СПОСОБ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ, ПОДГОТОВКИ СЕМЕННОГО ЛОЖА, РАЗУПЛОТНЕНИЯ ПОЧВЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR BASIC TREATMENT, PREPARATION OF SEED BED, SOIL DECOMPACTION AND DEVICE THEREFOR (VERSIONS)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам основной и поверхностной обработки почвы в предпосевной период, в т.ч. и для подготовки семенного ложа под посев сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев, а также разуплотнения почвы на глубину ниже пахотного горизонта.
Известен способ обработки почвы с помощью ротационного почвообрабатывающего орудия (а.с. СССР №1042629, МПК A01B 21/02, A01B 35/28, опубл. 23.09.1983), включающий обработку почвы горизонтальным барабаном, выполненным из дисков, которые соединены между собой стержнями с рыхлящими зубьями, при этом зубья расположены на стержнях барабана в шахматном порядке. Кроме этого, на каждом из стержней установлены дополнительные зубья, каждый из которых расположен между двумя остальными с угловым смещением относительно их.
Недостатком данного способа является некачественная подготовка семенного ложа, недостаточное рыхление почвы.
Известен способ выращивания картофеля по патенту RU №2125783, МПК А01B 79/02, опубл. 10.02.1999, для осуществления которого на верхний слой почвы воздействуют приспособлением для сепарации почвы.
Недостатком данного способа является недостаточное измельчение комков почвы (дробление комков) в результате воздействия на верхний слой почвы (за один проход агрегата) только одним приспособлением для сепарации почвы. Это ухудшает дробление комков и отделение сорняков от почвы, поскольку сорняки, оставшиеся в составе комков, остаются в почве и затем вегетируют.
Известен способ основной и предпосевной обработки почвы и подготовки семенного ложа по патенту Евразийского патентного ведомства №018499, МПК A01B 15/16, A01B 23/06, A01B 35/24, опубл. 30.08.2013, для осуществления которого обеспечивают дробление почвы установленными на раме рабочими органами с помощью активной автовибрации дисков. Для осуществления способа используют стойку, выполненную в виде верхней и нижней частей. При этом части стойки соединены между собой посредством поворотной оси и, по меньшей мере, одного разрушаемого фиксатора.
Недостатком способа и устройства является низкая надежность выполнения технологического процесса вследствие того, что после разрушения фиксатора рабочий орган выглублен и с нижней частью стойки он осуществляет качение по поверхности почвы и колебания по дугообразной траектории вокруг поворотной оси в результате контакта рабочего органа с поверхностью почвы и поступательного перемещения агрегата с рабочими органами. При этом тракторист, не получая сигнала о разрушении фиксатора, продолжает обработку, невзирая на выглубление рабочего органа из почвы. Качество обработки ухудшается в результате того, что рабочий орган «катится» по поверхности почвы, не обеспечивая установленной технологией глубины обработки, т.е. снижается надежность выполнения рабочим органом технологического процесса. Знакопеременные колебания нижней части стойки с рабочим органом вокруг поворотной оси приводят к преждевременному износу и разрушению поворотной оси. При этом нижняя часть стойки с рабочим органом, попадая под рабочие органы по ходу движения агрегата, разрушаются и выводят из строя другие рабочие органы и стойки, т.е. конструкция не обладает достаточной надежностью функционирования рабочих органов и их стоек. Описанный выше способ является наиболее близким аналогом заявленного способа.
Технический результат - повышение надежности выполнения технологического процесса и надежности функционирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Поставленная цель достигается тем, что в способе основной обработки, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы дроблением рабочими органами, выполненными в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков, расположенных на раме, на имеющих верхнюю и нижнюю части стойках, с подъемом и опусканием рабочих органов при встрече с препятствиями или без подъема и опускания рабочих органов, согласно изобретению обеспечивают разъединение верхней и нижней частей стойки при критических перегрузках в результате встречи рабочего органа с препятствием, после разъединения воздействуют ударным элементом нижней части стойки на упорный элемент ее верхней части с обеспечением подъема рабочего органа над почвой и фиксацией нижней части стойки в ловителе верхней ее части или рамы.
