Устройство для боронования и способ боронования
HARROW APPARATUS AND METHOD FOR HARROWING

Данное изобретение относится к устройству для боронования и способу боронования.
Борона представляет собой орудие, применяемое фермерами для разрыхления и выравнивания поверхности почвы. Обычно борону применяют для подготовки поля к севу. Например, борона может быть использована для разбивания комьев земли, удаления сорняков и разрушения дерна, оставшегося на поле. Как правило, борону применяют для заключительной, чистовой обработки почвы.
Фермеров особенно интересует вопрос, касающийся удаления растительных остатков, оставшихся на поле после других агрономических операций, таких как жатва. Например, известно, что некоторые зерноуборочные комбайны убирают урожай неравномерно. В некоторых случаях такие комбайны захватывают солому лишь на 60-70% от общей ширины обработки и, следовательно, оставляют за собой стебли, например стебли соломы, которые могут быть очень жесткими и трудно поддаются удалению. Естественные биологические процессы разложения указанных необработанных растительных остатков, могут быть очень продолжительными, что может сказываться на выполняемых впоследствии агрономических операциях. Фермерам желательно иметь способ, позволяющий удалять эти стебли или по меньшей мере способствующий разрушению их структуры, чтобы ускорить процесс их естественного разложения.
Проблема известного устройства для боронования связана с глубиной обработки почвы. Если глубина обработки почвы бороной слишком большая, почва может пересыхать, быстрее выветриваться и ее естественная биологическая активность, обеспечивающая разложение растительных остатков, может снижаться. При использовании известных устройств для боронования фермеры, как правило, следуют принципу, что чем больше растительных остатков (типа соломы) остается на поле, тем глубже нужно обрабатывать почву, чтобы перемешать с ней растительные остатки, так как считается, что чем больше глубина обработки, тем выше скорость разложения. Однако такая культивация невыгодна с агрономической точки зрения, так как чтобы обеспечить разложение большого количества остатков, необходима высокая биологическая активность почвы. Установлено, что чем больше глубина культивации почвы, тем меньше биологическая активность, что в свою очередь отрицательно сказывается на процессе разложения.
В ходе боронования из растительных остатков на почву или в почву могут высыпаться семена. Дополнительная проблема, связанная со слишком глубокой обработкой почвы, заключается в том, что для прорастания семян некоторых растений требуется их неглубокое залегание в почве. Если глубина обработки очень большая, поверх семян может оказаться слишком большой слой почвы, что препятствует их прорастанию.
В DE 10 2008 059144 А1 описана борона, содержащая установленные друг за другом, если смотреть спереди назад (в направлении движения): 1) один ряд дисковых культиваторов, 2) несколько рядов пальцевых культиваторов и 3) по меньшей мере один ролик для уплотнения земли. Устройство предназначено для срезания и выравнивания соломы, лежащей на земле, для гниения растительных остатков и высвобождения из земли зерна, оставшегося после работы зерноуборочных комбайнов, для последующего прорастания.
Недостаток бороны, описанной в DE 10 2008 059144 А1, заключается в том, что она содержит дисковые культиваторы. Минимальная глубина обработки, обеспечиваемая дисковыми культиваторами, составляет примерно 5 см. По меньшей мере в некоторых ситуациях данная глубина считается слишком большой для предотвращения эрозии почвы и ее пересыхания в результате обработки. Более того, сравнительно большая глубина обработки может отрицательно сказываться на биологической активности разложения. Следующая проблема заключается в том, что когда дисковые культиваторы внедряются в почву, они в значительной степени выдирают солому, так что когда ролик перемещается по земле, его давление на солому не может быть очень большим. В результате солома вдавливается в почву, а не срезается и/или ломается. Режущее и/или ломающее воздействие является важным для облегчения физического разрушения соломы, способствующего биологическому разложению.
В US 8020629, US 6554078, US 2008/0142233, US 2588585 и ЕР 0305056 описано сельскохозяйственное устройство.
Целью изобретения является создание устройства для боронования и способа боронования, которые решают по меньшей мере одну из вышеуказанных проблем, или по меньшей мере создание альтернативы существующим устройствам и способам.
Для краткости изложения, режущее и/или расщепляющее действие, выполняемое согласно изобретению, упоминается в описании как «срезание».
Согласно одному аспекту изобретения предложено устройство для боронования, содержащее: раму; переднюю роторную секцию, включающую по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме, причем ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения указанного устройства и предназначенный для срезания растительных остатков на поле. Устройство также содержит грабельную секцию, имеющую зубья для обработки почвы на поле и распределения растительных остатков, срезанных передней роторной секцией.
Следует отметить, что ротор согласно изобретению имеет другую функцию по сравнению с дисковыми культиваторами, описанными в DE 10 2008 059144. Дисковые культиваторы представляют собой по существу круглые ножи, ориентированные в направлении движения бороны. Дисковые культиваторы сравнительно глубоко врезаются в почву и образуют борозды, ориентированные в направлении движения. Ротор или каждый ротор согласно изобретению выполняет поперечное срезание и установлен так, что по существу не врезается в почву, а срезает растительные остатки по поверхности или над поверхностью почвы. Таким образом, предложенное устройство для боронования выполняет поперечное срезание, после чего зубовые бороны выполняют выравнивание и продольное рассекание. Кроме того, зубовые бороны смешивают и разравнивают растительные остатки, приводят в контакт с почвой зерна, оставшиеся после работы зерноуборочных комбайнов, обеспечивая их последующее прорастание, и уничтожают сорняки, предотвращая их рост.
