ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ АГРЕГАТ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ
UNIVERSAL COMBINED TILLAGE UNIT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбинированным почвообрабатывающим машинам, и может быть использовано для основной обработки почвы, для подготовки почвы под посев различных сельскохозяйственных культур, для ухода за парами, лущения стерни, чизелевания пашни.
Известен комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с опорными колесами и механизмами их регулировки по высоте, последовательно установленные дисковые батареи, плоскорежущие рабочие органы, при этом к задней части рамы шарнирно присоединены волокуша-планировщик и кольчато-шпоровый каток [SU, авторское свидетельство 1428395, кл. A01B 49/02, 1988].
Недостатками известного агрегата являются неравномерная по качеству обработка почвы из-за смещения ее дисковыми батареями в поперечном направлении, из-за жесткого крепления дисковых батарей к раме агрегата, что приводит к выглублению плоскорежущих рабочих органов, динамическим перегрузкам и поломкам дисковых батарей, отсутствуют крошащие ротационные рабочие органы, имеется высокая удельная металло- и энергоемкость.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий раму с опорными колесами и механизмом их регулирования по высоте, батареями дисков, укрепленных на раме перед плоскорежущими рабочими органами посредством регулируемых по высоте упругих стоек, вслед за которыми уступом укреплены наклонные стойки плоскорежущих лап, каждая из которых снабжена упругим вибратором-предохранителем. Позади лап, под углом к направлению движения и симметрично продольной оси агрегата, в один или два ряда, шарнирно укреплены крошащие рабочие органы, в виде батарей зубовых дисков, вслед за которыми шарнирно укреплен выравнивающий рабочий орган, снабженный отогнутыми зубьями, а за ним установлен прикатывающий рабочий орган, выполненный в форме секций пруткового катка, каждая из которых снабжена механизмом активизации массы катка за счет массы рамы и стоек с лапами, при этом все батареи и секции рабочих органов имеют индивидуальное средство крепления их к раме и выполнены в виде зеркального отражения друг друга [RU 2129351, 27.04.1999].
Недостатками известного агрегата являются сложность механизма вибратора-предохранителя стоек плоскорежущих лап, повышенная энергоемкость агрегата из-за наличия дисковых батарей перед стойками лап, изгиб зубьев выравнивающего устройства из-за жесткого крепления каждого из них к несущему брусу, неравномерность обработки почвы по глубине прутками ротора из-за разной величины несущих их дисков, неполного копирования рельефа почвы батареями зубовых дисков и секциями пруткового катка из-за отсутствия продольных шарниров в тяговых элементах, образование плужной подошвы плоскорежущими лапами из-за отсутствия рыхлительно-защитных элементов в зоне носка лапы и нижней части стойки.
Технической задачей изобретения является повышение качества обработки почвы и снижение металло- и энергоемкости, расширение функциональных возможностей универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата.
