Комбинированный сошник для полосного посева сельскохозяйственных культур

Полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к устройствам для одновременной заделки в почву семян различных культур на разные глубины с изменяемой шириной междурядий, и может быть использована при посеве кормовых культур, различающихся морфолого-биологическими особенностями.
Удешевить корма и одновременно улучшить их качество за счет повышения содержания белка и комплекса микроэлементов позволяют различные виды многокомпонентных посевов. У таких смесей урожайность выше, чем у монопосевов, уменьшается полегание растений, улучшаются условия для фотосинтеза и азотфиксации, полней используется солнечная энергия, запасы почвенной влаги и питательных веществ, снижаются потери во время уборки, а введение бобового компонента решает проблему дефицита азота в почве, что крайне необходимо для поддержания плодородия почвы. Совместный посев, при котором семена культур заранее не смешиваются, а высеваются раздельно чередующимися рядками, более эффективен. Экономически целесообразно высевать компоненты одновременно за один проход посевного агрегата. При этом важно выдержать оптимальные параметры глубины заделки семян каждой культуры и ширины междурядий между ними.
Процесс раздельного одновременного посева различных сельскохозяйственных культур реализован за счет оборудования сеялок дополнительными сошниками (патент РФ №2052235, кл. А01С 7/00, 1993). Для одновременного посева многолетних бобовых и мятликовых культур предложена сеялка, содержащая раму, опорно-приводные колеса, поводковый брус, сошники, отдельные семенные ящики с высевающими аппаратами, привод от колес к высевающим аппаратам и семяпроводы, соединяющие высевающие аппараты с сошниками. Семенные ящики снабжены дополнительными высевающими аппаратами, количество которых и сошников кратно любому числу одновременно высеваемых культур, при этом одноименные высевающие аппараты каждого семенного ящика соединены с расположенными рядом друг с другом сошниками посредством крестообразного расположения семяпроводов.
Известная сеялка осуществляет посев семян кормовых культур параллельными чередующимися рядами в чистом виде, однако сложная конструкция, большая масса сеялки, трудности регулировок глубины хода сошников, невозможность использования на разных по качеству подготовки почвах, в частности по стерне зерновых, делает данную сеялку малоиспользуемой.
Известна сеялка СПЧ-6 для посева смесей сельскохозяйственных культур, в которой каждый сошник высевает одни из компонентов смеси на необходимую глубину с нужной густотой посева (А.с. СССР №1604194, кл. А01С 7/00, 1988).
Недостаток известной сеялки заключается в том, что при посеве формируется микрорельеф в виде почвенных гребней, при этом сам посев является широкорядным с расстоянием между рядками 60…70 см.
Известен сошник (А.с. СССР №1611246, кл. А01С 7/20, 1990), позволяющий одновременно укладывать в почву семена различных культур на разную глубину. Сошник состоит из четырехзвенника, в котором установлена пружина, прижимающая сошник к поверхности поля. На стойке закреплены две щеки, с основным уплотнителем, полозок с прорезью, а впереди полозка установлен отгребатель. В нижней части полозка установлен уплотнитель, а сверху посередине закреплены планки. Через прорезь обеспечивается проход мелкозаделываемых семян. Семена, высеваемые более глубоко, поступают в пространство между щеками. Одна из щек содержит отвал с пассивно-вращающимся диском, который в процессе работы набрасывает почву в борозду между щеками. Обе борозды одновременно заделываются почвой загортачами, идущими следом за сошником. Различная глубина заделки семян обеспечивается поднятием полозка на стойке сошника и регулировкой общей глубины заделки семян с помощью загортачей.
Недостатком сошника является невозможность изменения расстояния между рядками, что затрудняет подбор высеваемых компонентов, его применение не позволяет создать оптимальные условия для прорастания семян. Наличие боковых планок, предотвращающих засыпание бороздки для мелко заделываемых семян, увеличивает сопротивление движению сошника и ухудшает устойчивость его хода.
