КОМБИНИРОВАННАЯ ВЕРТИКАЛЬНО-РОТОРНАЯ МАШИНА
COMBINED VERTICAL ROTARY MACHINE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам.
Известна почвообрабатывающая фреза, у которой на приводной вертикальной оси держателя установлены ножи длинные и короткие (а.с. СССР 1068055, A01B 33/06).
Недостатком известного устройства являются повышенные энергозатраты при фрезеровании плотных неразрыхленных почв из-за движения фрезерных ножей, в том числе длинных, в неразрыхленном нижнем слое почвы.
Известна почвообрабатывающая машина, содержащая раму с присоединительным устройством, установленные на раме механизмы привода, роторы с вертикальной осью вращения и рабочими элементами на них, а также стойки с лапами, размещенными перед зонами сближения тел вращения роторов. На приводных валах с вертикальной осью размещены роторы с ножами, а перед и за зонами наибольшего сближения роторов - стойки с лапами, размещенные в шахматном порядке (а.с. СССР 635906, A01B 33/062 - прототип).
Недостатком известного устройства является то, что машина не приспособлена для обработки почвы, обеспечивающей при минимальных энергозатратах создание в ее нижнем слое разрыхленных полос с мелкими комками, полос, в которых могут хорошо развиваться корнеплоды. В мелкокомковатые разрыхленные полосы лучше, чем в крупноглыбистые, поступает влага нижних слоев из монолитных перемычек с ненарушенной капиллярной влагопроводностью. При общем малом заглублении роторов установка ряда лап такой машины на большую глубину и ступенчатое рыхление лапами недостаточно эффективны вследствие того, что на плотной почве в разрыхленных полосах нижнего слоя сохранятся крупные глыбы, ухудшающие сложение обработанного слоя и развитие корней, клубней.
Задачей изобретения является улучшение качества обработки почвы за счет формирования в ее нижнем слое мелкокомковато разрыхленных полос, снижение энергетических затрат на глубокую обработку, а также улучшение накопления влаги в почве и предотвращение стока воды на склонах.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в комбинированной вертикально-роторной машине, содержащей раму с присоединительным устройством, механизмы привода, роторы с вертикальной осью вращения и рабочими элементами, фартук-выравниватель и каток, согласно изобретению закрепленные на роторе рабочие элементы выполнены разной длины и установлены поочередно на разном расстоянии от его оси, при этом длинные рабочие элементы - ближе к оси, их нижние концы размещены ниже лап, перед осями роторов, не выше нижних концов длинных рабочих элементов ротора, размещены глубокорыхлители с конструкционной шириной, меньшей, чем ширина захвата лапы, а сумма ширины захвата лапы и глубокорыхлителя меньше большего диаметра ротора. Кроме того, что больший диаметр ротора выполнен не превышающим расстояния между осями роторов, рабочая часть рабочих элементов меньшей длины выполнена в виде ножей с внутренней заточкой, а большей длины - в виде прутков овального или каплевидного сечения острием вперед по направлению вращения.
Сравнение заявляемой машины с прототипом показывает, что новым является то, что закрепленные на роторе рабочие элементы разной длины установлены поочередно на разном расстоянии от его оси, при этом длинные рабочие элементы - ближе к оси, их нижние концы размещены ниже лап, кроме того, перед осями роторов, не выше нижних концов длинных рабочих элементов ротора, размещены глубокорыхлители с конструкционной шириной, меньшей, чем ширина захвата лапы, а сумма ширины захвата лапы и глубокорыхлителя меньше большего диаметра ротора. Кроме того, что больший диаметр ротора выполнен не превышающим расстояния между осями роторов, рабочая часть рабочих элементов меньшей длины выполнена в виде ножей с внутренней заточкой, а большей длины - в виде прутков овального или каплевидного сечения острием вперед по направлению вращения.
Установка глубокорыхлителей перед осями роторов и их размещение ниже лап обеспечивают энергоэкономное полосное рыхление нижнего слоя почвы перед зонами обработки длинными рабочими элементами роторов, которые в этих полосах качественно крошат почву. Их нижние концы размещены ниже лап и коротких рабочих элементов. При этом энергия на крошение всего нижнего слоя почвы не затрачивается, и в нем сохраняются неразрыхленные полосы с ненарушенной капиллярной влагопроводностью. Во влагодефицитный период они обеспечивают влагой корнеобитаемый слой, а при ливневых осадках на склонах предотвращают подповерхностный сток.