Задача достигается тем, что в известном почвообрабатывающем агрегате универсальном комбинированном, содержащем раму с опорными колесами, навесное или прицепное устройство, смонтированные на ней последовательно плоскорежущие или чизельные лапы, укрепленные на стойках и размещенные в несколько рядов, вслед за которыми шарнирно в один или два ряда закреплены батареи катка-комкодробителя с зубовыми дисками, за которыми установлены на траверзах секции пруткового ротора или секции бруса-заравнивателя с отогнутыми в двух плоскостях зубьями, при этом батареи дисков катка-комкодробителя установлены под углом атаки попарно, симметрично относительно оси агрегата, зубья дисков выполнены с односторонней заточкой, согласно изобретению задний брус рамы трапециевидной формы состоит из двух симметрично установленных под углом частей, каждая из которых определяет величину угла атаки смежной с ней батареи катка-комкодробителя с зубовыми дисками, собранными по винтовой линии на скрученной оси квадратного сечения, при этом величина угла скручивания кратна числу дисков в батарее и числу зубьев на диске, прицепное устройство для агрегатирования сеялок выполнено телескопическим с возможностью фиксированного изменения его длины и запрокидывания вперед по ходу агрегата, каждый из пары поводков батареи выполнен трехшарнирным и содержит передний горизонтально-поперечный шарнир, совмещенный с продольным шарниром и вертикальной шарнирной скобы с подшипниковым узлом на заднем конце поводка, траверзы секций прутковых роторов выполнены с возможностью их фиксируемого продольного перемещения и запрокидывания вперед по ходу агрегата, ось качания продольного шарнира траверзы укреплена на нижнем конце понизителя и по высоте совпадает с рамкой секции ротора, снабженной пружинным механизмом догружения массы ротора, а прутковый ротор выполнен с постоянным по его ширине радиусом качения и шевронным размещением продольно скрученных прутков, выполненных в форме эллипса и укрепленных в пазах многолучевых дисков, отклоненных от радиуса на угол, кратный числу прутков на роторе, плоскорежущие или чизельные лапы закреплены на раме на полых стойках, состоящих из двух клиновидных упругих боковин с системой отверстий, между которыми посредством резьбового крепежа закреплены по низу башмак с долотом, сухарик, шатун с упругим отражателем, предохранительный (срезной) болт, а в средней части размещена распорная планка с упорным болтом или эксцентрик для регулировки угла вхождения лапы в почву, а вверху стойки имеются два отверстия для крепления ее к пилону рамы. Кроме того, плоскорежущая лапа имеет малый угол крошения 6-10°, оптимальный угол раствора крыльев 60-90°, снабжена плоской спинкой с гнездом для фиксации на башмаке, имеет пару отверстий для болтов с потайной головкой, при этом нижняя сторона лезвия покрыта износостойким материалом. Башмак имеет каплевидную обтекаемую с убывающей к заднему обрезу толщиной или имеет плоскую форму, снабжен снизу опорной поверхностью с выступом для лапы, наклоненную под углом 45-60 градусов к вертикали лобовую грань с продольной канавкой и системой отверстий для крепления долота и снабжен двумя отверстиями и серповидной выемкой в его верхней части. Оборотное долото выполнено двухсторонним быстропереналаживаемым, закреплено на передней грани башмака посредством ребра с системой отверстий под крепеж с возможностью фиксированного перемещения долота по высоте синхронно с отражателем, снизу по концам долота имеются скосы под углом 30-45°, а над скосами в углублениях укреплены износостойкие керамические пластины, причем боковые зоны фронтального перекрытия башмака передней гранью долота с каждой стороны составляют 1,0-2,0 мм. Оборотный, упругий отражатель выполнен по радиальной кривой, снабжен системой отверстий для синхронного с долотом перемещения по высоте, причем в средней по его длине части скручен на угол 10-15° с образованием активного отвала.
Батарея катка-комкодробителя снабжена зубовыми дисками, каждый из которых имеет ступицу, оборудованную квадратным отверстием по центру, а по ее периметру, посредством спиц обтекаемой формы, закреплены игольчатые зубья с односторонней заточкой, причем лезвия зубьев отклонены назад по ходу вращения диска, по касательной к окружности, определяющей номинальную глубину обработки почвы, при этом зубья на дисках отогнуты от плоскости вращения ступицы на угол 30-45° или зубовые диски выполнены комбинированными, оснащенными прямыми и отогнутыми зубьями.
Брус-заравниватель имеет упругие зубья, выполненные в форме изогнутого в двух плоскостях стержня, имеющего в основании кольцевую спираль, закрепленную на фронтально установленной штанге, при этом рабочий конец зуба отогнут в горизонтальной плоскости на 45°±5°, средняя часть отклонена по ходу агрегата на 60°-45°, а интервал между зубьями равен 1,0-1,5 длины рабочей части зуба. Предохранительный (срезной) болт снабжен парой радиальных кольцевых проточек треугольного сечения, наименьшее каждой из которых совпадает со смежными привалочными поверхностями башмака и боковин стойки лапы для обеспечения чистоты среза.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 - схема почвообрабатывающего агрегата универсального комбинированного, вид сверху;
на фиг.2 - то же, вид сбоку;
на фиг.3 - стойка в сборе с лапой, вид сбоку;
на фиг.4 - то же, вид А;
на фиг.5 - то же, сечение А-А;
на фиг.6 - то же, сечение Б-Б;
на фиг.7 - то же, сечение В-В;
на фиг.8 - башмак;
на фиг.9 - долото;
на фиг.10 - батарея зубовых дисков в сборе с поводком;
на фиг.11 - батарея зубовых дисков, вид сверху;
на фиг.12 - комбинированный зубовой диск;
на фиг.13 - диск зубовой;
на фиг.14 - секция ротора пруткового;
на фиг.15 - траверза секции ротора;
на фиг.16 - прицепное устройство для сеялки (телескопическое);
на фиг.17 - брус-заравниватель.
