КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ПОЧВЫ ПОД ПОСЕВ ЗА ОДИН ПРОХОД

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к почвообрабатывающим агрегатам, предназначенным для подготовки различных по составу, состоянию и свойствам почв за один проход под посев зерновых, овощных, технических и других сельскохозяйственных культур в любой агроклиматической зоне и может быть использована в агрегатах для комплексной поверхностной обработки почвы самоходным энергонасыщенным транспортным средством без предварительной очистки сельскохозяйственных угодий от растительных и стерневых остатков.
Известен сельскохозяйственный агрегат, представляющий собой гибкую вращающуюся борону с регулируемым по ширине захватом. Агрегат выполнен в виде телескопической рамы, состоящей из отдельных звеньев. К крайним звеньям телескопической рамы присоединенный гибкий цепной шлейф с рыхлящими зубьями, закрепленными на звеньях цепи. Для ускорения перевода цепного шлейфа в транспортное (или рабочее) положение, рама агрегата имеет трубчатую конструкцию, причем консольные звенья рамы имеют возможность вращаться относительно ее продольной оси. Для перевода бороны в транспортное положение тракторист включает гидромотор, который через звездочку с цепным контуром вращает конечные участки трубы и, таким образом, наматывает цепной шлейф на телескопическую раму. Перевод цепного шлейфа в рабочее положение производится аналогичным образом, путем включения гидромотора "на реверс" для вращения звездочки и цепного контура в противоположном направлении (см. патент России №2034422 по классу А01В 19/02, опубликованный 10.05.1995 года в Бюл. №13).
Основным недостатком этого сельскохозяйственного агрегата является то, что он не может обеспечить полную подготовку почвы под посев за один проход. Это связано с тем, что боронование почвы с помощью цепного шлейфа обеспечивает только лишь ее точечную поверхностную обработку путем "прокалывания" почвы зубьями цепи с частотой, в зависимости от размеров (длины) и количества зубьев на каждом звене цепного шлейфа. Однако при подготовке почвы под посев этого недостаточно, поскольку зубья цепного шлейфа, из-за конструктивных особенностей, не могут ни подрезать корни растений, ни удалять остатки растительного происхождения, ни обеспечить сплошное рыхление или расслоение почвы по всей площади обрабатываемого участка. Поэтому при подготовке почвы под посев за один проход агрегата такая точечная обработка должна осуществляться только лишь после предварительной сплошной ее пахоты. Но известный сельскохозяйственный агрегат в своей конструкции не содержит узлов, обеспечивающих сплошную обработку почвы с помощью плуга, либо плоскорезов, либо другого аналогичного им по функциональному назначению рабочего органа.
Этот недостаток устранен в сельскохозяйственном агрегате, содержащем навешенный на самоходное транспортное средство многокорпусный плуг с хребтовой балкой, на которой установлены плужные корпуса, и соединенную с ним борону, выполненную в виде цепного шлейфа со свободно вращающимися рыхлящими зубьями, закрепленных на звеньях цепи. На хребтовой балке установлен, с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях, телескопический брус. На консольном конце телескопического бруса закреплены опорное колесо и один конец цепного шлейфа. Второй конец цепного шлейфа закреплен на хребтовой балке многокорпусного плуга. С помощью телескопического бруса осуществляется натяжение цепного шлейфа и перевод его из транспортного в рабочее положение и, наоборот, из рабочего положения - в транспортное. При движении энергонасыщенного транспортного средства многокорпусный плуг осуществляет сплошную пахоту почвы, а цепной шлейф - ее последующую поверхностную обработку, обеспечивая подготовку почвы под посев за один проход (см. патент Украины №18969 по классу А01В 49/02, опубликованный 25.12.1997 года в Бюл. №6).
Основным недостатком этого сельскохозяйственного агрегата является то, что сплошная обработка почвы осуществляется с помощью многокорпусного плуга, который входит в его конструкцию. Этот традиционный способ обработки почвы (пахота с помощью плуга) является энергоемким процессом и вызывает повышенную ветровую и водную эрозию почвы. Потому страны с развитым сельским хозяйством (например, США, Канада, Австрия, Германия и другие) уже давно отказались от пахоты почвы плугом. Кроме того, плуг в процессе обработки почвы неизбежно формирует продольный валик из почвы и выворачивает наружу комья земли, достигающих иногда значительных размеров. Вследствие этого образуется значительная неравномерность поверхности почвы, которую обычно не удается устранить с помощью только одного цепного шлейфа за один проход агрегата. Таким образом, известный сельскохозяйственный агрегат не может обеспечить необходимого качества подготовки почвы под посев за один проход, а его эксплуатация требует повышенного расхода горюче-смазочных материалов.
