КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к комбинированным почвообрабатывающим агрегатам, применяемым для подготовки почв к посеву, и может быть использована для вспашки почвы, измельчания крупных почвенных глыб, комков и стерни с выравниванием поверхности почвы в фермерских и крестьянских хозяйствах.
Уровень техники
Вспашка является наиболее энергоемкой операцией в системе обработки почв, на нее приходится до 50% расходуемого топлива.
Многочисленными исследованиями установлено, что не разрушенная при вспашке почва уже за 8 ч под открытым солнцем высыхает и упрочняется в 5 раз. В результате на такой пахоте, особенно глинистых и тяжелосуглинистых почвах, не представляется возможным сформировать мелкокомковатое структурное семенное ложе и требуется дополнительная механическая энергия на разращение почвенных глыб и комков. При обработке почвы со вспашкой экономится значительная часть энергии благодаря тому, что в свежем состоянии почва легче крошится. С другой стороны, экономия энергозатрат достигается за счет уменьшения числа дополнительных проходов почвообрабатывающих агрегатов по полю.
Существующие комбинированные почвообрабатывающие агрегаты с пассивными рабочими органами (с зубовыми боронами, дисками кольчато-шпоровыми, клиновидными, спиральными катками и т.п.) обладают рядом недостатков, главными из которых являются громоздкость, значительные тяговые сопротивления и большие полосы для разворота, при этом не обеспечивается качество подготовки средне- и тяжелосуглинистых почв к посеву [1].
В настоящее время остро стоит вопрос о загрузке энергонасыщенных скоростных колесных тракторов, так как увеличение мощности двигателя не всегда приводит к росту тягового усилия. Некоторые тракторы МТЗ имеют одинаковое тяговое усилие на крюке, поэтому они могут агрегатироваться со сельхозмашинами с тяговым сопротивлением не более 14 кН, несмотря на существенную разницу в мощности двигателя.
Реализовать через ВОМ или ходовую часть трактора неиспользованную мощность двигателя позволит применение активных рабочих органов совместно с плугом. Кроме этого, при условии попутного вращения активного рабочего органа возникает так называемая «движущая сила», направленная в сторону перемещения агрегата. При определенной частоте вращения рабочего органа, диаметре и глубине внедрения в пласт она может достигнуть 30% общего тягового сопротивления агрегата.
Известен комбинированный агрегат для основной и препосадочной обработки почвы, состоящий из плуга и приспособления со сменными Г-образными ножами и пальцами, установленными на приводных дисках, выполненных заодно с приводным валом, приводящий во вращение от ВОМ трактора через цепную передачу и одноступенчатый конический редуктор [2].
К недостаткам известного комбинированного агрегата следует отнести высокую металлоемкость, не возможность регулирования угла установки измельчителя и глубины обработки почвы, недостаточное измельчение и выравнивание верхнего слоя почвы.
Известен комбинированный почвообрабатывающий агрегат, состоящий из плуга, рамы, навески и измельчителя, выполненного в виде барабана, на цилиндрической поверхности которого установлены кольчатые зубья по ромбовидной схеме, снабженный механизмом привода от заднего колеса трактора с возможностью включения и выключения привода в зависимости от опускания и подъема плуга при движении трактора [3].
К недостаткам известного комбинированного почвообрабатывающего агрегата следует отнести сложность конструкции и пробуксовку механизма привода измельчителя при больших тяговых сопротивлениях, недостаточное измельчение и выравнивание верхнего слоя почвы.
Наиболее близким по техническому и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является комбинированный почвообрабатывающий агрегат, состоящий из плуга, навески, рамы и измельчителя, установленного под углом 20…25° относительно рамы плуга и выполненного в виде барабана, на цилиндрической поверхности которого установлены режущие ножи, изготовленные из рессорной стали, размещенные по касательной к окружности под углом 120° относительно друг друга, снабженные механизмом привода от ведущей звездочки гусеницы трактора [4].
К недостаткам известного комбинированного почвообрабатывающего агрегата следует отнести сложность конструкции, не возможность регулирования угла установки измельчителя, недостаточное измельчение и выравнивание верхнего слоя почвы.
Для повышения качества подготовки средне и тяжелосуглинистых почв к посеву необходимо разработать комбинированный почвообрабатывающий агрегат, состоящий из плуга с активным рабочим органом, позволяющий качественно выполнять несколько взаимосвязанных технологических операций: вспашку почвы с измельчением почвенных глыб, комков, стерни и выравниванием обрабатываемой поверхности.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является повышение качества подготовки почв к посеву путем одновременного выполнения вспашки почвы с измельчением почвенных глыб, комков и стерни с выравниванием обрабатываемой поверхности.