Поскольку изобретение предполагает очень малую глубину обработки, исключаются недостатки известных устройств, а именно, уменьшается эрозия почвы и ее высушивание. Кроме того, малая глубина обработки положительно сказывается на биологической активности разложения, обеспечивает лучшее срезание растительных остатков и меньшее вдавливание их в почву по сравнению с известными устройствами. Режущее действие важно в плане физического разрушения соломы, облегчающего биологическое разложение.
Передняя роторная секция преимущественно представляет собой самую переднюю секцию срезания растительных остатков и/или обработки почвы во всем устройстве для боронования. То есть, передняя роторная секция является самой первой (по ходу движения бороны при работе) секцией срезания растительных остатков и/или обработки почвы и предпочтительно первым почвообрабатывающим оборудованием любого типа. Таким образом, перед передней роторной секцией нет никакой другой секции срезания растительных остатков и/или обработки почвы.
При бороновании ротор или каждый ротор передней роторной секции расположен относительно рамы таким образом, чтобы срезать растительные остатки на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы, так что передняя роторная секция при бороновании по существу не врезается в почву. Высота срезания ротором или каждым ротором передней роторной секции составляет от 0 до 10 см над средним уровнем почвы, предпочтительно от 0 до 5 см над средним уровнем почвы и еще более предпочтительно от 0 до 3 см над средним уровнем почвы. Высота среза представляет собой расстояние по вертикали от среднего уровня почвы до ножа, находящегося в самом нижнем положении срезания. Для установки высоты срезания устройство можно расположить на сравнительно плоском участке земли, на котором средний уровень почвы изменяется незначительно, так что высоту срезания можно установить сравнительно точно для каждого ротора.
Устройство предпочтительно содержит заднюю роторную секцию. Задняя роторная секция предпочтительно включает по меньшей мере один ротор, прикрепленный к раме с возможностью вращения для срезания растительных остатков на поле. Задняя роторная секция предпочтительно является самой задней секцией срезания растительных остатков и/или обработки почвы во всем устройстве для боронования. То есть, задняя роторная секция является последней (по ходу движения бороны при ее работе) секцией срезания растительных остатков и/или обработки почвы, и предпочтительно последней секцией любого почвообрабатывающего оборудования.
При бороновании ротор или каждый ротор задней роторной секции расположен относительно рамы так, чтобы срезать растительные остатки на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы. То есть, задняя роторная секция при бороновании по существу не врезается в почву. При бороновании высота срезания ротором или каждым ротором задней роторной секции составляет от 0 до 10 см над средним уровнем почвы, предпочтительно от 0 до 5 см над средним уровнем почвы и еще более предпочтительно от 0 до 3 см над средним уровнем почвы.
Задняя роторная секция обеспечивает дополнительное поперечное срезание растительных остатков и небольшое уплотняющее усилие, способствующее прорастанию семян и последующему росту растений. Это существенно улучшает общие результаты срезания и агрономических операций, выполняемых бороной.
В предпочтительных вариантах выполнения устройство для боронования состоит только из следующих секций срезания растительных остатков и/или обработки почвы: передней роторной секции, грабельной секции и задней роторной секции. Однако устройство может содержать другое оборудование, которое не срезает растительные остатки и/или не обрабатывает почву, такое как сеялки, разбрасыватели удобрений и др.
В простых вариантах выполнения предложенное устройство содержит только переднюю роторную секцию, грабельную секцию и заднюю роторную секцию, расположенные друг за другом в этом порядке по ходу движения рамы.
Ротор или каждый ротор предпочтительно содержит по меньшей мере один, предпочтительно несколько ножей, ориентированных поперек направления движения устройства для боронования. Каждый нож имеет продольную ось. Продольные оси ножей расположены по существу перпендикулярно к направлению движения устройства для боронования при нормальной работе.
Как правило, ротор имеет по существу цилиндрическую форму. Ножи предпочтительно равномерно распределены по окружности ротора и выполнены и предпочтительно металлическими, например из стали. Обычно ножи изготовлены из прямоугольных стальных полос и предпочтительно имеют острую кромку.
По меньшей мере некоторые ножи могут быть выполнены по существу прямолинейными или по меньшей мере могут иметь по существу прямолинейную часть.
По меньшей мере некоторые ножи могут быть выполнены по существу криволинейными, например, могут иметь спиральную форму, или по меньшей мере могут иметь по существу криволинейную/спиральную часть. Например, спиральный нож может быть получен в результате скручивания по существу прямоугольных стальных полос с целью образования заданного профиля ножа. Желательно иметь по меньшей мере один ротор с по существу спиральными ножами, поскольку спиральные ножи уменьшают вибрацию при работе.
Ножи могут быть расположены по существу параллельно друг другу. Ножи могут быть расположены по существу параллельно центральной продольной оси ротора и могут проходить по существу по всей длине ротора.