Поставленная цель достигается тем, что в первом варианте устройство для основной обработки, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы, содержащее установленные на раме рабочие органы, выполненные в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков, расположенных на стойках, имеющих верхнюю и нижнюю части, с возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемой, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным между и/или над рамой и каждым рабочим органом по одну сторону от оси колебаний рабочего органа, снабжено, по меньшей мере, одним дополнительным упругим элементом, каждый из которых соединен с основным упругим элементом, посредством поворотного механизма, выполненного в виде тяги, верхняя и нижняя части которой имеют смонтированный с возможностью поворота палец, причем один палец поворотного механизма соединен с дополнительным упругим элементом, а другой через опорный элемент с основным упругим элементом и стойкой, согласно изобретению верхняя и нижняя части стойки соединены между собой с возможностью разрыва или иного вида разрушения, по меньшей мере, одного соединительного элемента, их фиксирующего, нижняя часть стойки имеет ударный элемент, верхняя ее часть имеет упорный элемент и в верхней части стойки или элементах рамы установлен ловитель.
Поставленная цель достигается тем, что во втором варианте в устройстве для основной обработки, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы, содержащем установленные на раме рабочие органы, выполненные в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков, расположенных на стойках, имеющих верхнюю и нижнюю части, с возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствиями, обеспечиваемой, по меньшей мере, одним упругим элементом, выполненным в составе стойки или связанными с ней и рамными конструкциями, согласно изобретению верхняя и нижняя части стойки соединены между собой с возможностью разрыва или иного вида разрушения, по меньшей мере, одного соединительного элемента, их фиксирующего, нижняя часть стойки имеет ударный элемент, верхняя ее часть имеет упорный элемент и в верхней части стойки или элементах рамы установлен ловитель.
Поставленная цель достигается тем, что в третьем варианте в устройстве для основной обработки, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы, содержащем установленные на раме рабочие органы, выполненные в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков, расположенных на стойках, имеющих верхнюю и нижнюю части, согласно изобретению верхняя и нижняя части стойки соединены между собой с возможностью разрыва или иного вида разрушения, по меньшей мере, одного соединительного элемента, их фиксирующего, нижняя часть стойки имеет ударный элемент, верхняя ее часть имеет упорный элемент и в верхней части стойки или элементах рамы установлен ловитель.
На фиг. 1 изображены базовые элементы устройства для осуществления способа, с использованием рыхлящих лап (вид сбоку); на фиг. 2 изображены базовые элементы устройства для осуществления способа с использованием дисков (вид сверху); на фиг. 3 изображена стойка с основным и дополнительным упругими элементами в виде пластин и дисковым рабочим органом, установленным под рамой (вид сбоку); на фиг. 4 изображена стойка с основным и дополнительными упругими элементами, выполненными в виде пластин и рабочим органом в виде дугообразного рыхлителя (вид сбоку); на фиг. 5 - вид А на фиг. 4 с изображением ловителя; на фиг. 6 изображена стойка с упругим элементом в верхней ее части, выполненным относительно рамы со стороны рабочего органа, упругий элемент соединяет верхнюю часть стойки с рамными конструкциями, ловитель установлен в верхней части стойки (вид сбоку); на фиг. 7 изображена стойка, не имеющая упругого элемента в верхней ее части, жестко закрепленная относительно рамы, с ловителем, установленным на раме (вид сбоку).
Способ основной обработки, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы дроблением рабочими органами, выполненными в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков, расположенных на раме, имеющих соединенные между собой верхнюю и нижнюю части стойки, реализуется следующим образом.
