Результат интеллектуальной деятельности: ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОРУДИЕ-ЩЕЛЕРЕЗ

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим машинам, орудиям и рабочим органам для щелевания междурядий корнеклубнеплодов и пропашных культур, возделываемых в зонах недостаточного увлажнения.

Известен рабочий орган для нарезания щелей в почве, включающий вертикальные стойку с ножевидными накладками, расположенными в шахматном порядке под углом друг к другу (АС СССР №242536, А01В 35/32, 1969).

Известен рабочий орган для щелевания почвы, содержащий стойки с долотом и башмаком (опорной пятой), шарнирно соединенным со стойкой (патент РФ №2004948, А01В 35/22, 13/16, 1993).

Известны машины и орудия: щелерезы для посадки, бороздонарезчики, рыхлители, рабочими органами которых являются стойки с вертикально расположенными на них ножами, разрезающие пласт почвы, и долото, формирующее дно борозды, или активный лемех со стойкой, совершающей возвратно-поступательное (колебательное) движение, разрыхляющий почву (Каталог «Сельскохозяйственная техника», АГРОНИИТЭИИТО, Москва, 1988, «Сельскохозяйственная техника», том 3, М., ФГНУ Росинформагротех, 2007).

Недостатком известных устройств является недостаточно качественное щелевание почвы. После обработки почвы такими устройствами стенки прорезанных щелей разрыхляются, щелерезы забиваются растительными остатками, разрыхленная почва со стенок щелей осыпается, засыпая щели и дно неравномерным, рыхлым слоем почвы с комочками и остатками корневищ. Стенки смыкаются, оставляя на поверхности поля след в виде едва заметной бороздки. В результате этого накопление или отвод излишней влаги из почвы в неблагоприятные периоды года не обеспечивается, а если и улавливается щелью, то она просачивается или же испаряется через разрыхленную почву в щели.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа почвообрабатывающее орудие - щелерез (патент РФ №2189708, А01В 13/02, 35/08), включающее несущую раму, секции активных щелерезов и закрывающий их кожух. Кожух является гребнеобразователем.

Недостатком известного устройства является низкая степень влагоемкости и аккумулирования - накопления влаги нарезаемых щелей, достаточной лишь для первой фазы периода вегетации (появления всходов) растений, и неравномерное излишнее распределение влаги, способствующее образованию почвенной корки в междурядьях, особенно в неблагоприятные годы - ливневых дождей.

Технической задачей изобретения является улучшение качества щелевания почвы - влагонакопления, сохранение водного баланса почвы при обеспечении одинаковой глубины нарезаемых щелей.

Поставленная задача достигается тем, что в почвообрабатывающем орудии - щелерезе, включающем несущую раму, секции активных щелерезов и закрывающий их кожух, согласно изобретению несущая рама выполнена шарнирно сочлененной, состоящей из основной рамы с размещенными на ней рыхлителями-коркоразрушителями и дополнительной, кинематически связанной с основной выносным гидроцилиндром, с размещенными на ней секциями приводных щелерезов с независимыми подпружиненными подвесками и чистиками, при этом секции активных щелерезов выполнены в виде сменных плоских вырезных дисков, на обеих поверхностях которых равномерно-радиально жестко закреплены выравниватели-уплотнители стенок и дна, выполненные в виде прутков-кругляков и опорных башмаков в форме трехгранного клина с кривизной оснований, а кожухи выполнены как кожухи-заравниватели.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено почвообрабатывающее орудие - щелерез, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображен приводной щелерез, вид в аксонометрии, на фиг.4 представлен схематический разрез поля после щелевания междурядий картофеля, возделываемого на гребнях.

Почвообрабатывающее орудие - щелерез - состоит из шарнирно сочлененной несущей рамы, состоящей из основной рамы 1 и дополнительной 2.

На основной раме 1 размещены автосцепка 3 типа «Аккорд», опорные колеса 4, рыхлители-коркоразрушители 5, регулируемые по высоте с возможностью поперечного перемещения по раме 1 орудия с фиксацией, всережимный трехступенчатый редуктор 6 привода с трансмиссионным валом, блоком ведущих звездочек, карданным валом привода и выносной гидроцилиндр 7, кинематически связанный с дополнительной рамой 2.

На дополнительной раме 2 след в след за рыхлителями-коркоразрушителями 5 почвы размещены приводные от ВОМ трактора секции активных щелерезов 8 с упругими независимыми подвесками 9 и чистиками (не показаны). Закрывающие их кожухи 10 являются и заравнивателями.

Наличие дополнительной рамы 2, шарнирно сочлененной с основной рамой 1, улучшает на порядок устойчивость хода по глубине рабочих органов агрегата в продольной и поперечной плоскостях.