По меньшей мере один ротор может иметь отверстия между соседними ножами, так что он может иметь по существу открытую периферию, что облегчает удаление растительных остатков. В альтернативном варианте в пространстве между соседними ножами может находиться соединительная поверхность, так что образуется по существу замкнутая периферическая поверхность.
По меньшей мере некоторые ножи могут иметь режущие зубья, то есть могут иметь по существу зубчатую режущую кромку.
По меньшей мере один ротор предпочтительно имеет каркасное устройство, что снижает вес конструкции.
По меньшей мере один ротор может иметь кольцевые опорные элементы для ножей. Ножи установлены по периферии каждого из кольцевых опорных элементов.
Специалисты поймут, что во многих практически реализуемых вариантах выполнения передняя роторная секция в основном срезает растительные остатки, но может также несколько расщеплять/крошить их, а задняя роторная секция главным образом расщепляет/крошит растительные остатки, но может и срезать их. Это обусловлено тем, что прежде чем попасть в заднюю роторную секцию, многие растительные остатки уже были обработаны передней роторной секцией. Поэтому ножи переднего ротора (роторов) могут быть выполнены так, что они приспособлены главным образом для срезания растительных остатков, и/или ножи ротора (роторов) задней роторной секции могут быть выполнены так, что они подходят в основном для расщепления/крошения растительных остатков. Например, в предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере один ротор передней роторной секции имеет несколько длинных острых ножей, а по меньшей мере один ротор задней роторной секции имеет несколько коротких толстых ножей.
По меньшей мере один, а предпочтительно каждый ротор установлен с возможностью регулировки его положения относительно рамы. Это позволяет регулировать расстояние по вертикали между ротором (роторами) и рамой, и соответственно, регулировать высоту срезания ротором (роторами).
По меньшей мере один, а предпочтительно каждый ротор прикреплен к раме посредством регулируемого установочного узла. Это позволяет регулировать высоту срезания ротором (роторами) и/или рабочее давление ротора (роторов). Для операции боронования высоту срезания устанавливают в пределах от 0 до 10 см над средним уровнем почвы. Ориентацию установочного узла относительно рамы можно регулировать. Например, по меньшей мере один, преимущественно каждый ротор прикреплен к раме посредством установочного узла, который может поворачиваться относительно рамы.
По меньшей мере один ротор может быть прикреплен к раме с возможностью поворота посредством по меньшей мере одного поворотного узла в форме параллелограмма. Установочный узел включает поперечную балку, являющуюся опорой для по меньшей мере одного ротора. Положение поперечной балки относительно рамы можно регулировать путем изменения ориентации указанного поворотного узла или каждого поворотного узла относительно рамы.
Устройство может содержать по меньшей мере один запирающий механизм для фиксации положения по меньшей мере одного ротора относительно рамы. Каждый ротор, который может перемещаться относительно рамы, предпочтительно имеет свой собственный запирающий механизм для фиксации его положения относительно рамы. Например, запирающий механизм может фиксировать положение указанного узла в форме параллелограмма или каждого узла в форме параллелограмма.
По меньшей мере один ротор может содержать несколько сегментов, установленных с возможностью вращения вокруг общей оси вращения. Как правило, сегменты ротора установлены на общей оси и каждый из них может вращаться относительно этой оси или, в альтернативном варианте, может быть прикреплен к этой оси, а она может вращаться относительно установочного узла, который крепит ротор к раме. Сегментированные роторы имеют меньшую вибрацию при резании. Кроме того, сегментированные роторы точно отслеживают контур поверхности почвы.
Передняя роторная секция может содержать несколько роторов. Роторы могут быть расположены последовательно, так что первый ротор находится впереди второго ротора в направлении движения устройства для боронования. Дополнительно или в качестве альтернативы роторы могут быть расположены по существу коаксиально, что увеличивает ширину устройства для боронования. В предпочтительных вариантах выполнения передняя роторная секция содержит один ротор.
Задняя роторная секция может содержать несколько роторов, расположенных последовательно, так что первый ротор расположен впереди второго ротора в направлении движения устройства для боронования. Дополнительно или в качестве альтернативы роторы могут быть расположены по существу коаксиально, что увеличивает ширину устройства для боронования. В предпочтительных вариантах выполнения задняя роторная секция включает четыре ротора, как правило, в виде первой пары по существу коаксиально расположенных роторов и второй пары коаксиально расположенных роторов. Вторая пара и первая пара расположены последовательно, т.е. первая пара расположена перед второй парой. Как правило, роторы первой пары имеют открытую периферию со спиральными ножами, а роторы второй пары имеют несколько сегментов, распределенных вдоль общей оси.
Задняя роторная секция может быть прикреплена к раме посредством тележечной системы. Тележечная система может включать несколько прикрепленных к раме тележек, каждая из которых имеет по меньшей мере один ротор, а предпочтительно два ротора.