Технический результат предлагаемой полезной модели сводится к подготовке почв к посеву за один проход агрегата, повышению производительности, снижению металлоемкости и энергозатрат.
Технический результат достигается тем, что комбинированный почвообрабатывающий агрегат содержит плуг, навеску, раму с измельчителем, снабженный механизмом привода от ВОМ трактора.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Предлагаемая конструкция включает в себя измельчитель, выполненный в виде цилиндрического барабана с вырезами на его поверхности, образующими секции измельчителя, жестко соединенные между собой и расположенные с шагом 35 см относительно друг друга, при этом на цилиндрической поверхности секции измельчителя жестко установлены три режущие и три ударные ножа, причем режущие ножи изготовлены из рессорной стали длиной 30 см, а ударные ножи выполнены из металлических прутков длиной 30 см и размещены относительно друг друга под углом 70°, при этом секции измельчителя жестко соединены с валом, выходные концы которого установлены на раме с возможностью вращения по часовой стрелке вокруг своей оси, а рама прикреплена к несущей балке, которая соединена с рамой плуга с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, при этом измельчитель установлен на раме с возможностью регулирования глубины вхождения режущих и ударных ножей в почву и снабжен механизмом привода от ВОМ трактора.
Механизм привода с передаточным отношением 1…2 выполнен в виде цепной передачи, конического редуктора, телескопического и ведущего карданных валов и предохранительного механизма, при этом один конец предохранительного механизма посредством крестовины связан с телескопическим карданным валом, а другой его конец через промежуточный вал, опирающий на две опорные подшипники качения, крестовину и ведущий карданный вал соединен с ВОМ трактора.
Измельчитель установлен под углом 75…80°, относительно рамы плуга.
Благодаря возможности установки в задней части плуга измельчителя активного действия, позволяющего изменять угол и глубину обработки почвы, улучшаются качественные показатели подготовки почв к посеву: измельчаются крупные почвенные глыбы, комки и растительные остатки с выравниванием поверхности поля.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид сверху комбинированного почвообрабатывающего агрегата и вид сбоку по сечению А-А.
Осуществление полезной модели
Изображенный на фиг. 1 комбинированный почвообрабатывающий агрегат состоит из плуга 1 и измельчителя 2. Измельчитель 2 выполнен виде цилиндрического барабана с вырезами на ее поверхности (на фиг. не пронумерованы), образующими секции (на фиг. не пронумерованы) измельчителя 2 жестко соединенные между собой и расположенные с шагом 35 см относительно друг друга. На цилиндрической поверхности секции измельчителя 2 жестко установлены три режущие и три ударные ножи по касательной к окружности (сечение А-А), причем режущие ножи 3 изготовлены из рессорной стали длиной 30 см, а ударные ножи 4 выполнены из металлических прутков длиной 30 см и размещены относительно друг друга под углом 70° (параметры ножей и углы их установки выбраны в результате математического моделирования процесса взаимодействия ножей с объектом обработки, в результате чего улучшаются качественные показатели измельчения почвенных глыб и выравнивание поверхности почвы).
Секции измельчителя 2 посредством распорок (на фиг. не пронумерованы) жестко соединены с валом 5, выходные концы которого установлены в подшипниковых опорах 6 на раме 7 с возможностью вращения по часовой стрелке вокруг своей оси. Рама 7 прикреплена к несущей балке 8, которая соединена с рамой 1 плуга с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, при этом измельчитель 2 установлен на раме 7 с возможностью регулирования глубины вхождения режущих 3 и ударных 4 ножей в почву посредством гибкой связи 9 подвески 10 измельчителя 2. Регулируя натяжение гибкой связи 9, устанавливается необходимая глубина вхождения режущих 3 и ударных 4 ножей в почву.
Измельчитель 2 установлен под углом 75…80° относительно рамы 1 плуга и фиксируется в этом положении металлической планкой 11, соединяющей несущую балку 8 с рамой 1 плуга. На несущей балке 8 выполнены тарированные отверстия (на фиг. не пронумерованы), куда вставляется штырь (на фиг. не показан) металлической планки 11 и устанавливается необходимый угол установки измельчителя 2. Значение углов установки (75…80°) измельчителя 2 выбраны конструктивно, в зависимости от типа почв. В заданном диапазоне углов установки измельчителя 2 значительно улучшаются качественные показатели подготовки почв к посеву.
Измельчитель 2 снабжен механизмом привода от ВОМ трактора с передаточным отношением 1…2 (передаточные отношения механизма привода выбраны конструктивно, в зависимости от типа почв, обеспечивающие качественное измельчение почвенных глыб, комков, растительных остатков и уменьшающие тяговое сопротивление на перемещение плуга). Регулирование передаточного отношения осуществляется изменением числа зубьев звездочек (на фиг. не пронумерованы) цепной передачи 12.