Известен также сельскохозяйственный агрегат для скоростной поверхностной обработки почвы, содержащий раму с опорными колесами на ее торцах, на которой закрепленна поперечная балка с вертикальными стойками, к которой прикреплены металлические плоскорезы, имеющие треугольную форму в плане, и распорная штанга для натяжения цепного вращающегося шлейфа с рыхлящими зубьями, закрепленными на звеньях цепи, установленной в задней части рамы. Плоскорезы выполнены в виде сплошных треугольных сегментов из упрочненной стали и имеют возможность вращаться в горизонтальной плоскости относительно вертикальных стоек. Для этого на нижних концах вертикальных стоек установлены подшипники скольжения, обеспечивающие свободное вращение плос-корезов. Зубья цепного шлейфа прикреплены к его звеньям перпендикулярно или с наклоном к их продольной оси. При этом плоскость, образованная каждой парой зубьев, либо перпендикулярна, либо наклонена только в одном направлении относительно плоскости звена. Рама поддерживается на определенном расстоянии от поверхности почвы с помощью опорных колес. Известный сельскохозяйственный агрегат работает следующим образом. При движении энергонасыщенного транспортного средства, вращающиеся плоскорезы подрезают верхний слой почвы. При встрече плоскорезов с препятствиями они огибают их за счет поворота относительно вертикальных стоек, снижая сопротивление движению транспортного средства, следовательно, и снижая энергоемкость процесса обработки почвы. Далее вращающийся цепной шлейф рыхлит срезанный плоскорезами слой почвы. Таким образом, известный сельскохозяйственный агрегат обеспечивает подготовку почвы под посев за один проход (см. патент Украины №21093 по классу А01В 19/02, опубликованный 27.02.1998 года в Бюл. №1).
Основным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является то, что он не обеспечивает необходимого качества обработки почвы под посев за один проход, что предопределено несовершенством его конструкции. Так, например, вращающиеся плоскорезы, встречаясь с препятствием (камнями, комьями, слоями твердой почвы и т.п.) огибают их, но не разрушают, следовательно, не обеспечивают сплошность обработки почвы. Поскольку опорные колеса агрегата перекатываются по неровной поверхности почвы, то это неизбежно вызывают колебание рамы агрегата в вертикальной плоскости. Поскольку плоскорезы жестко связаны с упомянутой рамой, то при вертикальных колебаниях последней, плоскорезы будут постоянно изменять глубину подреза слоя почвы, то есть последний будет обрабатываться неравномерно по глубине. Налипающая на опорные колеса почва, только лишь усиливает вертикальные колебания рамы, что еще в большей мере вызывает неравномерность обработки почвы по глубине и, даже может привести к поломке вертикальных стоек при их углублении в почву. Кроме того, когда плоскорез срезает слой почвы в горизонтальной плоскости, он ее оставляет сплошной, а разрыхлить такой слой с помощью зубьев цепного шлейфа достаточно сложно, поскольку в срезанном верхнем слое почвы также могут оказаться твердые участки, точечное влияние на которые с помощью рыхлящих зубьев, малоэффективно. Поскольку вертикальные стойки оснащены вращающимися плоскорезами, то узлы их вращения (подшипники) полностью или частично находятся в почве, а это неизбежно приводит к их загрязнению землей, что, в свою очередь, вызывает повышенный их износ и повышает вероятность отказа в работе. А если же вертикальная стойка встретится с препятствием (например, твердым комом земли или камнем), может произойти ее изгиб. В этом случае плоскорез, уже, не располагаясь в горизонтальной плоскости, вообще не сможет вращаться и обрабатывать (срезать) почву. Все это говорит о низкой надежности известного сельскохозяйственного агрегата. Незащищенность плоскорезов от износа и их небольшой размер, накопление растительных остатков на вертикальных стойках, ограничивает срок службы известного сельскохозяйственного агрегата, а его эксплуатация делает процесс обработки почвы высокозатратным.
