Комбинированный почвообрабатывающий агрегат

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а конкретно к почвообрабатывающим орудиям.
Известно комбинированное почвообрабатывающее орудие (см. пат. РФ №2259698 А01В 49/02 от 10.09.2005), содержащее опорные колеса, батареи сферических и игольчатых дисков, плоскорежущие лапы, при этом орудие содержит передний и задний модули, каждый из которых имеет шарнирную трехсекционную раму, причем на раме первого модуля смонтированы попарно установленные в продольном направлении батареи сферических дисков и установленные за ними в три ряда в шахматном порядке плоскорежущие лапы, а минимальное расстояние между батареей сферических дисков и плоскорежущим рабочим органом определяется по уравнению:
M
П
1
2
а
где V - скорость движения агрегата; g - 9,81 м/с; ƒ - коэффициент трения почвы; α - угол атаки дисков батареи; ψ - угол сдвига почвы; α - глубина хода дисковой батареи;  - глубина хода плоскорежущих лап, при этом батареи игольчатых дисков установлены попарно на заднем модуле, а соединение рам модулей выполнено в виде регулируемого по высоте шарового шарнира. Недостатком указанного комбинированного агрегата является высокая энергоемкость, и некачественная обработка почвы при работе на глубину до 6-8 см.
Известен лущильник дисковый комбинированный ЛДК-4,0 (см. проспект компании ООО «Диас» приложение 1 - прототип), включающий в себя раму, устройство для агрегатирования с энергосредством, выпуклые дисковые рабочие органы, установленные на индивидуальной стойке и имеющие угол атаки и угол установки дисков к вертикали, ротационные бороны и прикатывающие рабочие органы.
Существенным недостатком указанного лущильника является высокая энергоемкость и низкая технологическая надежность. При работе указанного лущильника сферические диски производят подрезание почвы и пожнивных остатков, подъем, частичное крошение, их оборот и перемешивание. При работе дисковых рабочих органов процесс обработки почвы сопровождается ее сжатием, что является наиболее энергоемким процессом при обработке почвы. Кроме того, при работе на малых глубинах до 6-8 см (лущение), дисковые рабочие органы не способны полностью подрезать пласт почвы и пожнивные остатки, что приводит к появлению огрехов и забиванию ротационных борон. Если же уменьшить расстояние между дисковыми рабочими органами в ряду, то это приведет к уменьшению междискового расстояния в одном ряду, что также будет приводить к их забиванию и снижению технологической надежности процесса.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение энергоемкости и повышение технологической надежности обработки почвы.
Технический результат достигается тем, что в комбинированном почвообрабатывающем агрегате, включающий раму, устройство для агрегатирования с энергосредством, дисковые рабочие органы, установленные на индивидуальной стойке и имеющие угол атаки и угол установки дисков к вертикали, ротационные бороны и прикатывающие рабочие органы, согласно полезной модели, для снижения деформаций сжатия почвы во время ее обработки в качестве дисковых рабочих органов использованы плоские диски с диаметром, определяемым по выражению:
D>2(h+r+Δ),
где D - диаметр дискового рабочего органа, м;
h - глубина обработки почвы, м;
r - радиус оси, на которой установлен дисковый рабочий орган, м;
Δ - минимальный зазор между осью и поверхностью почвы, необходимый для предотвращения ее контакта с ней, м.
