РОТАЦИОННОЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ
ROTATIONAL TILLAGE TOOL

Изобретение относится к сельхозмашиностроению, в частности может быть использовано для ухода за растениями с широкорядной схемой посадки, например ягодными кустарниками или виноградом.
Известно ротационное почвообрабатывающее орудие (авторское свидетельство СССР №1794335), содержащее ротор, ось вращения которого наклонена в сторону трактора. При этом ротор опирается в задней части на опорное колесо и смонтирован на поворотной раме, шарнирно соединенной с остовом трактора. За счет этого обеспечивается лучшая возможность согласования глубины обработки почвы с глубиной залегания корневой системы растений.
Недостатком конструкции является то, что в задней части траектории движения ножей значительная часть почвы забрасывается ими внутрь ряда, частично присыпая культурные растения. Негативные последствия этого на многолетних растениях начинают ощущаться уже на третий-четвертый год эксплуатации плантации. Вдоль растений (особенно ягодных кустарников) образуются почвенные валы, существенно осложняющие работу уборочных машин. При этом попавшие внутрь ряда излишки почвы удалить практически невозможно.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению конструкцией является ротационное почвообрабатывающее орудие (патент РФ №2390982), принятое за прототип. Проблемы, связанные с исключением нежелательного перемещения почвы, решены в этом техническом решении, в первую очередь, за счет того, что ось вращения ротора одновременно наклонена как вперед по ходу агрегата, так и вбок - в сторону трактора. За счет этого выглубление ножей происходит примерно за 40°-50° до крайней задней точки траектории их вращения. В связи с этим большая часть отброшенной ножами почвы получает импульс движения в направлении, сориентированном под острым углом к продольной оси агрегата, и практически полностью засыпает выемку, образовавшуюся в результате частичного изъятия почвы ножами вращающегося ротора. Таким образом, почва не отбрасывается в значительных количествах ни в сторону трактора, ни в ряды культурных растений. Этому способствует также и то, что функцию отбойного щитка выполняет опорное колесо, размещенное сзади ротора, асимметрично по отношению к его оси.
Однако полностью исключить неконтролируемый разброс почвы не удается. Это обусловлено тем, что как профиль поверхности междурядья, так и плотность почвы варьируют по длине и ширине междурядья в широких пределах. В связи с этим «факел» разброса стабилизировать в полной мере не удается. Поэтому для того, чтобы с гарантией исключить попадание почвы внутрь ряда растений, приходится устанавливать такое соотношение между углами продольного и поперечного наклона оси вращения ротора, что происходит излишнее изъятие почвы из прикустовой зоны, в результате чего в ней возникает продольная канавка. Ее чрезмерный рост в результате многократных обработок негативно влияет на корневую систему растений.
Кроме того, часть сорняков и вырезаемых ножами ротора излишних стеблей малины увлекаются движущимися элементами ротора во вращение и наносят травмы поверхностным слоям молодых стеблей. В результате часть стеблей поражается грибными инфекциями и погибает.
Для исключения указанных негативных явлений целесообразно повернуть «факел» разброса почвы на некоторый угол в сторону ряда, поместив на пути потока почвенных частиц неподвижный отбойный щиток, выполняющий две функции: гарантированное улавливание указанных частиц и защиту стеблей от повреждения захваченными ножами ротора сорняками. За счет наклона щитка исключается переброс почвы через его верхнюю кромку и ее сгруживание, а отгиб заднего конца в строну трактора гарантирует улавливание всех частиц почвы, кинетическая энергия и угол отброса которых позволяет им достичь ряда растений. Размещенные впереди ротора опорные колеса значительной ширины осуществляют предварительное пригибание высокорослых сорняков и удерживают их от захвата движущимися частями вращающегося ротора. Наличие разъема рамы и особенности его конструкции позволяют изменять соотношение между углами наклона оси вращения ротора в продольном и поперечном направлениях, приводя его в соответствие с состоянием агрофона, сохраняя при этом жесткость и надежность конструкции без нарушения кинематики механического привода ротора. Кроме того, упрощается процесс присоединения орудия к трактору.
Таким образом, именно совокупность признаков изобретения, отличающих его от прототипа, обеспечивает достижение технического результата: исключение нежелательного перераспределения почвы в поперечном направлении, а также повреждения стеблей культурных растений (например - малины) длинностебельными сорняками, захваченными деталями вращающегося ротора. Положительный эффект достигается за счет оптимизации траектории отброса почвы ножами вращающегося ротора и совершенствования характера взаимодействия «факела» разброса почвы и сорняков с неподвижным отбойным щитком и опорными колесами. Следовательно, отличительные признаки изобретения по сравнению с прототипом соответствуют критерию «существенные отличия». Поскольку в других технических решениях совокупность отличительных признаков изобретения не обнаружена, то оно соответствует критерию «новизна».