Почвообрабатывающий агрегат универсальный комбинированный включает раму 1 трапециевидной формы с опорными колесами 2 и механизмами 3 их регулирования, двумя автозахватами 4 и вертикальным кронштейном 5 навесного устройства 6, двумя или более рядами пилонов 7, кронштейнами 8 со щитками 9 по бокам задней части рамы 1, телескопическим прицепным устройством 10 для сеялок, а каждый из задних брусов рамы укреплен под углом 80…75 градусов относительно продольной оси симметрии агрегата. На нижней стороне рамы 1 посредством пилонов 7 в два или более ряда размещены плоскорежущие или чизельные лапы 11, укрепленные на полых стойках 12, каждая из которых состоит из двух клиновидных упругих боковин 13, верхняя часть которых посредством отверстий 14 и 15, переднего болтового соединения 16 и эксцентрикового болта 17 или переднего болтового соединения 16 и упора 18 крепится к раме 1 с возможностью ее фиксированного углового перемещения относительно болта 16. Каждая плоскорежущая лапа 11 снабжена двумя лезвиями 20, нижняя сторона которых покрыта износостойким материалом, например карбидом вольфрама. Каждая лапа 11 снабжена башмаком 21 обтекаемой (каплевидной) формы с убывающей к заднему обрезу толщиной или плоской формы, укрепленном на ее спинке 22 двумя болтовыми соединениями 23 с потайными головками, при этом задний обрез спинки лапы упирается в выступ 24 башмака, а его верхняя часть крепится к нижней части боковин 13 стойки 12 посредством сухарика 25, стяжного болта 26 и срезного болта 27, снабженного кольцевыми проточками 28, радиальное сечение каждой из которых совпадает соответственно с сопряжением внутренних стенок боковин 13 и башмаком 21. Передняя плоская грань башмака 21 имеет по оси симметрии продольную прорезь 29 с поперечными отверстиями 30 под крепеж 31, например в виде шплинтов. В прорези 29 посредством ребра 32 укреплено долото 33 с возможностью фиксируемого перемещения его по высоте. Долото 33 состоит из корпуса 34, снабженного по концам скосами 35, на передней грани которых укреплены керамические пластины 36, а снизу ребро 32, которое вставляется в прорезь 29 башмака 21, при чем ребро снабжено рядом отверстий 30 для ступенчатого изменения вылета конца долота относительно носка лапы 11, при этом каждая стойка 12 оборудована оборотным упругим отражателем 37 растительности и почвы, который выполнен по радиальной кривой и оборудован рядом отверстий 38 и 39 по обоим его концам и серповидной выемкой в его верхней части, с помощью которых отражатель с возможностью фиксированного перемещения по высоте укреплен на шатуне 40, а сам шатун шарнирно укреплен на болте 26 между боковинами 13 стойки 12, при этом нижний конец отражателя плавно сопрягается с верхним концом долота 33. На раме 1 попарно укреплены понизители 41, к которым посредством поперечного шарнира 42 и продольного шарнирного пальца 43 присоединены попарно поводки 44 батарей 45 и 46 зубовых дисков 47 и 48, на заднем конце которых имеются вилки 49, в отверстиях которых шарнирно установлены бобышки 50 подшипниковых узлов 51, которые попарно установлены на скрученной оси 52 квадратного сечения. Механизм стабилизации хода батарей включает по две штанги 53 с нажимными пружинами 54 и по две шарнирные крестовины 55, установленные в проушинах 56 кронштейнов 57, укрепленных на заднем брусе рамы 1.
