Результат интеллектуальной деятельности: РОТАЦИОННЫЙ КУЛЬТИВАТОР

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к ротационным орудиям для обработки почвы.

Известно ротационное орудие для поверхностной обработки почвы [1], содержащее батареи дисковых рабочих органов, состоящих из отдельных секций, включающих в себя два диска, установленных на изогнутой оси с возможностью свободного вращения. При этом плоскости вращения этих двух дисков образуют между собой угол α. Изогнутые оси секций соединены между собой неподвижно и образуют цельную батарею, причем линии изгиба изогнутых осей каждой секции лежат в одной плоскости, отклоненной от вертикали в сторону поступательного движения орудия на угол φ, при котором обеспечивается минимальное расстояние между дисками на уровне поверхности поля в зоне выхода их из почвы.

Недостатком данного орудия является то, что оно выполняет только поверхностную обработку почвы, плохо копирует поверхность поля и не способно выполнять более глубокую обработку почвы.

Прототипом является дисковый рыхлитель [2], включающий раму со стойками и пару плоских дисков, закрепленных к стойкам посредством ступиц, наклоненных друг к другу в горизонтальной и вертикальной плоскостях, имеющих большее расстояние между верхними передними режущими кромками, чем между нижними задними.

Недостатками прототипа является то, что для заглубления дисков требуется значительная вертикальная нагрузка, что приводит к неравномерной обработке почвы по глубине. Кроме того, не всегда обеспечивается качественное крошение почвы вследствие проскальзывания дисков и недостаточного зацепления пласта, находящегося в междисковом пространстве.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Технический результат - снижение энергоемкости обработки почвы, обеспечение стабильной глубины обработки и увеличение степени ее крошения.

Это достигается тем, что в ротационном культиваторе, включающем раму, закрепленные на ней стойки и пару плоских дисков, наклоненных друг к другу в горизонтальной и вертикальной плоскостях, имеющих большее расстояние между верхними передними режущими кромками, чем между нижними задними, закрепленные к стойкам посредством ступиц, стойки оснащены гидровибраторами, обеспечивающими их вибрацию в осевом направлении, а плоские диски снабжены лопатками. Лопатки имеют форму прямоугольной трапеции и расположены радиально по окружности режущей кромки дисков. Лопатки закреплены к дискам неподвижно с внутренней стороны большим основанием трапеции, а длина их меньшего основания равна максимальной глубине обработки почвы.

Ротационный культиватор поясняется схемами:

фиг.1 - схема ротационного культиватора, вид спереди;

фиг.2 - схема ротационного культиватора, вид сверху;

фиг.3 - технологический процесс работы культиватора, вид А на фиг.1.

Ротационный культиватор (фиг.1, 2) состоит из рамы 1, на которую посредством стоек 5 и ступиц 6 с возможностью свободного вращения закреплена пара плоских дисков 7. Пара плоских дисков 7 наклонены друг к другу в горизонтальной и вертикальной плоскостях и имеют большее расстояние между верхними передними режущими кромками, чем между нижними задними. С внутренней стороны пары плоских дисков 7 радиально по окружности их режущих кромок неподвижно закреплены лопатки 8. Лопатки 8 имеют форму прямоугольной трапеции и закреплены к дискам большим основанием трапеции, а длина их меньшего основания равна глубине обработки почвы а (фиг.3). Каждая стойка 5 оснащена гидровибратором 3 и пружиной 4, которые обеспечивают вибрацию ступицы 6 с диском 7 в вертикальном направлении в плоскости вращения диска 7. Стойки 5 закреплены к раме 1 при помощи кронштейнов 2 (фиг.2) и имеют возможность перемещения по ней в поперечном направлении.

Ротационный культиватор работает следующим образом.

При движении по полю в поступательном направлении со скоростью V_e (фиг.3) плоские диски 7 с лопатками 8 под действием силы тяжести и вибрации, создаваемой гидровибраторами 3, заглубляются в почву на заданную глубину обработки почвы а. Заглублению дисков 7 в почву способствует также их установка с определенным углом наклона в горизонтальной плоскости относительно направления движения, т.е. наличие угла атаки.

В процессе движения пара плоских дисков 7 подрезают почву в продольном направлении и формируют ширину обрабатываемого пласта. При этом лопатки 8, установленные с внутренней стороны пары плоских дисков 7, частично подрезают обрабатываемый пласт почвы в поперечной плоскости с двух противоположных сторон. При дальнейшем движении пары плоских дисков 7 вперед, за счет того, что расстояние между их нижними задними режущими кромками несколько меньше, чем между верхними передними, происходит сжатие и захватывание дисками 7 обрабатываемого пласта почвы, находящегося в междисковом пространстве. Далее пласт почвы начинает подниматься вверх и происходит отрыв пласта от дна борозды и в поперечном направлении по линии надреза лопатками 8. При этом обеспечивается разрушение и отрыв обрабатываемого пласта почвы от основного монолита за счет растягивающих деформаций, что требует в 2-3 раза меньше усилия, чем разрушение почвы деформациями сдвига и в 13-20 раз меньше, чем деформациями сжатия.

Оторванный от основного монолита, защемленный дисками 7 и придерживаемый лопатками 8 пласт почвы по мере вращения дисков 7 поднимается на некоторую высоту. При этом расстояние между задними режущими кромками дисков 7 начинает увеличиваться и происходит высвобождение зажатого между дисками почвенного пласта. Далее под действием центробежных сил пласт почвы выбрасывается в борозду, образованную после прохода пары дисков 7. При этом за счет частичного сжатия почвы в междисковом пространстве и при дальнейшем падении на дно борозды происходит ее интенсивное крошение. Наличие у культиватора гидровибраторов 3 обеспечивает устойчивое заглубление дисков 7 в почву и позволяет выдерживать заданную глубину обработки.

В зависимости от состояния и типа обрабатываемой почвы пара плоских дисков 7 могут быть установлены на разных расстояниях друг от друга путем ослабления кронштейнов 2 и перемещения стоек 5 по раме 1 в поперечном направлении. Для обработки легких, песчаных почв расстояние между дисками 7 уменьшают, а для тяжелых и уплотненных почв - увеличивают.

Таким образом, такое конструктивное исполнение ротационного культиватора обеспечивает устойчивое заглубление дисковых рабочих органов в почву и увеличение степени крошения обрабатываемого пласта с минимальными затратами энергии.

Список использованной литературы.

1. Патент РФ №128060, МПК А01В 21/00. Ротационное орудие для поверхностной обработки почвы / А.Р. Валиев, Б.Г. Зиганшин, Р.В. Миникаев и др., заявл. 22.11.2012, опубл. 20.05.2013, бюлл. №14.

2. Панов И.М. Физические основы механики почв / И.М. Панов, В.И. Ветохин. - К.: Феникс, 2008. - С.36-38.