УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВА ВЫСЕВАЕМОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и может быть использована при прямом посеве зерновых культур по необработанному полю.
Известно устройство для посева зерновых культур по патенту RU 2322782 С2 А01С 7/00, 01 2006, которое предусматривает прерывистый высев семян в полосы рядками при равной площади засеваемых и незасеваемых пространств. Такое устройство нерационально использует землю, не исключает рост сорняков, технически сложен и потому неприемлем.
Известно устройство для посева зерновых культур по патенту RU 2322782 С2 А01С 7/00, которое включает посев зерновых культур через полосу при равных по ширине размерах засеваемой и незасеваемой полос. Размеры таких полос не обоснованы, а необходимость обработки незасеваемых полос затратив.
Известно устройство для высева семян по а.с. СССР №912088, МКИ А01В 49/06. Устройство состоит в том, что высев семян с одновременной обработкой почвы, включающий подрезание стерневого покрова, высев семян под него с укладкой на твердое ложе и прикатывание с целью повышения равномерности и качества высева семян по всей площади обрабатываемой поверхности, подрезание стерневого покрова производиться таким образом, чтобы соотношение ширины междурядий и обработанной зоны находилось в пределах от 0,84 до 1,00, а прикатывание производят по всей площади обрабатываемой поверхности.
В указанном устройстве обеспечивается высев семян с одновременной обработкой почвы, но не реализуется равномерность высева семян по всей ширине обрабатываемой зоны. Это связано с тем, что не обеспечивается перекрытие обрабатываемых зон, формируемых за сошником. Конструкция лапы приводит к раскрытию борозды и оставлению на ней части семян, не прикрытых землей, что ведет к их гибели. Тем самым не достигается технический результат, состоящий в обеспечении благоприятных условий для произрастания растений.
Известно устройство RU 2127505 С1 А01С 7/00, А01В 79/02, 20.03.1999, предусматривающее высев семян с одновременной обработкой почвы, включающее подрезание стерневого покрова, высев семян под него с укладкой на твердое ложе и прикатывание стерневого покрова, а соотношение ширины междурядий и обработанной зоны предлагается в пределах от 1,00 до 1,10. Подрезание стерневого фона и высев под него семян не обеспечат стабильного высева семян на заданную глубину и благоприятных условий для произрастания семян. Такое устройство нуждается в совершенствовании.
Известно устройство для посева зерновых, описанное в книге И.Е.Овсинского «Новая система земледелия» Киев, 1899, тип. Кузьменко, принятое за прототип.
Описанное устройство для посева основано на системе земледелия с саморегулированием роста растений при посеве в соответствии с принципом «густо - пусто». Растения для того, чтобы выдать большой урожай должны расти очень густо, причем с боков иметь свободное пространство. В таких посевах растения вынуждены вести внутривидовую борьбу, располагая одновременно изобилием света и питания вблизи. Посев зерновых ведут на глубину более 5 см полосами шириной около 30 см на влажное основание капиллярного слоя почвы, чередуя их с незасеянными полосами той же ширины. При этом посев осуществляют рядковым способом по шесть рядков в каждой полосе. Незасеянные полосы обрабатывают конными полольниками 2-3 раза, пока не подрастут зерновые на засеянных полосах и не создадут затемнение в незасеянных полосах, что, в свою очередь, позволяет подавлять рост сорняков и равносильно эффекту боронования.
Несмотря на достоинства описанного устройства есть недостатки прототипа, препятствующие созданию в настоящее время благоприятных условий для возделывания зерновых культур:
1. рядовой посев (по 6 рядков в полосе) технически сложен, способствует к наращиванию массы;
2. условия для прорастания семян не лучшие (недостаток влаги);
3. большие затраты труда на прополку сорняков в незасеваемых полосах;
4. посевы не прикатываются;
5. глубина посева больше 5 см, что увеличивает срок всходов;
6. обработать 30 см незасеваемой полосы 2-3 раза современными механизмами сложно и дорого, а лошадей нет;
7. поле до посева обрабатывалось, что затратно;
Цель полезной модели устранить отмеченные выше и в прототипе недостатки, используя при этом достоинства, описанных устройств.
Общими недостатками перечисленных выше устройств является нестабильная глубина заделки и распределения семян, большие затраты труда и средств при обработке всей засеваемой площади посева, несовершенство применяемых рабочих органов.