Наиболее близким за своей сущностью и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является комбинированный почвообрабатывающий агрегат для подготовки почвы под посев за один проход, содержащий хребтовую продольную балку с опорным колесом на заднем конце и раму, и соединенный с ней гибкий рабочий орган, выполненный в виде вращающегося цепного шлейфа с рыхлящими зубьями, и оснащенный вертикальными упругими стойками для его крепления к ним с помощью подшипников, и содержит два блока дисковых борон, диски которых установлены под углом к направлению движения и перекатываются, закрепленных на раме перед цепным шлейфом, а также перед блоками дисковых борон установлены плоскорезы на вертикальных стойках в шахматном порядке. При движении этого комбинированного сельскохозяйственного агрегата по полю (с помощью энергонасыщенного транспортного средства) плоскорезы подрезают верхний слой почвы, сплошность которого нарушают блоки дисковых борон, а цепной шлейф «вычесывает» своими зубьями из почвы корни скошенных растений, что позволяет осуществлять подготовку почвы за один проход агрегата (см. патент Украины №55723 по классу А01В 19/02 опубликованный в 15.12.2005 года у Бюл. №12 за 2005 год).
Основным существенным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является повышенный расход топлива, что обусловлено компоновочной схемой рабочих органов агрегата. Поскольку первыми по ходу движения энергонасыщенного транспортного средства установлены плоскорезы, последние, подрезая верхний слой почвы, оставляют его практически сплошным, так как именно в верхнем слое корневые системы растений переплетены между собой, являясь, своего рода, армирующим материалом обеспечивающим сплошность срезанного слоя почвы. Безусловно, этот сплошной слой срезанной почвы разрывается на отдельные полосы вертикальными стойками, на которых закреплены плоскорезы и которые преодолевают сопротивление переплетенных корневых систем растений. Однако, процесс указанного разрыва сплошного слоя почвы происходит стихийно и, часто вызывает наслоение почвы на упомянутые стойки, что еще в большей степени повышает сопротивление движению транспортного средства, для преодоления которого требуется дополнительная мощность, следовательно, и расход топлива.
Вторым существенным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата является то, что его эксплуатация вызывает повышенную ветровую эрозию почвы из-за тройного ее измельчения и ворошения, что приводит к образованию слишком большой доли пылевой фракции, для прижатия которой к поверхности почвы в агрегате просто нет соответствующих рабочих органов. Кроме того, рыхление почвы без ее последующего прикатывания вызывает повышенную потерю влаги из почвы. Таким образом, отсутствие в известном агрегате прикатывающего рабочего органа не позволяет сохранять в почве влагу, что позволяет считать его несовершенным или некомплектным.
Третьим существенным недостатком известного сельскохозяйственного агрегата являются его большие габаритные размеры, что затрудняет его транспортировку по дорогам к месту парковки или к месту эксплуатации. Наличие этого недостатка объясняется отсутствием средств для складывания рабочих органов и рамы агрегата.
Таким образом, известному сельскохозяйственному агрегату, из-за несовершенства его конструкции, присущи указанные выше недостатки, в частности, повышенные энергозатраты, способствование ветровой эрозии почвы и невозможность сохранения влаги в ней, а также возникновение определенных трудностей при транспортировке такого крупногабаритного агрегата.
В основу полезной модели поставленная задача повышение технико-эксплуатационных возможностей сельскохозяйственного почвообрабатывающего агрегата за счет снижения нагрузки на плоскорезы, повышения качества обработки почвы и компактности в транспортном положении путем изменения последовательности расположения рабочих органов в агрегате, оснащения дополнительными рабочими органами и выполнение крупногабаритных узлов агрегата складными.
Решение поставленной задачи достигается тем, что комбинированный почвообрабатывающий агрегат для подготовки почвы под посев за один проход, содержащий хребтовую продольную балку с опорным колесом на заднем конце и раму, и соединенный с ней гибкий рабочий орган, выполненный в виде вращающегося цепного шлейфа с рыхлящими зубьями, и оснащенный вертикальными упругими стойками для его крепления к ним с помощью подшипников, содержит два блока дисковых борон, диски которых установлены под углом к направлению движения и перекатываются, закрепленных на раме перед цепным шлейфом, а также плоскорезы на вертикальных стойках расположенных в шахматном порядке, согласно предложению, блоки дисковых борон установлены на раме перед плоскорезами, причем плоскорезы размещены на дополнительных рамках, а цепной шлейф и опорные задние колеса установлены с возможностью регулирования их по высоте, а также в конце хребтовой балки за опорными колесами расположены блоки гидрофицированных прикатывающих катков, имеющих возможность разворачиваться/сворачиваться в двух вертикальных направлениях относительно хребтовой балки с помощью гидроцилиндров, и плоскорезы также имеют возможность регулирования по высоте с помощью гидроцилиндров, воздействующих через раму на дополнительные рамы плоскорезов, кроме того, рама разделена вдоль хребтовой балки на две части и имеет возможность поворачиваться в вертикальном направлении относительно продольной оси агрегата с помощью гидроцилиндров, при этом на рабочих участках дисков блоков дисковых борон и рабочих участках плоскорезов нанесена точечная наплавка из износостойкого материала для предупреждения их преждевременного износа.