Механизм привода выполнен в виде цепной передачи 12, конического редуктора 13, телескопического 14 и ведущего 15 карданных валов и предохранительного механизма 16. Один конец предохранительного механизма 16 посредством крестовины 17 связан с телескопическим карданным валом 14, а другой его конец через промежуточный вал 18, опирающий на две опорные подшипники качения 19, крестовину 20 и ведущий карданный вал 15 соединен с ВОМ трактора.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат работает следующим образом.
Включив рабочую передачу трактора, механизатор начинает вспашку почвы, при этом режущие 3 и ударные 4 ножи входят во вспаханную почву на глубину высева семян (8…10 см) и начинается процесс измельчения почвенных глыб, комков и растительных остатков с выравниванием поверхности почвы.
Вращение режущим 3 и ударным 4 ножами передается от ВОМ трактора (на фиг. не показан) посредством телескопических карданных валов 14 и 15, предохранительной муфты 16, промежуточного вала 18, конического редуктора 13 и цепной передачи 12.
При вращательном движении режущие ножи 3 вклиниваются в комковатую структуру почвенных глыб, разрезают их, измельчают и заделывают измельченные растительные остатки в почву, при этом ударные ножи 4 разбивают почвенные комки. При поступательном перемещении режущие ножи 3 посредством боковых поверхностей перемещают разрыхленную почву в сторону и заравнивают борозды, образованные плугом во время вспашки. Комки почвы, прошедшие режущие 3 и ударные 4 ножи, попадают в межсекционное пространство измельчителя 2 - во внутрь полости цилиндрического барабана (на фиг. не пронумерован), соударяясь и притираясь друг с другом, получают дополнительное крошение и равномерно распределяются по поверхности почвы. Тем самым подготавливается только посевной слой почвы, а нижний вспаханный слой почвы остается без изменения. Такой процесс подготовки почв к посеву позволяет сохранить почвенную влагу на глубине, что стимулирует быстрый всход семян.
При встрече с труднопреодолимыми препятствиями срабатывает предохранительный механизм 16, который отсоединяет телескопический карданный вал 14 от ведущего карданного вала 15 и передача крутящего момента от ВОМ трактора к измельчителю 2 прерывается. При этом рама 7 вместе с измельчителем 2, перемещаясь вверх, преодолевает препятствие и агрегат продолжает вспашку почвы с измельчением почвенных глыб, комков, растительных остатков и выравниванием поверхности почвы.
После окончания гона, механизатор отключает ВОМ и посредством гидравлической системы (на фиг. не показана) трактора поднимает плуг с активным рабочим органом, совершает разворот трактора и процесс вспашки почвы с измельчением крупных почвенных глыб, комков, растительных остатков и выравниванием поверхности почвы совершается аналогично.
Опытный образец комбинированного почвообрабатывающего агрегата изготовлен и испытан в ОПХ ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова» и показал высокие качества подготовки почвы к посеву.
Предлагаемая конструкция по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
способность проведения вспашки почвы с измельчением крупных почвенных глыб, комков, растительных остатков и выравниванием поверхности почвы;
способность изменения угла установки измельчителя активного действия и глубины обработки почвы в зависимости от типа почв;
высокие качества подготовки почв к посеву;
способность снизить энергозатраты, за счет совмещения нескольких операций при подготовке почв к посеву, за один проход агрегата;
не требует изготовления дорогостоящих узлов и деталей;
требуется меньшее количество тракторов, для подготовки почв к посеву.
Источники информации
1. Горбачев И.В. Создание и производство блочно-модульных комбинированных почвообрабатывающих и посевных машин // Техника и оборудование для села. - 2009. - №1 - С. 47…48.
2. Добышев А.С., Пузевич К.Л. Комбинированный агрегат для основной и препосадочной обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2009. - №12-С. 52.
3. Жеруков Б.Х., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. и др. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат. Патент РФ на полезную модель №61074 МПК A01B 49/02. Заявитель и патентообладатель КБГСХА. - №2006136290/22; заявл.13.10.06; опубл. 22.02.07, Бюл. №6 - 2 с: ил.
4. Жеруков Б.Х., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. и др. Комбинированный почвообрабатывающий агрегат. Патент РФ на полезную модель №125014, МПК A01B 49/00. Заявитель и патентообладатель КБГСХА. - №2012117451/13; заявл.26.04.12; опубл. 27.02.13, Бюл. №6 - 2 с: ил.