Задача предлагаемого устройства для обработки почвы и посева высеваемого материала устранить указанные недостатки, обеспечить качественную обработку дисками почвы только засеваемой полосы, образование мульчирующего слоя почвы, качественный бороздково-ленточный посев зерновых культур на посевное ложе с одновременным ленточным внесением минеральных удобрений, расположенных через прослойку почвы ниже уровня семян, обеспечить уплотнение почвы над рядами семян и удобрений.
Технический результат - повышение технической надежности обработки засеваемой борозды дисковым ножом, двухдисковым сошником и прижимно-прикатывающими катками с одновременным внесением минеральных удобрений, посевом зерновых культур через изолированные семятукопроводовы, обеспечивающие их локальное внесение с последующим выравниванием и прикатыванием.
В предлагаемом устройстве для обработки почвы и посева высеваемого материала применены механизмы для формирования засеваемых борозд, включающих последовательно установленный дисковый нож, разрезающий пожнивные остатки, имеющиеся на поверхности почвы, два плоских спаренных, равновеликих, диска, установленных на наклонных осях вращения под острым углом 9…12° друг к другу так, чтобы лезвие одного диска выступало над лезвием другого диска на 15-25 мм, что обеспечит вращение дисков с разной угловой скоростью, а также прижимно-прикатывающие колеса.
Предлагаемое устройство предназначеное для обработки только засеваемых борозд, высева удобрений и семян без предварительной обработки почвы при наличии на ее поверхности растительных остатков предшествующих культур массой не менее 10 ц на гектар, позволяет выполнять за один проход одновременно пять операций:
1. нарезку засеваемых борозд до 10 см;
2. формирование засеваемых борозд и ложа для удобрений и семян с двухсторонним сдвигом (уплотнением) почвы с боков засеваемых борозд;
3. ленточное внесение минеральных удобрений в посевную борозду и их присыпка слоем почвы 2…3 см, размещенной ниже глубины заделки семян;
4. формирование семяложа для посева семян и их посев;
5. закрытие посевных борозд методом двухсторонней деформации почвы, уплотнением, обеспечивающим хороший контакт с вносимыми в борозду материалами и почвой для быстрого и дружного развития и роста семян зерновых культур, сдвигом почвы в незасеваемую полосу (дисками) и в засеваемую борозду (катками).
В основу выбора нами соотношения между засеваемой бороздой (А) и незасеваемой полосой (Б) положен известный принцип саморегулирования роста растений посева полосами и прикатыванием стерневого покрова, неизменно связанные с площадью (объемом) питания возделываемых растений и описанные выше (стр.2) в прототипе (книга «Новая система земледелия», Киев, 1899) и аналоге - устройстве RU 2127505.
Посев зерновых ведется по необработанному полю в специально подготовленные дисками засеваемые борозды А через незасеваемые и необрабатываемые полосы Б, при соотношении между ними Б:А=1,7-2,1.
Посев при этом осуществляется одновременно с нарезкой и формированием посевных борозд разбросным рядовым способом с заданным количеством равномерно распределенных семян.
3
Засеянные борозды засыпаются мелкокомковатой землей (0,5…3 мм) и прикатываются катками с усилием 0,3-0,6 г\см, а незасеянные полосы не обрабатываются совсем, так как эта операция не только затратна, но и не нужна, так как растения в засеянных бороздах, засыпанные мелкодисперсной мульчированной почвой с достаточной влажностью быстро подрастут и создадут затемнение в незасеянных полосах, что позволяет подавить рост сорняков и равносильно эффекту боронования. Растения при этом естественно приспосабливаются к созданным условиям: всходы растений в засеянной борозде и последующий рост саморегулируют площадь и пространство влево и вправо от засеянной борозды, поэтому выбор размеров засеваемой борозды и незасеваемой полосы имеет решающее значение, так как если Б:А>1,7, то урожай снижается, т.е. размер А должен быть минимально достаточным, если же Б:А<2,1, то будет загущение, перерасход семян, распределение семян не качественное, растения перекроют не только незасеваемые полосы, но и друг друга, не дополучая света и влаги.
Сущность полезной модели представлена последовательностью технологических операций, конструктивно технологическими схемами посева зерновых культур (фиг.1-5) в соотношении незасеваемой полосы В к засеваемой борозде А в соотношении 1,7-2,1.
На фиг.1 представлен технологический процесс разрезания пожнивных остатков и почвы дисковым ножом.