Угол по меньшей мере некоторых зубьев относительно рамы можно регулировать, тем самым можно регулировать глубину обработки почвы. Устройство предпочтительно используется для обработки почвы на небольшую глубину, как правило, менее 3 см, а предпочтительно от 1 до 2 см. Однако в некоторых областях применения необходима более глубокая обработка почвы, например, до 8 см, поэтому длину зубьев и полный диапазон регулирования выбирают таким образом, чтобы получить заданную глубину обработки почвы зубьями. Глубину обработки можно выбирать так, чтобы она в наилучшей мере подходила к рабочим условиям, например, к типу почвы, влажности остатков и/или их количеству.
Устройство может содержать по меньшей мере один регулировочный механизм для регулировки угла по меньшей мере некоторых зубьев относительно рамы. Это позволяет задавать глубину обработки почвы.
Грабельная секция содержит первый ряд зубьев, которые установлены на первом поперечном установочном элементе, например на первой балке. Как правило, зубья установлены на первом поперечном установочном элементе с промежутками, как правило, с практически равными промежутками.
Грабельная секция включает второй ряд зубьев, установленных на втором поперечном установочном элементе, например на второй балке. Как правило, зубья установлены на первом поперечном установочном элементе с промежутками, как правило, с равными промежутками.
Зубья первого ряда могут быть смещены в поперечном направлении относительно зубьев второго ряда, то есть зубья второго ряда предпочтительно расположены не на одной линии с зубьями первого ряда в направлении движения устройства для боронования. Например, первый ряд может включать 7 зубьев, а второй ряд может включать 8 зубьев, причем каждый зуб первого ряда расположен примерно посередине между двумя зубьями второго ряда, если смотреть с переднего или заднего конца устройства. В альтернативном варианте каждый зуб второго ряда может быть расположен по существу на одной линии с зубом первого ряда.
Количество зубьев в ряду влияет на распределение растительных остатков, находящихся на поле. Если количество зубьев слишком мало, то распределение остатков будет неравномерным. Если же количество зубьев слишком большое, то растительные остатки могут застревать между зубьями. Прочность зубьев тоже может влиять на то, как они обрабатывают почву.
Устройство может содержать первый регулировочный механизм для регулировки угла первого ряда зубьев относительно рамы. Зубья могут быть прикреплены к первой балке. Первый регулировочный механизм поворачивает первую балку и тем самым регулирует угол первого ряда зубьев относительно рамы.
Первый механизм регулировки зубьев может быть выполнен с возможностью регулировки угла зубьев второго ряда относительно рамы. Таким образом, для одновременной регулировки угла первого и второго рядов зубьев относительно рамы можно использовать один регулировочный механизм.
Устройство может содержать второй регулировочный механизм для регулировки угла второго ряда зубьев относительно рамы. Зубья могут быть прикреплены ко второй балке. Второй механизм регулировки зубьев поворачивает вторую балку и тем самым регулирует угол второго ряда зубьев относительно рамы. Таким образом, угол второго ряда зубьев относительно рамы можно регулировать независимо от первого ряда зубьев.
По меньшей мере некоторые из зубьев, а предпочтительно каждый из них, может быть прикреплен к соответствующим поперечным установочным элементам с возможностью отсоединения, так что положение этих зубьев относительно рамы в поперечном направлении можно регулировать. Это дает фермеру возможность выбрать положение зубьев, например, расположить зубья первого ряда по существу на одной линии с зубьями второго ряда или сместить зубья первого ряда относительно зубьев второго ряда.
Грабельная секция может содержать по меньшей мере один дополнительный ряд зубьев. В предпочтительных вариантах выполнения устройство для боронования имеет четыре ряда зубьев. Каждый дополнительный ряд зубьев установлен на соответствующем поперечном элементе, таком как поперечная балка. Каждый дополнительный ряд зубьев может таким же, как первый или второй ряд зубьев.
Грабельная секция может включать по меньшей мере один дополнительный регулировочный механизм для регулировки угла по меньшей мере одного дополнительного ряда зубьев относительно рамы.
Устройство может содержать по меньшей мере один соединительный элемент для прикрепления бороны к трактору.
Устройство может содержать по меньшей мере одну складную боковую секцию. Это целесообразно в случаях, когда ширина обработки превышает 3 м и нужно обеспечить возможность транспортировки устройства для боронования по дороге.
Согласно еще одному аспекту изобретения, предложен способ боронования, включающий обеспечение наличия устройства для боронования согласно любой описанной здесь конфигурации, срезание растительных остатков на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы при помощи передней роторной секции, и обработку почвы зубьями. Поскольку растительные остатки срезают на уровне или выше поверхности почвы, передняя роторная секция по существу не врезается в почву.
Положение срезания для по меньшей мере одного ротора передней роторной секции соответствует высоте срезания от 0 до 10 см над средним уровнем почвы.
Способ может предусматривать среднюю глубину обработки почвы зубьями, не превышающую 3 см, а предпочтительно примерно 1-2 см. Данные значения можно получить, например, путем регулировки угла зубьев относительно рамы.
Устройство для боронования может содержать заднюю роторную секцию, содержащую по меньшей мере один ротор, прикрепленный к раме с возможностью вращения для срезания растительных остатков на поле. Ротор или каждый ротор задней роторной секции установлен с возможностью срезать растительные остатки на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы. Поскольку растительные остатки срезаются на указанном уровне, задняя роторная секции по существу не врезается в почву. Положение срезания для по меньшей мере одного ротора задней роторной секции соответствует высоте срезания, составляющей от 0 до 10 см над средним уровнем почвы.