Впервые предложенное нами сочетание рабочих органов и размещение глубокорыхлящих рабочих органов машины перед осями роторов с рабочими элементами разной длины, расположенными на различном расстоянии от их оси, меньшем у длинных элементов, а также соотношение глубин обработки роторами, лапами и глубокорыхлителями, их ширины захвата и интервала между ними и между осями роторов, между ними и их диаметром является новым и соответствует критерию «новизна».
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не является очевидным, в вертикально-роторных машинах не реализовано.
Комбинированная вертикально-роторная машина соответствует критерию «промышленная применимость», так как может найти применение для подготовки почвы под посадку корнеплодов и выполнения специальных приемов обработки почв, в том числе тяжелых и склоновых.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена комбинированная вертикально-роторная машина изображена, вид сверху; на фиг.2 - вид сбоку (без левой боковины); на фиг.3 - поперечное сечение почвенного пласта, обработанного машиной.
Комбинированная вертикально-роторная машина содержит раму 1 с перемычками 2 и присоединительным устройством 3. На раме 1 установлены механизмы привода роторов, ряд глубокорыхлителей 4 со стойками, ряд лап (стрельчатых) 5 со стойками, роторы 6 с вертикальной осью вращения, выполненные в виде крестообразного держателя 7, на котором на разном расстоянии от оси ротора 6 закреплены рабочие элементы короткие 8 (ножи) и длинные 9 (зубья). Рабочая часть рабочих элементов меньшей длины выполнена в виде ножей с внутренней заточкой, а большей длины - в виде прутков овального или каплевидного сечения острием вперед по направлению вращения.
Сзади роторов 6 установлены выравниватель 10 и каток опорный 11 с поводками 12 и чистиком 13. На раме 1 закреплены боковины 14 и щеки 15 с переставными пальцами, ограничивающими подъем катка (глубину обработки). Его опускание ограничивает нижняя перемычка между щеками 15. Опускание выравнивателя 10 ограничивают пальцы 16, размещенные на боковинах 14.
Глубокорыхлители 4 размещены перед осями роторов 6, а лапы 5 - перед зонами наибольшего сближения их тел вращения (на средней линии между осями роторов). Зубья 9 размещены ближе к оси ротора 6. Нижние концы ножей 8 расположены не ниже лезвий стрельчатых лап 5, а зубьев 9 - ниже лап 5, но не ниже глубокорыхлителей 4.
Механизмы привода роторов от вала отбора мощности (ВОМ) трактора содержат карданную передачу с предохранительным устройством (не показана), центральный редуктор 17, соединительные цепные муфты 18, закрытые кожухами (не показаны), промежуточные валы 19 и закрепленные на перемычках 3 конические редукторы 20. На их вертикальных валах закреплены держатели 7 с ножами 8 и зубьями 9.
г
л
При работе комбинированной вертикально-роторной машины ряд глубокорыхлительных лап 4 полосно на глубину Н=18…25 см рыхлит почву перед осями роторов. За счет бокового скалывания ширина разрыхленных ими полос (по дну 12…15 см) на глубине хода лап 5 существенно больше ширины захвата глубокорыхлителей 4. Стрельчатые лапы 5 рыхлят почву на глубину H в деблокированных полосах перед зонами сближения ножей 8 роторов 6, в том числе и в тех, где абсолютная скорость ножей и сопротивление их движению максимальны (направления движения ножа ротора и машины совпадают).
к
∂
л
∂
г
л
г
Вертикальные роторы 6, приводимые во вращение от ВОМ трактора, ножами 8, заглубленными на h, и зубьями 9, заглубленными на h, крошат почву верхнего слоя на глубину H. Зубья 9, заглубленные на h, кроме того, крошат почвенные глыбы в полосах, разрыхленных глубокорыхлителями 4 на глубину H. Продольные перемычки монолитной почвы способствуют защемлению глыб и повышению качества их крошения в разрыхленных полосах верхнего и нижних слоев. При этом в верхнем Н и нижнем Н слоях создается мелкокомковатая структура почвы, оптимальная для развития корнеклубнеплодов. Гребнистый профиль дна эффективен для предотвращения подповерхностного стока, накопления влаги в почве и влагообеспечения разрыхленных полос нижнего слоя. Энергоемкость обработки снижена из-за отказа от сплошного глубокого фрезерования и рыхления.
Р
Полосы abcd (фиг.3) обработаны рабочими элементами, приближенными к оси ротора, a ABCD - удаленными от нее. Максимальный диаметр Д роторов 6 не превышает расстояния S между их осями и интервала между глубокорыхлителями 4 или лапами 5. Такое размещение роторов 6 позволяет уменьшить их диаметр, снизить энергетические затраты на их привод и при этом улучшает крошение почвы вследствие движения ножей 8 в почвенных гребнях, образующихся по сторонам от стоек лап 5.