Результат интеллектуальной деятельности: УНИВЕРСАЛЬНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Изобретение относится к области сельхозмашиностроения, в частности к устройствам для основной (сплошной) обработки почвы с применением отвальной и безотвальной системы, в том числе и на полях с множеством участков, не пропускающих влагу атмосферных осадков.

Известен плуг навесной модели ПЛН-5-35 (см. В.М. Халанский, И.В. Горбачев / Сельскохозяйственные машины. / М., «КолосС», 2004, с. 34), включающее сварную раму с навеской, опорным колесом с винтовым механизмом, прицепкой для борон, уголками, приваренными к главной балке рамы, к которым прикреплены пластинчатые кронштейны и рабочие органы в виде плужных корпусов, содержащих закрепленные болтами к уголкам пластинчатые стойки, оснащенные отвалами, лемехами, полевыми досками, и в виде предплужников содержащих закрепленные с помощью хомутов стойки оснащенные отвалами и лемехами, причем предплужник имеет ширину захвата, равную 2/3 ширины захвата корпуса, и размещен спереди него на расстоянии L=25…35 см, для срезания верхнего пласта почвы толщиной 8-12 см.

Однако к недостаткам плуга можно отнести его низкие функциональные возможности из отсутствия возможности обеспечения плоскорезной обработки почвы, разуплотнения плужной подошвы и проведения глубокого рыхления, высокие затраты энергии из-за высокого тягового сопротивления почвы конструктивным элементам плуга (лемехам), низкую эксплуатационную надежность плуга из-за быстрого износа лемеха, его затупления, а также из-за проблем его замены и заточки.

Известен также «Оборотный плуг ПНО-4-30», используемый для гладкой вспашки почв с удельным сопротивлением 0,09 МПа на глубину 22 см (см. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. / Учебник для высших учебных заведений. - М.: КолосС, 2004, с. 38-40), снабженный симметричной рамой, поворачивающейся относительно продольной горизонтальной оси на угол 180° под воздействием механизма поворота. На раме установлены парами правооборачивающие и левооборачивающие корпуса, снабженные вертикальными ножами, углоснимами и перьями. Пар корпусов может быть три или четыре. Корпус гидроцилиндра закреплен шарнирно на кронштейне навески, а его шток кинематически связан со звеньями механизма поворота.

Недостатками плуга являются высокая материалоемкость, высокие затраты энергии (моторного топлива), отсутствие универсальности, низкая производительность.

Известны также устройства, предназначенные для глубокого рыхления почвы на 40-80 см: плуг чизельный П4-4,5; культиваторы-глубокорыхлители типа НР-80 Б, ЧКУ-4, КЗУ-03 В, включающие долотообразные лапы (см. Системы земледелия в Краснодарском крае на 1990-1995 годы и на период до 2000 года: Рекомендация. ВАСХНИЛ, Всероссийское отделение, Краснодарский НИИ сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко, Кубанский сельскохозяйственный институт. Краснодар, Книжное издательство, 1990 г., с. 59, 128, 260), в достоинства которых входит повышение производительности, снижение затрат энергии, безотвальная обработка почвы (почвозащитная или противоэрозионная) и т.д.

Недостатками данных агрегатов являются низкие технологические возможности (или только чизелевание, или только плоскорезная обработка), высокая энергоемкость и металлоемкость.

Известно также «Почвообрабатывающее орудие» (см. патент РФ №2399177), содержащее раму со смонтированными на ней стойками. Каждая стойка имеет башмак с накладным долотом и пару подрезающих крыльев, крепящихся к стойке парой болтов. В одно из крепежных отверстий пары подрезающих крыльев вставлены втулки, имеющие эксцентриковое смещение.

Величина эксцентрика определяется возможностью установки крыльев на минимальный и максимальный угол крошения при противоположном их развороте. Пара подрезающих крыльев имеет возможность дискретного перемещения по высоте вдоль стойки по соответствующим отверстиям. В орудии предусмотрена возможность совместной установки пары подрезающих крыльев и отвала над ними.

Однако недостатками данного орудия является то, что нет возможности осуществить гладкую отвальную вспашку, необходимость съема отвала для выполнения глубокой обработки, подрезающих крыльев, т.е. разукомплектование и возможность их потери, высокие затраты энергии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является «Устройство для безотвальной обработки почвы» (патент РФ №2468558). Устройство содержит сварную двухбрусную раму, снабженную системой навески, опорными элементами, расставленными в шахматном порядке рабочими органами. Рабочие органы имеют стойки с загнутым концом с долотами и лапами. Долота имеют заточку и напайку из металлокерамического сплава. Стойки с загнутыми концами изготовлены в виде цельной детали из трубы круглого сечения диаметром 90-95 мм и имеют косой срез. Долота изготовлены в виде эллиптических пластин с двумя серьговидными кронштейнами, накрывающими косой срез загнутого конца стойки и закреплены с помощью пальца. Сзади изгиба стойки жестко установлены два плоских кронштейна, между которыми вставлен кронштейн, жестко соединенный с лапой. Лапа выполнена полукруглой, с верхней заточкой и имеет ворошители в виде полосок металла, вырезанных частично в торце задней части лапы и отогнутых на угол 40-50°.