Стойки могут выполняться упругими с возможностью подъема и опускания рабочих органов при встрече с препятствиями, например при работе на каменистых и/или тяжелых почвах, или не упругими, например при использовании на легких песчаных и не каменистых почвах. При критических перегрузках, например в результате встречи рабочего органа с препятствием (камни и другие посторонние включения), обеспечивают разъединение верхней и нижней частей стойки путем срезания, разрыва или иного вида разрушения, по меньшей мере, одного соединительного элемента, соединяющего и фиксирующего две части стойки, например резьбового разрушаемого фиксатора. После разрушения соединительного элемента стоек, нижняя часть стойки смещается с высокой скоростью относительно ее верхней части, назад по ходу движения агрегата, и ударный элемент нижней части стойки, воздействуя ударным способом на упорный элемент верхней части стойки, вынуждает рабочий орган вместе с нижней частью стойки выполнять поворот вокруг точки A удара, одновременно обеспечивая выглубление рабочего органа из почвы. Поворот вокруг точки A удара нижней части стойки с рабочим органом производят до фиксации последней в ловителе верхней части стойки.
Глубина обработки почвы при подготовке семенного ложа под картофель составляет: для рыхлящих лап и дисков 0,12-0,25 м; для мульчирующего барабана с винтообразным прикатывающим элементом 0,08-0,12 м. При разуплотнении почвы под картофель глубина обработки рыхлителями составляет 0,4-0,7 м, мульчирующими и/или прикатывающими барабанами - до 0,15 м.
Глубина обработки почвы при подготовке семенного ложа под посадку саженцев разных видов и возраста деревьев составляет: для рыхлителей, лап и дисков 0,25-1,5 м; для барабана с винтообразным прикатывающим элементом 0,12-0,5 м.
Элементы устройства для осуществления способа подготовки семенного ложа представляют собой агрегат, на раме 1 (фиг. 1) которого на стойках 2, имеющих в своем составе или отдельно от стоек 2, основной упругий элемент 3, устанавливаемый между и/или над рамой 1 и рабочим органом 4 в виде дисков (фиг. 2, 3) или лап (фиг. 1, 4). Стойка 2 может обладать или не обладать упругими свойствами и выполняться поворотной или не поворотной. Основной упругий элемент 3 устанавливается по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. С противоположной стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 (перед осью колебаний 5 по ходу движения агрегата) устанавливается дополнительный упругий элемент 6, связанный с поворотным механизмом 7. Верхняя часть поворотного механизма 7 (фиг. 3, 4) выполнена в виде цилиндрического пальца 8, который охвачен, например, дугообразными окончаниями (не показаны) двух дополнительных упругих пластин и/или прутков 9, 10 и 11 дополнительного упругого элемента 6 или в виде отдельных дугообразных обхватов, упругих или не обладающих упругими свойствами (не показаны). Нижняя часть поворотного механизма 7 также может быть выполнена в виде цилиндрического пальца 12 с возможностью его поворота во втулке 13 или обхватах, аналогичных обхватам под палец 8 (не показаны). Втулка 13 или обхваты соединены с опорной пластиной 14 (выполненной в виде плоской пластины, уголка, швеллера или профиля другой формы), в нижней части которой устанавливается с возможностью разъединения при критических нагрузках на рабочий орган 4 нижнее окончание стойки 2, к которому крепится рабочий орган 4 со ступицей 15, выполненный, например, в виде диска. Ступица 15 закрепляется к стойке 2 с помощью резьбовых соединений 16. Стойка 2, при установке на нее дисков, может выполняться поворотной, с поворотом вокруг вертикальной оси относительно рамы 1.
Правая задняя по ходу агрегата часть опорной пластины 14 (фиг. 3) и основной упругий элемент 3 соединяются между собой, например, с помощью, по меньшей мере, одной распорной втулки 17 (жесткой или упругой), пластины и/или шайб 18 и резьбовых соединений 19. Дополнительные упругие пластины и/или прутки 9, 10 и 11 соединяются со стойкой 2 с помощью резьбовых соединений 20, причем ось симметрии 21 стойки 2 может совпадать с осью симметрии резьбовых соединений 20.
Левые передние по ходу движения агрегата окончания дополнительного упругого элемента 6 и опорной пластины 14 соединены между собой тягами 22. Для осуществления поворота рабочего органа 4 и относительно рамы 1 вокруг вертикальной оси в последней выполняется втулка (не показана), а на верхнем окончании стойки 2 закрепляется кронштейн 23.
Дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом 3, может выполняться сборным в виде упругой неметаллической втулки 17 и пружины 24, причем втулка 17 может устанавливаться внутри пружины 24 (фиг. 4).
В состав агрегата для предпосевной обработки почвы могут входить пассивно-приводные рабочие органы, например спиральные противоэрозионные 25 (фиг. 1, 2) и/или прикатывающие катки.
Верхняя часть 26 и нижняя часть 27 стойки 2 (фиг. 3-7) соединены между собой, по меньшей мере, одним, например, резьбовым разрушаемым фиксатором 28 с возможностью разрыва связи между частями 26 и 27 стойки 2 при нагрузках, превышающих критические. Для фиксации нижней части 27 стойки 2 относительно верхней части 26 после разрыва связи между ними при нагрузках, превышающих критические, в верхней части 26 стойки 2 или рамы 1 (фиг. 6, 7), выполнен ловитель 29, состоящий из упругих направляющих 30 (фиг. 5) и непосредственно ловителя 31, фиксирующего положение нижней части 27 стойки 2 относительно ее верхней части 26 после разрыва, срезания, сминания или иного вида разрушения резьбового фиксатора 28. При этом для улучшения защиты рабочих органов на каменистых почвах нижняя часть 27 стойки 2 может обладать упругими свойствами (выполняется из качественного термообработанного металла). При работе на легких, не каменистых почвах нижняя часть 27 стойки 2 может не иметь упругих свойств.
Фиксатор 32 одновременно фиксирует боковую поверхность резьбового фиксатора 28 относительно боковой поверхности отверстия нижней части 27 стойки 2 под резьбовой разрушаемый фиксатор 28 (не показано), чем предотвращает возможность самопроизвольного «проворачивания» фиксатора 28 и его расфиксирования в процессе автоколебаний рабочего органа 4. Этим предотвращается самопроизвольное ослабление соединения верхней 26 и нижней 27 частей стойки 2 в процессе осуществления способа.
Для обеспечения эффективного подъема рабочего органа 4 после разрыва или иного вида разрушения разрушаемого резьбового фиксатора 28 в результате встречи рабочего органа 4 с препятствием на заднем, по ходу движения агрегата окончании 33 опорной пластины 14 установлен упорный элемент 34. Упорный элемент 34 обеспечивает создание импульса удара ударного элемента 35 нижней части 27 стойки 2 после разрыва разрушаемого резьбового фиксатора 28. Одновременно упорный элемент 34, имея резьбовые соединения 36, обеспечивает дополнительный прижим нижней части 27 стойки 2 относительно пластины 14 верхней части 26 стойки 2. Для обеспечения необходимой высоты подъема рабочего органа 4 и его фиксации в ловителе 29 в заднем окончании 33 опорной пластины 14 выполнен паз (не показано).
На легких по гранулометрическому составу не связных почвах допускается использование упрощенных вариантов стоек 2 с одним упругим элементом в верхней части 26 стойки 2, расположенным на стороне рабочего органа 4 (фиг. 6), или без упругого элемента (фиг. 7) в верхней 26 и/или нижней 27 частях стойки 2.
Способ осуществляют следующим образом.
Агрегату с рабочим органом 4 в виде лап, и/или дугообразных и/или долотообразных рыхлителей, и/или дисков придают скорость поступательного движения (например, с помощью мобильного энергетического средства).
1
2
2
1
При заглублении рабочего органа 4 в почву в результате различной плотности почвенных агрегатов наблюдаются микроколебания рабочего органа 4 от воздействия на него, с одной стороны, переменных нагрузок, а с другой - действия моментов от упругих сил F и F (фиг. 3, 4). Поскольку основной 3 и дополнительный 6 упругие элементы расположены по разные стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4, вектор результирующей силы F упругого сопротивления перемещению первого дополнительного упругого элемента 6 противоположен вектору результирующей силы F основного упругого элемента 3.
1
2
обр.
