ВИБРАЦИОННЫЙ ПЛОСКОРЕЗ

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике в частности к вибрационному плоскорезу. Известные плоскорезы: КПШ-5, ОПТ-3-5 и их аналоги выполняют только одну операцию - мелкое плоскорезное рыхление. В производственной практике для повышения влагопроводности почвы возникает необходимость и в более глубоком рыхлении, но оно повышает энергозатраты.
С целью их снижения наука рекомендует виброколебания рабочих органов почвообрабатывающих орудий.
Исследованиями Всесоюзного института механизации установлено, что энергозатраты с вибрирующими лапами при поверхностной обработке почвы снижаются на 40% (Дубровский А.А. Вибрационная техника в сельском хозяйстве. - М.: Машиностроение, 1968). По данным Мамбетлина К.М., снижение энергозатрат составляет 30-40% (докторская диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Челябинск, 2011, патенты RU №2220523 и №2216888).
Известен вибратор плоскореза (патент RU №122225), включающий корпус, который с внешней стороны закреплен к раскосинам сницы, пружину, установленную на направляющую втулку и стержень, на стержне жестко установлен упорный диск, при этом один конец пружины упирается в торцовую часть корпуса, а другой - в упорную шайбу, подпертую гайкой. Однако испытания показали, что вибрационные колебания частично гаснут в снице и раме, снижая вибрационный эффект рабочих органов.
Известен культиватор (патент RU №2335389), содержащий раму с S-образными пружинными подвесками, снабженными лапами. На S-образной пружинной подвеске установлен криволинейной формы ползун, обеспечивающий устойчивость движения рабочего органа. Недостатком S-образной пружинной подвески, включающей ограничитель вертикальных колебаний лапы, является усложнение рабочего органа, а ограничение вертикальных микроколебаний практически не меняет качество мелкой обработки почвы.
Прототипом предлагаемой полезной модели является почвообрабатывающий рабочий орган (патент RU на полезную модель №102453), содержащий раму, стойку с плоскорезной лапой, которая сопряжена с брусом рамы эластичными прокладками, зажатыми сверху и снизу пластинами с помощью стремянок. Кроме этого, на основной стойке закреплен кронштейн, на котором установлены ступенчато дополнительно две стойки с лапами.
Основным недостатком рабочего органа является быстрый износ эластичных прокладок и снижение вибрационного эффекта рабочего органа.
Цель полезной модели - снизить энергозатраты при обработке почвы, повысить адаптивность в прецизионном земледелии.
Цель достигается тем, что предлагаемый вибрационный плоскорез, содержащий раму, стойки с плоскорезными лапами, кронштейны, стремянки, согласно полезной модели, отличается тем, что рама с системной навеской сопряжена подвижно-гибкими элементами и посажена на опорные колеса. Под рамой закреплены кронштейны в два ряда, снабженные крепежным устройством с возможностью перевода гибких стоек с лапами в рабочее и нерабочее положение. При этом рама снабжена основными и дополнительными гибкими стойками с основными и дополнительными лапами, причем, дополнительные лапы размещены ступенчато. Основные гибкие стойки с основными лапами закреплены на кронштейнах пластинами, хомутами, предохранительными болтами и штифтовыми стремянками, а дополнительные гибкие стойки с дополнительными лапами прикреплены к удлиненной пластине штифтовыми стремянками. Удлиненная пластина крепится к кронштейну шарнирно. Кроме того, режущие кромки основных лап шириной 0,5 м с углом крошения 14-15° закрепляются под углом 8-10° к горизонту, а режущие кромки шириной 0,1 м дополнительных лап - под углом 3-4°.
Улучшение тяговых и адаптивных характеристик вибрационного плоскореза решается повышением вибрационного эффекта рамы и гибких основных и дополнительных гибких стоек с лапами.
Вибрационный плоскорез представлен на фигурах 1 и 2, где приняты следующие обозначения:
1 - рама; 2 - опорные колеса; 3 - стойка опорного колеса; 4 - ось опорного колеса; 5 - винт; 6 и 16 - кронштейны; 7 - основная передняя гибкая стойка; 8 - основная передняя лапа; 9 - пластина; 10 - ось пластины 9; 11 - хомут; 12 - предохранительный болт; 13 и 18 - штифтовые стремянки; 14 - отверстия кронштейнов 6 и 16; 15 - дополнительные задние гибкие стойки; 17 - удлиненная шарнирно установленная пластина; 19 - дополнительные задние лапы; 20 - основная задняя гибкая стойка; 21 - основная задняя лапа; 22 - угольник навески; 23 - силовые тяги; 24 - растяжка; 25 и 27 - рессорные листы; 26 - брус; 28 - болт; 29 - гайка; 30 - стык; 31 - поверхность рыхленной почвы и деформированная стерня (фиг. 1, 2).