Известен комбинированный сошник для высева семян разных культур (патент РФ №2438286, кл. А01С 7/20, 2010). Сошник содержит стойку и две щеки с уплотнителем дна борозды. В стойке выполнены два вертикальных паза. Носовая часть стойки сошника в плане имеет форму клина. С обеих сторон стойка имеет симметричные ножи с заточкой. Ножи установлены под углами к горизонту в продольной и поперечной плоскостях с возможностью перемещения по пазам стойки. На ножах установлены с возможностью перемещения по двум рядам отверстий бороздоделы. В последних расположены вертикальные семяпроводы, переходящие в семяпроводы уплотнителей дна боковых борозд, которые оканчиваются в нижней части горизонтальным пазом. Сверху бороздоделов расположены пластины-распорки с отверстиями. Бороздоделы зафиксированы на ножах стержнями уплотнителей, проходящими через ножи, бороздоделы и пластины-распорки. В верхней части стержни оканчиваются резьбой, на которой установлены затяжные гайки. Снизу уплотнители и бороздоделы соединены болтами. Уплотнители имеют форму параллелепипеда, скругленного с боков.
Известный комбинированный сошник позволяет обеспечить одновременный многокомпонентный посев культур в параллельные рядки на определенную агротехническими требованиями глубину и ширину междурядий, однако, имеет сложную конструкцию и повышенную энергоемкость.
Наиболее близким к заявленному по конструкции является сошник для заделки в почву семян и удобрений (патент РФ №2503167, кл. А01С 7/20, 2012, прототип). Сошник содержит стойку со стрельчатой плоскорежущей лапой в нижней части. В створе стойки размещен дисковый нож. В нижней части стойки установлен клиновидный сменный бороздообразователь для семян. У задней стенки стойки закреплен семяпровод, сопряженный с нижней кромкой стрельчатой лапы. За семяпроводом к нижней части крыльев стрельчатой лапы закреплены винтами с потайной головкой клинообразные бороздообразователи - загортачи для удобрений, размещенные у обоих крыльев лапы с возможностью сжатия стенок бороздки для семян. За бороздообразователями - загортачами на стойке закреплен тукопровод с делителем-раструбом. Верхняя кромка стрельчатой лапы до тукопровода закрыта щитком, за которым на верхней части крыльев лапы закреплены почвонаправители.
Известный сошник способен высевать семена лишь в смеси сельскохозяйственных культур после их предварительного смешивания. Однако компоненты смеси часто существенно различаются морфолого-биологическими особенностями, а, следовательно, требуют различной технологии возделывания: глубины заделки семян, доз удобрений, степени аэрации почвы и др. Это особенно актуально для однолетних кормовых культур. Так, наиболее распространенные в Центральном Нечерноземье бобово-мятликовые смеси, представленные, например, горохоовсяными посевами, высеваются одновременно в один рядок и на одну глубину, что не позволяет реализовать генетический потенциал культур. В частности, для овса средняя глубина заделки семян равна 3-4 см, а для гороха 5-6 см. Кроме того, совместное размещение растений разных видов в одном рядке способствует возникновению аллелопатических эффектов, также снижающих продуктивность поливидового посева.
Задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в создании простого по конструкции и надежного в работе сошника сеялки, осуществляющего одновременный разноуровневый по глубине полосный посев различных сельскохозяйственных культур с учетом морфолого-биологических особенностей высеваемых семян и выполнением заданных агротехнических требований.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в повышении продуктивности агроценозов за счет оптимизации распределения семян по профилю почвы с целью улучшения полевой всхожести семян, площади питания растений и устранения аллелопатических эффектов, что в конечном итоге выражается в увеличении урожайности кормовых культур и повышении качества корма. Кроме того, технический результат заключается в снижении трудоемкости процесса посева посредством уменьшения затрат на осуществление предпосевной обработки почвы, что непременно отражается на себестоимости полученного урожая и агротехнических сроках.