Рыхлители-коркоразрушители 5 выполнены в виде узкозахватных, универсально-стрельчатых лап долотообразного типа с шириной захвата b'=6…8 см, глубиной рыхления h=2…4 см, углом раствора γ=45…60° и радиусом закругления груди стойки лап равным ширине ее захвата, способствующих предварительному разрушению корки в междурядьях без рыхления и крошения почвы на фракции размерами 30…50 мм.

Активные щелерезы 8 выполнены в виде плоских вырезных сменных под каждую культуру дисков диаметрами D=45, 60 и 80 см, толщиной 4…6 мм с двусторонней под углом β=25…30° режущей кромкой и частотой их вращения соответственно диаметрам дисков n=250, 200 и 150 об/мин с оптимальной постоянной поступательной скоростью движения V_п=5 км/ч (1, 388 м/с) и глубиной щелевания h=15, 20, 30 см соответственно с видом возделываемых культур (пропашные, картофель, свекла), обусловленными коэффициентом транспирации (расходом воды на производства 1 ц продукции, где средний расход для кукурузы - 238, картофеля - 365, сахарной свеклы - 903 л/ц) («Почвоведение», Москва, изд. «Колос», 1965 г.).

На обеих поверхностях сменных плоских вырезных дисков щелерезов 8 симметрично, равномерно-радиально под углом α=120, 90 и 60 в соответствии с диаметрами дисков D_дщ=45, 60 и 80 см жестко закреплены выравниватели-уплотнители стенок 11. Выравниватели-уплотнители стенок 11 представляют собой прутки (кругляки) диаметром 20, 25 и 30 мм, разрезанные на две равные части вдоль продольной оси, на концах которых по периметру режущих кромок вырезных дисков щелерезов 8 размещены выравниватели-уплотнители дна 12. Выравниватели уплотнители дна 12 выполнены в виде опорных башмаков-рыхлителей. Опорные башмаки-рыхлители имеют форму трехгранного клина с выпуклыми боковыми гранями и плоским с концентричной кривизной R_y основанием, где R_y превышает радиус диска щелереза 8 D_дщ, а ширина меньше ширины щелереза 8 на 8…10%.

По обеим сторонам щелерезов 8 закреплены чистики (не показаны), устраняющие забивание дисков сорными растениями, корневищными остатками и т.п. Они выполнены в виде металлических щеток, армированных стальными упругими проволочными прутьями диаметром 0,8…1,0 мм, находящимися в непосредственном контакте с поверхностями дисков щелерезов 8 и охватывающими надпочвенные их части - верхний сектор дисков в растворе 0…180° (3,14 рад).

Кожухи-заравниватели 10 закрывают сверху приводные щелерезы 8 и выполняют функцию разравнивателей поверхностей нарезаемых щелей почвой 15 размерами фракций 10…30 мм после прохода орудия, накрывая щель ровным слоем почвы. Кожух-заравниватель 10 выполнен в виде перевернутого вверх дном открытого желоба с вертикальными стенками и сужающимся по длине в поперечном сечении с шириной на выходе, равной ширине рыхлителей-коркоразрушителей b¹=6…8 см. На выходе кожуха-заравнивателя 10 закреплена эластичная резиновая накладка.

Наличие выравнивателей уплотнителей стенок 11 и дна 12 способствует уплотнению нарезаемых щелей с необходимой для удержания влаги плотностью, а кожухи-заравниватели 10 обеспечивают закрытие этих щелей слоем, ограничивающим смывание почвы и испарение накопленной влаги.

Устройство работает следующим образом.

Технологический процесс щелевания, например, картофеля проводят через 3…5 дней после 80…90% всхожести. Преждевременный и запоздалый сроки проведения операции нежелательны, особенно холодной весной, что ведет к изреживанию всходов, снижению стеблей в кусте и отрицательно сказывается на урожайности культуры.

Перед выездом в поле на машинном дворе почвообрабатывающее орудие - щелерез, посредством автосцепки «Аккорд» навешивают на навесную систему трактора, затем карданным валом всережимный редуктор 6 привода щелерезов 8 присоединяют к ВОМ трактора, а выносной гидроцилиндр 7 перевода из транспортного положения в рабочее и наоборот дополнительной рамы 2 с секциями щелерезов 8 относительно основной рамы 1 подсоединяют к гидрораспределителю трактора. Затем освобождают орудие от подставки и переводят в рабочее - горизонтальное - положение обе рамы 1 и 2 с исполнительными рабочими органами. Проводят компоновку секции приводных щелерезов 8 и их расстановку вместе с рыхлителями-коркоразрушителями 5 в соответствии с заданной глубиной заглубления рабочих органов 5 и щелерезов 8 относительно регулируемых по высоте опорных колес 4.