Благодаря изменению компоновки рабочих органов в агрегате, в частности, установке блоков дисковых борон перед плоскорезами, диски, входя в почву вертикальными тонкими лезвиями предварительно разрезают почку на полосы, перерезая одновременно переплетения корневых систем растений. Эта предварительная «нарезка» почвы дисками на полосы снижает нагрузку на плоскорезы, снижает сопротивление их работе, следовательно, снижается мощность, требуемая для обработки почвы и, соответственно, расход топлива. Кроме того, предварительная нарезка почвы на полосы с последующей подрезкой верхнего слоя благоприятно действует на работу цепного шлейфа: легче рыхлить почву и «вычесывать» с ней фрагменты разрезанных корневых систем растений.
Благодаря наличию прикатывающих катков, разрыхленная почва окончательно разравнивается и несколько уплотняется, что снижает ветровую эрозию почвы и создает условия для сохранения влаги в ней. Все это способствует повышению качества обработки почвы за один проход агрегата и, как следствие, повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Оснащение предложенного агрегата гидросистемой с гидроцилиндрами, а также выполнением его узлов поворотными, позволяет агрегат переводить в компактное транспортное положение, что делает его удобным при транспортировке по дорогам к месту парковки или эксплуатации по прямому назначению.
Сущность предложенной полезной модели поясняется совместно иллюстративным материалом, на котором изображена общая схема предложенного комбинированного почвообрабатывающего агрегата для подготовки почвы под посев за один проход, вид сверху.
Предложенный комбинированный почвообрабатывающий агрегат для подготовки почвы под посев за один проход содержит хребтовую продольную балку 1 и раму 2. На переднем торце хребтовой продольной балки 1 установлена сцепка 3 для соединения агрегата с навеской 4 энергонасыщенного транспортного средства (не показано). На переднем крае рамы 2 установлены блоки дисковых борон 5. За блоками дисковых борон 5 на дополнительных рамах 6 установлены на вертикальных стойках плоскорезы 7, расположенные в шахматном порядке. К заднему краю дополнительных рам 6 (этот вариант показан на графическом материале) или к заднему краю основной рамы 2 (не имеет значения) прикреплен цепной шлейф 8. Затем, около заднего конца хребтовой продольной балки 1 размещены опорные задние колеса 9 с возможностью регулирования по высоте с помощью гидроцилиндров 10. На заднем торце хребтовой продольной балки 1 расположены блоки гидрофицированных прикатывающих катков 11. Консольные блоки прикатывающих катков 11 имеют возможность подниматься вверх с помощью гидроцилиндров 12, а гидроцилиндры 13 поднимают вверх все блоки прикатывающих катков 11, что позволяет уменьшить габариты агрегата в двух направлениях - по ширине и длине одновременно. Складываться имеет возможность также и рама 2 с помощью гидроцилиндров 14. А с помощью гидроцилиндров 15 дополнительная рама 6 может подниматься или опускаться для регулирования глубины погружения плоскорезов 7 в почву. Рабочие участки дисков дисковых борон 5 и плоскорезов 7 имеют точечную наплавку из износостойкого материала.
Дальнейшая сущность предложенной полезной модели объясняется совместно с принципом работы комбинированного почвообрабатывающего агрегата для подготовки почвы под посев за один проход.
Перед началом эксплуатации агрегата, его располагают в загоне для развертывания рамы 2, цепных шлейфов 8 и блоков прикатывающих катков 11, то есть для перевода рабочих органов агрегата в рабочее положение. Далее устанавливают необходимую высоту задних колес 9 с помощью гидроцилиндров 10 и глубину обработки почвы плоскорезами 7 путем регулирования висоты дополнительной рамы 6 с помощью гидроцилиндров 15. По завершению этих операций, и после сцепления с энергонасыщенным транспортным средством, агрегат считается полностью подготовленным к работе.