Комбинированный зубовой диск 58 состоит из ступицы 59 с квадратным отверстием 60, прямых 61 и отогнутых зубьев 62, укрепленных с равными угловыми интервалами на периферии ступицы 59. Зубовой диск 64 включает ступицу 59 с квадратным отверстием 60 по центру, зубья 62, укрепленные по ее периметру под углом 30-45° к плоскости вращения посредством спиц 63 обтекаемой формы плавно сопрягаемых с основаниями зубьев трапециевидной формы, при этом зубья 62 отклонены назад по ходу вращения диска, причем режущая кромка 64 зуба проходит по касательной к окружности, определяющей номинальную установочную глубину хода зубьев в почве, а на конце каждого зуба имеется заостренный под углом 30° скос, обеспечивающий его самозаточку.
Секции прутковых роторов 65 и 66 имеют одинаковую конструкцию, укреплены на заднем брусе рамы 1 с помощью проушин 67, снабженных двумя парами отверстий с пальцами 68, в которых установлены продольные брусы траверз 69 и 70 с возможностью фиксированного перемещения их в продольном направлении, а также с возможностью запрокидывания их в сторону рамы вокруг переднего пальца 68, каждая из траверз 69 и 70 секций роторов 65 и 66 включает продольный брус 71 с рядом отверстий на переднем конце, понизитель 72, на нижнем конце которого фронтально закреплена плита 73 с ограничителем угла качания секций роторов и продольным пальцем 74 с шарнирно укрепленной на нем полурамкой 75, которая посредством двух пальцев шарнирно связана с проушинами 76 и 77, укрепленными на рамке 78 пруткового ротора, а сама рамка имеет в центральной части рычаг 79, в проушине которого шарнирно закреплена штанга 80 с нажимной пружиной 81, передающей нагрузку от массы орудия на секцию пруткового ротора посредством упора 82 с шарнирной крестовиной 83, в которой установлен свободный конец штанги 80 с ограничителем 84. Каждый прутковый ротор 65 и 66 посредством рамки 78, опирающейся на подшипниковые узлы 85, в которых свободно вращается ось 86 ротора, на которой с равным интервалом закреплены многолучевые диски 87 с пазами для прутков 88, при этом один из дисков укреплен по центру симметрии ротора, а пазы отклонены от радиуса на угол 60-90 градусов и расположены по винтовой линии, при этом ее заход на левой половине ротора выполнен по часовой стрелке, а заход на правой половине - в обратном направлении, формируя таким образом шевронную рабочую периферию, при этом каждый пруток 88 выполнен в виде полосы эллиптической формы, скрученной на угол 20-30 градусов в промежутке, равном одному метру.
Прицепное устройство 89 треугольной формы для агрегатирования сеялки шарнирно укреплено на заднем брусе рамы 1, оборудованном двумя кронштейнами 90, разнесенными по ширине рамы и оснащенными крепежными элементами и ограничителем от провисания, состоит из боковых брусов 91 с проушинами 92 по их концам, пластин 93, жестко связывающих свободные концы брусов 91 с образованием направляющего окна 94, размер которого определяется сечением телескопического тягового звена 95 с фаркопом 96, вылет которого по ходу орудия изменяется путем фиксируемого пальцем 97 перемещения, а жесткость конструкции обеспечивается распорной балкой 98. Секции бруса-заравнивателя 99 могут устанавливаться вместо секций пруткового ротора 66 и на те же несущих элементах траверз 69 и 70. Брус-заравниватель состоит из несущего бруса 100 с пружинными зубьями 101 и проушины 102, полурамки 75, шарнирно установленной на продольном пальце 74 траверзы 69 с помощью резьбового крепежа и подпружиненной штанги 80.
