ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ
TILLAGE TOOL

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к орудиям для обработки почвы.
Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, закрепленные на ней рыхлительные рабочие органы и спиральный или прутковый каток, установленный за рабочими органами (аналог - Плуг-глубокорыхлитель ПГР-4. Руководство по эксплуатации / В.В. Щиров, В.И. Хижняк, А.Ю. Несмиян, В.Н. Щиров. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012 г. - 32 с.).
Недостатком данного почвообрабатывающего орудия является низкая интенсивность крошения почвенных глыб и комков, а также технологическая неприспособленность орудия к формированию дополнительного верхнего рыхлого слоя почвы, который в условиях засушливого земледелия в совокупности с растительными остатками способствует конденсации атмосферной влаги и удержанию влаги, накопленной в нижних почвенных слоях (Брубель А.Ф. Агромехтехнология полей юга России / А.Ф. Брубель, А.Н. Белан, Б.А. Землянский, А.С. Найдёнов // Технологии и комплекс машин для засушливого земледелия. - Ейск, 1996. - 184 с.).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, смонтированные на раме рыхлительные рабочие органы и установленный за ними с возможностью регулировки уплотнительный каток, выполненный в виде цилиндрического элемента, по всей окружности которого закреплены кольцевыми группами зубья. Каждый зуб выполнен в виде пластины с четырьмя гранями, изготовленными по заданным радиусам, одной из которых он закреплен, а остальные (передняя, задняя и затылованная) свободны (прототип - RU 2067799 C1, А01В 49/02, А01В 29/04).
Недостатком описанного почвообрабатывающего орудия является сложность и трудоемкость изготовления зубьев катка, недостаточно высокая интенсивность рыхления верхнего слоя почвы в пространстве между зубьями и в то же время избыточное крошение почвы по следу зубьев.
Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции катка почвообрабатывающего орудия, повышение качества выравнивания поверхности поля и формирования верхнего рыхлого слоя почвы.
Поставленная задача достигается за счет того, что в почвообрабатывающем орудии, содержащем раму, смонтированные на раме рыхлительные рабочие органы и установленный за ними с возможностью регулировки каток, выполненный в виде цилиндрического элемента, по образующей поверхности которого закреплены кольцевыми группами зубья, зубья катка изготовлены из проката круглого сечения. Каждый зуб содержит две выполненные по логарифмическому закону рабочие части с заостренными кромками и стержень, который соединен с рабочими частями шейками разного радиуса кривизны. При этом расстояние между заостренными кромками рабочих частей зуба равно 0,93D (где D - внешний диаметр катка, м), а расстояния от этих кромок до центральной оси стержня зуба составляют 0,15D и 0,22D. Зубья размещены в проточках цилиндрического элемента катка таким образом, что плоскость симметрии каждого зуба образует с осью вращения катка угол  (где N - количество зубьев в кольцевой группе, N=10 шт.), заостренные кромки зубьев расположены на двух концентричных оси катка окружностях диаметром D, а расстояние от стержня зуба до оси катка составляет 0,157D, причем в каждой кольцевой группе зубья равномерно распределены в тангенциальном направлении. При этом внешний диаметр цилиндрического элемента равен 0,45-0,55D, а шаг размещения игл на цилиндрическом элементе в осевом направлении равен двойному осевому расстоянию между кольцевыми рядами заостренных кромок одной кольцевой группы зубьев.
Предложенное изобретение поясняется иллюстрациями: на фиг. 1 представлена схема предложенного орудия; на фиг. 2 изображена схема катка предложенной конструкции, на фиг. 3 - зуб предложенной конструкции, на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2, а на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 2, на фиг. 6 представлена схема размещения на поверхности поля точек контакта заостренных кромок зубьев предложенного катка с почвой.
