КУЛЬТИВАТОР ВИНОГРАДНИКОВЫЙ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям и может быть применена для культивации и рыхления почвы в садах, молодых и плодоносящих виноградниках.
Известна машина для культивации и рыхления почвы в междурядьях молодых и плодоносящих виноградников «Виноградарь» ПРВН-2,5А, состоящая из рамы, рабочих органов, опорных колес с механизмом регулирования их положения [см. Механизация виноградарства / П.П. Хмелев, В.Я. Зельцер, А.Е. Корючкин. М.: Колос, 1971. - С. 109-112]. Универсальность машины обеспечивается заменой рабочих органов.
Недостатком известного технического решения является высокая энергоемкость процесса обработки почвы при использовании унифицированных по ширине захвата культиваторных лап, а при глубокой обработке междурядий виноградников необходимость осуществления монтажных работ по дополнительному усилению основной рамы. Кроме того, базовая расстановка рабочих органов в виде клина в три ряда, по ширине захвата машины, с расположением центральной лапы впереди на переднем брусе рамы, может приводить, при обработке участков с приостановкой при повышенном содержании сорной растительности, к забиванию и работы культиватора.
Известен культиватор для культивации и рыхления кустовых плантаций з двухрядным расположением рабочих органов, оборудованный в первом ряду набором стрельчатых лап с шириной захвата меньшей, чем во втором. По бокам рамы культиватора, на параллелограммных механизмах, смонтированы специальные каретки с рабочими органами для обработки почвы между кустами [Культиваторы / П.М. Василенко, П.Т. Бабий. К.: Издательство Украинской академии сельскохозяйственных наук, 1961. - С. 147-149]. Такая расстановка рабочих органов культиватора обеспечивает выравнивание нагрузки на раму, а также на лапы и узлы крепления, так как лапы первого ряда воздействуют на еще недеформированную почву, а впереди лап второго ряда почва частично взрыхлена лапами первого ряда в зоне перекрытий.
Недостатком данного технического решения является высокая энергоемкость проведения разноглубинных процессов обработки почвы, подверженность стоек рабочих органов первого ряда забиванию растительными остатками, что отрицательно влияет на степень подрезания сорняков.
Известно почвообрабатывающее орудие, на раме которого закреплены посредством стоек рабочие органы, опорные колеса, дисковые ножи, винтовой механизм, растяжки с натяжным устройством и навесное устройство. Дисковый нож, размещенный перед растяжкой рабочего органа, расположен с ним в одной продольно-вертикальной плоскости и установлен на винтовом механизме, а ось ножа размещена ниже оси опорного колеса [SU 1461380, А01В 49/02 Почвообрабатывающее орудие / Белоногов В.А., Любимов А.И., Нефедов Б.А., Архипов А.С., №3983410/30-15, Заявл. 02.12.1985, Опубл. 28.02.1989, БИ №8]. Дисковые ножи одновременно разрезают сорняки и пожнивные остатки в вертикальной плоскости, исключая забивание стоек сорняками, улучшая качество обработки почвы и снижая тяговое сопротивление движению орудия.
Недостатком почвообрабатывающего орудия является низкая эффективность использования дисковых ножей, что разрезают почву перед стойками рабочих органов, образование почвенных гребней и комков.
Известно почвообрабатывающее комбинированное орудие, на раме которого установлены под углом к поперечной линии дисковые батареи с горизонтальными валами, а сзади них дисковые лапы, выполненные в виде расположенного выпуклостью вверх сферического диска с поворотной стойкой по центру диска, наклоненной на 2÷8° в сторону передних концов дисковых батарей [Патент RU 2280344, А01В 49/02 Почвообрабатывающее комбинированное орудие / Жук А.Ф., Юнусов Г.С., Жук В.А. №2005105556/12, Заявл. 28.02.2005, Опубл. 28.02.2005, Бюл. №21]. Дисковые батареи устройства измельчают растительные остатки и крошат верхний слой почвы, а дисковые лапы, вслед за ними, подрезают почвенный пласт на установленную глубину, зависящую от высоты крепления стойки. Измельченные батареей растительные остатки не обволакивают стойку вследствие малой длины и постоянного ее вращения.
