможностью вращения, при этом диски установлены с возможностью регулирования угла атаки, а их оси наклонены к плоскости поверхности земли, которая близка к горизонтальной, под острым углом так, что выпуклая сторона повернута к поверхности земли, а в каждом последующем ряду диски смещены в поперечном направлении относительно дисков предыдущего ряда на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, причем в первом парном ряду диски первого ряда установлены в одном направлении, а диски второго ряда - в противоположном направлении, т.е. вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны,
предлагается, дополнительно снабдить механизмом регулировки величины заглубления дисков переднего ряда, а в последующих за первым парных рядах диски установить соответственно в ту же самую сторону, что и в первом парном ряду.
В предлагаемом дисковом почвообрабатывающем агрегате рама может быть выполнена с возможностью подъема рабочих органов и снабжена колесным ходом, а механизм регулировки величины заглубления дисков переднего ряда может включать в себя шарнирно установленный на раме рычаг, соединенный одним концом с винтовым талрепом, а другим концом - с гидроцилиндром подъема рабочих органов, расположенным со стороны тягового средства.
Предлагаемый дисковый почвообрабатывающий агрегат может содержать выравнивающие рабочие органы вращательного типа. При этом рабочие органы вращательного типа могут быть выполнены в виде катков или модулей катков, включающих не менее двух последовательно установленных катков, причем рабочие элементы одного из катков выполнены рыхлительного типа, а другого - выравнивающего типа.
Угол атаки дисков в рядах, последующих за первым парным рядом, может быть больше, чем угол атаки дисков первого парного ряда.
Диски могут быть выполнены с возможностью регулирования угла наклона осей дисков относительно поверхности земли, близкой к горизонтальной.
Диски могут крепиться на осях, расположенных на концах стоек, при этом подшипниковые узлы, на которых свободно установлены диски, располагаются на выпуклой стороне диска и соответственно стойки расположены с этой же стороны.
Диски выпукло-вогнутой формы могут быть выполнены в виде сферических дисков.
Режущий край дисков может быть выполнен с фигурными выемками.
Расположение дисков выпукло-вогнутой формы так, что в последующих за первым соседних парных рядах они установлены соответственно в ту же самую сторону, что и в первом парном ряду, обеспечивает следующие преимущества: во время работы диски первого ряда первого парного ряда срезают почву от монолита (необработанная земля) и оборачивают ее на монолит, образуя первую борозду и первый вал, диски второго ряда первого парного ряда проходят также по монолитной почве и выбрасывают почву на первый вал и частично забрасывают первую борозду, образуя при этом вторую борозду. Таким образом, диски первого парного ряда идут по монолиту и образуют чередование одинаковых по ширине узких полос монолитной почвы и борозд. Диски третьего и четвертого рядов (т.е. диски второго парного ряда) обрабатывают узкие полоски монолитной почвы с валами обработанной рыхлой земли, легко срезая их и отбрасывая в образованные первым парным рядом борозды. Диски второго парного ряда затрачивают меньше энергии на обработку узких полос земли, при этом активно перемешивают и качественно измельчают почву по глубине и ширине захвата. Таким образом, качество обработки почвы повышается с одновременным снижением энергозатрат на обработку.
Введение механизма регулировки величины заглубления дисков переднего ряда обеспечивает повышение качества обработки почвы за счет возможности более точной регулировки глубины обработки в зависимости от состояния и вида почвы, а также типа обработки (предпосевная, послеуборочная).
Введение в почвообрабатывающий агрегат транспортных колес с механизмом подъема рамы дает возможность использования его в агрегате с дополнительными рабочими органами вращательного типа в виде катков или модулей катков, а обработка почвы выравнивающими рабочими органами вращательного типа способствует повышению качества обработки почвы. Использование транспортных колес повышает надежность транспортирования дискового агрегата своим ходом. Использование
почвообрабатывающих агрегатов повышает производительность труда за счет сокращения энергоресурсов и трудозатрат.
Выполнение механизма регулировки величины заглубления дисков переднего ряда в виде шарнирно установленного на раме рычага, соединенного одним концом с винтовым талрепом а другим концом - с гидроцилиндром подъема рабочих органов, расположенного со стороны тягового средства, позволяет реализовать простой и надежный в работе механизм. Данный механизм способствует простой, нетрудоемкой и в то же время точной регулировке и настройке величины заглубления дисков, позволяет поддерживать глубину обработки постоянной на всем обрабатываемом поле, что обеспечивает стабильно высокое качество обработки почвы.
Введение рабочих органов вращательного типа обеспечивает повышение качества обработки почвы за счет устранения огрехов (валы и борозды), образовавшихся в процессе работы сферических дисков. Катки разбивают комки, вычесывают и измельчают подрезанные сорняки, создают уплотненное семенное ложе с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя, выравнивают поверхность обработанной почвы, что позволяет расширить функциональные возможности орудия за счет возможности проведения предпосевной обработки.