В результате действия моментов разнонаправленных векторов сил F и F относительно оси колебаний 5, рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжает рыхление почвы с автовибрациями высокой частоты на глубину обработки h (фиг. 4)
Возникающие автоколебания интенсифицируются за счет взаимодействия дополнительного упругого элемента 6 с элементами поворотного механизма 7. При этом значительно увеличивается частота колебаний. В режиме автоколебаний высокой частоты (автовибраций) рабочий орган 4 работает до встречи с очередным препятствием, затем процесс повторяется.
При встрече с крупным препятствием, например «балконным» камнем и т.п., в результате которого рабочий орган 4 не имеет возможности подъема вверх, а нагрузка на рабочий орган 4 возрастает в связи с приложением к нему силы тяги трактора и достигает значений, превышающих критические, разрушается полностью, по меньшей мере, один из резьбовых фиксаторов 28, соединяющих верхнюю 26 и нижнюю 27 части стойки 2. Расфиксированная нижняя часть 27 стойки 2, под действием приложенных к ней сил резко смещается назад, по ходу движения агрегата, и при этом ударный элемент 35 нижней части 27 стойки 2 ударяет в упорный элемент 34 верхней части 26 стойки 2. В результате резкой остановки поступательного перемещения нижней части 27 стойки 2 после удара нижняя часть 27 стойки 2 вместе с рабочим органом 4 осуществляет поворот вокруг точки A удара, одновременно смещаясь влево по пазу окончания 33 опорной пластины 14. Поднимаясь вверх нижняя часть 27 стойки 2 входя в направляющие 30, попадает в ловушку ловителя 29, где и фиксируется над поверхностью почвы.
Услышав резкий звук удара ударного элемента 35 нижней части 27 стойки 2 в упорный элемент 34 ее верхней части 26, тракторист останавливает агрегат и восстанавливает работоспособность стойки 2, соединив ее верхнюю 26 и нижнюю 27 части. При этом он удаляет нижнюю часть 27 стойки 2 из ловушки ловителя 29, и, заменив, по меньшей мере, один разрушенный резьбовой фиксатор 28, соединяет верхнюю 26 часть стойки 2 и ее нижнюю часть 27. С помощью резьбовых соединений 32 и 36 тракторист дополнительно фиксирует верхнюю часть 26 стойки 2 относительно ее нижней части 27.
Процесс предпосевной обработки почвы или лущения стерни (ложный посев) завершают, к примеру, прикатыванием почвы спиральными противоэрозионными и/или прикатывающими катками 25.
Обеспечение подачи трактористу звукового сигнала в виде резкого звука удара ударного элемента 35 нижней части 27 стойки 2 в упорный элемент 34 верхней части 26 стойки 2, сигнализирующего о разрыве верхней 26 и нижней 27 частей стойки 2, позволяет трактористу экстренно восстановить работоспособность рабочего органа, что устраняет пропуски при обработке агрегатом почвы, т.е. значительно повышает степень надежности выполнения агрегатом технологического процесса основной обработки почвы, подготовки семенного ложа и разуплотнения почвы.
Введение в состав устройства трех видов элементов фиксации положения верхней части 26 стойки 2 относительно ее нижней части 27, таких как разрушаемый фиксатор 28, по меньшей мере, один дополнительный резьбовой фиксатор 32 и дополнительные резьбовые соединения 36, которыми прижимают с помощью упорного элемента 34 нижнюю часть 27 стойки 2 к опорной пластине 14, позволяет значительно повысить надежность конструкции стоек 2 и самих рабочих органов 4 и предотвратить их преждевременный выход из строя, т.е. позволяет значительно повысить надежность функционирования рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Подъем рабочего органа 4 из почвы и фиксация его в ловушке ловителя 29 за счет импульса удара ударного элемента 35 в упорный элемент 34 стойки 2 позволяет трактористу с незначительными затратами времени восстановить работоспособность устройства, удалив рабочий орган 4 с нижней частью стойки 27 из ловушки ловителя 29, что увеличивает производительность агрегата на обработке почвы.
Повышение надежности технологического процесса и функционирования рабочих органов позволяет повысить качество обработки почвы, урожайность сельскохозяйственных культур, улучшает качество получаемой сельскохозяйственной продукции и приживаемость саженцев деревьев.