СПОСОБ БЕЗОТВАЛЬНОЙ ВСПАШКИ ЗАДЕРНЕЛЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОЧВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR BOARDLESS PLOWING OF SOD MINERAL SOILS AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к глубокой безотвальной обработке почвы.
Известен способ безотвальной вспашки, заключающийся в рыхлении пахотного горизонта пассивными чизельными лапами.
Известно устройство для осуществления известного способа. Это плуги ПЧ-2,5 и ПЧ-4,5 [1] с чизельными рабочими органами.
Недостатком известного способа является то, что он сопровождается распылением верхнего слоя почвы (из-за буксования движителей тракторов вследствие высокого тягового сопротивления машин) и образованием повышенной глыбистости нижних горизонтов вследствие большого расстояния по ширине захвата между смежными лапами плугов (45 см).
Известен способ безотвальной вспашки плугами путем рыхления почвы активными чизельными зубьями, приводимыми во вращение от ВОМ трактора.
Известно устройство для осуществления данного способа - плуг Virec (фирмы Eurodrain) [2] с активными рабочими органами чизельного типа.
Недостатком известных способа и устройства является то, что они имеют повышенную энергоемкость (из-за применения чисто активных рабочих органов и появления в трансмиссиях тракторов циркулирующей мощности вследствие подталкивающей реакции почвы).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ [3], заключающийся в безотвальном и последующем активном рыхлении почвы. Рыхление пахотного горизонта производят пассивными рыхлительными лапами с последующей его разделкой активными рабочими органами - фрезерными ножами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качество прототипа устройство [3], включающее раму, силовую передачу, пассивные рабочие органы и расположенный за ними ротор с активными рабочими органами. Использован ротационный плуг ПР-2. В качестве пассивных рабочих органов использованы плоскорежущие лапы, в качестве активных - ножи.
Достоинством известного способа является то, что он позволяет устранить распыление верхнего слоя почвы и снизить энергоемкость процесса благодаря уменьшению тягового сопротивления машины практически до нуля, а следовательно, прекращению буксования движителей трактора.
Недостатком известного способа является малая производительность и образование лемехами лап «плужной подошвы», нарушающей водно-воздушный режим и снижающей плодородие почвы.
Кроме того, способ не может быть применен для обработки задернелых почв из-за сгруживания почвы, вследствие забивания межлапового пространства.
Техническая задача изобретения заключается в устранении «плужной подошвы», улучшении качества крошения почвы и обеспечении возможности работы на задернелых почвах с высокой производительностью.
гр
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе безотвальной вспашки задернелых минеральных почв, заключающемся в безотвальном и последующим активном рыхлении почвы, согласно изобретению проводят чередование пассивных и активных зон рыхления шириной не более 30 см с соотношением глубины пассивного рыхления h к ширине зон b и к подаче на один зуб активного рыхления S, равным h:b:S=0,7…1,0:1,0:1,0…1,4, глубина активного рыхления больше глубины пассивного на величину продольной гребнистости h активного рыхления, а растительные остатки отводят от середины активных и пассивных зон в стороны их границ на 80…100 мм.
Поставленная техническая задача достигается также тем, что в устройстве безотвальной вспашки задернелых минеральных почв, содержащем раму, силовую передачу, пассивные рабочие органы и расположенный за ними ротор с активными рабочими органами, согласно изобретению, пассивные и активные рабочие органы выполненные в виде чизельных лап и чизельных зубьев соответственно, размещены на раме в шахматном порядке и снабжены плавно изогнутыми цилиндрическими прутками, диаметром равным толщине чизельной лапы, концы которых удалены от плоскостей симметрии чизельной лапы на 80…100 мм.
гр
Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что проводят чередование пассивных и активных зон рыхления шириной не более 30 см с соотношением глубины пассивного рыхления h к ширине зон b и к подаче на один зуб активного рыхления S равным h: b: S=0,7…1,0: 1,0: 1,0…1,4, глубина активного рыхления больше глубины пассивного на величину продольной гребнистости h активного рыхления, а растительные остатки отводят от середины активных и пассивных зон в стороны их границ на 80…100 мм.