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 и 2 изображено компоновочное решение агрегата - вид сбоку и сверху соответственно, на фиг.3 - поперечное сечение обрабатываемой зоны и взаимное расположение элементов конструкции в поперечной плоскости, на фиг.4 - детализация конструкции (вид сверху).
Ротационное почвообрабатывающее орудие (фиг.1) включает ротор 1, снабженный ножами 2, смонтированный на раме 3 с возможностью принудительного вращения посредством привода (например, конического редуктора - на схеме не показан) относительно наклонной оси 4. Ось вращения 4 ротора 1 наклонена вперед на угол β и в сторону трактора 5 на угол α (фиг.1 и 3). Рама 3 соединена с остовом трактора 5 посредством кронштейнов 6, продольной оси 7, поперечины 8, гидроцилиндра 9, а также консольного рычага 10 и дугообразных пластин 11 и 12, приваренных к раме 3 и рычагу 10 соответственно и соединенных болтами 13 (фиг.3). В пластинах 11 и 12 выполнены два вертикальных ряда отверстий (на схеме не показаны), позволяющих соединять их между собой в разных положениях друг относительно друга путем поворота вокруг общего центра кривизны 14 (фиг.3) вместе с рамой 3 и ротором 1. При этом пластины 11 и 12 сориентированы так, что их общий центр кривизны 14 расположен в продольной плоскости, содержащей ось вращений 4 ротора 1, а горизонтальная образующая цилиндрической поверхности составляет угол γ с продольной осью трактора 5 (фиг.2, 4). В кронштейнах 15 рамы 3 посредством оси 16 (фиг.4) смонтирован рычаг 17 опорных колес 18. От самопроизвольного проворачивания рычаг 17 удерживает регулировочный винтовой механизм 19. При этом суммарная ширина b двух колес 18 примерно равна половине диаметра D ротора 1 (фиг.2). Кроме этого на раме 3 смонтирован отбойный щиток 20 криволинейной формы, установленный с поперечным наклоном в сторону трактора 5 на угол δ (фиг.3). При этом задняя кромка щитка 20 смещена в сторону трактора 5 на величину Δb (фиг.4).
Предлагаемое ротационное почвообрабатывающее орудие работает следующим образом. Подъехав к ряду обрабатываемых растений 21, гидроцилиндром 9 опускают раму 3 с ротором 1 до касания ножей 2 поверхности почвы, после чего включают привод ротора и он начинает вращаться по направлению стрелки 22 (против часовой стрелки на фиг.2). Переместив соответствующий золотник гидрораспределителя трактора 5 в плавающее положение, начинают движение вдоль ряда растений 21. Ножи 2 ротора 1 заглубляются в почву до упора в нее опорных колес 18 (фиг.1). При этом винтовым механизмом 19 устанавливают высоту колес 18 относительно ротора 1 таким образом, чтобы нож 2 выглублялся из почвы, не доходя 40°-50° до крайней задней точки траектории его вращения. Вследствие этого отброс почвы ножами 2 происходит под острым углом к продольной оси агрегата, поэтому ее большая часть остается в пределах ширины захвата ротора 1 (поверхность ограничена пунктирной линией 23 на фиг.3). Часть почвы получает импульс движения избыточной величины, но ее чрезмерную кинетическую энергию гасит отбойный щиток 20, полностью перекрывающий траекторию отброса. Ударившись о наклонную поверхность щитка 20, почва осыпается вниз, заполняя выемку 24 (фиг.3), временно образовавшуюся в прикустовой зоне за счет изъятия из нее почвы ножами 2 при вращении ротора 1. Поскольку исходный профиль поверхности междурядья, влажность и твердость почвы, а также степень засоренности обрабатываемой полосы 25 могут варьировать в широких пределах, приходится изменять соотношения между углами поперечного и продольного наклона оси вращения ротора. Для этого достаточно отвернуть болты 13 и переместить пластины 11 и 12 друг относительно друга до совпадения между собой очередных четырех пар отверстий. После этого болты 13 устанавливают во вновь совпавшие отверстия, и производится их затяжка. Поскольку образующая поверхностей пластин 11 и 12 имеет наклон по отношению к продольной оси трактора на угол γ, процесс присоединения фрезы к трактору 5 существенно упрощается. В связи с тем что центр кривизны пластин 11 и 12 расположен в продольной плоскости, содержащей ось вращения 4 ротора 1, то при изменении угла ее наклона α положение карданного вала, передающего крутящий момент на конический редуктор привода (на схеме не показаны), остается неизменным, что положительно сказывается на надежности работы привода.
Результаты испытаний свидетельствуют о том, что кроме оптимизации процесса поперечного перераспределения почвы при этом достигается эффект частичного самоочищения вращающегося ротора 1 от сорняков и исключается возможность повреждения стеблей культурных растений в результате неизбежных при наматывании сорняков на ротор соударений между ними. Таким образом, применение предлагаемого ротационного почвообрабатывающего орудия создает оптимальные условия для роста культурных растений и работы уборочных машин.