КОМПЛЕКСНЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к устройству для нарезания в почве щелей с одновременным заталкиванием в нее уплотненной соломистой массы. Нарезание и заполнение щелей уплотненной соломистой массой является важнейшим агротехническим мероприятием, которое ведет к накоплению и сохранению влаги в почве, а также к обогащению ее органическим удобрением, каким является соломистая масса на глубине корневой системы культурных растений, что обеспечивает существенное повышение урожая, особенно в засушливых зонах земледелия (на 25...40%) и тем более на склонных участках.
Близкими устройствами являются конструкции щелерезов: ЩН-2-140, ЩН-5-40, ЩП-3-70 и плоскорезов щелевателей ПЩ-3, ПЩ-5. (Орудия для щелевания почвы - // Земледелие, 1989, №4, с.62...64)
К недостаткам данных щелерезов относится то, что они, после прохода, оставляют вспученную почву, которая задерживает попадание атмосферных осадков в щели и эти устройства не способны заполнять щели соломой.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототип) является конструкция щелереза японской фирмы "Stap" модели ВРВЗ (Машины для щелевания почв на склонах, "Земледелие №3", 1987, с.27...30), у которого стойки рабочих органов выполнены по вогнутой кривой. На стойках щелереза установлены опорные лыжи. При работе они служат ограничителями глубины обработки и предотвращают вспучивание почвы в процессе нарезания щели.
Недостатком данной конструкции является то, что она не способна заполнять щель соломой, оставляя щель открытой, а открытая щель в зонах засушливого земледелия не только не способствует накоплению влаги в почве, но ведет к усиленному ее иссушению. Кроме того, хотя на стойках щелереза и установлены опорные лыжи, уменьшающие вспучивание почвы, однако горизонтальные
поверхности по бокам щели, не обеспечивают стока в нее атмосферных осадков и, кроме того, опорные лыжи забиваются соломистой массой, существенно снижая эксплуатационную надежность щелереза.
Технической задачей является нарезание в почве щелей в соответствии с агротехническими требованиями при минимальной затрате энергии и высокой эксплуатационной надежности, а так же заполнение (заталкивание) щелей уплотненной соломистой массой и образование в верхней части щели почвенных уклонов в ее сторону, что обеспечивало бы сток атмосферных осадков в щель, а уплотненная соломистая масса сохраняла бы влагу в почве и снабжала бы корневую систему культурных растений органическими удобрениями (перепревшей соломой), обуславливая наиболее благоприятные условия для развития растений и получения повышенных урожаев, особенно в засушливых зонах земледелия и на склонных участках.
1
1
Решение технической задачи достигается предлагаемым устройством, содержащим щелерез, закрепленный на навесной раме с возможностью регулирования его по глубине и имеющий заточку, где согласно предложенного техническому решению, кроме щелереза комплексный агрегат содержит два соломонаправителя, соломозаталкиватель и каток расположенные по следу действия щелереза,, при этом щелерез имеет одностороннюю заточку под углом равным углу трения почвы о сталь щелереза,  и форму режущей кромки в виде эвольвенты, радиус эволюты которой R=h=3/4Н, где Н - установленная глубина хода щелереза с начальной точкой А на нижнем конце его режущей кромки, а на высоте h эвольвента переходит в вертикальную линию и режущая кромка плавно переводится в овал; соломонаправители крепятся на раме с помощью винтовых устройств за щелерезом, по обе его стороны, каждый из которых содержит полуцилиндрический отвал, встроенный в стальную рамку и осевые линии отвалов отклонены вперед по ходу движения агрегата под углом равным углу трения соломы о стальную поверхность отвалов, при этом каждый соломонаправитель имеет в нижней части заостренные пальцы, плавно переходящие в поверхность отвала; соломозаталкиватель содержит пальчатый ротор, установленный на валу совместно
2
ш
ш
с приводным колесом со шпорами, а вал смонтирован на стойке рамы за соломонаправителями, причем соломозаталкиватель выполнен в виде шайбы с пружинными пальцами, имеющими круглое сечение, каждый из которых имеет диаметр в два раза меньший толщины щелереза и изогнут по кривой в виде эвольвенты с постоянным радиусом эволюты R=1,3 r, где r - радиус шайбы, при этом центр эволюты "О" совпадает с центром шайбы и имеет начальную точку "В", являющейся точкой касания эвольвенты с эволютой, а начиная от точки "В" осевая линия пальца переходит в прямую линию по радиусу шайбы и в этой части палец снабжен резьбовой нарезкой для крепления в шайбе; каток установлен в подшипниках на подпружиненных поводках рамы за соломозаталкивателем и выполнен в виде двух усеченных конусов, соединенных между собою большими основаниями.