Достижение указанного технического результата обуславливается следующим. При содержании почвы по влагосберегащим технологиям пожнивные остатки измельчаются и перемешиваются с почвой в слое до 6-8 см. Установка плоских дисков вместо выпуклых позволяет значительно сблизить их между собой в одном ряду без их забивания в процессе работы, а также работать без заделки пожнивных остатков на большую глубину. При обработке почвы происходят деформации растяжения, сдвига, изгиба, кручения и сжатия. При этом наименьшей энергоемкостью обладает растяжение почвы, а наибольшей - сжатие, а разница в энергоемкости достигает 15-20-ти кратного значения (А. Кулен, X. Куиперс, Современная земледельческая механика, Агропромиздант, 1986.). Процесс сдвига имеет большую энергоемкость по сравнению с растяжением, но меньшую (в 6-10 раз) по отношению к сжатию, т.е. обработка почвы сдвигом требует значительно меньше энергозатрат. В используемом прототипе в качестве дисковых рабочих органов установлены сферические диски, которые во время обработки почвы производят, прежде всего, ее сжатие, что сопровождается высокой энергоемкостью процесса. При работе же плоских дисков, подъема почвы не происходит, следовательно, вместо ее сжатие происходит ее сдвиг, что и приводит к снижению энергоемкости. Помимо этого, для качественной обработки почвы необходимо обеспечить ее степень крошения в соответствии с агротребованиями. В прототипе основное крошение почвы производят выпуклые диски при ее сжатии. В предлагаемой же полезной модели основное крошение почвы производится ротационными боронами. Поскольку во время крошения почвы связь почвы с монолитом нарушена, то процесс деформации почвы происходит простым осевым сжатием, которое распространяется от осевой линии во все стороны, т.е. происходит деформация растяжения, что также будет требовать меньшие количество энергозатрат при высоком качестве крошения (А. Кулен, X. Куиперс, Современная земледельческая механика, Агропромиздант, 1986.).
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан общий вид комбинированного почвообрабатывающего агрегата, на фигуре 2 - вид А.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат состоит из рамы 1. К переднему брусу рамы 1 крепится устройство для агрегатирования с энергосредством 2. Снизу на раме 1 установлены два ряда плоских дисковых рабочих органов 3 на индивидуальной стойкие 4, диаметр которых определяется по выражению:
D>2(h+r+Δ),
где D - диаметр дискового рабочего органа, м;
h - глубина обработки почвы, м;
r - радиус оси, на которой установлен дисковый рабочий орган, м;
Δ - минимальный зазор между осью и поверхностью почвы, необходимый для предотвращения ее контакта с ней, м.
Не мало важным фактором снижения энергоемкости процесса обработки почвы и повышения технологической надежности дискового почвообрабатывающего агрегата, является использование обоснованного диаметра диска. При использовании дискового рабочего органа с диаметром, не позволяющем выдержать зазор между его осью крепления и почвой, между ними возникает контакт. В результате этого контакта почва увлекаемая осью диска во вращение начинает на нее налипать и подаваться в междисковое расстояние, что приводит к его забиваемости. Кроме того, при контакте оси с почвой также происходит ее вдавливание внутрь почвенного горизонта, что также повышает энергоемкость процесса и снижает срок эксплуатации элементов конструкции. Таким образом, для снижения энергоемкости обработки почвы и повышения технологической надежности радиус диска должен быть больше суммы глубины обработки почвы, радиуса оси крепления диска и минимального зазора между осью и поверхностью почвы, необходимого для предотвращения ее контакта с ней. За рядами дисковых рабочих органов 3 установлены ротационные бороны 5 и прикатывающие рабочие органы 6.
Работает комбинированный почвообрабатывающий агрегат следующим образом.
При рабочем ходе агрегата два ряда плоских дисковых рабочих органов 3, с диаметром, определяемым по выражению:
D>2(h+r+Δ),
где D - диаметр дискового рабочего органа, м;
h - глубина обработки почвы, м;
r - радиус оси, на которой установлен дисковый рабочий орган, м;
Δ - минимальный зазор между осью и поверхностью почвы, необходимый для предотвращения ее контакта с ней, м.
предварительно измельчают сорную растительность и пожнивные остатки, сдвигают пласт почвы без его подъема и без заделки пожнивных остатков. Поскольку не происходит подъема почвы, то процесс обработки почвы сопровождается ее сдвигом, а не сжатием, т.е. происходит значительное сокращение энергозатрат. Следом за плоскими дисковыми рабочими органами 3 ротационные бороны 5 производят интенсивное крошение почвы и ее перемешивание с пожнивными остатками. Следом за ротационными боронами 5 прикатывающие рабочие органы 6 производят дополнительное крошение почвы и ее обратное уплотнение, тем самым формируя влагосберегающий почвенный слой. Таким образом, комбинированный почвообрабатывающий агрегат позволит снизить энергозатраты на обработку почвы и повысить технологическую надежность ее обработки.