ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ
TILLAGE TOOL

Изобретение относится к орудиям для основной (зяблевой) обработки почвы и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Известен плуг с почвоуглубителями, содержащий раму, вертикальные корпуса с лемехами и почвоуглубители в виде стойки с культиваторной лапой на конце; в плане корпуса лемехов и стойки с лапами смещены (см. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. - Том 2. - М.: Машиностроение, 1967. - С.63, рис.6).
Технический недостаток подобных плугов: повышенное тяговое сопротивление (из-за наличия двух ярусов почвообрабатывающих рабочих органов), невозможность адаптации к конкретным почвенно-климатическим условиям и, как следствие, ограниченные функциональные возможности.
Известно также почвообрабатывающее орудие, содержащее раму со смонтированными на ней стойками, каждая из которых имеет башмак с накладным долотом и отвал, закрепленный на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения (SU 1709933 А1, 07.02.1992).
Техническим недостатком орудия с данными рабочими органами является ограниченность выполнения ряда видов технологий глубокой обработки, низкое качество отвальной обработки почвы и невозможность адаптации к конкретным агроландшафтным условиям, что ограничивает функциональные возможности орудия.
Техническая задача: обеспечение возможности адаптации орудия к конкретным условиям путем изменения положения, демонтажа одних и установки других элементов почвообрабатывающих рабочих органов; кардинальное снижение тягового сопротивления за счет разуплотнения и обрушения почвы впереди и по бокам стоек с долотом на конце.
Технический результат: повышение эксплуатационно-технологических показателей и функциональных возможностей при снижении металлоемкости и энергозатрат.
Согласно изобретению почвообрабатывающее орудие содержит раму с последовательно смонтированными плужными корпусами и почвоуглубителями, причем стойки почвоуглубителей имеют действующий во фронтальной плоскости горизонтальный лемех с долотом на конце. В изобретении орудие снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа. При этом каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально, причем ширина стойки и башмака равны между собой, а ширина долота больше или равна ширине стойки и башмака, при этом каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа.
На фиг.1 изображено почвообрабатывающее орудие в полной комплектации, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг.3 - орудие без предплужников, вид сбоку; на фиг.4 - то же, вид в плане; на фиг.5 - орудие со стойками и долотом, вид сбоку; на фиг.6 - то же, вид в плане; на фиг.7 - орудие со стойками и узким долотом, вид сбоку; на фиг.8 - то же, вид в плане; на фиг.9-13 - схемы взаимодействия различных вариантов орудия с почвой (во фронтальной плоскости, в разрезе).
Почвообрабатывающее орудие (фиг.1 и 2) включает раму 1, на которой смонтированы стойки 2 (на фиг.1-8 описание ведется на примере одного комплекта почвообрабатывающих рабочих органов), каждая из которых имеет башмак с накладным долотом и отвал, закрепленный на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения. Орудие также снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа, при этом каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально. Ширина стойки и башмака равны между собой (имеют одинаковую ширину в≈30 мм), а ширина долота (В≈60 мм) больше или равна ширине стойки и башмака, при этом каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа. В свою очередь, верхняя плоскость долота 4 имеет скос, т.е. на конце долота формируется еще одно склонение относительно горизонтальной плоскости, которое (с учетом склонения самого долота) составляет ≈30°. Стойка 2 и горизонтальный башмак 3 расположены в одной продольной плоскости, в этой же плоскости находится и долото 4.
Рабочие органы выполнены в виде отвала 5, который наклонен во фронтальной (поперечной) плоскости относительно стойки 2, на которой выполнены отверстия 6, посредством чего на стойке закреплен держатель 7. В свою очередь, на держателе закреплен отвал 5, т.е. держатель служит промежуточным звеном для крепления на стойке 2 отвала 5. Посредством указанных отверстий держатель, а следовательно, и отвал могут быть закреплены на стойке на разной высоте и имеется возможность дискретного вертикального смещения отвала на стойке, а также демонтажа отвала (вместе с держателем 7). Орудие снабжено предплужником 8, который установлен на кронштейне 9 рамы 1 сбоку относительно стойки 2 - впереди отвала 5, несколько перекрывая верхнюю переднюю кромку отвала 5, располагаясь параллельно и выше него. Предплужник 8 закреплен на кронштейне 9 с возможностью смещения и демонтажа.
В другом варианте (фиг.3 и 4) предплужник 8 и кронштейн 9 отсутствуют. В третьем варианте (фиг.5 и 6) отсутствует и отвал 5 с держателем 7. Единственным почвообрабатывающим рабочим органом в этом варианте является стойка 2 с расположенным в продольной плоскости башмаком 3, на конце которого съемно и наклонно закреплено долото 4. Это орудие можно трактовать как чизельный глубокорыхлитель. В четвертом варианте (фиг.7 и 8) ширина долота 10 равна ширине стойки 2 и башмака 3 (в≈30 мм). Это орудие можно трактовать как щелеватель (щелерез). Но варианты 3 и 4 (фиг.5-8) сохраняют возможность крепления на стойке 2 отвала 5, для этого на стойке сохранены отверстия 6; сохранена и возможность крепления предплужника 8. С другой стороны «широкое» 4 и «узкое» 10 долота по местам крепления взаимозаменяемы и чизельный глубокорыхлитель можно переоборудовать в щелеватель, и наоборот. Стойка 2 и горизонтальный башмак 3 во всех вариантах одинаковы.
Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом.
Во всех вариантах орудия с «широким» долотом 4 (фиг.1-6) глубина рыхления посредством стойки 2 с расположенным в продольной плоскости горизонтальным башмаком 3 и долотом 4 может быть одинакова - до 36 см. При названной глубине чизелевания расстояние между стойками в фронтальной (поперечной) плоскости равно 40 см (фиг.9-12). Глубину внедрения в почву отвала 5 устанавливают 15-20 см, допустимо 25 см (при глубине чизелевания 40 см). Глубина внедрения стойки с «узким» долотом 10 - щелевателя (фиг.13) - может быть больше глубины чизелевания и достигать 50-60 см. Расстояние между стойками в этом орудии - 70 и более см. Таким образом, в варианте с «широким» долотом и максимальной комплектации орудия (фиг.1 и 2), при наличии пяти комплектов рабочих органов, тяговое сопротивление будет наибольшим. Орудие рекомендуется агрегатировать с трактором класса 4 (типа ВТ-150). В остальных вариантах (фиг.3-6), при том же количестве комплектов рабочих органов, класс трактора можно снизить до 3-х (типа ВТ-100). Это относится и к щелевателю с тремя рабочими органами (фиг.7 и 8).
При наличии и отсутствии отвала 5 и предплужника 8 стойка 2 с «широким» долотом 4 работает одинаково (фиг.9-12). Долото вспарывает глубоко залегающий слой «материнской» почвы и происходит блокированное резание без выноса почвенной стружки на дневную поверхность. На верхней плоскости долота скапливается почва, которая, не имея выхода, сжимается, из нее выдавливается влага и воздух. При дальнейшем движении орудия фрагменты сжатой почвы срываются с долота и разлетаются вперед по ходу стойки и по бокам стойки. В результате этого происходит разуплотнение и даже обрушение почвы впереди и по бокам стойки под углом ≈45° от долота вверх (фиг.9-12). Обрушение почвы впереди стойки здесь не видно. В этих вариантах основная величина тягового сопротивления орудия приходится на взаимодействие долота с почвой. Поскольку «широкое» долото 4 является условно широким (В всего 60 мм), то происходит именно указанное разуплотнение почвы. При более узком долоте почва будет сжиматься по бокам и разуплотнения почвы не будет, а при более широком долоте будет резко повышаться тяговое сопротивление орудия.
Показанные на фиг.9-12 характер и конфигурация деформации и разуплотнения почвы обеспечивают:
1) существенное снижение тягового сопротивления орудия;
2) отвал 5 (отнюдь не плужной корпус!) не обрабатывает почву, как в прототипе, а только оборачивает верхний уже взрыхленный (обрушенный) слой почвы, заделывая на указанную глубину удобрения, растительные и корневые остатки культуры-предшественника и сорняков;
3) предплужник 8 дополнительно оборачивает (с заделкой удобрений, корневых и растительных остатков) полосу почвы, которую не захватывает отвал. При отсутствии предплужника (когда это возможно, фиг.10 и 11) эта полоса полностью не заделывается, но она вносит свой «вклад» в предотвращение ветровой и водной эрозии почвы;
4) в вариантах с «широким» долотом формируется гребнистое дно борозды (фиг.9-12) с углублением от долота, что способствует накоплению почвенной влаги, развитию корневой системы растений и «поглощению» водных стоков, а также исключает внутрипочвенный сток воды;
5) в прототипе также имеется определенная гребнистость дна борозды, но она незначительна и достигается нерациональными средствами, а высоким тяговым сопротивлением орудия из-за действующего во фронтальной плоскости горизонтального лемеха (с долотом) на большой глубине;
6) один или несколько отвалов 5 можно выставлять на стойке на разной высоте (фиг.11), благодаря чему дополнительно формируется наружная (дневная) волнообразная поверхность пахоты (показана пунктиром), что способствует предотвращению или сокращению поверхностных стоков воды (водной эрозии);
7) обработка почвы только посредством стоек 2 с долотом 4 на конце (фиг.12) - это разновидность глубокого рыхления почвы с разуплотнением всей дневной поверхности почвы с сохранением 70-80% стерневых и растительных почвозащитных и мульчирующих остатков и с формированием такого же гребнистого дна борозды.
При комплектовании стоек 2 «узким» долотом 10 происходит нарезка таких же узких щелей (щелевание почвы) при отсутствии эффекта разуплотнения и обрушения почвы (фиг.13).
В итоге, в предложенном изобретении при кардинальном снижении тягового сопротивления, металлоемкости и энергозатрат достигается повышение эксплуатационно-технологических показателей и функциональных возможностей с обеспечением адаптации орудия к конкретным почвенно-климатическим условиям.