Устройство для боронования может быть выполнено согласно любой описанной здесь конфигурации.
Согласно другому аспекту изобретения, предложено устройство для боронования, содержащее: раму; переднюю роторную секцию, включающую по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме, причем ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования, для срезания растительных остатков на поле; грабельную секцию, содержащую зубья для обработки почвы на поле и распределения растительных остатков, срезанных передней роторной секцией; и заднюю роторную секцию, включающую по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме, при этом ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования, для срезания растительных остатков на поле, отличающееся тем, что передняя роторная секция является самой передней секцией срезания растительных остатков и/или обработки почвы во всем устройстве для боронования. Ротор или каждый ротор установлен так, что он срезает растительные остатки на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы. Поскольку растительные остатки срезаются на таком уровне, задняя роторная секции по существу не врезается в почву.
Задняя роторная секция является самой задней секцией срезания растительных остатков и/или обработки почвы во всем устройстве для боронования.
Согласно еще одному аспекту изобретения, предложено устройство для боронования, содержащее раму и состоящее только из следующих секций срезания растительных остатков и/или обработки почвы: передней роторной секции, включающей по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме, причем ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования и предназначенный для срезания растительных остатков на поле; грабельной секции, имеющей зубья для обработки почвы на поле и распределения растительных остатков, срезанных передней роторной секцией; и задней роторной секции, включающей по меньшей мере один ротор, прикрепленный к раме с возможностью вращения, при этом ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования и предназначенный для срезания растительных остатков на поле. Ротор или каждый ротор установлен с возможностью срезания растительных остатков на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы. Поскольку растительные остатки срезаются на уровне или выше поверхности почвы, задняя роторная секции по существу не врезается в почву.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложено устройство для боронования, содержащее: раму; первую роторную секцию, включающую по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме посредством первого регулируемого установочного узла, причем ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования и предназначенный для срезания растительных остатков на поле; грабельную секцию, имеющую зубья для обработки почвы на поле и распределения растительных остатков, срезанных первой роторной секцией; и вторую роторную секцию; причем по меньшей мере один, а предпочтительно каждый ротор первой роторной секции установлен с возможностью перемещения в положение срезания путем регулировки первого установочного узла, а указанное положение срезания соответствует высоте срезания в пределах от 0 до 10 см над средним уровнем почвы, так что растительные остатки срезаются на уровне поверхности почвы или выше этого уровня. При такой установке ротор (роторы) по существу не врезается в почву.
Вторая роторная секция содержит по меньшей мере один ротор, прикрепленный с возможностью вращения к раме посредством второго регулируемого установочного узла, причем ротор или каждый ротор содержит по меньшей мере один нож, ориентированный поперек направления движения устройства для боронования и предназначенный для срезания растительных остатков на поле, по меньшей мере один, а предпочтительно каждый ротор установлен с возможностью перемещения в положение срезания путем регулировки второго установочного узла, а положение срезания соответствует высоте срезания в пределах от 0 до 10 см над средним уровнем почвы, так что растительные остатки срезаются на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы. При такой установке ротор (роторы) по существу не врезается в почву.
Далее в качестве примера описан вариант осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид в изометрии устройства для боронования согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку устройства, изображенного на фиг. 1;
Фиг. 3 представляет собой вид в плане снизу устройства, изображенного на фиг. 1;
Фиг. 4 представляет собой вид в плане сверху устройства, изображенного на фиг. 1; и
Фиг. 5 представляет собой схематичный вид сбоку устройства, изображенного на фиг. 1, иллюстрирующий работу устройства и его воздействие на поле.
На фиг. 1-5 изображена борона 1 согласно изобретению, содержащая раму 3, переднюю роторную секцию 5, грабельную секцию 7 и заднюю роторную секцию 9.
Рама 3 включает первую и вторую поперечные балки 11, 13 и первую и вторую продольные балки 15, 17. Первая поперечная балка 11 расположена в передней части бороны 1 (передняя часть определяется направлением движения бороны 1), то есть по существу перпендикулярно к направлению движения бороны. Вторая поперечная балка 13 расположена в задней части бороны по существу параллельно первой поперечной балке 11. Первая и вторая продольные балки 15, 17 соединяют первую поперечную балку 11 со второй поперечной балкой 13 и расположены по существу перпендикулярно к ним. Первая продольная балка 15 расположена по существу параллельно второй продольной балке 17. Продольные оси первой и второй продольных балок 15, 17 по существу совпадают с направлением движения бороны. Балки 11, 13, 15, 17 лежат по существу в одной плоскости, которая при работе бороны 1 расположена примерно горизонтально.
Рама 3 включает по меньшей мере один буксирный соединительный элемент, предпочтительно первый и второй буксирные соединительные элементы 19, 21, для присоединения бороны 1 к трактору (не показан). Трактор тянет за собой борону 1 по обрабатываемому полю.
Рама 3 включает верхний опорный узел 23, служащий дополнительной опорой для рамы 3.