К недостаткам можно отнести низкие функциональные возможности из-за отсутствия возможности оборота пласта, в том числе гладкую вспашку.

Техническим решением является расширение функциональных возможностей средства, повышение качества обработки почвы.

Техническое решение достигается тем, что в известном устройстве для безотвальной обработки почвы, включающем сварную двухбрусную раму, снабженную системой навески, опорными элементами, расставленными в шахматном порядке стойками с долотами и рабочими органами, причем стойки, изготовлены в виде цельной детали из трубы круглого сечения диаметром 90-95 мм, выполнены с загнутыми концами и с косым срезом на конце для установки долот с заточкой и напайкой из металлокерамического сплава, оснащены сзади изгиба приваренными двумя плоскими трапецеидальными кронштейнами со скосом, при этом согласно изобретению стойки оснащены пластинчатыми наставками с отверстиями для переустановки и размещены спереди на брусьях рамы в приваренных парных пластинчатых кронштейнах, а сзади брусья рамы вслед за кронштейнами рабочих органов оснащены приваренными площадками, на них установлены оснащенные двигателями постоянного тока червячные редукторы, выходные валы которых выполнены удлиненными и оснащены прикрепленными к ним сваркой отвальными корпусами, выполненными в виде пятиугольных пластин, оснащенных внизу симметрично размещенными лемехами, а сверху треугольными крыльями, нижние концы валов установлены в шарнирных опорах жестко зафиксированных на стойках посредством стопорных колец и пластинчатых щитков, причем рабочие органы выполнены в виде полукруглых плоскорежущих лап, закрепленных в кронштейнах для их крепления под углом 10°, имеющих ворошители в виде полосок металла, вырезанных частично в торце задней части лапы и отогнутых на угол 40-50°, или для накопления талых вод в подпахотном горизонте - в виде съемных дренеров, причем двигатели постоянного тока выполнены в виде двигателя электрического шуруповерта, причем двигатели электрического шуруповерта соединены с аккумулятором трактора и оснащены системой обеспечения реверсивного поворота отвальных корпусов на угол +45° и -45° от направления движения.

Новыми элементами является то, что стойки оснащены пластинчатыми наставками с отверстиями для переустановки и размещены спереди на брусьях рамы в приваренных парных пластинчатых кронштейнах, а сзади брусья рамы вслед за кронштейнами рабочих органов оснащены приваренными площадками, на них установлены оснащенные двигателями постоянного тока червячные редукторы, выходные валы которых выполнены удлиненными и оснащены прикрепленными к ним сваркой отвальными корпусами, выполненные в виде пятиугольных пластин, оснащенных внизу симметрично размещенными лемехами, а сверху треугольными крыльями, нижние концы валов установлены в шарнирных опорах, жестко зафиксированных на стойках посредством стопорных колец и пластинчатых щитков, причем рабочие органы выполнены в виде полукруглых плоскорежущих лап, закрепленных в кронштейнах для их крепления под углом 10°, имеющих ворошители в виде полосок металла, вырезанных частично в торце задней части лапы и отогнутых на угол 40-50°, или для накопления талых вод в подпахотном горизонте - в виде съемных дренеров, причем двигатели постоянного тока выполнены в виде двигателя электрического шуруповерта, причем двигатели электрического шуруповерта соединены с аккумулятором трактора и оснащены системой обеспечения реверсивного поворота отвальных корпусов на угол +45° и -45° от направления движения.

Новизна заключается в том, что предложенным средством можно выполнять различные технологии основной обработки почвы: безотвального чизелевания на глубину от 30 до 60 см, безотвальной плоскорезной обработки, щелевания и дренирования почвы для накопления влаги, совмещения отвальной гладкой обработки на глубину до 20 см и разуплотнения плужной подошвы, совмещения отвальной гладкой обработки на глубину до 20 см с подрезанием плоскорезной лапой внутрипочвенных гребней. Новизна заключается также в том, что применена симметричная двухбрусная рама, а в качестве исполнительного механизма для поворота отвалов применены недорогие двигатели постоянного тока с питанием от аккумулятора трактора, оснащенные системой обеспечения реверсивного поворота отвальных корпусов на угол +45° и -45° от направления движения.

Новые элементы устройства известны в аграрной науке, но по данным патентной и научно технической литературы не обнаружена аналогичная заявленная совокупность признаков, позволяющая достичь технического результата.