Недостатки известного почвообрабатывающего орудия заключаются в низкой эксплуатационной надежности дисковых лап при культивации участков виноградниковых междурядий в весенне-осенний и вегетационный периоды с высоким содержанием измельченных обрезков виноградной лозы и при рыхлении на повышенную глубину.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является известный почвообрабатывающий агрегат, к раме которого жестко закреплены рабочие органы - щелерезы, перед которыми установлены диски с гофрированными шагами, а диски через подвеску шарнирно присоединены к оси, которая крепится кронштейном к раме. Подвеска дополнительно прикреплена к раме с помощью штанги с пружиной. Опорное колесо агрегата через механизм регулирования глубины соединено с рамою, в передней части рамы агрегата размещена навеска [Декларационный патент UA 35701, А01В 49/02 Почвообрабатывающий агрегат / Шмат С.И., Hex А.В., Корнев Ю.Н., Мороз С.Н. №98020940, Заявл. 24.02.1998, Опубл. 16.04.2001, Бюл. №3 - прототип]. При движении агрегата диски проделывают в почве щели на глубину, которая регулируется перестановкой пружины на штанге. По щелям, образованным частью дисков, проходят рабочие органы, которые увеличивают предварительно проделанные щели до глубины заданной механизмом опорного колеса.
Недостатками известного технического решения являются высокая энергоемкость обработки почвы, низкая эффективность борьбы с многолетними корневищами сорняков, заключающаяся в систематическом истощении их путем подрезания надземной части, выбора корневищ при их выворачивании и мульчировании засоренных виноградниковых междурядий.
Поэтому целью предлагаемой полезной модели является снижение энергетических затрат, расширение технологических возможностей культиватора при улучшении качества разноглубинной культивации почвы в междурядьях виноградников в течение весенне-осеннего и вегетационного периода, для борьбы с сорняками и сохранения влаги.
Для решения поставленных задач, предложен культиватор виноградниковый, содержащий раму, рабочие органы, разрезающий диск, подвеску, шарнирно прикрепленную к оси, штангу, пружину, навеску, согласно полезной модели рама выполнена сварной из поперечных и продольных квадратных труб одинакового сечения, на держателях поперечных труб закреплены рабочие органы в два ряда, передний ряд состоит из лапы со стойкой, имеющей в верхней части отверстия для изменения положения ее установки в держателе по вертикали и установленного перед ней зубчатого дискового ножа, корпус которого соединен в передней части шарнирно, а в задней - пружиной автоколебаний с рычагом, который оконечностью закрепленный на кронштейне держателя стойки лапы, а в передней части он закреплен штангой с нажимной пружиной на кронштейне передней поперечной трубы рамы, причем рабочий орган заднего ряда содержит лапу со стойкой, закрепленной в держателе задней поперечной трубы рамы, снабженной конструктивно совмещенными выдвижными по торцам консолями, обеспеченными держателями для крепления дополнительных стоек культиваторных рабочих органов на передней поперечной трубе рамы приварены кронштейны для крепления к нижним тягам гидронавески тягового средства, а для присоединения верхней тяги установлена навеска с кронштейном, соединенная растяжкой с задней поперечной трубой рамы, при этом за задним рядом рабочих органов установлен прикатывающий каток сварной конструкции, состоящий из планок, радиально закрепленных на дисках, которые приварены к валу, закрепленному шарнирно по торцам на рычагах, соединенных с кронштейнами задней поперечной трубы рамы, а рычаги в средней части по длине соединены балкой, по центру которой, через кронштейн каток соединен с винтовым механизмом регулирования его положения, при этом горизонтальное положение рамы и глубина хода рабочих органов имеют возможность регулирования винтовыми механизмами положения опорных колес и прикатывающего катка.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом культиваторе виноградниковом перед первым рядом рабочих органов установлены разрезающие ножи в виде зубчатых дисков на двухпружинной виброподвеске, а задняя поперечная труба рамы снабжена по торцам выдвижными консолями, обеспеченными держателями для крепления дополнительных культиваторных рабочих органов, для присоединения верхней тяги установлена навеска с кронштейном, которая соединена растяжкой с задним поперечным брусом рамы. К раме присоединен прикатывающий каток, соединенный с винтовым механизмом регулирования его положения, при этом горизонтальное положение рамы и глубина хода рабочих органов отрегулированы винтовыми механизмами положения опорных колес и прикатывающего катка.
