УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОЧЕК
TUSSOCK REMOVAL MACHINE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для уничтожения кочек при улучшении лугов и пастбищ.
Известно почвообрабатывающее орудие для лугов и пастбищ (А.с. СССР №424521, Кл. А01В 45/00, 1972), включающее последовательно установленные и ступенчато расположенные на раме фрезбарабаны, защитный кожух, подпружиненную сепарирующую решетку, механизм привода фрезбарабанов с редуктором, обеспечивающим реверсивность их вращения. Сепарирующая решетка установлена под защитным кожухом между фрезбарабанами в зоне потока почвенных частиц от первого фрезбарабана к расположенной над вторым фрезбарабаном предохранительной заслонке, шарнирно соединенной одним своим концом с нижней частью решетки, а другим - с рамой.
Известна машина для измельчения кочек (А.с. СССР №427662, Кл. А01В 45/00, 1972), включающая раму, опорный каток с механизмом регулировки глубины, фрезерный барабан с кожухом и механизмом привода, сепарирующую решетку и установленный впереди фрезерного барабана уплотнитель в виде установленной под углом к горизонту приводной гусеницы с размещенной на ней и перед фрезой регулируемой по высоте направляющей, снабженной противорежущей пластиной.
Общим недостатком известных машин является сложность конструкции и соответственно невысокая надежность их работы, низкое качество обработки почвы лугов и пастбищ. Кроме того, известные машины отличаются высокой энергоемкостью из-за введения дополнительных операций сепарирования и повторного измельчения кочек, а также уплотнения.
Наиболее просты по конструкции машины для уничтожения кочек с вертикальными фрезбарабанами.
Известна машина для уничтожения кочек (А.с. СССР №124220, Кл. А01В 45/00, 1959), включающая установленные на раме два корпуса, на каждом из которых закреплен горизонтально диск и вертикально - четыре лопасти и упорные косынки. На внешней окружности дисков выполнены остроугольные зубья, а края лопастей имеют выступы, в выемки между которыми входят при вращении выступы лопастей смежного диска.
Компоновка этой машины не отвечает условиям работы на сильно закочкаренных почвах. В результате для получения требуемого качества измельчения кочек приходится делать два-три прохода, что существенно увеличивает энергозатраты на освоение закочкаренных земель. Измельчение срезанных дисками кочек происходит путем их разрыва лопастями, что является значительно энергоемкой операцией.
Известно почвообрабатывающее орудие (А.с. СССР №1130188, Кл. А01В 49/02, 1983), содержащее раму, на которой смонтированы дисковые секции и установленная сбоку перед дисковыми секциями приводная вертикальная фреза.
Как и в предыдущем случае, известное почвообрабатывающее орудие не предназначено для работы на сильно закочкаренных землях. Отброшенные части кочек измельчаются дисковыми секциями лишь в случае попадания на них, что приводит к низкому качеству обработки сильно закочкаренных земель. Повторная обработка поля увеличивает общую энергоемкость процесса удаления кочек.
Известен кочкорез (А.с. СССР №1380631, Кл. А01В 45/00, 1986, прототип), содержащий два вертикальных фрезбарабана с противорежущими пластинами, установленных на раме. С обеих сторон рамы размещены секции с рабочими органами, каждая из которых выполнена в виде установленного на дополнительной раме посредством вертикальной оси с возможностью поворота в горизонтальной плоскости лемеха с решетчатым отвалом.
Известный кочкорез является весьма энергоемкой машиной. Лемеха осуществляют подрезание и частичное сепарирование растительной массы, операция измельчения производится в основном за счет фрезбарабанов с противорежущими пластинами. Наличие большого количества рабочих органов и выполняемых ими операций увеличивает энергоемкость машины.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в снижении энергоемкости устройства для удаления кочек и повышения качества их удаления.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в снижении энергетических и материальных затрат на освоение закочкаренных земель, что в последующем скажется на снижении себестоимости продукции, полученной от их использования.
γ×tgα
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в устройстве для удаления кочек, включающем установленные на раме фрезбарабаны, рабочие органы фрезбарабанов выполнены в форме поярусно установленных на оси на равном друг от друга расстоянии сферических дисков с высотой шарового слоя Н не меньше 10 см, выпуклой поверхностью обращенных к раме и имеющих по их кромке фигурные вырезы с режущим лезвием в виде выпуклой кривой, описанной уравнением: R=r×e, где R - полярный радиус точки кромки лезвия сферического диска; r - начальный радиус построения профиля режущей кромки лезвия; γ - текущее значение угла поворота радиуса R; α - угол наклона режущей кромки лезвия, 45°≤α≤75°, е - иррациональное число, равное е=2,718, при этом вертикальные фрезбарабаны установлены на раме на равном друг от друга расстоянии с возможностью вращения в одну сторону, а рама - под углом к направлению движения машины, обеспечивающим перекрытие траекторий движения сферических дисков L=1/3×(R-r).
