КОМБИНИРОВАННЫЙ КУЛЬТИВАТОР
COMBINED CULTIVATOR

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к почвообрабатывающим машинам.
Известны почвообрабатывающие посевные машины, содержащие лапы-сошники и сзади них - спиральные катки, оси которых расположены V-образно симметрично оси машины с направлением вершины угла - назад /1/. Установка катков под углом к поперечной линии машины улучшает выравнивание микрорельефа поля и крошение верхнего слоя почвы. Недостаток орудия - отсутствие выравнивающих устройств перед лапами, что снижает качество выравнивания. Без предварительного перед лапами выравнивания микрорельефа поля затруднена его качественная обработка на малую (3-4 см) глубину под посев мелкосемянных культур, рапса, трав.
Известны почвообрабатывающие машины, содержащие последовательно установленные по их ширине захвата выравнивающие устройства в виде подпружиненной доски и ряда катков, расположенных перпендикулярно продольной оси машины, и нескольких рядов рыхлительных рабочих органов, за которыми размещены подпружиненные выравнивающая доска и два ряда катков /2 - агрегат АКШ-6, прототип/. Катки и доски, установленные под углом 90° к оси орудия, почву гребней в сторону не смещают и в основном выполняют функцию опорно-уплотнительных устройств. Поперечная доска, при увеличении на нее вертикальной нагрузки с целью улучшения выравнивания, заметно повышает тяговое сопротивление и склонна к сгруживанию почвы при наличии на поле продольных гребней и глыбистого микрорельефа. При накоплении почвы под катком также ухудшается равномерность и качество выравнивания, крошения и уплотнения почвы.
Технической задачей изобретения является улучшение качества крошения почвы и выравнивания микрорельефа поля, в том числе с продольными неровностями.
Сущность изобретения состоит в том, что в комбинированном культиваторе, содержащем несущую раму с устройством для соединения с энергосредством, закрепленную на раме центральную и шарнирно сопряженные с ней боковые секции с лапами, установленными на рамах секций в несколько рядов, размещенные перед ними ряд передних опорных катков и за ними - два ряда задних катков, при этом опорные катки расположены с перекрытием V-образно относительно продольной оси культиватора и к ней под углом 45°<α<arccos(1,1d/l), рабочая поверхность опорных катков выполнена в виде планок, размещенных по многозаходной цилиндрической спирали с шагом витка, большим ширины катка, и на катках с передней левой стороной - левое направление навивки спирали, а на катках с передней правой стороной - правое направление навивки, или, как вариант, рабочая поверхность опорных катков выполнена в виде цилиндрической спирали из прутка квадратного сечения с шагом витков, меньшим диаметра катка, при этом на катках с передней левой стороной - правое направление навивки, а на катках с передней правой стороной - левое направление навивки спирали. Кроме того, задние катки установлены по ходу попарно на рамках, шарнирно сопряженных с поводками, которые соединены с рамами секций, и катки заднего ряда смещены по ширине захвата относительно катков, установленных перед ними, на величину, по крайней мере, не меньшую расстояния между смежными катками в ряду, а сзади задних катков установлен ряд шлейф-катков, диаметр которых, по крайней мере, в два раза меньше диаметра катков, с рамками которых они упруго сопряжены.
Сравнение изобретения с прототипом показывает, что новым является размещение ряда передних опорных катков с перекрытием, V-образно относительно продольной оси культиватора и под углом к ней 45°<α<arccos(1,1d/l), а также выполнение их рабочей поверхности в виде планок, размещенных по многозаходной цилиндрической спирали с шагом витка, большим ширины катка, при этом на катках с передней левой стороной - левое направление навивки спирали, а с передней правой стороной - правое направление ее навивки, или, как вариант, рабочая поверхность опорных катков выполнена в виде цилиндрической спирали из прутка квадратного сечения с шагом витков, меньшим диаметра катка, при этом на катках с передней левой стороной - правое направление навивки, а на катках с передней правой стороной - левое направление навивки спирали. Кроме того, задние катки установлены по ходу попарно на рамках, шарнирно сопряженных с поводками, которые соединены с рамами секций, при этом катки заднего ряда смещены по ширине захвата относительно катков, установленных перед ними, на величину, по крайней мере, не меньшую расстояния между смежными катками в ряду, и сзади задних катков установлен ряд шлейф-катков, диаметр которых, по крайней мере, в два раза меньше диаметра катков, с рамками которых они упруго сопряжены.