1
В отличие от прототипа щелерез имеет одностороннюю заточку под углом равным углу трения почвы о сталь щелереза, и форму режущей кромки в виде эвольвенты, радиус эволюты которой R=h=3/4Н, где Н - установленная глубина хода щелереза, с начальной точкой А на нижнем конце режущей кромки, а на высоте h эвольвента переходит в вертикальную линию и режущая кромка плавно переводится в овал.
Конструкция щелереза исключает забивание его соломистой массой, так как частицы почвы и соломистой массы при движении щелереза имеют более высокую относительную скорость со стороны заточки по сравнению со скоростью частиц, перемещающихся с обратной стороны. Такая разность скоростей частиц создает условия для самоочистки щелереза. Кроме того, режущая кромка выполнена в нижней части щелереза (h=3/4H) под наклоном, где плотность почвы наибольшая и требуется разрезание почвенной массы со скольжением, а в верхней части щелереза, начиная от 1/4Н, где Н - глубина его хода, плотность почвы сравнительно мала и тем более над поверхностью почвы, где сопротивление оказывает только соломистая масса, подпор со стороны сопротивляющейся среды незначителен и разрезание последней практически невозможно, поэтому надо делать не разрезание, а раздвигание массы, для чего в верхней части щелереза (1/4Н) острая кромка
плавно переходит в овал, благодаря чему данная конструкция щелереза, в отличие от прототипа, исключает сгруживание соломистой массы и его забивание.
Выполненная по эвольвенте режущая кромка значительно снижает тяговое усилие щелереза, так как в нижней части, где наибольшая плотность почвы, угол наклона кромки к горизонтали наименьший, что создает условия резания со скольжением и уменьшение тягового усилия, а при приближении к поверхности почвы плотность ее снижается и угол наклона режущей кромки к горизонтали плавно увеличивается, что создает в целом по щелерезу наиболее благоприятные условия для снижения тягового усилия. Исследования показали, что кривая сопротивления почвы по горизонтали близка к кривой эвольвенты.
Данная конструкция щелереза обеспечивает: высокое качество работы; исключает забивание соломистой массой, то есть ведет к повышению эксплуатационной надежности и к экономии энергозатрат за счет снижения тягового усилия.
2
ш
ш
В отличие от прототипа предлагаемая конструкция обеспечивает заполнение щели уплотненной соломистой массой (заталкивание соломистой массы) с помощью соломозаталкивателя, состоящего из пальчатого ротора, смонтированного совместно с приводным колесом на валу, установленного в подшипниках на стойке рамы, который располагаясь за соломонаправителями, с помощью пальцев заталкивает соломистую массу в щель. Благодаря тому, что пальцы ротора выполнены по эвольвенте с радиусом эволюты R=1,3 r,, где r, - радиус шайбы, с начальной точкой "В", заталкивание соломы в щель выполняется со скольжением, обеспечивающее плавность заполнения щели и свободного выхода пальцев из щели и соломистой массы. Кроме того, что пальчатый ротор вращается под действием сил трения пальцев о соломистую массу, для более надежного его вращения, ротор установлен на одном валу с приводным колесом со шпорами, которое перекатываясь по поверхности почвы, создает повышенную надежность работы пальчатого ротора (соломозаталкивателя).
Для устойчивой подачи соломистой массы в зону щели используются два направителя соломистой массы, которые с обеих сторон щели сгребают пальцами
измельченную и разбросанную по поверхности поля соломистую массу и направляют ее в полуцилиндрические отвалы, каждый из которых, в свою очередь, благодаря отклонению его от направления движения на угол равный углу трения соломы о сталь отвала, обеспечивает перемещение соломистой массы в область щели, где последняя заталкивается в щель с помощью пальцев ротора.
Для создания необходимой толщины слоя соломистой массы в зоне щели (в зависимости от количества соломистой массы разбросанной уборочной техникой по поверхности поля) используются винтовые устройства, с помощью которых изменяется высота хода отвальных поверхностей относительно поверхности поля.
