Результат интеллектуальной деятельности: ОРУДИЕ ДЛЯ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для противоэрозионной обработки почвы, в частности склоновых земель.

Известно орудие для борьбы с эрозией почвы [авторское свидетельство СССР №396101, кл. А 01 В 13/16, 49/02, заявка №1723897 от 10.12.71, опубл. в БИ №36, 29.08.73], содержащее раму с опорным колесом, на брусе которой закреплены плужные корпуса, задний из которых выполнен с укороченным отвалом, а соседний с ним - с почвоуглубителем. На раме плуга со стороны необработанного поля навешена рамка, к которой под углом к направлению движения присоединена батарея с установленными на осях дисковыми рабочими органами. Диски батареи расположены один от другого с шагом, обеспечивающим передачу срезанного слоя от диска к другому диску, в сторону борозды, образованной плужным корпусом с почвоуглубителем. Дисковая батарея присоединена к раме плуга с возможностью независимого копирования поверхности почвы. Сзади батареи расположены опорные колеса, имеющие механизм регулировки глубины хода.

Недостатком этого известного орудия является то, что копирование поверхности почвы выполняется всей дисковой батареей, без возможности индивидуального копирования поверхности почвы каждым дисковым рабочим органом батареи, это приводит к недостаточному копированию поверхности поля дисковой батарей и неудовлетворительной сепарации почвы между дисками, в процессе транспортировки срезанного слоя, в виду этого стерневой валок имеет низкую водопроницаемость и противоэрозионную эффективность, из-за большого содержания в нем почвы. Размещение дисковых рабочих органов без возможности их перемещения в вертикальной плоскости не позволяет пропускать излишки растительной массы, затрудняет преодоление ими естественных механических препятствий и увеличивает энергозатраты.

Известно также орудие для противоэрозионной обработки почвы [авторское свидетельство СССР №1796083, кл. А 01 В 13/16, 49/02, заявка №4884607 от 22.11.90, опубл. в БИ, №7, 23.02.93], содержащее раму, опорное колесо, плужные корпуса, установленные на брусе рамы, причем один из плужных корпусов имеет укороченный отвал, а перед ним установлен плужный корпус с почвоуглубителем. На раме плуга хомутами закреплен несущий элемент с шарнирно установленными на стойках дисковыми рабочими органами. При копировании микрорельефа поля происходят колебания дисковых рабочих органов относительно друг друга, за счет их шарнирного соединения с несущим элементом, в результате этого в процессе транспортировки срезанный слой частично сепарируется от почвы. Независимо от глубины хода плужных корпусов, глубина подрезания верхнего слоя почвы дисковыми рабочими органами обеспечивается регулируемым ограничителем угла поворота стойки дискового рабочего органа в виде винта, установленного на кронштейне несущего элемента. Несущий элемент имеет возможность перемещения вдоль бруса рамы с плужными корпусами и изменения угла атаки дисковых рабочих органов.

Недостатком этого известного орудия является то, что несущий элемент закреплен на раме плуга при помощи хомутов, тем самым отсутствует возможность перемещения по высоте несущего элемента с дисковыми рабочими органами относительно рамы, поэтому при минимальной глубине обработки почвы плужными корпусами, для обеспечения подрезания пожнивных остатков дисковыми рабочими органами, они с помощью регулировочных винтов опускаются вниз относительно несущего элемента, при этом увеличивается угол наклона стойки к поверхности почвы, а это приводит к увеличению вертикального усилия на стойки и, как следствие, к ухудшению копирования микрорельефа поля и сепарации срезанного слоя почвы, что приводит к образованию стерневой кулисы с низкой водопоглощающей способностью и противоэрозионной эффективностью. Наличие почвоуглубителя на плужном корпусе орудия значительно увеличивает энергозатраты.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является орудие для противоэрозионной обработки почвы [патент Российской Федерации №2125778, кл. А 01 В 13/16, 49/02, заявка №97111523 от 08.07.97, опубл. 10.02.99], содержащее раму, состоящую из брусьев, с опорно-регулировочным устройством, рабочие органы для основной обработки почвы, расположенные на раме под углом к продольной оси орудия, вершина которого обращена к задней части орудия, причем задний из которых выполнен с укороченным отвалом, а соседний - с почвоуглубителем, при этом рабочий орган с укороченным отвалом смещен назад относительно рабочего органа с почвоуглубителем, для того чтобы стерневой валок, уложенный в борозду, сверху закрывался почвой, правые и левые несущие элементы с шарнирно закрепленными на поводках правыми и левыми дисковыми рабочими органами, установленными по обе стороны орудия под углом к его продольной оси, вершина которого обращена к задней части орудия.