Передняя роторная секция 5, представляющая собой самую переднюю секцию срезания растительных остатков и/или обработки почвы во всем устройстве для боронования, содержит по меньшей мере один ротор 25 и установочный узел 27 для крепления ротора к раме 3. Ротор 25 предназначен для поперечного срезания растительных остатков.
Установочный узел 27 содержит первое и второе опорные плечи 29, 31 и цилиндрическую балку 33. Цилиндрическая балка 33 прикреплена к раме 3 посредством первого и второго кронштейнов 35, 37, которые позволяют установочному узлу 27 поворачиваться относительно рамы 3. Это дает возможность регулировать высоту ротора 25 относительно рамы 3 и/или его рабочее давление.
Для фиксации положения ротора 25 относительно рамы 3 предусмотрен запирающий механизм 39.
Передний ротор 25 шарнирно прикреплен к установочному узлу 27 между первым и вторым опорными плечами 29, 31. Ротор 25 установлен с возможностью свободного вращения относительно первого и второго опорных плеч 29, 31. Продольная ось ротора 25 расположена по существу перпендикулярно к направлению движения и по существу параллельно первой поперечной балке 11. Цилиндрическая поверхность ротора 25 может быть открытой или закрытой (на чертежах показана открытая поверхность). Ротор 25 имеет несколько ножей 41 и пять распределенных по длине ротора кольцевых опорных элементов 43 для опоры ножей, Ножи 41 установлены по окружностям кольцевых опорных элементов 43 на одинаковых расстояниях друг от друга. Таким образом, ротор 25 имеет каркасное устройство.
Каждый нож проходит по существу на всю длину ротора 25 и расположен по существу параллельно его продольной оси. В альтернативном варианте каждый нож установлен наклонно к продольной оси или расположен по спирали, например, подобно задней роторной секции 9 (см. фиг. 3).
Грабельная секция 7 имеет первый, второй, третий и четвертый ряды 45, 47, 49, 51 зубьев.
Первый ряд 45 зубьев включает первую опорную балку 53, к которой прикреплены семь зубьев 57. Зубья 57, обычно имеющие вид удлиненных стальных стержней, распределены по длине первой опорной балки 53 по существу равномерно. Второй ряд 47 зубьев включает вторую опорную балку 59, к которой прикреплены восемь зубьев 61, распределенных по ее длине по существу равномерно. Как видно на фиг. 1,.3 и 4, зубья 61 второго ряда смещены в поперечном направлении относительно зубьев 57 первого ряда. Каждый зуб 57 первого ряда расположен по существу посередине между соответствующими двумя зубьями 61 второго ряда.
На раме 3 установлен первый регулировочный механизм 63, предназначенный для регулировки угла а атаки зубьев 57, 61 первого и второго рядов 45, 47, что позволяет эффективно изменять глубину обработки зубьями 57, 61. Первый регулировочный механизм 63 может представлять собой механизм любого подходящего типа, например, может включать резьбовой элемент для регулировки угла атаки или механизм рейка-шестерня.
Третий ряд 49 зубьев включает третью опорную балку 65 и семь зубьев 67, равномерно распределенных по ее длине так, что они расположены по существу на одной линии с зубьями 57 первого ряда (см. фиг. 3 и 4). Четвертый ряд 51 зубьев включает четвертую опорную балку 69, по длине которой равномерно распределены восемь зубьев 71, расположенных по существу на одной линии с зубьями 61 второго ряда 47. Подобно первому и второму рядам 45, 47 зубьев, третья и четвертая опорные балки 65, 69 установлены с возможностью поворота относительно рамы 3.
Имеется второй регулировочный механизм 73 для регулировки угла а атаки зубьев 67, 71 третьего и четвертого рядов. Второй механизм 73 выполнен предпочтительно аналогично первому регулировочному механизму 63.
Специалистам понятно, что если требуются дополнительные степени свободы, то могут быть предусмотрены дополнительные регулировочные механизмы, которые регулируют угол атаки каждого ряда 45, 47,49, 51 зубьев независимо друг от друга. В предпочтительных вариантах выполнения каждый регулировочный механизм 63, 73 регулирует несколько рядов зубьев (обычно два ряда).
Регулировочные механизмы 63, 73 позволяют регулировать угол а атаки зубьев в соответствии с условиями работы, например с учетом состояния поля, а именно, особенности почвы, влажности растительных остатков и/или их величины.
Зубья 57, 61, 67, 71 по выбору могут быть установлены на соответствующих опорных балках 53, 59, 65, 69 так, чтобы можно было регулировать осевое положение зубьев на балке, например, путем создания на балках нескольких установочных позиций и/или посредством винтовых соединительных элементов.
Задняя роторная секция 9 включает первый и второй прицепные устройства 75, 77 тележечного типа, выполненные одинаково. Далее будет подробно описано первое прицепное устройство 75, но это описание также применимо ко второму прицепному устройству 77.
Первое прицепное устройство 75 содержит установочный узел 79, который включает поперечную балку 81, расположенную по существу параллельно второй поперечной балке 13. Прицепное устройство 75 также содержит первый и второй соединительные узлы 83, 85, предназначенные для соединения поперечной балки 81 со второй поперечной балкой 13, первую пару опорных плеч 87, несущих первый задний ротор 89; и вторую пару опорных плеч 91, несущих второй задний ротор 93.