На фиг.2 - технологический процесс формирования засеваемой борозды двухдисковым сошником, внесение удобрений их присыпка слоем почвы, посев семян.
На фиг.3 укрупнено показано положение дисков в почве при формировании засеваемой борозды, внесении удобрений и посеве семян.
На фиг.4 представлен технологический процесс сдвига почвы и уплотнение посеянного зерна и внесенных в борозду удобрений, выравнивание и прикатывание посевов прижимно-прикатывающими катками.
На фиг.5 показан поперечный разрез засеянной борозды с заделанными и прикатанными семенами и удобрениями.
1
1
Устройство для обработки почвы и посева высеваемого материала работает следующим образом (фиг.1): в почве засеваемой борозды А сменный самоустанавливающийся дисковый нож 1 нарезает щель с вертикальными стенками 2 глубиной h до 10 см, шириной равной толщине дискового ножа 1 и одновременно разрезает пожнивные остатки 3. Дисковый нож 1 вращается от контакта с землей с угловой скоростью, Р, самоустанавливается за счет прямоугольного колена 4. Давление на почву P регулируется от 30 до 100 кг пружиной 5, воспринимающей одновременно неровности микрорельефа поля.
1
1
1
На фиг.2 и 3: показаны два плоских диска сошника 6 и 7 одного диаметра, установленные в вертикальной плоскости под острым углом α=9-12° друг к другу, самозатачивающиеся с односторонними острыми кромками, размещенными симметрично оси симметрии OO диск 6 справа, по направлению движения агрегата, а диск 7 с барабаном 8 слева. Оси вращения дисков 6, 7 (ц.в.6, ц.в.7) расположены в корпусе сошника под углами β, обеспечивающими сходимость дисков в нижней части, со смещением их в вертикальной плоскости на величину Δ1, а в горизонтальной плоскости на величину Δ2, образуя клин, при этом точка контакта (сходимости) дисков К (фиг.2, 3) всегда находится (при работе сошника) в почве в зоне внесения удобрений, посева семян зерновых культур формируемой борозды, а режущая кромка диска 6 при этом находится выше на величину S=15…25 мм точки контакта диска 7 с дном борозды C на глубине внесения удобрений. Такое размещения дисков 6 и 7 позволяет им в борозде, образованной в вертикальной плоскости, острым клином углубить, зачистить щель, нарезанную дисковым ножом 1, раздвинуть ее в стороны (влево, вправо) вместе с разрезанными пожнивными остатками (в частности стерней), уплотнить бока посевной борозды, образовать на дне борозды ложе, на котором в основном диском 7 ленточно вносятся минеральные удобрения, подающиеся по тукопроводу 9, а затем на сформированное обоими дисками 6, 7 семяложе (прослойку) 10 упорядоченно высеваются поступающие по семяпроводу 11 семена зерновых культур 12.
Тукопровод 9 и семяпровод 11 установлены в сошнике на разной высоте, на против друг друга с зазором, обеспечивающем вращение дисков. Диски 6, 7 при вращении с разной угловой скоростью готовят мелкокомковатую почву с размеров агрегатов 0,5-3 мм для формирования засеваемых борозд, в том числе прослойки 10 между семенами 12 и удобрениями 13.
Плоские диски сошника 6 и 7, имея одинаковый диаметр, погружаются в разрезаемую почву на разную глубину, контактируют боковыми поверхностями разной площади с почвой, воспринимают разные удельные давления, обусловленные соответствующими силами трения, вращаются с разными частотами
2
3
Диск 7 с большой величиной заглубления вращается с большей частотой вращения ω и выполняет роль режущего элемента, а другой диск 6 с меньшей величиной заглубления вращается медленнее ω и выполняет роль противорежущего элемента, что и обеспечивает измельчение почвы и растительных остатков, самоочистку внутренних плоскостей дисков, повышающих надежность работы двухдискового сошника, улучшающих качество посева семян. Для регулирования глубины посева семян к диску 7 крепится барабан 8 с бандажом на наружной поверхности, соприкасающимися с поверхностью почвы на ширине m=45…70 мм. Барабан 8 сменный в зависимости от глубины заделки семян. Диаметр барабана 7 должен быть меньше диаметра дисков 6, 7 на половину глубины заделки удобрений Пуд. При этом барабан 8, находясь на оси диска сошника 7, копирует рельеф почвы, обеспечивая требуемую глубину заделки семян.
