Результат интеллектуальной деятельности: Многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к техническим средствам для основной безотвальной обработки почвы.

Известно множество почвообрабатывающих устройств, содержащие как отвальные так безотвальные рабочие органы, рыхлители пассивного и активного действия (RU 2335107, МПК, 2008, SU 1664128 МПК, RU 2335107, МПК,2008, РФ 2491807, МПК,2012; RU 136275, МПК, 2013; RU 136674, МПК, 2014).

Недостатком известных почвообрабатывающих устройств является то, что все они предназначены обрабатывать почву механическим воздействием на нее, что приводит к нарушению структурного содержания почвы, ее уплотнению и ухудшению водо-воздушного режима.

Наиболее, близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для обработки почвы, содержащее несущую раму и установленные на ней рабочие органы с воздушно-импульсным приводом, три секции, жестко закрепленные на раме с возможностью демонтажа, первая и третья из которых складывающиеся, вторая секция – базовая - выполнена со сницей, опорными и транспортными колесами и баллоном сжатого воздуха, каждая секция выполнена в виде двух рам (патент РФ № 183739, МПК A01B79/02, 2018 г.).

Недостатком известного устройства является высокое тяговое сопротивление агрегата при обработке почвы, по этой причине низкая рабочая скорость, что приводит к снижению производительности.

Технической задачей предполагаемого изобретения является снижение тягового сопротивления агрегата, увеличение производительности за счет роста скорости агрегата.

Поставленная техническая задача достигается тем, что многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель, содержащий несущую раму и установленные на ней рабочие органы с воздушно-импульсным приводом, три секции, жестко закрепленные на раме с возможностью демонтажа, первая и третья из которых складывающиеся, вторая секция – базовая - выполнена со сницей, опорными и транспортными колесами и баллоном сжатого воздуха, каждая секция выполнена в виде двух рам, согласно изобретению, передняя рама каждой секции выполнена в виде полого вала, связанного с баллоном сжатого воздуха, с жестко закрепленными на нем рабочими органами в виде обода, полых ступицы и спиц со съемными конусными насадками в виде корпуса и втулки - поршня с радиальными отверстиями на них и заостренным наконечником, спицы с конусными насадками выполнены в виде логарифмической спирали, при этом угол между конусной насадкой и спицей составляет 120^о, насадки установлены с возможностью изменения их количества, рабочие органы выполнены c возможностью смещения вдоль рамы при изменении вида обработки почвы, на задней раме каждой секции закреплены почвообрабатывающие фрезы и кольчато-зубчатые катки, установленные с возможностью их замены.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1. Представлен многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель, вид сверху; на фиг. 2. то же, вид сбоку; фиг. 3 – то же, рабочий орган; на фиг. 4 – то же, две позиции конусной насадки: а) над почвой с выдвинутым заостренным наконечником; б) в почве с замкнутым наконечником; фиг. 5 – то же, система пуска сжатого воздуха.

Многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель содержит три секции, первая 1 и третья 2 из которых складывающиеся, вторая секция 3 – базовая - выполнена со сницей 4, опорными 5 и транспортными 6 колесами и баллоном 7 сжатого воздуха. Передняя рама каждой секции выполнена в виде полого вала 8, связанного с баллоном сжатого воздуха 7, с жестко закрепленными на нем рабочими органами в виде обода 9, полых ступицы 10 и спиц 11. Спицы 11 изготовлены со съемными конусными насадками 12, содержащими корпус 13, втулку - поршень 14 с радиальными отверстиями 15 и 16 на них и заостренным наконечником 17. Конусные насадки 12 установлены с возможностью изменения их количества. Рабочие органы выполнены c возможностью смещения вдоль рамы при изменении вида обработки почвы, например, от полостной обработки почвы на сплошную. На задней раме каждой секции 1, 2 и 3 на кронштейнах закреплены почвообрабатывающие фрезы 18 и кольчато-зубчатые катки 19, установленные с возможностью их замены на ширину захвата зависящей от вида (сплошной или полосной) обработки почвы сжатым воздухом.

Передние рамы каждой секции 1, 2 и 3 выполнены в виде полого вала 8 и подсоединены к баллону 7 сжатого воздуха через пневмоэлектроклапаны 20, микрорессиверы 21 и пневмоэлектроклапаны 22. Каждый микрорессивер 21 имеет устройство для изменения объема, например поршень 23, перемещаемый внутри цилиндра 24 с помощью винтового механизма 25. В зависимости от физико-механических свойств почвы определяется и устанавливается требуемый объем сжатого воздуха в микрорессивере 21 с помощью винтового механизма 25. По команде системы управления производится дозаправка микрорессиверов 21 сжатым воздухом большого давления перед очередным импульсным воздействием на почву из баллона высокого давления 7 через общую заправочную магистраль за счет кратковременного открытия пневмоэлектроклапанов 20. Постоянное рабочее давление в баллонах 7 поддерживается компрессором (не показан).

