БОРОНА ДИСКОВАЯ

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственной отрасли, а конкретнее, к почвообрабатывающим устройствам, выполненным на основе рабочих органов в виде сферических дисков. Широкое распространение получили такие устройства под названием дисковые бороны.
Дисковые бороны функционально могут работать как в режиме плуга, так и в режиме лущильника.
Известна дисковая борона (см. св-во на п.м. №14797, Кл. А01В 7/00, 23.02.2000 г. «Плуг-лущильник дисковый»), которая содержит раму и сферические диски на автономных стойках, размещенные на поперечных балках фронтальными рядами. Диски установлены под углом атаки к направлению движения бороны и наклонены наружной поверхностью сферы к почве.
Недостатком бороны является плохая заглубляемость дисков. Это объясняется тем, что затылочная часть наклоненного затылком к почве диска, сминая почву, уплотняет ее, что и мешает заглублению диска, и чем больше диаметр диска и меньше радиус сферы, т.е. диск имеет ярко выраженную куполообразность, тем хуже он заглубляется в почву.
Известна дисковая борона (см. полож. решение о выдаче патента на изобретение по з-ке №2008131714/12 (039576) от 31.07.2008) - прототип. Борона содержит раму, сферические диски, размещенные рядами под углом атаки и углом наклона к вертикальной плоскости. Диски первого ряда выполнены меньшего диаметра, а диски следующих рядов большего диаметра, причем, диски всех рядов имеют одинаковый уровень заглубления. Диски первого ряда, имея большое удельное давление на почву, лучше заглубляются в почву, делают первую борозду в монолите, а диски следующих рядов, сдвигая почву в сторону уже готовой борозды, тоже легче заглубляются в почву. Большой диаметр диска делает широкую борозду, а потому применение таких дисков целесообразно. В итоге такое решение бороны снижает сопротивление почвы заглублению всех дисков бороны и улучшает качество почвообработки.
Недостатком такой дисковой бороны является то, что диски малого диаметра делают узкую борозду, что требует для хорошего крошения почвы сближения дисков бороны в этом ряду, т.е. уменьшения междискового расстояния. Это приводит к забиванию междискового промежутка почвой и пожнивными остатками, особенно в экстремальных условиях, что снижает производительность бороны.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение сопротивления заглублению дисков бороны в почву и повышение ее производительности.
Указанный технический результат достигается тем, что диски первого ряда наклонены к поверхности почвы внутренней частью сферы, а диски последующих рядов наклонены к поверхности почвы наружной частью сферы. Касательная линия диска, наклоненного к поверхности почвы внутренней частью сферы в точке, находящейся на половине заглубления диска в почву, образует с горизонтальной поверхностью прямой угол.
Общими признаками полезной модели и прототипа являются:
1. Борона дисковая - родовое понятие.
2. Наличие рамы.
3. Фронтально установленные рядами сферические диски.
4. Наличие угла атаки и угла наклона дисков в сторону почвы.
Отличительными признаками являются:
1. Диски первого ряда бороны наклонены к поверхности почвы внутренней частью сферы.
2. Касательная линия к сфере диска в точке, находящейся на половине заглубления диска в почву, образует с горизонтальной поверхностью прямой угол.
Более подробно сущность полезной модели будет изложена ниже.
На фиг.1 показан схематический чертеж бороны дисковой (вид сверху).
На выноске I показан сферический диск 7 первого ряда, наклоненный к поверхности почвы внутренней частью сферы.
На выноске II показан сферический диск 7, наклоненный к поверхности почвы наружной частью сферы. Все диски, кроме дисков первого ряда, имеют такой наклон.
Борона дисковая состоит из рамы 1, с прицепным устройством 2. На раме 1 размещены ряды 3, 4, 5, 6 сферических дисков 7, закрепленных фронтально к направлению движения бороны (показано стрелкой S). Ряды 4, 5, 6 сферических дисков 7 наклонены к поверхности почвы наружной стороной сферы под углом β к вертикали (смотри выноску II) и повернуты внутренней частью сферы к направлению движения бороны под углом атаки α. Диски первого ряда (фиг.1) наклонены к поверхности почвы внутренней частью сферы (смотри выноску I) под углом - β к вертикали.
Работает борона следующим образом.
Перемещение бороны по полю осуществляют трактором. При рабочем ходе бороны диски первого ряда (смотри фиг.1 и выноску I) легко заглубляются в почву, так как сфера диска не мешает его заглублению. Известно, что первый ряд дисков заглубляется в почву плохо из-за давления затылочной части сферы на почву (смотри выноску II). Зона давления затылочной части сферы диска на почву показана штриховкой. При этом первый ряд дисков работает по нетронутой почве и плохо заглубляется в почву, особенно на сухих и плотных почвах. Уменьшение диаметра первого ряда дисков приводит к уменьшению ширины борозды. Наклоняя первый ряд дисков к поверхности почвы внутренней частью сферы под углом - β к вертикали и уменьшая давление затылка сферы на почву, заглубление диска улучшается, т.к. лезвие диска направлено перпендикулярно поверхности почвы, однако несколько ухудшается подрезание корневой системы сорняков, но при этом улучшается крошение почвы. Ширина борозды, по сравнению с диском меньшего диаметра, увеличивается, что позволяет по ширине бороны устанавливать меньшее количество дисков. Диски второго ряда и далее, имеют наклон под углом β к вертикали в обратную сторону. Это улучшает подрезание корневой системы сорняков. Этим дискам легче заглубляться в почву, так как они работают по кромке борозды, где почва уже разуплотнена дисками первого ряда, легко скалывается, оборачивается и крошится. Углы α у всех рядов дисков могут быть одинаковыми.
На выноске I показано положение диска 7 первого ряда в процессе работы. Диск 7 заглублен в почву на глубину h. Касательная линия D касается сферы диска на половине заглубления диска в почву в точке С и образует с горизонтальной поверхностью прямой угол.
1
1
1
1
1
1
Такой наклон диска (выноска I), при заглублении его в почву, имеет минимальное затылочное давление части поверхности сферы диска, которое определяется кривой АС при средней глубине h/2 или AC при глубине h, а также при этом минимально и давление почвы на внутреннюю поверхность сферы, что видно из проекции сферы диска (кривая АС и AC при глубине h/2 и h соответственно) на горизонтальную поверхность в поперечном сечении (прямая ВС и BC).
Подрезание корневой системы сорняков нижней кромкой дисков первого ряда несколько снижается, однако, последующие ряды дисков устраняют этот недостаток.
1
1
1
1
Из сравнения схем выноски I и II видно, что прямая ВС при средней глубине h/2 или BC при глубине h (выноска I) значительно меньше прямой С'В' (выноска II), то есть при угле наклона диска под углом -β к вертикали давление части сферы диска АС на почву при средней глубине h/2 и AC при глубине h (выноска I) значительно меньше, чем при угле наклона β к вертикали (выноска II) давление части сферы С'А'.
Таким образом, снижается сопротивление заглублению дисков в почву. Снижение сопротивления заглублению дисков в почву уменьшает энергопотребление бороны при рабочем ходе. Освободившаяся энергия расходуется на повышение скорости рабочего хода бороны, то есть на увеличение ее производительности. Дополнительно улучшается проходимость массы почвы и растительных остатков между дисками первого ряда. Все это обеспечивает достижение технического результата.