Возможность использования в агрегате рабочих органов вращательного типа, выполненных в виде катков или модулей катков, включающих не менее двух последовательно установленных катков, причем рабочие элементы одного из катков выполнены рыхлительного типа, а другого - выравнивающего типа позволяет устранять гребнистость поверхности почвы, образовавшуюся после обработки сферическими дисками, что обеспечивает повышение качества обработки почвы. Модули катков разбивают комки, вычесывают и измельчают подрезанные сорняки, создают уплотненное семенное ложе с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя, выравнивают поверхность обработанной почвы, что также
способствует повышению качества обработки и дает возможность использования данного дискового почвообрабатывающего агрегата для предпосевной обработке почвы.
Возможность регулирования угла атаки дисков, последующих за первым парным рядом, в сторону увеличения позволяет увеличить глубину обработки почвы и ширину среза, тем самым обеспечивается более ровный (не гребнистый) профиль дна обработанной почвы. Предпосылки для увеличения угла атаки дисков второго парного ряда создаются за счет снижения нагрузки на них при прохождении по узким полосам монолитной почвы. Увеличение угла атаки также способствует более полному подрезанию растительных остатков, обеспечивает качественное измельчение и рыхление обрабатываемого слоя почвы. Таким образом, качество обработки почвы повышается с одновременным снижением тяговых усилий, а следовательно энергозатрат.
Возможность регулирования угла наклона осей дисков в сторону увеличения на 5-10° относительно поверхности земли, близкой к горизонтальной плоскости позволяет повысить качество обработки за счет обеспечения возможности лучшего оборачивания, разрыхления и перемешивания пластов почвы.
Выполнение основных рабочих органов так, что диски крепятся на осях, расположенных на концах стоек, при этом подшипниковые узлы, на которых свободно установлены диски, располагаются на выпуклой стороне диска и соответственно стойки расположены с этой же стороны обеспечивает повышение надежности и износостойкости подшипниковых узлов за счет удаления их из активной рабочей зоны, что устраняет возможность засорения и выхода их из строя. Все это повышает надежность работы дискового агрегата.
Выполнение режущего края дисков с фигурными выемками также способствует повышению качества обработки почвы.
На фиг.1 приведен заявляемый дисковый почвообрабатывающий агрегат, вид сверху. На фиг.2 приведен дисковый почвообрабатывающий агрегат, вид сбоку. На фиг.3 приведен диск, являющийся рабочим органом почвообрабатывающего агрегата, вид сбоку. На фиг.4 приведен вид А на фигуре 3, на котором показан диск, а стойка рабочего органа условно не показана. На фиг.5 приведен модуль катков, вид с торца.
Дисковый почвообрабатывающий агрегат содержит прицепное устройство 1 для соединения с тяговым средством (на фигурах не показано) рамы 2, выполненной из поперечных 3 и продольных 4 брусьев. На поперечных брусьях 3 фронтально по ширине захвата, образуя парные ряды (А, Б) смонтированы с возможностью поворота стойки 5 дисковых рабочих органов, на которых установлены с возможностью вращения выпукло-вогнутые, в данном случае сферические диски 6, являющиеся основными рабочими органами.
Рама 2 снабжена колесным ходом 7 и механизмом подъема рабочих органов, включающим в себя гидроцилиндр 8 колесного хода 7 и гидроцилиндр 9 прицепного устройства 1. На раме 2 установлены механизм 10 регулировки величины заглубления дисков 6 переднего ряда и выравнивающие рабочие органы вращательного типа в виде катков 11. Механизм 10 регулировки величины заглубления дисков переднего ряда включает в себя шарнирно установленный на раме 2 рычаг 12, соединенный одним концом с винтовым талрепом 13, а другим концом - с гидроцилиндром 9 прицепного устройства 1. Для регулировки угла атаки каждого ряда дисков 6 предусмотрены механизмы винтового типа, которые выполнены в виде талрепов 14, одним концом закрепленные на продольных брусьях 4 рамы 2, а другим соединенные с тягами 15, к которым шарнирно крепятся поводки 16, жестко закрепленные на верхних концах стоек 5 дисков 6, тем самым тяги 15 соединяют дисковые рабочие органы одного и того же ряда друг с другом. Для перевода агрегата из рабочего положения в транспортное и
обратно предназначен гидропривод 17. Фигурные вырезы 18, изображенные на фиг.4, расположены по режущему краю дисков 6. Диск 6, изображенный на фиг.3, крепится на оси, расположенной на нижнем конце стойки 5. Подшипниковый узел 19, на котором свободно установлен диск 6, располагается на выпуклой стороне 20 диска 6. Стойка 5 крепится к кронштейну 21, приваренному к подшипниковому узлу 19 с помощью крепежных разрушающих элементов в виде срезных болтов 22 и 23, при этом в кронштейне 21 выполнено, по меньшей мере, три отверстия для регулировки угла наклона оси дисков 6 к горизонтальной поверхности земли. Регулировка угла наклона оси диска 6 к поверхности земли осуществляется перемещением срезного болта 23 на соседнее отверстие в кронштейне 21. Модуль 24 катков, приведенный на фиг.5, состоит из двух последовательно установленных катков 25, 26. Рабочие элементы катка 25 выполнены рыхлительного типа в виде пластин, а рабочие элементы катка 26 - выравнивающего типа выполнены трубчатыми. Вариант выполнения почвообрабатывающего агрегата с модулями катков не показан на фигурах.