В отличие от прототипа, для создания наклонных поверхностей по обеим сторонам щели, на подпружиненных поводках рамы в подшипниках установлен двухконусный каток, который, перекатываясь по почве в зоне щели (окружность соединения больших оснований перекатывается по осевой линии щели) образует почвенные уклоны в сторону щели, что способствует стоку в нее атмосферных осадков. Это обеспечивает большее накопление влаги в щели и создает наилучшие условия для развития культурных растений.
Таким образом, представленная конструкция устройства для нарезания щели с заполнением ее уплотненной соломистой массой полностью решает поставленную техническую задачу, а именно: обеспечивает выполнение щели в почве с высокой эксплуатационной надежностью и экономией энергоресурсов, заталкивание в нее уплотненной соломистое массы, а так же образование в верхней части щели наклонных поверхностей с уклоном в сторону щели, что обеспечивает сток атмосферных осадков в щель; сохранение накопленной влаги в почве с помощью уплотненной соломы на глубине корневой системы культурных растений с одновременным снабжением их органическим удобрением, которым является перепревшая соломистая масса.
Все это способствует созданию наилучших условий для развития культурных растений и обуславливает получение повышенных урожаев даже в засушливых зонах страны, особенно на склонных участках.
1
2
ш
ш
Новизна и оригинальность предлагаемой конструкции заключается в том, что щелерез имеет одностороннюю заточку под углом равным углу трения почвы о сталь щелереза, и форму режущей кромки в виде эвольвенты, радиус эволюты которой R=h=3/4Н, где Н - глубина хода щелереза, с начальной точкой А на конце режущей кромки, а на высоте h=3/4H, эвольвента переходит в вертикальную линию и режущая кромка плавно переводится в овал, причем кроме щелереза устройство содержит два соломонаправителя, соломозаталкиватель и каток, расположенные по следу действия щелереза при этом соломонаправители крепятся на раме с помощью винтовых устройств за щелерезом, по обе его стороны, каждый из которых содержит полуцилиндрический отвал, встроенный в стальную рамку и осевые линии отвалов отклонены вперед по ходу движения агрегата под углом равным углу трения соломы о стальную поверхность отвалов, причем каждый соломонаправитель имеет в нижней части заостренный пальцы, плавно переходящие в поверхность отвала, соломозаталкиватель содержит пальчатый ротор, установленный на валу совместно с приводным колесом со шпорами, а вал смонтирован на стойке рамы за соломонаправителями, причем соломозаталкиватель выполнен в виде шайбы с пружинными пальцами, имеющими круглое сечение, каждый из которых имеет диаметр в два раза меньший толщины щелереза и изогнут по кривой в виде эвольвенты с постоянным радиусом эволюты R=1,3 r, где r - радиус шайбы, при этом центр эволюты «О» совпадает с центром шайбы и имеет начальную точку «В» являющейся точкой касания эвольвенты с эволютой, а начиная от точки "В" осевая линия пальца переходит в прямую линию по радиусу шайбы (эволюты) и в этой части палец снабжен резьбовой нарезкой для крепления в шайбе; в подшипниках на подпружиненных поводках рамы за соломозаталкивателем и выполнен в виде двух усеченных конусов, соединенных между собою большими основаниями.
На фиг.1 - изображено комплексное почвообрабатывающее устройство - вид сбоку; на фиг.2 - тоже вид сверху; на фиг.3 - щелерез - вид сбоку; на фиг.4 - сечение щелереза по I-I; на фиг.5 - сечение щелереза по II-II; на фиг.6 - сечение
щелереза по III-III; на фиг.7 - пальчатый ротор - вид сбоку; на фиг.8 - соломонаправитель - вид сверху; на фиг.9 - сечение по В-В соломонаправителя.