При движении почвообрабатывающего агрегата по полю плоскорежущие лапы 11 внедряются в почву на заданную глубину, которую обеспечивают регулируемые по высоте опорные колеса 2, при этом лапы взрыхляют почвенный пласт, разламывая его на достаточно мелкие фракции, подрезают корни сорных растений. Процесс работы плоскорежущей лапы 11 с малым углом крошения укрепленной на тонком обтекаемой формы башмаке 21 отличается малым тяговым сопротивлением благодаря тому, что почва не отбрасывается по сторонам с образованием гребней и глубоких борозд, а плавно сходит с рабочих поверхностей лапы и башмака. Регулируемое по высоте долото 33, наклонно установленное перед носком лапы и снабженное керамическими пластинами 36, обеспечивает опережающее развитие напряжений в почвенном пласте, когда почва начинает крошиться еще до соприкосновения с лезвием лапы и тем самым избавляет ее рабочие элементы от интенсивного абразивного износа. Шарнирно установленный упругий отражатель 37 при взаимодействии с почвой получает интенсивные колебания и вибрацию, в результате чего растительность поднимается по наклонной поверхности долота, а затем по вогнутой поверхности отражателя и сбрасывается, благодаря чему обеспечивается эффективное самоочищение рабочего органа. При соударении стойки 12 или лапы 11 с трудноразрушаемым препятствием срабатывает предохранительный (срезной) болт 27, особенностью которого является чистота среза благодаря наличию кольцевых проточек 28 необходимого диаметра в теле достаточного крупного болта, при этом не происходит смятия посадочных мест в отверстиях сопрягаемых деталей. Срабатывание срезного болта сопровождается поворотом башмака с лапой и долотом относительно сухарика 25 в горизонтальное положении, при этом отражатель 37 остается на прежнем месте. Замена болта не требует больших усилий и времени, т.к. части разрушенного болта не имеют заусенцев и деформированных участков.
При возникновении чрезмерной боковой нагрузки на лапу упругие боковины стойки отгибаются, а после преодоления препятствия возвращают лапу в исходное положение. Дисковые батареи 45 и 46 катка-комкодробителя имеют сложную траекторию движения зубьев в пространстве, в результате чего происходит интенсивное крошение пласта и глыб на агротехнически ценные почвенные агрегаты, формируется уплотненное мелкокомковатое семянное ложе благодаря одновременному сжатию пласта в продольно-вертикальной плоскости и в горизонтально-поперечном направлении. Кроме того, осуществляется выравнивание рельефа почвы, вычесывание сорных растений на поверхность зубьями дисков. Наличие трех шарниров в поводках 44 обеспечивает плавающий режим движения дисковых батарей по неровностям поля и защиту их от поломок.
Зубовые диски 58 и 64, выполненные со спицами 63 обтекаемой формы и покрытые антиадгезионным материалом, обеспечивают защиту их от залипания и забивания влажной почвой и растительностью. Секции прутковых роторов 66 выполняют функции финишной обработки почвы путем крошения оставшихся за батареями 45 и 46 зубовых дисков 58 и 64 комков и глыб, дополнительно деформируют сорные растения, мульчируют поверхностный слой почвы. Наличие двух шарниров в конструкции траверз 69 и 70 обеспечивает полное копирование рельефа почвы роторами и защиту их от поломок. Шевронное размещение прутков на рабочей периферии ротора обеспечивает курсовую устойчивость его движения благодаря уравновешиванию боковых нагрузок, характерных для роторов с винтовым размещением прутков. Эллиптическая форма прутков обеспечивает постоянство радиуса их качения по всей длине ротора и равномерность глубины их хода в слое почвы.
Вариант агрегата с секциями бруса-заравнивателя 99, расширяет область применения агрегата, особенно при борьбе с корнеотпрысковыми и другими сорными растениями. Боковые щитки 9 препятствуют образованию гребней на стыке смежных проходов агрегата.
Наличие в одном почвообрабатывающем агрегате комбинации из нескольких рабочих органов с актуальными характеристиками и взаимодополняющих друг друга обеспечивает эффект синергизма: существенно повышается качество обработки почвы и снижается материале- и энергоемкость процесса почвообработки, а использование агрегата совместно с сеялкой усиливает этот эффект и положительно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур и экологию.