гр
Соотношение выбрано в оптимальных пределах и обеспечивает требуемое крошение почвы при малой энергоемкости, количество пассивных зон рыхления на одну больше, но глубина их меньше на величину h гребнистости активных зон, поэтому тяговое сопротивление обработке почвы будет близко к нулю, что устраняет распыление верхнего слоя почвы вследствие отсутствия буксования, а выбор чизельных рабочих органов устраняет «плужную подошву».
Отвод растительных остатков от середины зон в сторону их границ позволит использовать этот способ для обработки задернелых почв.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что новым в устройстве является то, что пассивные и активные рабочие органы, выполненные в виде чизельных лап и чизельных зубьев соответственно, размещены на раме в шахматном порядке и снабжены плавно изогнутыми цилиндрическими прутками, диаметром, равным толщине чизельной лапы, концы которых удалены от плоскостей симметрии чизельной лапы на 80…100 мм.
Таким образом, заявленный способ соответствует критерию «новизна».
Заявленный способ может быть осуществлен только в предлагаемом устройстве, что говорит о соблюдении принципа «единство изобретения».
Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно: устранение «плужной подошвы», улучшение качества крошения почвы и обеспечение возможности работы на задернелых почвах с высокой производительностью.
Изобретение является и «промышленно применяемым», так как может использоваться в сельском хозяйстве с универсальными энергетическими средствами УЭС-210/280 и УЭС-290/450.
Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 схематично показан разрез пахотного горизонта после прохода устройства; на фиг.2 - конструктивно-технологическая схема устройства, вид сверху; на фиг.3 - конструктивно-технологическая схема устройства, вид сбоку; на фиг 4. - пассивная чизельная лапа, вид сбоку; на фиг.5 - пассивная чизельная лапа, вид спереди; на фиг.6 - активный чизельный зуб ротора, вид сбоку; на фиг.7 - активный чизельный зуб ротора, вид спереди.
гр
Способ безотвальной вспашки задернелых минеральных почв заключается в том, что проводят чередование пассивных и активных зон рыхления шириной не более 30 см с соотношением глубины пассивного рыхления h к ширине зон b и к подаче на один зуб активного рыхления S, равным h: b: S=0,7…1,0: 1,0: 1,0…1,4, глубина активного рыхления больше глубины пассивного на величину продольной гребнистости h активного рыхления, а растительные остатки отводят от середины активных и пассивных зон в стороны их границ на расстояние  или 80…100 мм.
Устройство для безотвальной вспашки задернелых минеральных почв содержит раму 1 с навеской 2, опорные колеса 3, центральную карданную передачу 4, коническо-цилиндрический редуктор 5, дисковые ножи 6, пассивные чизельные лапы 7 с прутками 8, приводимый от ВОМ энергосредства двухсекционный ротор 9, активные чизельные зубья 10 с наиболее удаленными от оси вращения точками на радиусе R и прутками 11, кожух 12 ротора 9, каток 13, шарнирно установленную на раме 1 раму 14 катка 12 и связанную с рамой 1 при помощи нажимной штанги 15, цепные муфты 16. Пассивные лапы 7 и активные зубья 10 - чизельного типа. Прутки 8 и 11 выполнены плавно изогнутыми цилиндрическими, примерные конструктивные параметры их для диаметра ротора 9 величиной 1400 мм приведены на фиг.4…7. Пассивные чизельные лапы 7 и активные зубья 10 (во избежание сгруживания дернины) размещены на раме 1 в шахматном порядке. Крутящий момент от ВОМ энергосредства к ротору 9 передается через центральную карданную передачу 4, конический редуктор 5 и муфты 16. Оси симметрии стоек пассивных чизельных лап 7 и активных чизельных зубьев 10 расположены на расстоянии, не превышающем 30 см, что обеспечивает при подаче на активный зуб 10 S=30…42 см требуемое крошение почвы при вспашке. При глубине вспашки 22…30 см соотношение h:b:S=22…30:30:30…42=0,7…1,0:1,0:1,0…1,4.
