АГРЕГАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
TILLAGE ASSEMBLY

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным машинам, имеющим рабочие органы для обработки почвы, и может быть использовано для основной и предпосевной обработок почвы.
Известны комбинированные агрегаты для обработки почвы и посева, содержащие раму, прицепное устройство, установленный на раме с возможностью вращения рыхлитель, бункер для семян, устройство для подготовки почвы и распределения семян, прикатывающий каток, опорные колеса и загортачи (см. свид. на пол. модель РФ №16422 по МКИ А01В 49/06, заявленное 03.07.2000 г., и свид. на пол. модель РФ №49415 по МКИ А01В 49/06, заявленное 25.05.2005 г.).
К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции агрегата, значительный его вес, вследствие чего агрегат утопает в рыхлой почве, и низкие технологические возможности, связанные с подготовкой почвы к посеву, в частности с вычесыванием сорняков из почвы.
Наиболее близкими по технической сущности (прототипом) является агрегат для обработки почвы, включающий сницу, шарнирно соединенную с рамой, состоящей из средней и кинематически с ней связанных при помощи рычагов и гидроцилиндров двух боковых секций, опорные и транспортные колеса с гидроцилиндром механизма изменения положения транспортных колес в рабочее и транспортное положения и смонтированные последовательно по ходу движения почвообрабатывающего агрегата режущие орудия, измельчающие и прикатывающие почву орудия (катки), см. RU №2256312 С1, 20.07.2005.
К недостаткам известного агрегата (прототипа) можно отнести сложность конструкции и то, что после обработки им почвы на поле остаются не вычесанные сорняки, связанные с почвой, которые впоследствии укореняются и продолжают расти.
Технический результат - упрощение конструкции и обеспечение качественной, в соответствии с агрономическими требованиями, обработки почвы.
Это достигается тем, что в агрегате для обработки почвы, включающем сницу, шарнирно соединенную с рамой, состоящей из средней и кинематически с ней связанных при помощи рычагов и гидроцилиндров двух боковых секций, опорные и транспортные колеса с гидроцилиндром механизма изменения положения транспортных колес в рабочее и транспортное положения и смонтированные последовательно по ходу движения почвообрабатывающего агрегата режущие орудия, измельчающие и прикатывающие почву орудия, согласно изобретению шарнирное соединение сницы с рамой снабжено гидроцилиндром, гидравлически связанным с гидроцилиндром механизма изменения положения транспортных колес, при этом за режущими орудиями смонтировано измельчающее почву орудие, а в качестве прикатывающих и вычесывающих сорняки орудий за измельчающим почву орудием смонтированы катки, включающие набор последовательно установленных на общей оси катка конусообразных с вогнутой наружной поверхностью кольцевых обечаек, которые связаны с общей осью катка спицами.
Измельчающее почву орудие выполнено в виде зубовой бороны. Катки смонтированы за измельчающими орудиями под углом, обеспечивающим активное воздействие на почву, равным от 70 до 90° к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, образуя между собой угол, вершина которого направлена вперед.
Катки смонтированы за измельчающими орудиями под углом, обеспечивающим пассивное воздействие на почву, равным от 70 до 90° к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, образуя между собой угол, вершина которого направлена вперед.
Центральные катки связаны между собой выравнивающим почву элементом, например цепью.
Наружная кромка большего основания каждой конусообразной с вогнутой наружной поверхностью обечайки установлена под углом, равным 20-45° к направлению движения почвообрабатывающего агрегата.
Спицы каждой кольцевой обечайки смонтированы под углом к плоскости каждой кольцевой обечайки, образуя конус, направленный вершиной в сторону режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки.
Спицы каждой кольцевой обечайки выполнены изогнутыми в виде дуги, выполненной выпуклой поверхностью в сторону режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки катка.
Спицы каждой кольцевой обечайки выполнены Г-образными, при этом Г-образный угол спицы выступает со стороны режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки катка на величину, равную от 20 до 100 мм.
Верхняя полочка Г-образных спиц каждой кольцевой обечайки выполнена от наружной поверхности режущей кромки катка на расстоянии заглубления обечаек в почву.