Укомплектовывание активных секций щелерезов 8 сменными дисками диаметрами 45, 60 и 80 см проводят в соответствии с возделываемой культурой (пропашные, картофель, свекла) и с учетом режимов эксплуатации и частотой вращения n=250, 200 и 150 об/мин соответственно.

Необходимая глубина обработки почвы рыхлителями-коркоразрушителями 5 составляет после регулировки h=4 см, а глубина щелевания щелерезом 8 диаметром 60 см составляет h=20 см. Суммарная глубина щелевания составит L=h+h'=24 см, частота вращения щелерезов 8-200 об/мин, уплотнение стенок 11 и дна 12 нарезаемых щелей 13-0,8…1,2 г/см³ регулируется рабочей упругостью (рабочим ходом) пружины «сжатия» независимыми подвесками 9 секций щелерезов 8.

Закончив подготовительно-регулировочные и установочные технические операции, характеризующие оценочно-качественные параметры и показатели почвообрабатывающего орудия - щелереза, орудие переводят в транспортное положение, причем при дальних переездах из хозяйства в хозяйство на расстояние более 10 км щелерезы 8 выносным гидроцилиндром 7 вместе с дополнительной рамой 2 также переводят в транспортное (вертикальное) положение.

В поле орудие переводят в рабочее положение. Рыхлители-коркоразрушители 5 и секции щелерезов 8 с опорными колесами 4 располагают в междурядьях посадок картофеля и в «плавающем» положении навесной системы трактора и выносного гидроцилиндра 7 дополнительной рамы 2 включают ВОМ трактора и с оптимальной скоростью 5 км/ч (1,388 м/с) начинают движение. При этом крутящий момент от ВОМ трактора через телескопический вал, всережимный редуктор 6, трансмиссионный вал с блоком ведущих звездочек и приводные цепи редуктора 6 привода передается к секциям активных щелерезов 8.

При движении орудия опорные колеса 4 копируют поверхность междурядий, рыхлители-коркоразрушители 5 предварительно раскалывают образовавшуюся в процессе довсходового вегетационного периода после посадки картофеля почвенную корку, а следом расположенные активные секции щелерезов 8 одновременно с нарезанием щелей 13 разрушают, скалывая, почвенную корку до оптимальной средней величины фракций 15 (10…30 мм).

Почва равномерным слоем высотой h=4 см покрывает щель 13 на ширину d_пр=t_д+25=30 мм, где t_д=5 мм - толщина вырезного диска щелереза 8, d_пр=25 мм - диаметр прутка выравнивателей-уплотнителей стенок 11 щелей 13 с глубиной щелей h=20 см.

Металлические щетки - чистики - предохраняют щелерезы от забивания сорняками и прочими примесями.

После прохода почвообрабатывающего орудия междурядья картофеля по длине всего гона освобождаются от почвенной корки, приобретают ровную, среднекомковатую поверхность с достаточно большой шириной защитных полос, например для картофеля, с шириной междурядий Н=70, 75 и 90 см гребней 16. Обеспечивается устойчивость хода исполнительных рабочих органов - рыхлителей-коркоразрушителей 5 и активных щелерезов 8 - как по глубине, так и в плоскости продольно-поперечного движения орудия.

Применение данного почвообрабатывающего орудия обеспечивает влагонакопление с сохранением водного баланса почвы за счет качественного щелевания междурядий картофеля, оптимального водно-воздушного режима и способствует дополнительному клубнеобразованию в процессе вегетационного периода, получению высокого урожая картофеля без озеленения клубней и заболеваний фитофторозом.

Геометрические параметры и агротехнические показатели щелевания пропашных культур и свеклы не вызывают сомнений. Для пропашных культур, например кукурузы, диаметр сменных вырезных дисков D_дщ=45 см, глубина щелевания h=15 см с числом выравнивателей-уплотнителей стенок 11 щелей 13, равным 3, и частотой вращения щелерезов n=250 об/мин.

Для свеклы соответственно щелерезы с плоскими вырезными дисками D_дщ=80 см, h=30 см, число выравнивателей-уплотнителей - 6 и частота вращения n=150 об/мин.

Данные параметры обусловлены необходимым количеством потребляемой влаги - воды на производство 1 единицы продукции - коэффициентом транспирации: для кукурузы - 238 л/ц, для свеклы - 903 л/ц.

Ширина захвата предлагаемого почвообрабатывающего орудия - щелереза - 3,6 или 4,2 м в зависимости от сельскохозяйственных культур и ширины их междурядий. Данное орудие просто по изготовлению, агрегатируется с энергонасыщенными универсально-пропашными колесными тракторами тягового класса 14, 20 кН (ЛТ3-145/155, МТ3-102/142) и зарубежными тракторами того же класса.

Применение данного устройства позволит повысить качество и урожайность сельскохозяйственных культур и пополнит с.-х. парк крестьянско-фермерских хозяйств.