Конусная насадка 12 является продолжением спиц 11 с резьбовым соединением к ним под углом 120⁰. Отверстия 15 и 16 выполнены для прохода сжатого воздуха. Цилиндрический корпус 13 содержит хвостовик 26 удерживающий втулку - поршень 15 от выпадения из пневмоканала 27. На конце пневмоканала 27 выполнена отбуртовка 28 корпуса 13, взаимодействующая с хвостовиком 26.

Многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель работает следующим образом.

Перед движением агрегата с помощью гидроцилиндров 29 полые валы 8 всех секций, вместе с жестко закрепленными на них ободами 9, полыми ступицами 10 и спицами 11 с конусными насадками на конце 12, опускают на установочную глубину обработки почвы. Сжатый воздух к насадкам 12 поступает из баллона 7 высокого давления, проходя общую заправочную магистраль, ступицу 10 и спицы 11. Компрессор поддерживает постоянное давление сжатого воздуха в баллоне 7. При открытии пневмоэлектроклапанов 20 происходит заполнение всех микрорессиверов 21 трех секций (трубопроводы не показаны) сжатым воздухом высокого давления. После их заполнения пневмоэлектроклапаны 20 закрываются и отсекают их от общей заправочной магистрали. Таким образом, все микрорессиверы 21 оказываются подготовленными для подачи малообъемного импульса сжатого воздуха к конусным насадкам 12 через полый вал 8. По команде системы управления срабатывают пневмоэлектроклапаны 22 и обеспечивают подачу сжатого воздуха большого давления из микрорессиверов 21 в полый вал 8. Далее поток сжатого воздуха направляется к конусным насадкам 12, следуя через ступицу 10 и спицы 11 к втулкам - поршням 14 и заставляет конечник 17 выдвинутся до упора. В это время и радиальные отверстия 15 и 16 находятся перекрытыми, а хвостовик 26 удерживает втулку - поршень 14 с заостренным наконечником 17 от выпадения из пневмоканала 27, упираясь на отбортовку 28 трубчатой части. При этом все конусные насадки 12 вращаясь над поверхностью почвы, находятся не в рабочем положении, т.е. до их входа в почву и после выхода из нее.

Обод 9 вращаясь, поочередно погружает в почву спицы 11 с конусными насадками 12. Заостренный наконечник 17 конусной насадки 12, закрепленный под углом 120^о к спице 11 внедряется в почву под углом, зависящий от глубины обработки почвы. По мере углубления наконечника 17 почва противодействием заставляет втулку - поршень 14 вернутся в исходное положение. Отверстия 15 и 16 совпадают, что способствует выходу сжатого воздуха. Выход импульсов сжатого воздуха в внутрипочвенное пространство характеризуется микровзрывным воздействием на почву, в последствии происходит рыхление. После этого цикл повторяется. Внедрение в почву наконечника 17 требует минимальной энергетики за счет сцепления его заостренной части с почвой.

Почвообрабатывающие фрезы 18, расположенные за колесами 6 измельчают почву, а кольчато-зубчатые катки 19 завершают обработку почвы уплотняя поверхность.

Многофункциональный почвообрабатывающий агрегат для восстановления деградированных земель позволяет за один проход проводить обработку почву прецинзионно пульсирующими ударами сжатого воздуха на установочную глубину, фрезы 18 измельчают почву, а кольчато-зубчатые катки 19 завершают обработку почвы уплотняя поверхность.

В настоящее время в отечественном и мировом земледелии широкое признание получают новые энерго- и экологически эффективные почвовлагосберегающие технологии, основанные на сокращении количества и глубины обработок почвы, что способствует не только сохранению плодородия, но и обеспечивают значительное снижение трудовых и энергетических затрат и рост урожайности сельхозкультур, что важно при проведении восстановительных обработок деградированных угодий. Однако технических средств, для выполнения поставленной задачи крайне мало, а почвообрабатывающей сельскохозяйственной техники работающей на основе сжатого воздуха и вовсе нет.

Выполнение устройства для обработки почвы трехсекционным со складывающимися боковыми секциями позволяет менять ширину захвата.

Применение заявляемого устройства позволит снизить тяговое сопротивление агрегата, увеличить его производительность за счет роста скорости.