ГРЕБНЕВАЯ СЕЯЛКА
BEDDER PLANTER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к сеялкам для гребневого посева пропашных культур.
Известна гребневая сеялка [Гребневая сеялка. Патент RU №2334385. - Опубл. 27.09.2008 г., Бюл. №27], включающая закрепленные на раме гребнеобразователи, высевающие аппараты в виде полых барабанов с установленными внутри них плунжерными выталкивателями семян, прикатывающие катки и дисковые загортачи. Высевающие аппараты расположены внутри прикатывающих катков. Прикатывающие катки имеют эластичную наружную обечайку, а плунжерные выталкиватели семян связаны с эластичной наружной обечайкой.
Однако известное устройство имеет ряд недостатков, к которым можно отнести:
- невозможность высева семян и удобрений на разную глубину в одной вертикальной плоскости;
- попадание сухой почвы в бороздку для семян культурных растений, в результате чего условия для семян ухудшаются;
- низкое качество образованных гребней почвы;
- неудовлетворительное качество посева пропашных культур.
Технический результат изобретения - повышение качества посева и образования гребней почвы над высеянными семенами.
Технический результат достигается тем, что гребнеобразователи содержат стойку, стрельчатую лапу, отвал и кронштейн. Кронштейн устанавливают на стойке. На кронштейне жестко закрепляют регулировочный диск с осью. Под регулировочным диском с возможностью поворота вокруг своей оси устанавливают дополнительный диск. Регулировочный и дополнительный диски имеют отверстия, расположенные по периферии на одинаковом расстоянии от их центра, а под дополнительным диском жестко закрепляют направляющий кронштейн с полуосью и отвалом. Отвал выполняют плоским и устанавливают на полуоси с возможностями изменения своего положения по высоте вдоль стойки относительно режущих кромок стрельчатой лапы и угла атаки в горизонтальной плоскости, а также фиксирования в требуемом положении, причем отвалы каждой пары гребнеобразователей устанавливают симметрично относительно линии высеянных семян под углами α, раствор которых направляют в сторону движения гребневой сеялки. Прикатывающие катки содержат раму, сферические диски, прикатывающие кольца, ось, штангу с пружиной и расположены за гребнеобразователями, причем диаметр d прикатывающих колец имеет размер, определяемый соотношением
где h - величина смятия почвы прикатывающими кольцами, м;
кп
r - радиус комка почвы, м;
1
ϕ - угол трения между поверхностями прикатывающего кольца и комка почвы, град.;
2
ϕ - угол трения между поверхностями комка почвы и почвы, град.,
2
а диаметр сферических дисков соответственно определяют по формуле D=d+2(H+h),
где Н - высота гребня почвы, м;
2
h - глубина погружения каждого сферического диска в почву, м.
Перед гребнеобразователями устанавливают сошники. Каждый сошник включает стойку, стрельчатую лапу, семяпровод. По продольной оси симметрии стрельчатой лапы в передней ее части перед стойкой устанавливают нож, переднюю грань которого заостряют. Стойку выполняют пустотелой и устанавливают по продольной оси симметрии стрельчатой лапы. Между крыльями стрельчатой лапы параллельно режущим кромкам крыльев стрельчатой лапы устанавливают пластину в форме равнобедренного треугольника, вершину которой направляют в сторону направления движения стрельчатой лапы, и сторонами жестко закрепляют с внутренними сторонами крыльев стрельчатой лапы. В основании пластины в форме равнобедренного треугольника выполняют горизонтальный паз. Семяпровод устанавливают вертикально по оси симметрии стрельчатой лапы над горизонтальным пазом пластины, а с тыльной стороны нижней части семяпровода выполняют вертикальный паз. На продолжении вертикальной оси симметрии стойки и соосно стойке устанавливают почвоуглубитель в форме тетраэдра и острой гранью направляют в сторону направления движения сошника. В нижней части почвоуглубителя выполняют выходное отверстие и направляют в сторону, противоположную направлению движения сошника. Под семяпроводом устанавливают разравниватель, выполненный в форме равнобедренной трапеции, и жестко закрепляют с нижней частью пластины в форме равнобедренного треугольника и внутренними сторонами крыльев стрельчатой лапы, причем нижнюю часть разравнивателя отклоняют в сторону, противоположную направлению движения сошника.