Снижение энергоемкости заявленного устройства для удаления кочек по сравнению с известными достигается следующим:
- конструкция фрезбарабана такова, что он совмещает в себе функции подрезания кочек и их измельчения одними рабочими органами;
- выбраны такие форма рабочего органа, форма кромки режущего лезвия и угол наклона режущей кромки лезвия 45°≤α≤75°, которые обеспечили бы самый наименее энергоемкий режим резания - резание со скольжением.
Повышение качества удаления кочек заявленным устройством достигается способом их удаления, предполагающим сплошное удаление кочек, независимо от того, находится кочка полностью или частично в области действия фрезбарабана, реализовать который позволяет установка на раме фрезбарабанов таким образом, что образуется перекрытие L=1/3×(R-r) траекторий движения рабочих органов фрезбарабанов. Величина перекрытия определена эмпирическим путем с учетом условия снижения энергоемкости заявленного устройства при достаточности площади перекрытия для удаления кочки предыдущим и последующим фрезбарабанами. Благодаря поярусному расположению рабочих органов по всей высоте оси фрезбарабана достигается возможность удаления кочек всех типов: осоковых, муравейниковых, кротовых, щучковых и др., а форме сферического диска рабочего органа - удаление кочки на глубину, соответствующую агротехническим требованиям. Вращение фрезбарабанов в одном направлении позволяет осуществлять режим резания со скольжением синхронно всеми рабочими органами.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показано устройство для удаления кочек, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг.3 изображен рабочий орган фрезбарабана; на фиг.4 - то же, разрез А-А на фиг.3.
γ×tgα
Устройство для удаления кочек содержит раму 1, на которой установлены вертикальные фрезбарабаны 2. Рабочие органы фрезбарабанов 2 выполнены в форме поярусно установленных на оси 3 на равном друг от друга расстоянии сферических дисков 4, выпуклой поверхностью 5 обращенных к раме 1 и имеющих по их кромке фигурные вырезы 6 с режущим лезвием 7 в виде выпуклой кривой, описанной уравнением: R=r×e, где R - полярный радиус точки кромки лезвия сферического диска; r - начальный радиус построения профиля режущей кромки лезвия; γ - текущее значение угла поворота радиуса R; α - угол наклона режущей кромки лезвия, 45°≤α≤75°, е - иррациональное число, равное е=2,718. Высота шарового слоя H (часть шара, заключенная между двумя секущими параллельными плоскостями с радиусом R и r) не менее 10 см, благодаря чему достигается удаление кочки на глубину 3-5 см, что соответствует агротехническим требованиям.
Вертикальные фрезбарабаны 2 установлены на раме 1 на равном друг от друга расстоянии с возможностью вращения в одну сторону, а рама 1 размещена под углом к направлению движения машины, обеспечивающим взаимное перекрытие траекторий движения (вращения) сферических дисков L=1/3×(R-r).
Оси 3 вертикальных фрезбарабанов 2 приводятся во вращение от ВОМ трактора посредствам клиноременной передачи 8.
Устройство для удаления кочек работает следующим образом.
Раму 1 устанавливают в рабочее положение. Включают ВОМ трактора и приводят во вращение рабочие органы - сферические диски 4 фрезбарабанов 2. При поступательном движении машины режущие кромки лезвия 7 врезаются в кочку, разрезая ее послойно каждым сферическим диском 4 фрезбарабана 2, в области действия которого расположена кочка. Благодаря тому что траектории вращения сферических дисков перекрываются, каждая кочка, не измельченная полностью предыдущим фрезбарабаном 2, измельчается последующим, обеспечивая высокую чистоту обработки закочкаренных участков почвы.
Заявленное устройство для удаления кочек промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо.
Предполагаемое (расчетное) снижение энергоемкости - 15-20% по сравнению с используемыми в настоящее время. При этом качество обработанного закочкаренного поля соответствует агротехническим требованиям: уничтожение кочек до фракций задернелой почвы размерами менее 5 см, уничтожение ниже их основания на глубину 3-5 см с тщательным измельчением и равномерным разбрасыванием по поверхности («Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве»/ Федеральное агентство по сельскому хозяйству. - М., 2004), предотвращение забивания рабочих органов почвой и растительностью вследствие использования активных рабочих органов.