При поступательном движении машины (Vм) диски 6 и 7, за счет их размещения под острым углом к направлению движения и наклона в горизонтальной плоскости на угол φ, внешними сторонами секторов mcz и nkp (фиг.2, 3 вид сбоку и сверху) сдвигают избыточный верхний слой почвы из засеваемой борозды А в незасеваемую полосу В, образуя валики 14.
Засеваемая борозда А с посеянными семенами 12 и внесенными удобрениями 13 заполняется мульчированной почвой, выравнивается и уплотняется прижимно-прикатывающими катками 15 (фиг.4).
2
2
2
2
Прижимно-прикатывающие катки 15 установлены на угловых осях 16 с возможностью касания поверхности почвы на противоположных сторонах оси ряда ОО с шириной обода, достаточной для уплотнения засеянной борозды А. Установлены катки к направлению движения машины (Vм) под углом α=15-20° в вертикальной плоскости и под углом β=17-25° в горизонтальной плоскости. Степень воздействия (усилия) прикатывающих катков на засеянные борозды над семенами и удобрениями регулируется специальным механизмом 17, что исключает образование пустых полостей вокруг семян, хорошо уплотняет почву и способствует равномерному их прорастанию и появлению дружных всходов, а сорняки при этом в необработанных, плотных, не удобренных, незасеваемых, затененных растительными остатками (стерней) прорастают медленно.
2
2
2
2
2
Благодаря наклону катков 15 в горизонтальной плоскости (фиг.4, вид сверху) на угол β, по линии контакта почвы с внутренним сторонам ободьев катков (при их вращении) c d и е φ часть земли из незасеваемой полосы В сдвигается в засеваемую борозду А и уплотняется.
В результате уплотнения засеянной борозды А прижимно-прикатывающими катками 15 (фиг.5) образуется углубление С с поверхностью aacdeg, которая в процессе вегетации естественно (дождь, ветер, температура) закрывается (почва из незасеваемой полосы перемещается в засеваемую борозду), углы многогранника сглаживаются и прикатанная поверхность aacdeg засыпается землей, исключая образование трещин.
Такая технология позволит получить поле с чередующимися обработанными (засеянными) бороздами и необработанными полосами.
Семена в защитном мульчированном мелкокомковатым, удобренным и прикатанном почвенном слое засеянной борозды, получая достаточное количество света и влаги быстро всходят и развиваются, а в затененных, плотных необработанных присыпанных полосах всхожесть сорняков и их развитие тормозятся.
3
Заглубление дискового самоустанавливающегося ножа 1 (фиг.1), дисков сошника 6, 7 (сриг.2) позволит осуществлять формирование засеваемых борозд на полях с растительностью не менее 10 ц/га на почвах с плотностью до 2,1 г/см при влажности 20…35%, с содержанием гумуса не менее 4%, пористостью аэрации 15…22%, с содержанием водопрочных агрегатов 45…60%.
Описанные рабочие органы (самоустанавливающийся дисковый нож, равновеликие плоские диски сошника, прижимно-прикатывающие катки) устройства для обработки почвы и посева высеваемого материала устанавливаются на сеялке.
Устранить отмеченные выше недостатки аналогов за счет применения более высокоэффективных рабочих органов, включающих последовательно и жестко установленных друг за другом - дисковый самоустанавливающийся нож, разрезающий пожнивные остатки, имеющиеся на поверхности почвы, и равновеликие (одного диаметра) плоские спаренные, самозатачивающиеся и самоочищающиеся диски, установленные на наклонных осях вращения под острым углом 9.…12° друг к другу так, чтобы лезвие одного диска выступало над лезвием другого диска на 15…25 мм (двухдисковый сошник) и прижимно-прикатывающие катки. Конструкция двухдискового сошника с разностью линейных скоростей вращения каждого из дисков при контакте их с почвой на разной глубине обеспечивает направленное и равномерное внесение удобрений на 10…20 мм ниже глубины заделки семян, исключая контакт посевного материала с удобрениями, посев семян зерновых культур и последовательное их присыпание мелкозернистыми фракциями почвы, обеспечивающими хороший контакт с вносимыми в борозду материалами для быстрого и дружного развития и роста семян зерновых культур.
Рабочие органы устройства для обработки почвы и посева высеваемого материала размещаются, например, на грядиле сеялки с возможностью регулировки расстояния друг от друга и их жесткого закрепления в зависимости от условий работы (агрофона).