При движении агрегата по полю дисковые бороны 5 разрезают почву на отдельные полосы. Такое разрезание почвы на полосы облегчает процедуру сплошного срезания верхнего слоя почвы в горизонтальной плоскости за помощью плоскорезов 7, за счет снижения общей нагрузки на указанные рабочие органы агрегата. После обработки почвы плоскорезами 7, она попадает под цепной шлейф 8, где подвергается последующему измельчению и выравниванию по всей ширине захвата. При этом одновременно происходит процесс извлечения корней растений из разрыхленного слоя почвы. И последнюю операцию - уплотнения почвы - осуществляют блоки прикатывающих катков 11. Таким образом, предложенный агрегат за один проход разрезает почву вертикально и горизонтально в определенной последовательности осуществления этих операций, рыхлит ее и извлекает корневые системы растений, разравнивает и прикатывает, то есть, за один проход полностью готовит почву под посев сельскохозяйственных культур.
При необходимости, агрегат может быть оснащен грейдером для прижатия к поверхности почвы высоких стеблей, например, стеблей подсолнечника, средствами очистки дисков дисковых борон. Поскольку эти средства известны, в данном описании она не рассматриваются.
Существенное отличие заявляемого объекта полезной модели, от раньше известных, заключается в том, что предложенный комбинированный почвообрабатывающий агрегат для подготовки почвы под посев за один проход снабжен дополнительными рабочими органами - катками, а также с том, что рабочие органы расположены в строго определенной последовательности, а сама конструкция агрегата выполнена складной. Указанные отличия, в совокупности, обеспечивают качественную подготовку почвы с одновременным снижением энергозатрат и создают дополнительные удобства при транспортировке агрегата к пункту назначения за счет его перевода в компактное положение. Ни один из известных сельскохозяйственных почвообрабатывающих агрегатов не может обладать отмеченными свойствами, поскольку имеют прикатывающих катков в совокупности с другими необходимыми для качественной и полной обработки рабочими органами (обычно, катки используют отдельно, как самостоятельные сельскохозяйственные агрегаты, а это дополнительные проходы агрегата, затраты топлива и т.п.) или имеют возможность складываться только лишь по ширине (см., например, патент Украины №55722).
Предложенное техническое решение проверено на практике, состоит из обычных деталей и узлов, не имеет элементов, которых невозможно было бы изготовить на современном этапе развития науки и техники, из чего следует, что оно промышленно применимо. В известных источниках информации не выявлено подобных агрегатов аналогичного назначения с указанными отличительными существенными признаками, что является подтверждением новизны и достижения указанного технического результата, а потому считается таковым, что может получить правовую защиту как полезная модель.
К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:
- расширение функциональных возможностей за счет оснащения агрегата прикатывающими катками;
- снижение энергозатрат на обработку почвы за счет изменению компоновочной схемы расположения рабочих органов, которая приводит к снижению сопротивления движению энергонасыщенного транспортного средства;
- повышение качества обработки почвы за счет ее дополнительно выравнивания и прикатывания катками;
- уменьшение ветровой эрозии почвы и сохранение в ней влаги по той же причине;
- удобство транспортировки по дорогам за счет возможности складывания целых узлов агрегата в двух направлениях.
К социальным преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести повышения урожайности сельскохозяйственных культур вследствие повышения качества обработки почвы и сохранения в ней влаги, а также сохранения площади земельных угодий вследствие уменьшения ветровой эрозии почвы.
Экономический эффект от внедрения полезной модели, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет снижения энергозатрат на подготовку почвы под посев за один проход за счет сочетания нескольких операций, поэтапного разрезания почвы, повышение урожайности сельскохозяйственных культур, экономии средств, топлива и времени на подготовку почвы.
После описания предложенного комбинированного почвообрабатывающего агрегата под посев за один проход, специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации элементов агрегата, в частности конструкций и количества блоков дисковых борон, конструкций цепных шлейфов и конструкций катков, могут изменяться в зависимости от имеющихся в арсенале производителей подобных агрегатов, и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, которые находятся в пределах объема предложенного технического решения.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что изменена компоновочная схема рабочих органов агрегата, которая позволяет существенно снизить сопротивление перемещению транспортного средства, включение в набор рабочих органов прикатывающих катков, обеспечивающих завершающий этап подготовки почвы под посев, а также выполнение всех рабочих органов подъемными над землей и складными для уменьшения габаритных размеров в транспортном положении и именно эти обстоятельства позволили приобрести предложенному сепаратору перечисленные выше и другие преимущества. Изменение предложенной последовательности обработки почвы на другую, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другой, подобный описанному агрегату, уже не будет требовать никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому и не может считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, подлежащими защите охранительными документами.