Недостатком прототипа является то, что стерневой валок, уложенный в борозду, сверху закрывается почвой из-за смещения корпуса с укороченным отвалом назад. В результате этого происходит заиливание пожнивных остатков валка почвой, что снижает его пористость и водопроницаемость, при этом противоэрозионная эффективность стерневого валка резко снижается. Наличие почвоуглубителя приводит к увеличению энергозатрат. Несимметричное расположение плужных корпусов орудия на брусе, установленном под углом к продольной оси орудия, приводит к увеличению силы трения плужных корпусов о стенку борозды, возникающей от реакции со стороны обрабатываемого слоя почвы, это приводит к увеличению энергозатрат. Отсутствие регулировки несущих элементов дисковых рабочих органов по высоте относительно рамы орудия в случае минимальной обработки почвы плужными корпусами приводит к увеличению угла наклона поводков к поверхности почвы, это вызывает увеличение вертикальной силы, действующей на поводки, ухудшение копирования микрорельефа почвы дисковыми рабочими органами и увеличение энергозатрат.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение противоэрозионной эффективности при снижении энергоемкости орудия для противоэрозионной обработки почвы.

Решение технической задачи достигается в предлагаемом орудии для противоэрозионной обработки почвы, содержащем раму, состоящую из брусьев, с опорно-регулировочным устройством, рабочие органы для основной обработки почвы, расположенные на раме под углом к продольной оси орудия, вершина которого обращена к задней части орудия, правые и левые несущие элементы с шарнирно закрепленными на поводках правыми и левыми дисковыми рабочими органами, установленными по обе стороны орудия под углом к его продольной оси, вершина которого обращена к задней части орудия, тем, что на раме, состоящей из переднего, заднего, правого и левого брусьев, с опорно-регулировочным устройством, выполненным в виде опорных колес, рабочие органы для основной обработки почвы выполнены в виде рыхляще-подрезающих лап, причем центральная из них с бороздообразователем закреплена на переднем брусе рамы, вдоль продольной оси орудия, а право- и левосторонние рыхляще-подрезающие лапы установлены на боковых, соответственно правом и левом, брусьях рамы, симметрично относительно друг друга и под углом к продольной оси орудия, вершина которого обращена к задней части орудия, а правые и левые несущие элементы дисковых рабочих органов установлены с возможностью их регулировки по высоте относительно рамы орудия, кроме того, в задней части орудия на одном из боковых брусьев, перед любой одной из крайних рыхляще-подрезающих лап установлен окончательно формирующий стерневую кулису, шарнирно закрепленный дисковый рабочий орган, имеющий возможность перемещения по боковому брусу рамы орудия и по высоте.

Такая совокупность признаков предлагаемого орудия обеспечивает получение следующих технических результатов при осуществлении изобретения: безотвальную обработку почвы с одновременным образованием стерневой кулисы, уложенной в открытой борозде, при этом частично заделанной в почве и частично расположенной на поверхности поля, с заданной шириной и высотой, в зависимости от величины уклона поля, в результате чего улучшается ее водопроницаемость и противоэрозионная эффективность; снижение силы трения рабочих органов для основной обработки почвы о стенку борозды, улучшение копирования микрорельефа поля дисковыми рабочими органами, при минимальной обработке почвы рабочими органами для основной обработки, в результате чего снижается энергоемкость орудия.

Признаки изобретения находятся в следующей причинно-следственной связи с достигаемыми техническими результатами.