Поставленная полезной моделью задача решена тем, что в комбинированном сошнике для полосного посева сельскохозяйственных культур, содержащем стойку с клиновидной грудью и неподвижно установленной в нижней ее части плоскорежущей лапой, размещенный на стойке с возможностью перемещения в вертикальной плоскости свободно вращающийся плоский диск, почвонаправители и загортачи, стойка выполнена пустотелой, в полости которой по обе стороны от продольно-вертикальной ее плоскости симметрично с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с последующей их фиксацией установлены одинаковые пластины, каждая из которых выполнена в форме клюшки, нижняя часть которой - хвостовик, сопряжен с верхней частью пластины под углом 90°, выполнен с режущей кромкой по ходу движения сошника с углом заточки 15° и расположен под плоскорежущей лапой, а между пластинами и боковыми стенками стойки установлены семяпроводы, каждый из которых представляет собой гибкий прозрачный шланг, нижний конец которого отогнут в сторону, противоположную направлению движения сошника, и расположен под плоскорежущей лапой за хвостовиком пластины, при этом выходные отверстия семяпроводов расположены и зафиксированы в плоскости, параллельной поперечно-вертикальной плоскости сошника с возможностью регулирования расстояния между ними, кроме того, на боковых гранях крыльев плоскорежущей лапы по всей их длине симметрично относительно продольно-вертикальной плоскости сошника установлены почвонаправители, каждый из которых выполнен в виде криволинейной пластины, в поперечном сечении представляющей кривую с переменным углом к верхней плоскости плоскорежущей лапы, а в точке пересечения боковой и задней граней каждого крыла плоскорежущей лапы шарнирно установлены с возможностью изменения угла к направлению движения сошника загортачи в виде вертикальных пластин.
Конструкция заявленного комбинированного сошника для полосного посева сельскохозяйственных культур проста и, благодаря этому, надежна в работе; невысока и трудоемкость процесса посева, благодаря уменьшению затрат на осуществление предпосевной обработки почвы. Сошник заявленной конструкции позволяет формировать многокомпонентные кормовые агроценозы за счет одновременного посева разных сельскохозяйственных культур в параллельные рядки на определенную агротехническими требованиями глубину и ширину междурядий, результатом чего является увеличение урожайности кормовых культур и повышение качества корма.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображен комбинированный сошник для полосного посева сельскохозяйственных культур, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид по Б на фиг. 2.
Комбинированный сошник для полосного посева сельскохозяйственных культур содержит стойку 1 с клиновидной грудью и неподвижно установленной в нижней ее части плоскорежущей лапой 2 с углом заточки 3…5° и углом крошения α, обеспечивающим рыхление почвы без перемешивания. На стойке 1 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости установлен свободно вращающийся плоский диск 3 с радиусом не менее 50 мм посредством поводка 4, жестко соединенным с хомутом 5, который с помощью болта с гайкой-барашком устанавливают на стойке 1 на определенном расстоянии от поверхности почвы, в зависимости от ее физико-механических свойств. При заглублении плоского диска 3 происходит перерезание всех растительных остатков и предотвращение обволакивания стойки 1 растительными остатками. Расположение стойки 1 с плоскорежущей лапой 2 относительно поверхности почвы зависит от высеваемых культур и регулируется при помощи устройства 6, представляющего собой петлю из листового металла, закрепленную на поводке 7 сошника, и болт, одним концом закрепленный на стойке 1, другой конец которого пропущен через петлю и фиксируется на поводке 7 с помощью контргаек (не показано).
Стойка 1 выполнена пустотелой. В полости стойки 1 по обе стороны от продольно-вертикальной ее плоскости симметрично с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с последующей их фиксацией установлены одинаковые пластины 8 и 9, каждая из которых выполнена из листовой стали в форме клюшки, при этом ее нижняя часть - хвостовик 10 и 11, сопряжена с верхней под углом 90°, выполнена с режущей кромкой по ходу движения сошника с углом заточки рабочей кромки 15° и выпущена из стойки 1 под плоскорежущую лапу 2. Исходя из условия, что угол трения почвы о сталь равен 14°…52° (Машиностроение: Энциклопедия. - М.: Машиностроение, 1998. - Т. 4-16. - с. 115), угол вхождения в почву стальной пластины с углом заточки рабочей кромки 15° обеспечит максимальное скольжение почвенных частиц по рабочей поверхности уплотняющей ее части, исключая возможность налипания почвы на рабочую поверхность пластины.