Дисковый почвообрабатывающий агрегат работает следующим образом.
Основными рабочими органами агрегата являются сферические диски 6 выпукло-вогнутой формы. Каждый диск 6 закреплен с возможностью вращения на соответствующей стойке 5. Стойки 5 дисковых рабочих органов каждого ряда соединены друг с другом тягами 15, что позволяет устанавливать одинаковый угол атаки и, как следствие, одинаковую величину заглубления дисков 6 каждого ряда.
Перед началом работы устанавливается угол атаки каждого ряда сферических дисков 6 в зависимости от условий работы и требуемой глубины обработки почвы. Регулировка угла атаки осуществляется перемещением тяг 15 с помощью винтовых механизмов - талрепов 14 и поворота стоек 5 с дисками 6 посредством поводков 16. Чем больше угол атаки, тем больше глубина обработки и полнее подрезание сорняков.
В транспортном положении гидроцилиндр 8 колесного хода 7 и гидроцилиндр 9 прицепного устройства 1 полностью открыты, т.е. штоки гидроцилиндров 8, 9 выдвинуты. Перевод дискового почвообрабатывающего агрегата в рабочее положение осуществляется посредством механизма подъема рамы 2 под воздействием гидропривода 17, соединенного с гидросистемой тягового средства (на фигурах не показаны). При одновременном закрытии гидроцилиндров 8 и 9 происходит опускание дисков 6 в рабочее положение, т.е. поворачивается рычаг 12 в сторону колесного хода 7. Рычаг 12 тянет за собой присоединенный одним концом винтовой талреп 13, прицепное устройство 1 поднимается вверх, поворачиваясь в шарнирных узлах (на фигурах не обозначены) соединения с рамой 2, при этом колесный ход 7 поднимается вверх и под действием собственного веса происходит плавное опускание рамы 2 с рабочими органами (дисками 6 и катками 11).
После контрольного прогона агрегата производится регулировка величины заглубления переднего ряда дисков 6 с помощью механизма 10 регулировки, т.е. в зависимости от состояния и вида почвы, а также от типа обработки, винтовой талреп 13 удлиняется или укорачивается, при этом рычаг 12 поворачивается (в сторону колесного хода 7 при увеличении глубины обработки или в сторону прицепного устройства 1 при уменьшении глубины обработки), а поперечный брус 3 рамы 2 с передним рядом дисков 6 опускается (при увеличении заглубления) или поднимается (при уменьшении заглубления). После установки требуемой величины глубины обработки положение талрепа 13 надежно фиксируется контргайкой (на фигурах не показана). В результате чего фиксируется постоянная величина глубины обработки почвы. Диски 6 вращаясь во время движения агрегата, подрезают растительные остатки и крошат обрабатываемый слой почвы. Фигурные вырезы 18 по режущему краю в дисках 6 улучшают дробление пласта земли, а также подрезание и выбрасывание на поверхность почвы растительных остатков.
В процессе работы агрегата диски 6 первого парного ряда А образуют чередование одинаковых по ширине узких полос монолитной почвы и борозд. Диски 6 второго парного ряда Б, имеющие угол атаки больше на 10-15° и соответственно большую глубину обработки, чем у дисков 6 первого парного ряда А, обрабатывают узкие полоски монолитной почвы с валами обработанной рыхлой земли, легко срезая их и отбрасывая в образованные первым парным рядом А борозды. Диски 6 второго парного ряда Б с меньшей затратой энергии осуществляют обработку узких полос земли, при этом активно перемешивают и качественно измельчают почву по глубине и ширине захвата.
Катки 11 устраняют огрехи (валы и борозды), образовавшиеся в процессе работы сферических дисков 6. Кроме того, они дополнительно разбивают комки, вычесывают и измельчают подрезанные сорняки, создают уплотненное семенное ложе на глубине заделки семян с образованием на поверхности почвы мульчирующего слоя, выравнивают поверхность обработанной почвы. Так как диски 6 второго парного ряда Б имеют угол атаки больше, чем угол атаки дисков 6 первого парного ряда А и, как следствие, большую величину заглубления и ширину оборачиваемого пласта земли, то профиль дна обработанной почвы получается ровным (без гребней).
Перевод агрегата из рабочего положения в транспортное происходит под воздействием гидропривода 17 в обратном порядке.
Таким образом, заявляемый дисковый почвообрабатывающий агрегат обладает расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения высокого качества обработки почвы при использовании, как для послеуборочной, так и для предпосевной подготовки почвы без предварительной вспашки, для рыхления и подготовки почвы под посев с образованием уплотненного семенного ложа и мульчирующего слоя на поверхности, для уничтожения сорняков и пожнивных остатков. При этом одновременно снижаются энергозатраты на обработку почвы.