Так как в предлагаемом орудии на раме, состоящей из переднего, заднего, правого и левого брусьев, с опорно-регулировочным устройством, выполненным в виде опорных колес, рабочие органы для основной обработки почвы выполнены в виде рыхляще-подрезающих лап, причем центральная из них с бороздообразователем закреплена на переднем брусе рамы, вдоль продольной оси орудия, а право- и левосторонние рыхляще-подрезающие лапы установлены на боковых, соответственно правом и левом, брусьях рамы, симметрично относительно друг друга и под углом к продольной оси орудия, вершина которого обращена к задней части орудия, а правые и левые несущие элементы дисковых рабочих органов, установлены с возможностью их регулировки по высоте относительно рамы орудия, и кроме того, в задней части орудия на одном из боковых брусьев перед любой одной из крайних рыхляще-подрезающих лап установлен окончательно формирующий стерневую кулису, шарнирно закрепленный дисковый рабочий орган, имеющий возможность перемещения по боковому брусу рамы орудия и по высоте, то в сравнении с известным орудием (прототипом) предлагаемым орудием выполняется безотвальная обработка почвы с одновременным подрезанием пожнивных остатков по ширине захвата орудия и транспортировка подрезанной массы в центр орудия, в открытую борозду, а также окончательное формирование стерневой кулисы, уложенной в открытую борозду, при этом стерневая кулиса получается частично заделанной в почву и частично расположенной на поверхности поля, с заданной шириной и высотой, в зависимости от величины уклона поля. С другой стороны, так как в предлагаемом орудии право- и левосторонние рыхляще-подрезающие лапы установлены на боковых, соответственно правом и левом, брусьях рамы, симметрично относительно друг друга и под углом к продольной оси орудия, вершина которого обращена к задней части орудия, то в сравнении с известным орудием (прототипом) снижается сила трения рабочих органов для основной обработки почвы о стенку борозды за счет уравновешивания горизонтальных сил, возникающих со стороны обрабатываемой почвы. А также, так как в сравнении с известным орудием (прототипом) в предлагаемом орудии правые и левые несущие элементы дисковых рабочих органов установлены с возможностью их регулировки по высоте относительно рамы орудия, то необходимая глубина подрезания пожнивных остатков правыми и левыми дисковыми рабочими органами устанавливается без увеличения угла наклона поводков, на которых они закреплены, это снижает усилие на поводки, возникающее от реакции со стороны почвы на дисковые рабочие органы, и позволяет лучше копировать микрорельеф поля.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы, вид в плане; на фиг.2 - фрагмент несущего элемента с дисковыми рабочими органами, вид А, данный на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1.

Предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы содержит раму, состоящую из переднего 1, заднего 2 и боковых, правого 3 и левого 4, брусьев, на боковых, 3 и 4, брусьях рамы, симметрично относительно друг друга и под углом к продольной оси 5 орудия, вершина которого обращена к задней его части, установлены право- 6 и левосторонние 7 рыхляще-подрезающие лапы. На переднем брусе 1 рамы орудия, вдоль его продольной оси 5, установлена центральная рыхляще-подрезающая лапа 8 с бороздообразователем 9. К раме при помощи винтовых механизмов 10, симметрично и под углом к продольной оси 5 орудия, присоединены правый 11 и левый 12 несущие элементы. На несущих элементах, 11 и 12, под углом к продольной оси 5 орудия, вершина которого направлена к его задней части, и с шагом t - 13 между собой установлены правые 14 и левые 15 дисковые рабочие органы на поводках 16, шарнирно соединенных с несущими элементами, 11 и 12, посредством осей 17. Правые 14 и левые 15 дисковые рабочие органы дополнительно соединены с несущими элементами, 11 и 12, пружинами 18, натяжение пружин 18 регулируется винтами 19. Угол наклона β - 20 поводков 16 к поверхности почвы устанавливается регулировочными болтами 21. Левосторонние рыхляще-подрезающие лапы 7 и левый несущий элемент 12 с левыми 15 дисковыми рабочими органами представляют собой зеркальное отражение соответственно правосторонних рыхляще-подрезающих лап 6 и правого несущего элемента 11 с правыми дисковыми рабочими органами 14. На левом брусе 4 рамы орудия перед последней левой рыхляще-подрезающей лапой 7 установлен кронштейн 22 с окончательно формирующим стерневую кулису, шарнирно закрепленным дисковым рабочим органом 23. На раме установлены опорные колеса 24 с механизмами регулировки 25 глубины обработки почвы. В задней части противоэрозионного орудия между крайними, правосторонней 6, левосторонней 7, рыхляще-подрезающими лапами и задним брусом 2 рамы предусмотрено выходное окно 26, через которое укладывается стерневая кулиса 27 в борозду 28.

Предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы работает следующим образом. При движении агрегата по полю центральная 8, право- 6 и левосторонние 7 рыхляще-подрезающие лапы рыхлят почву без оборота пласта на глубину 15...35 см, при этом бороздообразователем 9 вдоль продольной оси 5 орудия образуется открытая борозда 28. Одновременно правые 14 и левые 15 дисковые рабочие органы под действием собственного веса и дополнительной нагрузки, создаваемой пружинами 18, заглубляются и, вращаясь под действием реакции почвы, подрезают верхний слой почвы вместе с пожнивными остатками. В результате того что дисковые рабочие органы, 14 и 15, установлены на несущих элементах, 11 и 12, с шагом t - 13 и под углом к продольной оси 5 орудия, вершина которого направлена к его задней части, происходит транспортировка подрезанной массы от одного дискового рабочего органа к другому в центр орудия, в борозду 28, проделанную бороздообразователем 9. Окончательно формирующий стерневую кулису, шарнирно закрепленный дисковый рабочий орган 23 направляет подрезанную массу в открытую борозду 28 и окончательно формирует стерневую кулису 27. Далее образованная стерневая кулиса 27 проходит в выходное окно 26, между стойками последних право- 6 и левосторонних 7 рыхляще-подрезающих лап. В результате технологического процесса выполняется безотвальная обработка и формируется локальный водопоглощающий элемент, в виде стерневой кулисы 27, частично расположенной в почве, а частично на ее поверхности. Благодаря шарнирному соединению с несущими элементами, 11 и 12, дисковые рабочие органы, 14 и 15, имеют возможность производить индивидуальное копирование микрорельефа поля, пропускать излишки подрезанной массы и перекатываться через препятствия. В процессе транспортировки происходит ворошение подрезанной массы дисковыми рабочими органами, 14 и 15, за счет их колебаний относительно друг друга, в результате этого происходит частичная сепарация почвы в междисковое пространство. Копирование микрорельефа поля регулируется путем изменения давления дисковых рабочих органов, 14 и 15, на почву, посредством изменения натяжения пружин 18, при помощи винтов 19. Ограничение глубины подрезания верхнего слоя почвы дисковыми рабочими органами, 14 и 15, осуществляется при помощи регулировочных болтов 21. Глубина основной обработки почвы право- 6 и левосторонними 7 рыхляще-подрезающими лапами, а также центральной рыхляще-подрезающей лапой 8 устанавливается опорными колесами 24, посредством механизмов регулировки 25. При установке минимальной глубины обработки почвы рыхляще-подрезающими лапами, 6, 7 и 8, несущие элементы, 11 и 12, с дисковыми рабочими органами, 14 и 15, опускаются вниз относительно рамы, винтовыми механизмами 10. Это дает возможность устанавливать заданную глубину подрезания пожнивных остатков дисковыми рабочими органами, 14 и 15, без изменения угла наклона β - 20 поводков 16 к поверхности почвы. При формировании противоэрозионной кулисы из крупностебельных пожнивных остатков (стебли подсолнечника, кукурузы), а также встречающихся на поле кучек соломы, для исключения забивания выходного окна 26 транспортируемой массой, окончательно формирующий стерневую кулису, шарнирно закрепленный дисковый рабочий орган 23 смещает образуемую стерневую кулису 27 вправо, ее положение становится асимметричным и излишки подрезанной массы проходят через выходное окно 26, не касаясь стойки крайней левосторонней рыхляще-подрезающей лапы 7. Перемещение кронштейна 22 с окончательно формирующим стерневую кулису, шарнирно закрепленным дисковым рабочим органом 23 по боковому левому брусу 4 рамы и по высоте позволяет получить стерневую кулису 27 с заданными параметрами по высоте и ширине. Благодаря симметричному расположению на боковых правых 3 и левых 4 брусьях рамы под углом к продольной оси 5 орудия право- 6 и левосторонних 7 рыхляще-подрезающих лап обеспечивается снижение силы трения их о стенку борозды за счет уравновешивания горизонтальных сил, возникающих со стороны обрабатываемой почвы, тем самым, снижая и энергоемкость орудия.