На фиг. 1 изображена гребневая сеялка, вид сверху, на фиг. 2 - то же, вид сбоку, на фиг. 3 - гребнеобразователь, вид сбоку, на фиг. 4 - гребнеобразователь, вид сверху, на фиг. 5 - сечение гребнеобразователя по линии А-А, на фиг. 6 - сошник, вид сбоку, на фиг. 7 - сошник, вид сверху, на фиг. 8 - сошник, вид сзади, на фиг. 9 - поперечное сечение почвоуглубителя по линии Б-Б.
Гребневая сеялка содержит раму 1, высевающие аппараты 2 и прикатывающие катки 3. На раме 1 в каждой посевной секции установлены гребнеобразователи 4.
Каждый гребнеобразователь 4 содержит стойку 5, ножевидную стойку 6, стрельчатую лапу 7. На стойке 5 установлен кронштейн 8. На кронштейне 8 жестко закреплен регулировочный диск 9 с осью 10. Под регулировочным диском 9 с возможностью поворота вокруг своей оси установлен дополнительный диск 11. Регулировочный диск 9 и дополнительный диск 11 имеют отверстия 12, расположенные по периферии на одинаковом расстоянии от их центра. Под дополнительным диском 11 жестко закреплен направляющий кронштейн 13 с полуосью 14 и отвалом 15. Полуось 14 установлена в направляющем кронштейне 13. На отвале 15 закреплен цилиндрический корпус 16 с подшипником 17. Отвал 15 выполнен плоским и посредством подшипника 17 установлен на полуоси 14 с возможностью вращения вокруг своей оси, изменения своего положения по высоте вдоль стойки 5 относительно режущих кромок стрельчатой лапы 7 и изменения угла атаки в горизонтальной плоскости. Необходимое положение отвала 15 по высоте относительно режущих кромок стрельчатой лапы 7 устанавливают перемещением полуоси 14 вместе с отвалом 15 в пазу направляющего кронштейна 13 и фиксируют гайкой 18, наворачиваемой на резьбовую часть полуоси 14. Требуемый угол установки отвала 15 устанавливают вращением дополнительного диска 11 вместе с направляющим кронштейном 13 и полуосью 14 вокруг оси 10 регулировочного диска 9 и фиксируют в требуемом положении болтом 19, вставляемым в одно из отверстий 12. Отвалы 15 каждой пары гребнеобразователей 4 установлены симметрично относительно линии высеянных семян под углами α, раствор которых направлен в сторону движения гребневой сеялки.
Прикатывающие катки 3 на раме 1 гребневой сеялки закреплены посредством кронштейнов 20.
Прикатывающие катки 3 содержат составную раму, состоящую из боковых балок 21, продольных балок 22 и поперечных балок 23 и 24. На боковых балках 21 выпуклостью к оси симметрии катка установлены сферические диски 25, имеющие возможность изменять угол установки к направлению движения гребневой сеялки вместе с боковыми балками 21, которые фиксируются в нужном положении поперечной балки 23 с помощью стопорных болтов 26, вставляемых в отверстия 27. На продольных балках 22 установлена ось 28. На оси 28 расположены свободно вращающиеся на ней прикатывающие кольца 29. Прикатывающие катки 3 содержат также штангу 30 с пружиной 31. Прикатывающие катки 3 расположены за гребнеобразователями 4, с возможностями изменения своего положения в вертикальной плоскости и регулирования давления на почву посредством пружины 31, а продольные оси симметрии прикатывающих катков 3 совпадают с линией высеянных семян. Диаметр d прикатывающих колец 29 имеет размер, определяемый соотношением
где h - величина смятия почвы прикатывающими кольцами, м;
кп
r - радиус комка почвы, м;
1
ϕ - угол трения между поверхностями прикатывающего кольца и комка почвы, град.;
2
ϕ - угол трения между поверхностями комка почвы и почвы, град.,
2
а диаметр сферических дисков соответственно определяют по формуле D=d+2(H+h),
где Н- высота гребня почвы, м;
2
h - глубина погружения каждого сферического диска в почву, м.