V-образное перед лапами размещение с перекрытием опорных катков с особым при этом выполнением спиральных элементов их поверхности, сочетание с указанными других упомянутых признаков неизвестно, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».
Заявляемый комбинированный культиватор соответствует критерию «изобретательский уровень», так как основное техническое решение, использованное в нем, не является очевидным, и до сих пор не применяется в конструкциях, несмотря на его эффективность.
Заявляемый культиватор соответствует критерию «промышленная полезность», так как может найти широкое применение в машинах для предпосевной обработки почвы.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен комбинированный культиватор, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - вид поверхности барабанов катков с правой навивкой спиралей: А - многозаходная спираль из планок, Б - спираль из прутка квадратного сечения.
Комбинированный культиватор содержит соединенные шарнирно несущую раму 1 и сницу 2 с винтовой стяжкой 3 между ними. На несущей раме 1 закреплена центральная секция 4 и шарнирно сопряженные с ней секции правые боковые 5 и 6 и левые боковые 7 и 8, на рамах которых в четыре ряда установлены лапы 9. Сзади на несущей раме 1 установлена поворотная балка 10 с колесами 11 и кронштейном 12, сопряженным с гидроцилиндром 13 для подъема несущей рамы 1 с секциями 4-8 при переводе культиватора в транспортное положение. На раме 1 установлены гидроцилиндры 14 с шарнирными механизмами 15 и 16 подъема секций 6 и 7 в вертикальное положение (механизмы транспортного складывания культиватора) и гидроцилиндры 17…20 с шарнирными механизмами 21…24 - для подъема и поворота боковых секций 5 и 8 приблизительно на 180° при переводе машины в транспортное положение.
На рамах секций 4…8 под углом α и с перекрытием по ширине захвата установлен ряд опорных катков 25 с передней правой стороной и передней левой стороной с диаметром d их барабана и его шириной l. Стрелкой V на фиг.3 показано направление движения катков при работе (положение продольной оси культиватора), при этом на фиг.3, А - каток с правой навивкой и передней правой стороной, а на фиг.3, Б - с правой навивкой и передней левой стороной. Относительно продольной оси культиватора катки 25 и 26 расположены V-образно вершиной угла назад, и их оси на каждой стороне параллельны, а угол α между продольной осью культиватора и осями катков больше 45° и меньше . При этом обеспечивается возможность размещения катков 25 и 26 с перекрытием, но без соударения барабанов смежных катков, а также необходимый угол установки элементов поверхности барабана (спирали) катков для эффективного бокового смещения почвы продольных гребней и лучшего выравнивания микрорельефа поля. Опорные катки 25 и 26, установленные с перекрытием, работают без огрехов по всей ширине захвата культиватора.
Рабочая поверхность 27 и 28 барабанов опорных катков 26 и 25 выполнена в виде зубчатых планок, размещенных по многозаходной цилиндрической спирали с шагом витка, большим ширины l катка (длины l барабана катка). Для улучшения бокового смещения почвы катки с передней левой стороной выполнены с левым направлением навивки спиралей, а на катках с передней правой стороной - правое направление навивки (вариант 1).
Рабочая поверхность барабанов опорных катков 26 и 25 выполнена в виде цилиндрической спирали из прутка квадратного сечения с шагом витков, меньшим диаметра d барабана 27 и 28 катков, при этом на барабанах 27 катков с передней левой стороной - правое направление навивки, а на барабанах 28 катков с передней правой стороной - левое направление навивки спирали (вариант 2, см. фиг.3Б). При этом с учетом угла установки барабанов и размещения на них спиралей (шага и направления навивки) достигается эффективный для бокового смещения почвы угол (менее 45°) между приторможенным заглубленным элементом спирали и направлением движения культиватора.
Установка катков под углом α обеспечивает их приторможивание, и влияет на боковое смещение почвы больше, чем угол подъема спирали.