Первый и второй соединительные узлы 83, 85 расположены таким образом, что положение поперечной балки 81 относительно поперечной балки 13 можно изменять. Первый и второй соединительные узлы 83, 85 по существу имеют конфигурацию в виде параллелограмма, и каждый из них содержит запирающий механизм 95, 97. Таким образом, положение первого и второго задних роторов 89, 93 относительно рамы 3 можно регулировать.
Первый задний ротор 89 шарнирно установлен между опорными плечами 87 первой пары и может иметь открытую или закрытую поверхность (на фиг. 1, 3 и 4 показана открытая поверхность). Продольная ось ротора расположена по существу параллельно поперечной балке 81. Первый задний ротор 89 имеет несколько ножей 99 и несколько кольцевых опор 103 для ножей, распределенных по длине ротора. Ротор 89 имеет каркасное устройство. Между каждым из ножей 99 имеются отверстия и, соответственно, ротор 89 имеет открытую цилиндрическую поверхность. Однако может использоваться ротор с закрытой цилиндрической поверхностью.
Ножи проходят по существу на всю длину ротора 89 и выполнены либо по существу прямолинейными с наклоном к продольной оси ротора, либо спиральными. Спиральное выполнение является предпочтительным, поскольку уменьшает вибрации при работе.
В альтернативном варианте ножи 99 могут быть выполнены аналогично ножам 41 переднего ротора 25.
Каждый нож 99 по выбору имеет несколько режущих зубьев 101, образованных по его длине. Это улучшает режущий эффект.
Второй задний ротор 93 содержит ось 105, несомую второй парой опорных плеч 91. Ротор 93 включает несколько сегментов 107, установленных на оси 105 и распределенных по существу равномерно по ее длине. Каждый сегмент 107 может быть неподвижно прикреплен к оси 105 и ось может вращаться относительно второй пары опорных плеч 91. В альтернативном варианте каждый сегмент 107 ротора может быть установлен на оси 105 с возможностью вращения, а ось может быть неподвижно прикреплена ко второй паре опорных плеч 91. Каждый сегмент 107 ротора имеет режущие ножи, распределенные по его наружной поверхности. Такой тип ротора обеспечивает точное соответствие контуру почвы.
При работе борона 1 прикреплена сзади трактора, который тянет ее по обрабатываемому полю, как показано на фиг. 5. На участке 1 фиг. 5 можно видеть, что на поле имеются длинные растительные остатки, такие как стебли соломы, которые остались после зерноуборочных работ.
Борона 1 перемещается по полю в направлении, обозначенном стрелкой А на фиг. 5. Передний ротор 25 установлен таким образом, что срезает растительные остатки на уровне поверхности почвы или над поверхностью почвы, не врезаясь в почву или слегка касаясь ее, например, когда случайно попадается большой ком земли (см. участок 2 на фиг. 5). Как правило, ротор или каждый ротор передней роторной секции установлен на высоте от 0 до 10 см над средним уровнем почвы, предпочтительно на высоте от 0 до 5 см над средним уровнем почвы и более предпочтительно на высоте 0-3 см. Это показано с преувеличением на фиг. 2.
В некоторых случаях ножи 41 начисто срезают растительные остатки под корень и полностью отделяют часть остатка, выступающую над поверхностью почвы, от корня, который находится в почве. В других случаях ножи 41 утрамбовывают растительные остатки, расщепляя и ломая их структуру, однако стебель может остаться прикрепленным к части остатка, находящейся под землей, и поэтому можно сказать, что стебли сломаны, а не срезаны. Остатки, которые уже удалены из почвы, трамбуются ротором и их структура ломается и разрушается.
Зубья 57, 61, 67, 71 установлены под углом а атаки, который обеспечивает очень малую глубину обработки почвы. Обычно глубина обработки менее 3 см и предпочтительно составляет примерно 1-2 см. Зубья предназначены для обработки почвы и равномерного рассредоточения по земле растительных остатков, которые были срезаны передним ротором 25, без существенного воздействия на почву (см. участок 3 на фиг. 5). При этом семена, оставшиеся в растительных остатках, попадают на почву и покрываются тонким слоем почвы.
Первый и второй задние роторы 89, 93 снова срезают и разламывают растительные остатки, что существенно повышает общий эффект боронования. Кроме того, задние роторы 89, 93 вдавливают семена и растительные остатки в почву, соответственно ускоряя прорастание семян и разложение остатков (см. участок 4 на фиг. 5). Первый и второй задние роторы 89, 93 установлены так, что срезают растительные остатки на уровне поверхности почвы или выше поверхности почвы, не врезаясь в нее или лишь слегка касаясь почвы, например, когда случайно наталкиваются на большой ком земли. Как правило, ротор или каждый ротор задней роторной секции устанавливают на высоте от О до 10 см над средним уровнем почвы, предпочтительно на высоте 0 - 5 см над уровнем почвы, более предпочтительно на высоте от 0 до 3 см над уровнем почвы.