Известные технические решения культиваторов, включающие различные рабочие органы, решают или другие технические задачи или требуют для функционирования повышенного расхода энергии, тогда как в заявляемом культиваторе виноградниковом перед первым рядом рабочих органов применены зубчатые разрезающие диски, установленные на виброподвеске, включающей нажимную пружину и пружину автоколебаний, унифицированные культиваторные рабочие органы. Задняя поперечная труба рамы снабжена по торцам выдвижными консолями, обеспеченными держателями для крепления дополнительных рабочих органов для увеличения ширины захвата, а техническое решение по применению катка повышает качество обработки почвы, при этом горизонтальное положение рамы и глубина хода рабочих органов отрегулирована наряду с гидросистемой тягового средства винтовыми механизмами положения опорных колес и прикатывающего катка.
Таким образом, заявляемый культиватор виноградниковый соответствует критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где приведено схематическое изображение культиватора виноградникового: на фиг. 1 вид сбоку, на фиг. 2 вид сверху. Культиватор имеет сварную раму 1 из двух поперечных и двух продольных квадратных труб одинакового сечения. На раме приварены держатели 2 для крепления двух рядов рабочих органов. Передний ряд закреплен на передней поперечной трубе 3 рамы.
Рабочий орган переднего ряда комбинированный и включает лапу 4, закрепленную стойкой 5 в держателе, стойка в верхней части имеет отверстия 6 для изменения положения установки ее в держателе, и установленного перед ней зубчатого дискового ножа 7. Корпус 8 дискового ножа соединен в передней части шарниром 9, а в задней - пружиной автоколебаний 10 с рычагом 11. Рычаг соединен шарнирно с кронштейном 12 держателя, а штангой 13 с нажимной пружиной 14 - с кронштейном 15 рамы.
Культиваторный рабочий орган заднего ряда стойкой 16 закреплен в держателе на задней поперечной трубе 17 рамы, которая снабжена по торцам выдвижными консолями 18 с фиксаторами положения 19, консоли обеспечены держателями для крепления дополнительных рабочих органов.
К передней поперечной трубе рамы присоединено опорное колесо 20 через механизм 21 регулирования положения рамы по вертикали. На ней же приварены кронштейны 22 для крепления к нижним тягам гидронавески тягового средства. Для присоединения верхней тяги гидронавески тягового средства установлена навеска 23 с кронштейном 24, которая соединена растяжкой 25 с задней поперечной трубой рамы.
За задним рядом рабочих органов установлен пластинчатый прикатывающий каток 26 сварной конструкции, состоящий из планок, радиально закрепленных на дисках 27, которые приварены к валу 28, закрепленному шарнирно по торцам на левом рычаге 29 и правом рычаге 30, соединенных, соответственно, с левым кронштейном 31 и правым кронштейном 32 задней поперечной трубы рамы, при этом рычаги в средней части по длине соединены балкой 33, а по центру балки, через кронштейн 34 балки каток шарнирно соединен с винтовым механизмом 35 регулирования его положения, закрепленным шарнирно на кронштейне 36 навески.
Культиватор виноградниковый работает следующим образом. Перевод культиватора в рабочее положение осуществлен гидросистемой тягового средства через нижний кронштейн 22 и верхний кронштейн 24 навески 23 рамы 1, при этом горизонтальное положение рамы 1 и глубина хода рабочих органов 5 и 16 отрегулированы винтовыми механизмами 21 и 35 положения опорных колес 20 и прикатывающего катка 26. Глубина хода лаповых рабочих органов отрегулирована и положением стойки 5 в держателе 2 фиксацией болтом через сквозное отверстие 6, а глубина хода зубчатых дисковых ножей 7 отрегулирована положением нажимной пружины 14.
Базовая ширина захвата культиватора -2 м, предусматривает установку четырех рабочих органов: в первом ряду и трех во втором, настройка на обработку междурядий 2,5 осуществляется за счет выдвижения по торцам задней поперечной трубы 17 рамы 1 конструктивно совмещенных консолей 18 с дополнительными, по одному на каждой консоли, рабочими органами и закреплением их положения фиксатором 19.