Предлагаемая полезная модель состоит из рамы 1, опирающейся на опорные колеса 2. Последние включают стойку 3, ось 4 и винт 5 - регулятор глубины обработки почвы. Под рамой 1 смонтированы кронштейны 6 и 16 в два ряда. К кронштейнам 6 крепится основная передняя гибкая стойка 7 с основной передней лапой 8. Верхняя часть основной передней гибкой стойки 7 с основной передней лапой 8 закреплена на кронштейне 6 с помощью пластины 9, шарнирно посаженной на ось 10, а также хомутом 11, связанным жестко с пластиной 9 и с кронштейном 6 с помощью предохранительного болта 12. Основная передняя гибкая стойка 7 с основной передней лапой 8 к пластине 9 закреплена штифтовыми стремянками 13.
Крепеж дополнительных задних гибких стоек 15 с дополнительными задними лапами 19 к кронштейну 16 отличается тем, что шарнирно посаженная пластина 17 длиннее пластины 9.
Верхние концы дополнительных задних гибких стоек 15 с дополнительными задними лапами 19 крепятся к удлиненной шарнирно установленной пластине 17 штифтовыми стремянками 18. Основная задняя гибкая стойка 20 с основной задней лапой 21 крепится к кронштейну 16 с помощью штифтовых стремянок 18, предохранительного болта 12, хомута 11 и не меняет рабочее положение.
Силовая навеска включает: угольник 22, связанный жестко с брусом 26 силовыми тягами 23, а вверху жестко растяжкой 24. Задний конец растяжки 24 сопряжен с рессорным листом 25, закрепленным жестко на раме 1 (фиг. 2). Силовая навеска на стыке 30 подвижно касается брусом 26 с рамой 1.
Вибрирующая связь рамы 1 и бруса 26 поддерживается с помощью двух болтов 28, проходящих через брус 26, рессорные листы 27 и закрепляются гайками 29 (фиг. 1, 2)..
Вибрация рамы 1 и рабочих органов достигается за счет рессорных листов 25 и 27.
Работа вибрационного плоскореза осуществляется следующим образом. Механизм возникновения вибрационных колебаний рабочих органов заключается в результате механического контакта лап 8, 21 и 19 с локальной пестротой почвы. Возникают продольно-горизонтальные и возвратно-поступательные колебания лап 8, 21 и 19, посаженных на гибкие стойки 7, 20 и 15 и на раму 1. Суммарные асинхронные колебания гибких стоек 7, 20 и 15 воспринимаются рамой 1, которая сама начинает вибрировать по причине игры сил, вызываемых гибкими (рессорными) листами 27 и пульсирующим сопротивлением лап 8, 21 и 19 через стойки 7, 20 и 15. Сложение рамной вибрации и рабочих органов повышает резонирующий разрушительный эффект почвенных связей, что снижает энергозатраты на единицу объема пахотного слоя почвы. Предохранительный болт 12, посаженный на хомут 11 и пластину 9, срезается при контакте с препятствием, обеспечивая целостность рабочего органа.
Адаптивность вибрирующего плоскореза к широкому разнообразию почвенных условий: по уплотненности, засоренности, гранулометрическому составу, рельефу и т.д. выражается в его способности создавать высокое качество биоты и физики корнеобитаемого слоя почвы.
Например, для максимального весеннего влагоусвоения, уничтожения многолетних сорняков и создания оптимального физического строения пахотного слоя почвы осенью работают все вибрирующие лапы. Если почвы легкие, слабозасоренные, работает только передний ряд лап 8, задние - 21 и 19 выключаются. Возможны и другие варианты обработки и быстрая переналадка рабочих органов для снижения энергозатрат и высокого качества обработки почвы.
Быстрая переналадка рабочих органов с рабочего во внерабочее положение осуществляется с помощью перестановки предохранительного болта 12. Например, необходима сплошная мелкая (0,1-0,12 м) обработка почвы, в этом случае работают только основные лапы 8 и 21, а дополнительные лапы 19 переводятся в нерабочее положение. Для этого предохранительный болт 12 извлекается из хомута 11, удлиненная шарнирно установленная пластина 17 с дополнительными гибкими стойками 15 и дополнительными лапами 19 переводится в верхнее - нерабочее положение, а другой конец пластины закрепляется на кронштейне 16 с помощью предохранительного болта 12 в отверстие 14 кронштейна 6. То есть, переналадка сводится к перестановке предохранительного болта 12 с одного места в другое. Перевод передней основной гибкой стойки 7 с основной передней лапой 8 в нерабочее положение проводится аналогично (фиг. 2). В этом случае работают только основная задняя гибкая стойка 20 и дополнительные задние гибкие стойки 15 с основными задними лапами 21 и дополнительными задними лапами 19, осуществляя мелкую (0,1-0,12 м) обработку почвы с углублением. Передний ряд основных лап 8 переводится в нерабочее состояние.
Использование полезной модели «Вибрационный плоскорез» позволяет снизить энергозатраты при обработке почвы, повысить адаптивность в прецизионном земледелии.