В верхней части каждой пластины 8 и 9 выполнен вертикальный ряд отверстий (не показано) с равномерным шагом, соответствующим шагу рисок на шкале 12, нанесенной на тело стойки 1 в верхней ее части. Каждую пластину 8 и 9 в полости стойки 1 устанавливают таким образом, чтобы каждый хвостовик 10 и 11 был заглублен в почву на глубину высева семян данной культуры согласно шкале 12, предназначенной для корректировки глубины посева семян разных сельскохозяйственных культур, после чего заданное положение каждой пластины 8 и 9 фиксируют в стойке 1 посредством установки в ее отверстии стержня 13 с последующей установкой его в стойке 1 путем, например, пропуска стержня 13 в отверстия, выполненные на противоположных стенках полой стойки 1 с последующей фиксацией стержня 13 с помощью шпилек (не показано). Хвостовики 10 и 11 пластин 8 и 9, заглубленные в почву на глубину высева семян, выполняют функцию бороздоделов, распределяющих раздельно полосным способом семена из разных бункеров отдельно друг от друга и на разную глубину.
В полой стойке 1 симметрично относительно ее продольно-вертикальной плоскости между пластинами 8 и 9 и боковыми стенками стойки 1 установлены два семяпровода 14 и 15, представляющие собой гибкие прозрачные шланги. Прозрачный шланг позволяет следить за продвижением в нем семян и при необходимости, в случае, например, забивок семенами полости шланга, исправлять существующие проблемы. Нижние концы семяпроводов 14 и 15 отогнуты в сторону, противоположную направлению движения сошника и расположены под плоскорежущей лапой 2 за хвостовиками 10 и 11 пластин 8 и 9. Выходные их отверстия расположены и зафиксированы в плоскости, параллельной поперечно-вертикальной плоскости сошника с возможностью изменения расстояния между ними. Расстояние между центрами выходных отверстий в соответствии с шириной междурядий высеваемых культур изменяют устройством регулирования расстояния между центрами выходных отверстий семяпроводов, которое представляет собой жестко установленные на стойке 1 в нижней ее части две вертикальные металлические пластины-распорки 16 и 17 симметрично относительно продольно-вертикальной плоскости стойки 1, плоскость которых параллельна между собой и продольно-вертикальной плоскости стойки 1, с отверстиями для установки в них стержней 18 и 19, одним концом жестко установленных в хомутах 20 и 21, обжимающих выходные отверстия семяпроводов 14 и 15 по периметру, другой конец каждого стержня 18 и 19, оканчивающийся резьбой, фиксируется в отверстиях пластин-распорок 16 и 17 посредством полого шестигранника 22 с резьбой, характеристики которой определяются направлением нареза резьбы на стержнях 18 и 19. Вращением шестигранника 22 изменяют расстояние между центрами выходных отверстий семяпроводов 14 и 15 в соответствии с заданной шириной междурядий высеваемых культур.
На боковых гранях 23 крыльев плоскорежущей лапы 2 по всей их длине симметрично относительно продольно-вертикальной плоскости сошника установлены почвонаправители 24 и 25, каждый из которых выполнен в виде криволинейной пластины, изогнутой в продольной плоскости, в поперечном сечении представляющей кривую с переменным углом к верхней плоскости плоскорежущей лапы 2. В месте сопряжения боковой 23 и задней граней 26 крыльев плоскорежущей лапы 2 установлены шарнирно с возможностью изменения угла к направлению движения сошника загортачи в виде вертикальных пластин 27 и 28.
Регулировки почвонаправителей 24 и 25 заключаются в изменении угла наклона их криволинейной поверхности в поперечном сечении к верхней плоскости плоскорежущей лапы 2, которые осуществляются вкручиванием - выкручиванием болта с потайной головкой, резьба для которого нарезана в теле плоскорежущей лапы 2, и одновременным перемещением головки болта в поперечном пазу 29, выполненным в теле каждого почвонаправителя 24, 25.