Таким образом, устройство согласно изобретению осуществляет:
а) поперечное срезание передним ротором, затем
б) обработку почвы грабельной секцией, которая смешивает и разравнивает растительные остатки, приводя в контакт с почвой семена и зерна для их прорастания, и уничтожает молодые сорняки, не давая им расти; и затем
в) поперечное срезание растительных остатков задней роторной секцией, в сочетании с небольшим уплотнением, облегчающим прорастание семян и их последующий рост.
Преимущества предложенной бороны 1 заключаются в следующем:
- Устройство обеспечивает по существу равномерное распределение растительных остатков по поверхности поля, что облегчает последующие агрономические работы в поле, например выполняемые другими культиваторными машинами, сеялками и т.д. Это особенно касается случаев, когда, например, зерновые убирают при помощи зерноуборочного комбайна с широкими жатками. В этом случае разламывающее солому оборудование зерноуборочного комбайна может не обеспечить равномерного распределения стеблей.
- Устройство обеспечивает выведение из состояния покоя семян некоторых растений, для прорастания которых требуется непродолжительное пребывание их на свету. Объединенные действия разных обрабатывающих узлов обеспечивают световую экспозицию таких семян.
- Устройство обеспечивает ускорение разложения остатков от уборки урожая без необходимости использования процессов глубокой обработки почвы. В большинстве случаев с использованием обычных машин фермеры считают, что чем больше остатков (типа соломы) остается на полях, тем глубже нужно распахивать почву для перемешивания этих остатков с достаточным количеством земли, чтобы ускорить их разложение. Такой культивационный процесс невыгоден с агрономической точки зрения, так как для разложения большого количества остатков требуется высокая биологическая активность почвы. Чем глубже культивация почвы, тем больше снижается биологическая активность, что в свою очередь отрицательно сказывается на процессе разложения. Кроме того, глубокая обработка ускоряет высушивание почвы.
- Поскольку остатки находятся на поверхности, эрозия почвы существенно уменьшается. Это важно в особенности для тех стран, в которых нормы законодательства требуют использовать способы обработки, которые исключают процессы эрозии. Дополнительное требование было введено Евросоюзом под названием «Соблюдение системы норм по предупреждению эрозии».
- Следующий важный аспект устройства заключается в уничтожении сорняков. Поскольку корни сорняков находятся вблизи поверхности, для их уничтожения достаточна неглубокая обработка. В связи с тем, что так называемый лисохвост полевой (лат. Alopecarus myosuroides) стал главной проблемой при севе зерновых культур, устройство согласно изобретению может обеспечить уменьшение количества сорняков этого типа или их полное уничтожение, в зависимости от характеристик почвы. При этом может быть значительно уменьшено количество используемых гербицидов, или они даже не потребуются.
Способ неглубокой обработки почвы имеет дополнительное преимущество, которое заключается в том, что семена сорняков, находящиеся близко к поверхности земли, доступны для животных, например насекомых, мышей и птиц.
- Хотя описанный культивационный процесс относится к сжатым полям, устройство также можно применять для вспаханной земли с целью борьбы с сорняками на зимних бороздах. Данный способ обработки обеспечивает более чистую гряду без подъема влажной почвы наверх.
- Устройство также можно использовать для удаления поверхностной корки на поле, особенно после сева. Такая нежелательная ситуация может возникнуть после сильного дождя на поле, на котором была выполнена предпосевная подготовка, особенно на суглинистых почвах.
- Поскольку устройство работает вблизи поверхности почвы, оно имеет дополнительные экономические и экологические преимущества (приповерхностная культивация соответствует глубине обработки примерно 1-3 см, более предпочтительно от 1 до 2 см). Приповерхностная культивация позволяет фермеру использовать более высокие скорости трактора при низком потреблении топлива.
Специалистам будет понятно, что возможны модификации описанных вариантов выполнения, не выходящие за рамки объема изобретения, например, в передней роторной секции может быть установлено несколько роторов. В передней секции можно использовать любое практически приемлемое количество роторов.
Регулировочные механизмы могут быть предусмотрены для каждого ряда зубьев, что позволяет регулировать каждый ряд зубьев независимо от других рядов.
Задняя роторная секция может содержать по меньшей мере один ротор. Можно использовать любое практически приемлемое количество роторов.
Можно использовать роторы любого типа, при условии, что они обеспечивают по существу такой же режущий эффект.
Количество рядов зубьев можно изменять. Как правило, устройство имеет по меньшей мере один ряд зубьев, предпочтительно несколько рядов. Допускается любое практически приемлемое количество рядов зубьев.
Каждый ряд зубьев может иметь любое практически приемлемое количество зубьев.
Хотя устройство предназначено для его перемещения трактором, оно может составлять часть специализированного транспортного средства для боронования.
Для того, чтобы было возможно широкое применение устройства, может оказаться необходимым наличие в нем опорных колес и шарнирной рамы. Например, может быть предусмотрена по меньшей мере одна шарнирно установленная боковая секция, включающая роторы и зубья. Это позволяет складывать каждую такую боковую секцию наверх в транспортировочное положение.
В состав устройства может входить оборудование, не относящееся к срезанию растительных остатков и/или к обработке почвы.