Перед гребнеобразователями 4 установлены сошники 32. Каждый сошник 32 включает стойку 33, стрельчатую лапу 34, семяпровод 35. По продольной оси симметрии стрельчатой лапы 34 в передней ее части перед стойкой 33 установлен нож 36, передняя грань которого заострена. Стойка 33 выполнена пустотелой и установлена по продольной оси симметрии стрельчатой лапы 34. Между крыльями стрельчатой лапы 34 параллельно режущим кромкам крыльев стрельчатой лапы 34 установлена пластина 37 в форме равнобедренного треугольника, вершина которой направлена в сторону направления движения стрельчатой лапы 34, и сторонами жестко закреплена с внутренними сторонами крыльев стрельчатой лапы 34. В основании пластины 37 в форме равнобедренного треугольника выполнен горизонтальный паз 38. Семяпровод 35 установлен вертикально по оси симметрии стрельчатой лапы 34 над горизонтальным пазом 38 пластины 37, а с тыльной стороны нижней части семяпровода 35 выполнен вертикальный паз 39. На продолжении вертикальной оси симметрии стойки 33 и соосно стойке 33 установлен почвоуглубитель 40 в форме тетраэдра и острой гранью направлен в сторону направления движения сошника 32. В нижней части почвоуглубителя 40 выполнено выходное отверстие 41 и направлено в сторону, противоположную направлению движения сошника 32. Под семяпроводом 35 устанавливают разравниватель 42, выполненный в форме равнобедренной трапеции, и жестко закрепляют с нижней частью пластины 37 в форме равнобедренного треугольника и внутренними сторонами крыльев стрельчатой лапы 34, причем нижнюю часть разравнивателя 42 отклоняют в сторону, противоположную направлению движения сошника 32.
На раме 1 гребневой сеялки установлены также бункер 43 для семян и удобрений и туковысевающие аппараты 44. Высевающие аппараты 2 соединены гофрированными семяпроводами 45 со стальными семяпроводами 35 сошников 32. Туковысевающие аппараты 44 соединены гофрированными тукопроводами 46 со стойками 33 сошников 32.
1
2
кп
Гребневая сеялка работает следующим образом. Предварительно при помощи высевающих аппаратов 2 устанавливают требуемую норму высева семян, а туковысевающих аппаратов 44 - требуемую норму внесения удобрений. Устанавливают требуемую глубину хода сошников 32. В зависимости от требуемых размеров гребня почвы (высоты гребня почвы Н, ширины верхнего основания В и угла естественного откоса у гребня почвы) над высеянными семенами устанавливают необходимые глубину хода стрельчатых лап 7 и глубину погружения отвалов 15 в почву, а также необходимые углы атаки а отвалов 15 к направлению движения гребневой сеялки. Сжатием пружин 31 устанавливают необходимое давление прикатывающих катков 3 на образованный бугорок почвы. В зависимости от диаметра (максимального размера) комков почвы на поверхности поля перед посевом, по выражению  вычисляют необходимый диаметр прикатывающих колец 29 и устанавливают их на прикатывающие катки 3. Например, угол ϕ - 20…24° для чернозема, а угол ϕ=48° [Зыкин Е.С. Способ посева пропашных культур с разработкой катка-гребнеобразователя. Дисс. … канд. техн. наук. - Пенза, 2007. - 181 с.]. Тогда при r=0,03 м и h=(0,04…0,05) м, диаметр прикатывающих колец составит d=0,25 м.