Наружная поверхность и кромка большего основания каждой кольцевой обечайки упрочнена, например, твердым износостойким сплавом.
По крайней мере, на одной боковой стороне кольцевой обечайки выполнены выемки.
Выемки выполнены полуовальными, например в виде полуокружности, или полуэллипса.
Выемки выполнены, по крайней мере, с двумя гранями, например треугольными, или прямоугольными, или многоугольными.
Новизной предложенного технического решения является то, что шарнирное соединение сницы с рамой снабжено гидроцилиндром, гидравлически связанным с гидроцилиндром механизма изменения положения транспортных колес, при этом за режущими орудиями смонтировано измельчающее почву орудие, а в качестве прикатывающих и вычесывающих сорняки орудий за измельчающим почву орудием смонтированы катки, включающие набор последовательно установленных на общей оси катка конусообразных с вогнутой наружной поверхностью кольцевых обечаек, которые связаны с общей осью катка спицами.
Так, установка на снице отдельного гидроцилиндра управления ею позволяет упростить конструкцию, снизить вес агрегата и предотвратить ударные нагрузки на механизм изменения положения транспортных колес во время движения почвообрабатывающего агрегата по неровной поверхности почвы.
Выполнение наружной поверхности каждой кольцевой конусообразной обечайки катка вогнутой формы образует более острую кромку в большем основании конусообразных кольцевых обечаек катка, позволяющую увеличить глубину заглубления катков в почву, не увеличивая общий вес агрегата и сохранить все другие функции, связанные с рыхлением, уплотнением почвы и вычесыванием сорняков.
Указанные признаки являются новыми, неочевидными, промышленно осуществимыми и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи упрощения конструкции, повышения технологичности и эффективности обработки почвы.
Дополнительными признаками, раскрывающими конкретное выполнение конструктивных элементов предлагаемого устройства, являются выполнение измельчающего почву орудия в виде зубовой бороны, монтаж катков за измельчающими орудиями под углом, обеспечивающим активное или пассивное воздействие на почву, равным от 70 до 90° к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, образуя между собой угол, вершина которого направлена вперед, соединение центральных катков между собой выравнивающим почву элементом, например цепью, выполнение наружной кромки большего основания каждой конусообразной с вогнутой наружной поверхностью обечайки установленной под углом, равным 20-45° к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, являются признаками дополнительными, раскрывающими конкретное выполнение конструктивных элементов предлагаемого почвообрабатывающего агрегата.
Выполнение спиц каждой кольцевой обечайки смонтированных под углом к плоскости каждой кольцевой обечайки, образуя конус, направленный вершиной в сторону режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки, изогнутыми в виде дуги, выполненной выпуклой поверхностью в сторону режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки катка, Г-образными, при этом Г-образный угол спицы выступает со стороны режущей кромки большего диаметра каждой кольцевой обечайки катка на величину, равную от 20 до 100 мм, выполнение верхней полочки Г-образных спиц каждой кольцевой обечайки от наружной поверхности режущей кромки катка на расстоянии заглубления обечаек в почву, упрочнение наружной поверхности и кромки большего основания каждой кольцевой обечайки, например твердым износостойким сплавом, и выполнение на одной боковой стороне кольцевой обечайки полуовальных, например в виде полуокружности, или полуэллипса, с двумя гранями, например треугольными, или прямоугольными, или многоугольными выемок позволяет более эффективно обрабатывать почву и вычесывать сорняки.
Поскольку спицы каждого катка (Г-образные, или в виде дуги, или в виде конуса) выполнены выступающими за пределы плоскости каждой обечайки впереди режущей кромки обечайки, то их выступающая часть, заполняющая пространство между кольцевыми обечайками, осуществляет дополнительную функцию по захвату сорняков и их выдергиванию (вычесыванию) из почвы.
Выполнение верхней полочки Г-образных спиц каждой входящей в набор катка кольцевой обечайки от наружной поверхности режущей кромки катка на расстоянии заглубления катка в почву обеспечивает более эффективный захват сорняков и их выдергивание из почвы, не придавая дополнительного сопротивления перемещению почвообрабатывающего агрегата, а выполнение, по крайней мере, на одной из наружных боковых сторонах конусообразной вогнутой кольцевой обечайки катка выемок позволяет осуществлять более надежный захват сорняков, измельчение почвы, увеличить глубину заглубления в почву при одном и том же весе почвообрабатывающего агрегата.