При поступательном движении культиватора дисковые зубчатые ножи 7 под действием нажимной пружины 14 и пружины автоколебаний 10 имеют возможность внедрения в почву сегментом из трех-четырех зубьев и прорезают ее, образовывая щели, перерезая растительные остатки. При этом ось дискового ножа 7 ниже оси опорного колеса 20. По прорезанным в вертикально-продольной плоскости щелям движутся стойки 5 с лаповыми 4 рабочими органами первого ряда, воздействуя на отчасти деформированную почву. А лапы рабочих органов второго ряда движутся по почве взрыхленной лапами первого ряда в зоне перекрытий.
Экспериментальный образец культиватора виноградникового изготовлен сектором разработки и исследований макетных и экспериментальных технологических установок ФГБНУ «ВННИИВиВ «Магарач» РАН». Основные модифицированные узлы для опытного образца культиватора для виноградников изготовлены с учетом результатов опробования макетных образцов комбинированных культиваторных рабочих органов проведенных в почвенном канале и в полевых условиях экспериментального хозяйства Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского» пгт Аграрное, Симферопольского района. Получены данные свидетельствуют о снижении тягового сопротивления комбинированных рабочих органов, содержащих зубчатые дисковые ножи на двухпружинной подвеске и культиваторные лапы, подтверждено устойчивое снижение тягового сопротивления рабочих органов при использовании зубчатых разрезающих дисков на виброподвеске относительно дисковых ножей со сплошной и рифленой поверхностями.
Разрезающие дисковые зубчатые ножи закреплены шарнирно, стойки с лапами жестко прикреплены к трубе рамы машины. Эта система крепления отличается простотой конструкции и малым весом. На стойках культиватора установлены универсальные стрельчатые полольные лапы шириной захвата 330 мм. Лапы на раме расположены в два ряда. Расстояние между носками лап первого и второго рядов составляет 55 см. Угол крошения принят 25…30°, угол заострения лап 12…15°. Регулировка культиватора по углу крошения произведена верхним винтом навески трактора. Для полного подрезания сорняков лапы в горизонтальной плоскости установлены с перекрытием 5 см. Величина защитной зоны установлена 26 см. Расстояние между серединами лап составляет 275 мм. В переднем ряду на раме культиватора установлено 4-ре дисковых ножа в комбинации с 4-ма стойками культиваторных лап, а во втором ряду 3-ри стойки с культиваторными лапами при обработке междурядий 2,0 м и 5 стоек при обработке междурядий 2,5 м.
Культиватор опробован и для применения при рыхлении почвы в междурядьях виноградников. При этом на стойки взамен стрельчатых лап установлены рыхлительные лапы шириной захвата 130 мм. Для ступенчатого регулирования стоек по высоте (в случае применения культиватора для рыхления почвы) в стойках предусмотрен ряд отверстий.
По экспериментальным результатам опробования технических решений в производственных условиях получены данные для разработки конструкторской документации на опытный образец культиватора для виноградников.
Использование полезной модели расширяет технологические возможности культиватора виноградникового. Зубчатые дисковые ножи, используя вибрационный эффект, крошат верхний слой почвы, перерезают растительные остатки. Стрельчатые лапы подрезают почвенный пласт на установленную глубину, зависящую от крепления стойки и регулировочных механизмов. Барабан катка дополнительно крошит разрыхленный слой почвы, мульчирует ее и выравнивает от гребней и борозд, что улучшает тепловой режим почвы, ускоряет созревание винограда и способствует вызреванию лозы.
Совокупность существенных признаков полезной модели позволяет достигнуть технический результат, о чем свидетельствует существующая следующая причинно-следственная связь. Культиватор позволяет обрабатывать почву с подрезанием сорной растительности на глубину 6…20 см, что предупреждает образование уплотненного слоя и предотвращает уменьшение высушивания почвы в междурядьях виноградников с шириной междурядий 2,0 и 2,5 м.
Применение комбинированных рабочих органов с дисковым зубчатым ножом на виброподвеске снизит тяговое сопротивление, повышает эксплуатационную надежность, исключает забивание культиватора сорной растительностью.
В целом, указанные отличительные признаки и свойства культиватора виноградникового расширяют технологические возможности, обеспечивают снижение энергетических затрат при улучшении качества разноглубинной культивации и рыхления почвы в междурядьях виноградников в течение весенне-осеннего ухода за виноградниками и в вегетационный период для борьбы с сорняками и сохранения влаги.