Регулировки загортачей 27 и 28 в виде вертикальных пластин заключаются в изменении угла между плоскостью вертикальных пластин и направлением движения сошника аналогично регулировке почвонаправителей 24 и 25: вкручиванием - выкручиванием болта с потайной головкой, резьба для которого нарезана в теле вертикальной пластины 27, 28, и одновременным перемещением головки болта в продольном пазу 30, выполненным в теле плоскорежущей лапы 2.
Комбинированный сошник работает следующим образом.
При движении посевного агрегата плоский диск 3 разрезает пласт почвы и растительные остатки в вертикальной плоскости, снижая тем самым нагрузку и почвенное сопротивление на стойку 1, которая окончательно разрезает почву, протаскивая в ней сошник. Плоскорежущей лапой 2 с углом заточки 3…5° и углом крошения α, обеспечивающим рыхление почвы без перемешивания, выполняется подрезание слоя почвы без сдвига в стороны и, не нарушая его структуру. Далее происходит протаскивание подрезанного слоя почвы по поверхности плоскорежущей лапы 2. Одновременно из разных бункеров по семяпроводам 14 и 15 подается семенной материал под образовавшееся пространство между плоскорежущей лапой 2 и дном борозд, образованных хвостовиками 10 и 11 пластин 8 и 9. Благодаря тому, что нижняя часть пластин 8 и 9 сопряжена с верхней под углом 90°, образуются бороздки с одинаковой глубиной по всей их ширине. Выполнение нижней части пластины - хвостовика 10 и 11 с режущей кромкой по ходу движения сошника с углом заточки рабочей кромки 15°, что не превышает угол трения почвы о сталь, хвостовик 10 и 11 легко входит в почву, образуя бороздки для высева семян. Семена укладываются на дно борозд, в это же время ненарушенный слой почвы по ходу подрезанного поверхностного слоя окончательно разрезается стойкой 1 сошника и стремится сползти с крыльев плоскорежущей лапы 2 в сторону, чему препятствуют почвонаправители 24 и 25, благодаря которым почва сходит с крыльев плоскорежущей лапы 2 постепенно. Вертикальные пластины 27 и 28, установленные шарнирно в месте сопряжения боковой 23 и задней граней 26 крыльев плоскорежущей лапы 2 под заданным углом к направлению движения сошника, осуществляют заделывание семян высеваемых культур. Таким образом, заявленный сошник позволяет осуществлять одновременный разноуровневый по глубине полосный посев различных сельскохозяйственных культур с учетом морфолого-биологических особенностей высеваемых семян и выполнением заданных агротехнических требований.
Заявленный комбинированный сошник для полосного посева сельскохозяйственных культур промышленно осуществим. Изготовлен его промышленный образец и испытан на опытном поле кафедры технологических и транспортных машин и комплексов инженерного факультета Тверской ГСХА для одновременного разноуровневого по глубине полосного горохоовсяного посева с учетом морфолого-биологических особенностей высеваемых семян каждой культуры и выполнением заданных агротехнических требований.
Проведенные полевые экспериментальные исследования подтвердили рациональные параметры элементов конструкции заявленного сошника и доказали, что предложенная конструкция сошника является работоспособной, причем отличается высокой эксплуатационной надежностью, а также - эффективность использования оборудованной экспериментальными сошниками сеялки. Выявлены существенные преимущества практического использования разработанного сошника, позволяющие повысить продуктивность поливидовых посевов за счет лучшего пространственного распределения семян, что обеспечивается посредством оптимизации площадей питания растений в рядках и устранения аллелопатических эффектов. С применением заявленного сошника для горохоовсяного посева урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур увеличилась в среднем на 12-18% в сравнении с контролем, ожидаемое снижение себестоимости возделываемых культур в среднем составило 6-6,5%. Кроме этого, установлена возможность эффективного использования комбинированного сошника на почвах различной степени подготовленности, в частности, по стерне зерновых культур, что позволяет снизить экономические и трудовые затраты на предпосевную обработку почвы по предварительным расчетам на 10-12%.
Заявленный комбинированный сошник можно рекомендовать для посева кормовых культур, различающихся морфолого-биологическими особенностями, что позволяет удешевить корма и одновременно улучшить их качество.