Варианты выполнения поверхности обусловлены типом обрабатываемой почвы. Для летне-осенних обработок почвы с сухими глыбами предпочтительнее зубчатые планки на барабанах катков. Для обработки преимущественно влажной почвы в весенний период - барабаны в виде цилиндрической спирали из прутка квадратного сечения.
Рамки 29 и 30 опорных катков 25 и 26 снабжены винтовым механизмом 31 регулировки высоты их установки относительно рам секций 4…8, что обеспечивает возможность регулирования глубины обработки лапами 9.
Катки 32 и 33 установлены сзади лап 9 в два ряда по ходу попарно на рамках 34, снабженных шарнирно сопряженными с ними поводками 35, закрепленными на рамах секций 4…8. Катки 33 заднего ряда по ширине захвата смещены на величину S относительно установленных перед ними катков 32. Интервал s между смежными барабанами в каждом ряду сзади лап 9 не превышает величину S поперечного смещения катков заднего ряда относительно переднего.
Поверхность барабанов катков 32 может быть такой же, как на барабанах 27 и 28 передних катков. Поверхность барабанов катков 33 выполнена из труб, изогнутых по спирали с шагом, большим длины барабана.
Комбинированный культиватор содержит нагнетательные и сливные гидромагистрали к гидроцилиндрам 13, 14 и 17…20 (не показаны).
1
Сзади заднего ряда катков 33 на подпружиненных или упругих поводках 37, сопряженных с рамками 34, установлен ряд шлейф-катков 36 с гладкой поверхностью, у которых диаметр d, по крайней мере, в два раза меньше диаметра D катков 33. Поверхность барабанов шлейф-катков выполнена из полиэтилена высокого давления или полиуретана или другой не залипающей мало истирающейся пластмассы. Давление шлейф-катков на почву (их выравнивающая эффективность) регулируется за счет упругих поводков или пружинных механизмов жестких поводков.
При переводе культиватора в транспортное положение и подаче масла к гидроцилиндрам 14 и 17…20 первыми поднимаются и поворачиваются боковые секции 5 и 8, затем секции 6 и 7 и несущая рама 1 со всеми секциями - за счет поворота балки 10 и опускания колес 11. В транспортном положении боковые секции расположены вертикально, при этом секции 6 и 7 - снаружи, а 5 и 8 - между ними. При транспортировании культиватора рычаг парораспределителя энергосредства должен находиться в положении «нейтрально». При переводе культиватора в транспортное положение вначале опускаются боковые секции 6 и 7, затем 5 и 8 и наконец - несущая рама 1.
При работе комбинированного культиватора глубину рыхления ограничивают катки 25 и 26, установленные на необходимой высоте относительно рам 4-8 или лап 9. Они крошат отдельные глыбы и комки, попавшие под элементы рабочей поверхности барабанов 27 и 28. За счет их установки под углом к продольной оси культиватора больше 45° и меньше  барабаны 27 и 28 вращаются с приторможиванием. При этом почву продольных гребней и других возвышений микрорельефа они спиральными планками или прутками смещают в бороздки и другие его понижения и выравнивают поверхность поля перед лапами. Лапы 9 (лапы или долота на упругих стойках) рыхлят и крошат обрабатываемый слой почвы. Катки 32 и 33 дополнительно крошат верхний слой почвы, заравнивают следы стоек лап 9 и уплотняют почву. Вследствие поперечного смещения первого 32 и второго 33 рядов катков они также работают без огрехов. Шлейф-катки 36 заравнивают поперечные микрогребни от рабочих элементов расположенных перед ними катков 32 и 33 и окончательно выравнивают микрорельеф поля.
Комбинированный культиватор без опорных колес качественно на заданную глубину выполняет финишную предпосевную обработку почвы под посев культур с малой (на 2…4 см) глубиной заделки семян: овощных, трав, рапса, а также под зерновые и пропашные культуры на глубину до 10 см.
Источники информации
1. Развитие машин для минимальной и нулевой обработки почвы. М., «Рос-информагротех», 2007, - с.43-46.
2. www.kultivator.ru./ Продукция - технологии - Агрегат АКШ-6 (прототип).