На чертежах схематично отражено универсальное средство для обработки почвы: на Фиг 1 - вид сверху 4; на Фиг. 2 - вид А с глубиной обработки (а); на Фиг. 3 - то же, но с глубиной обработки (a_i); на Фиг. 4 - схема червячного редуктора; на Фиг. 5 и Фиг. 6 - сечения I и II; на Фиг. 7 - схема замещения плоскорезной лапы дренером.

Универсальное средство для обработки почвы содержит сварную двухбрусную раму 1, снабженную системой навески 2 и опорными элементами 3. На брусьях рамы 1 спереди в шахматном порядке приварены парные пластинчатые кронштейны 4, в которых закреплены рабочие органы. Рабочие органы имеют оснащенные наставками 5 стойки 6. При этом наставки 5 выполнены пластинчатыми и с отверстиями для переустановки, а стойки 6 изготовлены в виде цельной детали из трубы круглого сечения диаметром 90-95 мм и выполнены с загнутыми концами и с косым срезом на конце, где закреплены долота 7 с заточкой и напайкой из металлокерамического сплава. Также стойки 6 сзади изгиба оснащены приваренными двумя плоскими трапецеидальными со скосом кронштейнами 8 для установки и закрепления под углом 10° полукруглых плоскорежущих лап 9. Лапы 9 имеют верхнюю заточку и ворошители 10 в виде полосок металла, вырезанных частично в торце задней части лапы и отогнутых на угол 40-50°. Сзади, вслед за кронштейнами 4, брусья рамы 1 оснащены приваренными площадками 11, на которых установлены оснащенные двигателями постоянного тока 12 червячные редукторы 13. Валы якорей двигателей 12 кинематически связаны посредством червячных валов 14 и шестерен 15 с выходными валами 16 редукторов 13. Валы 16 выполнены удлиненными и оснащены прикрепленными к ним сваркой отвальными корпусами, выполненными в виде пятиугольных пластин 17, оснащенных внизу симметрично размещенными лемехами 18, а сверху треугольными крыльями 19. При этом нижние концы валов 16 установлены в шарнирных опорах 20, жестко зафиксированных на стойках 6 посредством стопорных колец 21 и пластинчатых щитков 22. В кронштейнах 8 вместо лап 9 можно устанавливать съемные дренеры 23. Двигатели постоянного тока 12 выполнены в виде двигателя электрического шуруповерта, причем двигатели электрического шуруповерта соединены с аккумулятором трактора и оснащены системой обеспечения реверсивного поворота отвальных корпусов на угол +45° и -45° от направления движения.

Работа универсального средства для обработки почвы осуществляется следующим образом.

При выполнении безотвального чизелевания на глубину от 30 до 60 см, безотвальной плоскорезной обработки, механизатор ключом вращает червячный вал 14, а вместе с ним шестерню 15 и выходной вал 16 в корпусе редуктора 13 и в опоре 20 и устанавливает отвальные корпуса (пятиугольные пластины 17, лемеха 18, треугольные крылья 19) в нейтральное положение параллельно направлению движения. Глубина обработки отвального корпуса отрегулирована опорным колесом 3 и составляет 20 см. Затем на необходимую глубину обработки выдвигают стойку 6 с долотом 7 и с лапой 9, для чего предварительно расфиксировав стопорное кольцо 21, перемещают наставки 5 в кронштейнах 4 рамы 1.

Для щелевания и дренирования почвы для накопления влаги снимают лапу 9, и вместо нее в кронштейнах 8 устанавливается и фиксируется дренер 23.

В поле навешенную с помощью навески 2 на трактор раму 1 опускают в рабочее положение и производят обработку почвы.

Для совмещения отвальной гладкой обработки на глубину до 20 см и разуплотнения плужной подошвы стойки 6 устанавливают на глубину 30 см.

Для совмещения отвальной гладкой обработки на глубину до 20 см с подрезанием плоскорезной лапой внутрипочвенных гребней стойки 6 устанавливают на глубину 60 см.

В поле в транспортном положении включают двигатель 12 и проворачивают отвальные корпуса на угол +45°. Затем навешенную с помощью навески 2 на трактор раму 1 опускают в рабочее положение и производят обработку почвы. В конце загона перед разворотом поднимают раму 1 в транспортное положение и включают реверс, проворачивают отвальные корпуса на угол -45°. Затем навешенную с помощью навески 2 на трактор раму 1 опускают в рабочее положение и производят обработку почвы в обратную сторону, и т.д.

Опора 20 повышает надежность крепления отвальных корпусов. Щиток 22 перекрывает проход почвы между стойкой 6 и валом 16.

Применение универсального средства для выполнения различных технологий основной обработки почвы, таких как безотвальное рыхление, щелевание, дренирование и совмещение его с гладкой вспашкой, обеспечивает соответственно расширение его функциональных возможностей и повышение качества обработки почвы.