2
2
Соответственно диаметр сферических дисков определяют по формуле D=d+2(H+h). Например, d=0,25 м (рассчитано выше), Н=0,08 м, h=0,03 м (согласно экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях на черноземных почвах при влажности почвы 19…23%). Тогда D=0,25+2 (0,08+0,03)=0,47 м.
При движении гребневой сеялки стрельчатая лапа 34 рыхлит верхний слой почвы и подрезает сорные растения. Нож 36, передняя грань которого заострена, дополнительно крошит слой почвы, приподнятый стрельчатой лапой 34, и исключает сгруживание почвы перед стойкой 33. Удобрения высеваются туковысевающими аппаратами 44 гребневой сеялки и посредством тукопроводов 46 направляют их во внутреннюю полость стойки 33. Почвоуглубитель 40 в форме тетраэдра, острой гранью направленный в сторону направления движения сошника 32, формирует под стрельчатой лапой 34 бороздку. В нижней части почвоуглубителя 40 выполнено выходное отверстие 41 и направлено в сторону, противоположную направлению движения сошника 32. Удобрения укладываются на требуемую глубину в бороздке.
Разравниватель 42, установленный под семяпроводом 35 во внутреннем пространстве стрельчатой лапы 34, и выполненный в форме равнобедренной трапеции, причем нижняя часть разравнивателя 42 отклонена в сторону, противоположную направлению движения сошника 32, смещает почву от крайних точек крыльев стрельчатой лапы 34 к продольной оси симметрии стрельчатой лапы 34, тем самым, засыпая бороздку с удобрениями и образуя уплотненное ложе для укладки на него семян.
Семена высеваются высевающим аппаратом 2 гребневой сеялки, от которого поступают в семяпровод 35 и через горизонтальный паз 38 пластины 37 и вертикальный паз 39 выходят из семяпровода 35 и попадают на влажное ложе, образованное стрельчатой лапой 34. Слой почвы, сходящий с крыльев стрельчатой лапы 34, движется по пластине 37 в форме равнобедренного треугольника и равномерно накрывает высеянные семена.
Следом идущие гребнеобразователи 4 с отвалами 15 присыпают семена рыхлым и прогретым слоем почвы, сдвигаемой из междурядий, тем самым, образуя бугорок почвы над высеянными семенами требуемых размеров. Прикатывающие катки 3 перекатываются по образованным почвенным бугоркам, копируя их рельеф, и уплотняют: сферические диски 25, установленные выпуклой стороной к оси симметрии прикатывающего катка 3 для более равномерного уплотнения почвы, вместе с прикатывающими кольцами 29 и за счет давления пружины 31 - формируют гребень почвы, уплотняя его с трех сторон. При этом прикатывающие кольца 29 разрушают комки почвы в зоне их вращения на верхнем основании гребня почвы и одновременно уплотняют вершину гребня почвы, а сферические диски 25 уплотняют боковые стороны бугорка почвы и окончательно формируют гребень почвы требуемых размеров и плотности.
Установка по оси симметрии стрельчатой лапы 34 ножа 36, передняя грань которого заострена, позволяет исключить сгруживание почвы перед стойкой 33 (как это происходит у серийных стрельчатых лап), и равномерно направить поток подрезанного слоя почвы на пластину 37.
Выполнение пластины 37 в форме равнобедренного треугольника и установка ее между крыльями стрельчатой лапы 34 параллельно режущим кромкам крыльев стрельчатой лапы 34, причем вершина пластины 37 направлена в сторону направления движения стрельчатой лапы 34, позволяет исключить моментального схода подрезанного слоя почвы с крыльев стрельчатой лапы 34 и попадание ее в бороздку вместе с семенами культурных растений.