Почвообрабатывающее орудие содержит раму 1 (фиг.1), на которой закреплены рыхлительные рабочие органы 2. Орудие оснащено опорными колесами 3 и навесным устройством 4, которое служит для соединения с трактором. В задней части орудия с возможностью регулировки установлен каток 5, выполненный в виде цилиндрического элемента 6 (трубчатого вала), по образующей поверхности которого закреплены кольцевыми группами зубья 7 (фиг. 2). Зубья 7 катка 5 изготовлены из проката круглого сечения. Каждый зуб 7 содержит две выполненные по логарифмическому закону рабочие части 8 и 9 с заостренными кромками и стержень 10, который соединен с рабочими частями 8 и 9 шейками 11 и 12 разного радиуса кривизны. При этом расстояние между заостренными кромками рабочих частей 8 и 9 зуба 7 равно 0,93D (где D - внешний диаметр катка, м), а расстояния от этих кромок до центральной оси стержня зуба составляют 0,15D и 0,22D (фиг. 3). Зубья 7 размещены в проточках цилиндрического элемента 6 катка 5 таким образом, что плоскость симметрии каждого зуба образует с осью вращения катка 5 угол  (где N - количество зубьев 7 в кольцевой группе, N=10 шт.) (фиг. 2), заостренные кромки зубьев 7 расположены на двух концентричных оси катка 5 окружностях диаметром D, а расстояние от стержня 10 зуба 7 до оси катка 5 составляет 0,157D (фиг. 4), причем в каждой кольцевой группе зубья 7 равномерно распределены в тангенциальном направлении. При этом внешний диаметр цилиндрического элемента 6 равен d=0,45-0,55D (фиг. 4), а шаг T размещения зубьев 7 (фиг. 2) на цилиндрическом элементе 6 в осевом направлении равен двойному осевому расстоянию S между кольцевыми рядами заостренных кромок одной кольцевой группы зубьев 7.
Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом.
Во время выполнения технологического процесса почвенный пласт крошится и деформируется под воздействием рабочих органов 2 (фиг. 1) на заданную глубину, величина которой регулируется перемещением опорных колес 3 относительно рамы 1. При этом крупные комки почвы, образующиеся в процессе рыхления, раздавливаются катком 5. Одновременно заостренные кромки зубьев 7 катка 5 «укалывают» почву, рыхля ее на глубину 5-9 см (в зависимости от степени давления катка 5 на почву) и сохраняя при этом на поверхности поля оставшуюся стерню. Причем логарифмическая форма рабочих частей 8 и 9 зубьев 7 обеспечивает условие их вертикального «входа» в почву или «выхода» из почвы (зависит от ориентации катка относительно направления движения агрегата), уменьшая вероятность ее выброса и выноса эрозионно опасных частиц на поверхность поля. Оговоренные параметры зубьев 7 и закономерности их расположения на цилиндрическом элементе 6 приводят к тому, что одна кольцевая группа зубьев 7 образует две кольцевые группы рабочих частей 8 и 9, в которых заостренные кромки зубьев (фиг. 5) расположены с постоянным шагом S (без учета кривизны траектории движения кромок зубьев 7). При этом за счет того, что плоскости симметрии зубьев 7 расположены к оси катка 5 под углом α, заостренные кромки соседних кольцевых рядов рабочих частей 8 и 9 смещены относительно друг друга по фазе таким образом, что в тангенциальном направлении расстояние между ближайшими заостренными кромками соседних кольцевых рядов составляет S/2 (фиг. 2), а осевое расстояние S между заостренными кромками кольцевой группы зубьев 7 равно тангенциальному шагу между заостренными кромками, расположенными в плоскости, нормальной к оси вращения катка 5 (фиг. 5). За счет такой конструкции заостренные кромки зубьев 7 наносят уколы в условных вершинах (т. А, Б, В, Г и Д на фиг. 2) равносторонних треугольников, благодаря чему обеспечивается равномерное, сотообразное (фиг. 6) покрытие поверхности поля при обработке. Кроме того, за счет наклонного к вертикали расположения зубьев 7 они оказывают не только рыхлящее, но и уплотняющее воздействие на почву, способствуя ее частичному осаждению после обработки рыхлительными рабочими органами 2 орудия.