Упрочнение наружной поверхности и режущей кромки кольцевой конусообразной обечайки катка, например твердым износостойким сплавом, позволяет продлить их срок службы.
На фиг.1 схематично представлен почвообрабатывающий агрегат с режущими дисками, бороной, измельчающими и прикатывающими катками, установленными в активном режиме.
На фиг.2 представлен вид сбоку почвообрабатывающего агрегата.
На фиг.3 представлен вариант выполнения почвообрабатывающего агрегата с культиваторными лапами.
На фиг.4 схематично представлен почвообрабатывающий агрегат с режущими дисками, измельчающими и прикатывающими катками.
На фиг.5 представлен каток с набором последовательно соединенных на общей оси кольцевых конусообразных с вогнутой наружной поверхностью обечаек.
На фиг.6 представлено сечение кольцевой конусообразной обечайки с вогнутой наружной поверхностью и режущей кромкой «А».
На фиг.7 представлено сечение кольцевой конусообразной обечайки с вогнутой наружной поверхностью с нанесенным на нее упрочненным слоем.
На фиг 8. представлен каток, установленный в пассивном режиме.
На фиг.9 представлен прикатывающий каток с вариантами выполнения спиц: а) - Г-образными, в) - в виде дуг, с) - конусообразными спицами.
На фиг.10 представлен прикатывающий каток с вариантами выполнения выемок на боковой стороне обечайки: а) - овальными, в) - треугольными, с) - многоугольными, d) - в виде неравнобедренного треугольника.
Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат состоит из рамы 1 с секциями 2 и 3, шарнирно связанной со сницей 4, со смонтированными на раме 1 и секциях 2 и 3 режущими дисками 5 или культиваторными лапами 6 (см. фиг.3), транспортными 7 и опорными 8 колесами. Рама 1 шарнирно и кинематически связана при помощи рычагов 9 и гидроцилиндра 10 (см. фиг.2) со сницей 4. Гидроцилиндр 10 гидравлически связан с гидроцилиндром 11 механизма изменения положения транспортных 7 колес. Выравнивающие и разрыхляющие поверхность почвы бороны 12 смонтированы на раме 1 и секциях 2 и 3 перед измельчающими катками 13, за которыми смонтированы прикатывающие катки 14, образованные набором конусообразных кольцевых обечаек 15 с вогнутой наружной поверхностью 16 и режущей кромкой 17.
На наружную вогнутую поверхность 16 нанесен износостойкий твердый сплав 18 (см. фиг.7). Конусообразные кольцевые обечайки 15 смонтированы на оси 19 катка при помощи прямых 20, расположенных в плоскости кольцевой обечайки 15 спиц, которые могут быть выполнены либо в виде дуг 21, либо Г-образными 22, либо под углом к оси 23. С боковых сторон каждой кольцевой обечайки 15 могут быть выполнены выемки, которые в зависимости от требуемых агротехнических условий могут быть выполнены полуовальной 24, треугольной 25, или многоугольной 26 формы. В частном случае выемки могут быть выполнены, например, треугольной формы в виде неравнобедренного треугольника 27. Полочка 28 Г-образной формы спиц выполнена по отношению к крайней точке «А» режущей кромки 17 каждой кольцевой обечайки 15 катка на расстоянии «С» заглубления кольцевых обечаек в почву. Прикатывающий каток 14 снабжен прижимающей его к поверхности почвы пружиной 29.
Перед началом работы почвообрабатывающий агрегат переводят из транспортного в рабочее положение. Для этого за счет включения гидроцилиндров секции рамы опускают на поверхность почвы, а за счет включения гидроцилиндра 11 механизма изменения положения транспортных колес 7 опускают раму 1 и секции 2 и 3 на поверхность почвы. Транспортные колеса 7 свободно устанавливаются на поверхности почвы. Сница, за счет слива рабочей жидкости из гидроцилиндра 10, опускается на уровень сцепки транспортного средства.