Выполнение в пластине 37 горизонтального паза 38 и установка семяпровода 33 вертикально над горизонтальным пазом 38, а также выполнение с тыльной стороны нижней части семяпровода 35 вертикального паза 39 гарантированно исключает забивание выходного отверстия семяпровода 35, что непосредственно влияет на качество посева сельскохозяйственных культур.
Выполнение стойки 33 пустотелой и установка ее по продольной оси симметрии стрельчатой лапы 34 позволяет обеспечить высев удобрений в одной вертикальной плоскости с семенами культурных растений.
Установка на продолжении вертикальной оси симметрии стойки 33 и соосно стойке 33 почвоуглубителя 40, позволяет сформировать бороздку ниже линии последующей укладки семян культурных растений.
Выполнение почвоуглубителя 40 в форме тетраэдра, острая грань которого направлена в сторону направления движения сошника 32, позволяет гарантированно исключить забивание выходного отверстия 41 почвоуглубителя 40, что непосредственно влияет на качество посева сельскохозяйственных культур.
Установка под семяпроводом 35 разравнивателя 42, выполненного в форме равнобедренной трапеции, и жестко закрепленного с нижней частью пластины 37 в форме равнобедренного треугольника и внутренними сторонами крыльев стрельчатой лапы 34, причем нижняя часть разравнивателя 42 отклонена в сторону, противоположную направлению движения сошника 32, позволяет одновременно присыпать почвой уложенные в борозде удобрения и сформировать уплотненное ложе для укладки семян культурных растений.
Повышение качества посева достигается за счет установки почвоуглубителя 40 и семяпровода 35 таким образом, что их выходные отверстия расположены друг от друга на расстоянии, равном требуемой разнице по глубине заделки семян и удобрений, что также позволяет семенам и удобрениям качественно укладываться в почву в одной вертикальной плоскости, но на разной высоте.
Одновременное выполнение операций рыхления почвы, подрезания сорных растений, высева удобрений и семян позволяет минимизировать количество раздельных операций, способствующих частому перемешиванию почвы и, таким образом, уменьшить испарение почвенной влаги.
Выполнение гребнеобразователей 4 в виде стрельчатых лап 7 с отвалами 15, закрепленных на раме 1 в шахматном порядке и установка отвалов 15 каждой пары гребнеобразователей 4 симметрично относительно линии высеянных семян под углами α, раствор которых направлен в сторону движения гребневой сеялки - позволяет образовывать гребни почвы над высеянными семенами требуемых размеров.
Наличие расположенных за гребнеобразователями 4 прикатывающих катков 3, содержащих составную раму, сферические диски 25, ось 28, прикатывающие кольца 29, штангу 30 с пружиной 31, с возможностями изменения положения прикатывающего катка 3 в вертикальной плоскости и регулирования его давления на почву, а также изменять угол атаки сферических дисков 25 к направлению движения гребневой сеялки, повышает качество образования гребней почвы над высеянными семенами, за счет доведения плотности почвы в гребне до требуемого значения, так как образованный над высеянными семенами гребнеобразователями 4 бугорок почвы уплотняется прикатывающими катками 3 с трех сторон с необходимым давлением, способствуя сохранению формы окончательно сформированных гребней почвы в течение всего вегетационного периода. Это повышает качество посева и улучшает температурный режим, водный и воздушный условия для развития растений.
Предварительный расчет необходимого диаметра d прикатывающих колец 29 в зависимости от максимальных размеров комков почвы, расположенных на поверхности поля, по выражению  позволит прикатывающим кольцам 29 эффективно разрушить комки почвы.
2
Соответствующий расчет необходимого диаметра D сферических дисков по формуле D=d+2 (Н+h), позволит осуществлять выбор сферических дисков для образования требуемой высота Н гребней почвы.
Таким образом, поверхность поля после посева будет соответствовать агротехническим требованиям, предъявляемым к посеву сельскохозяйственных культур.