гр
гр
При размещении пассивных лап 7 по краям устройства количество пассивных зон рыхления будет на одну больше, чем активных, однако, глубина обработки активных зубьев 10 выбрана больше на h≤5 см из-за продольной гребнистости дна борозды по их следам, где h - глубина продольной гребнистости. В связи с этим суммарное тяговое сопротивление устройства будет близко к нулю, что устранит буксование движителей энергосредства, а следовательно, и нарушение структуры верхнего слоя почвы.
p
п
гр
гр
Глубина обработки почвы ротором h=h+h=h+h,
п
где h - глубина обработки почвы пассивными чизельными лапами;
гр
h- высота гребешков на дне борозды в зоне активного рыхления;
h - глубина сплошного рыхления активными чизельными зубьями.
Зоны активного и пассивного рыхления почвы пассивными чизельными лапами и активными чизельными зубьями с шириной долот 4 см не должны превышать 30 см (по 15 см по обеим сторонам от оси симметрии долот), а высота гребешков и содержание фракций почвы размерами менее 5 см в пахотном слое при выбранном соотношении h:b:S=0,7…1,0:1,0:1,0…1,4 составляет соответственно не более 5 см и не менее 50%, что удовлетворяет требованиям вспашки по крошению. В связи с этим глубина обработки почвы ротором больше глубины хода пассивных чизельных лап на 5 см.
Установка на стойках пассивных 7 и активных 10 чизельных рабочих органов прутков 8 и 10, плавно изогнутых под большим, не менее 100 мм, радиусом, с диаметром, равным толщине чизельных лап, позволит отводить в сторону границы пассивного и активного рыхления растительные остатки, задерживающиеся на стойках рабочих органов.
Это позволит применить предлагаемые способ и устройство для обработки не только задернелых, но и старопахотных почв с наличием большого количества растительных остатков при безотвальной вспашке под повторные посевы и зяблевой вспашке (в этом случае уплотнение и выравнивание верхнего слоя не производят и каток с устройства снимают).
Устройство работает следующим образом.
Диски 6 разрезают задернелый слой перед стойками пассивных чизельных лап 7. Лапы 7 и размещенные в промежутках между ними по ширине захвата зубья 10 рыхлят почву, создавая пассивные и активные зоны рыхления шириной b≤30 см, отводя в сторону границ зон растительные остатки с помощью прутков 8 и 11. Волны деформации почвы от воздействия лап 7 и зубьев 10 идут навстречу друг другу, что усиливает эффект крошения. Почва скалывается по поверхностям слабых связей, дно борозды комбинированного типа не имеет «плужной подошвы» и хорошо пропускает воду и воздух в пахотный и подпахотный горизонты и не будет препятствовать росту корней высеваемых растений.
Отбрасываемая зубьями 10 ротора 9 почва ударяется о кожух 12 и, скользя по его ломаной поверхности, смещается в сторону границ зон и падает вниз, присыпая расположенные на поверхности растительные остатки. Кожух 12 своей задней стенкой предварительно выравнивает верхний слой, а идущий сзади каток 13, имеющий силовую связь с рамой, уплотняет его, окончательно выравнивая.
На пассивные лапы 7 устройства действует заглубляющая реакция почвы, а на активные зубья 10 - выталкивающая. Суммарная вертикальная реакция почвы - заглубляющая, так как лап 7 на одну больше, чем зубьев 10, и близка к нулю, что обеспечивает устойчивую работу устройства по глубине при невысокой нагрузке на опорные колеса 3.
Внедрение предлагаемого изобретения позволит осуществлять безотвальную вспашку задернелых и содержащих большое количество растительных остатков старопахотных почв при их зяблевой обработке или при подготовке под повторный посев кормовых культур. Энергоемкость вспашки по сравнению с прототипом снизится как минимум в 1,5 раза.
Источники информации
1. Сельскохозяйственная техника. Каталог, ч.1, М.: 1991.
2. Charrue rotative Vires. Проспект фирмы Eurodrais.
3. Ротационный плуг ПР-2 (ВИСХОМ) в кн.: Теория и расчет почвообрабатывающих машин. Авторы Г.Н.Синеоков, И.М.Панов). М.: Машиностроение, 1977, с.268.