Поскольку гидроцилиндры 10 и 11 связаны между собой гидравлически, то при работе гидроцилиндров, установленных на слив из них рабочей жидкости, при колебаниях уровня почвы не происходит жестких ударов спицы о раму и отсутствует жесткое воздействие на транспортные колеса 7.
Прикатывающие катки 14 с набором кольцевых конусообразных с вогнутой наружной поверхностью 16 кольцевых обечаек 15 устанавливают на почвообрабатывающий агрегат после измельчающих катков 13. При этом устанавливать прикатывающие катки 14 можно как в активном, см. фиг.5, так и в пассивном, см. фиг.9 режимах. В активном режиме прикатывающий каток 14 установлен под углом к направлению движения агрегата с таким расчетом, чтобы продольные оси каждого прикатывающего 10 катка 14 образовывали угол к направлению движения агрегата, равный 70-90°. В пассивном режиме угол наклона хорды «В», соединяющей края вогнутой поверхности кольцевой конусообразной обечайки 15 катка (см. фиг.8) к направлению «V» движения почвообрабатывающего агрегата, устанавливают под углом, равным 70-110° (преимущественно перпендикулярно).
Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат в активном режиме работает следующим образом.
Первоначально осуществляется рыхление почвы режущими дисками 5 или культиваторными лапами 6, после чего образовавшиеся почвенные продольные возвышения (гребни) между режущими дисками 5 или культиваторными лапами 6 выравниваются выравнивающими боронами 12. Затем происходит измельчение почвы до требуемых размеров при помощи измельчающих катков 13, после чего на почву воздействуют прикатывающими катками 14 с набором кольцевых конусообразных обечаек 15 с вогнутой наружной поверхностью 16.
При движении почвообрабатывающего агрегата кольцевые конусообразные обечайки 15 с вогнутой наружной поверхностью 16 перекатываются по почве, находясь при этом под углом к направлению движения почвообрабатывающего агрегата. При этом кольцевые конусообразные обечайки 15, вследствие их расположения под углом к направлению «V» движения почвообрабатывающего агрегата режущей кромкой 17, начинают заглубляться в почву на заданную глубину. Встречающиеся на пути движения кольцевых конусообразных обечаек 15 сорняки, режущей кромкой 17 выдергиваются или подрезаются ею и выносятся на поверхность почвы. При этом спицы 20, которые могут быть выполнены прямой 20, дугообразной 21, или Г-образной 22 формы, или конусообразной 23 формы, способствуют захвату сорняков и сбрасыванию их на поверхность почвы за прикатывающими катками 14. Наличие выемок овальной 24, 27, треугольной 25, многоугольной 26 формы на боковых поверхностях кольцевых конусообразных с вогнутой наружной поверхностью обечаек 15 усиливает эффект захвата сорняков, позволяет более эффективно измельчать почву и выравнивать ее поверхность. В случае, когда сорняки не попали под режущую кромку 17 кольцевой конусообразной обечайки 15, последние попадают между спицами 20, 21, 22, 23 прикатывающего катка 14 и выдергиваются (вычесываются) из почвы.
В пассивном режиме работы агрегата расположение почвообрабатывающего катка 14 меняют путем его поворота на 180°, который в основном работает на прикатывание почвы и удаление сорняков.
Предлагаемый почвообрабатывающий агрегат представляет собой надежную в работе многофункциональную конструкцию. При этом управление величиной заглубления конусообразных кольцевых обечаек 15 прикатывающих катков 14 в почву осуществляется как посредством изменения угла наклона почвообрабатывающего катка к направлению движения почвообрабатывающего агрегата, так и за счет увеличения нагрузки посредством изменения усилия пружины 29 прикатывающего катка.
В настоящее время на предлагаемый почвообрабатывающий агрегат разработаны рабочие чертежи и изготовлен опытный образец, который проходит полевые испытания.
Предварительные испытания дали положительные результаты. Почва после прохождения предлагаемого почвообрабатывающего агрегата была ровной, равномерно измельченной, мелкокомковатой. Все сорняки были выдернуты или срезаны и лежали на поверхности почвы.
Принято решение о серийном выпуске предлагаемых почвообрабатывающих агрегатов.