1
2
ш
ш
Предлагаемое устройство содержит навесную раму 1, на которой установлены: щелерез 2, соломозаталкиватель 3, два соломонаправителя 4 и каток 5, причем щелерез 2 имеет одностороннюю заточку 6 под углом равным углу трения почвы о сталь щелереза, и форму режущей кромки 7 в виде эвольвенты 7, радиус эволюты 8 которой R=h=3/4Н, где Н - установленная глубина хода щелереза, с начальной точкой А на конце режущей кромки 7, а на расстоянии h=3/4H, где Н - глубина хода щелереза, эвольвента 7 переходит в вертикальную линию 9, где режущая кромка 7 плавно переводится в овал 10. Соломозаталкиватель 3 содержит пальчатый ротор 3, смонтированный совместно с приводным колесом 11 на одном валу 12 в подшипниках 13 на стойке 14 рамы 1 и выполненный в виде шайбы 15 с пружинными пальцами 16, каждый из которых имеет круглое сечение диаметром в два раза меньшим толщины щелереза 2 и изогнут по кривой в виде эвольвенты 17 с радиусом эволюты 18 - R=1,3 r, где r - радиус шайбы 15, и с центром О, совпадающий с центром шайбы 15 и начальную точку "В" - являющейся точкой касания эвольвенты 17 с эволютой 18, а начиная от точки "В" осевая линия пальца 16 переходит в прямую линию по радиусу эволюты 18 (шайбы 15) и в этой части палец 16 снабжен резьбовой нарезкой 19 для крепления в шайбе 15. Каждый из двух направителей соломы 4, установлен на раме 1 с помощью двух винтовых устройств 20 и содержит встроенный в стальную рамку 21, полуцилиндрический отвал 22, отклоненный вперед по ходу движения агрегата под углом равным углу трения соломы о сталь отвала, и имеющий в нижней части заостренные пальцы 23, плавно переходящие в поверхность отвала 22. Каток 5 установлен в подшипниках 24 на подпружиненных поводках 25 рамы 1 и выполнен в виде двух усеченных конусов 26, соединенных вместе большими основаниями 27,.
Работает устройство следующим образом.
При движении агрегата по полю (по стрелке и) с опущенной навесной рамой 1, щелерез 2 прорезает в почве щель, причем забивание его соломистой массой исключается, так как он имеет одностороннюю заточку 6 с переходом режущей
кромки 7 в овал 10 (начиная с глубины h=3/4H, где Н - установленная глубина хода щелереза), что повышает его эксплуатационную надежность. Кроме этого режущая кромка 7 выполнена по эвольвенте, кривизна которой, по данным исследований, близка к кривизне сопротивления резания почвы по вертикали, что ведет к уменьшению тягового усилия, требуемого для перемещения щелереза и обеспечению экономии энергозатрат.
Идущие следом за щелерезом 2 соломонаправители 4, сгребают соломистую массу пальцами 23 и направляют ее в полуцилиндрические отвалы 22 и так как каждый из них отклонен вперед на угол равный углу трения соломистой массы о сталь отвала, соломистая масса, не сгруживаясь на отвале 22, перемещается в зону щели, то есть в зону действия соломозаталкивателя 3. Расположение полуцилиндрических отвалов 22 по высоте вместе с пальцами 23 устанавливается с помощью винтовых устройств 20, в зависимости от количества разбросанной соломистой массы по поверхности почвы уборочной техникой.
Направленная в зону щели соломистая масса захватывается пальцами 16 соломозаталкивателя 3 и плавно со скольжением заталкивается в щель, уплотняя ее, а после заталкивания соломы пальцы 16 свободно выходят из соломистой массы, благодаря тому, что каждый из них выполнен по эвольвенте 17. Оставшаяся на поверхности соломистая масса выполняет роль мульчирующего слоя. Такое сочетание распределения соломистой массы по глубине щели и по поверхности поля играет важнейшую роль в сохранении влаги.
Идущий за соломозаталкивателем 3 подпружиненный каток 5 выполнен в виде двух усеченных конусов 26, соединенных большими основаниями 27, формирует поверхность почвы в области щели с наклоном в ее сторону, что обеспечивает сток атмосферных осадков в щель.
Таким образом, использование предлагаемого устройства щелереза обеспечивает выполнение щели в почве с высокой эксплуатационной надежностью и экономией энергоресурсов, заталкивание в щель уплотненной соломистой массы, а также образование в верхней части щели наклонных поверхностей с уклоном в сторону щели, что обеспечивает сток атмосферных осадков в щель, накопление и
сохранение влаги в почве с помощью уплотненной соломистой массы на глубине корневой системы культурных растений с одновременным снабжением ее органическим удобрением, каким является перепревшая соломистая масса. Все это создает наиболее благоприятные условия для полноценного развития культурных растений и получения повышенных урожаев, особенно в засушливых зонах земледелия и, тем более, на полях со склонными участками.