Способ улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв и устройство для его осуществления

 

Использование: сельское хозяйство. Сущность изобретения: с целью снижения сопротивления рабочего органа при нарезании в почве шелей сложной конфигурации, повышения стойкости шелей и эффективности воздействия на почву поливной воды и воздуха, при реализации способа, включающего нарезание водоперехватывающих шелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами, последние формируют в два этапа: пассивным воздействием на почву на величину 0,25. . . 0,33 от минимального сечения и импульсным воздействием до заданной величины. Устройство для осуществления способа содержит рабочий орган в виде стойки с конусовидными ребрами, долота на нижнем участке стойки и приводного вала с дисками, при этом конусовидные ребра на боковинах стойки расположены друг против друга, приводной вал размещен наклонно за стойкой, а диски установлены на валу симметрично относительно его оси вращения за конусовидными ребрами стойки 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологии и техническим средствам для возделывания многолетних кормовых культур на орошаемых почвах.

Известен способ улучшения водно-воздушного режима почвы, согласно которому одновременно с нарезкой в почве вертикальных створов (водоперехватывающих щелей) дополнительно перерезают несколько кротодрен, в которые подают оросительную воду или стоки [1] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится недостаточное поперечное сечение нарезаемых кротодрен при повышенном сопротивлении перемещению в почве рабочего органа.

Известен рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого предусмотрены конусовидные ребра для местного расширения стенок щели [2] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится недостаточно высокая эффективность получаемой при этом щели в виде кротовин и повышенное сопротивление рабочего органа.

Наиболее близким способом и устройством того же назначения к изобретению является способ щелевания почвы по посевам многолетних кормовых культур и устройство для его осуществления, согласно которым производят нарезание водоперехватывающих щелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами, которые формируют импульсным воздействием, при этом рабочий орган в виде вертикальной стойки и долота на нижнем участке снабжен приводным валом с дисками для формирования очаговых резервуаров [3] Недостатки прототипа повышенная энергоемкость формирования очаговых резервуаров за счет эксцентрично установленных на приводном валу дисков с криволинейными поверхностями, ограниченное поперечное сечение очаговых резервуаров и нависание находящихся в почве корневых и растительных остатков, поскольку приводной вал с дисками расположены в соответствующих вырезах стойки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, снижение энергоемкости и повышение качества технологического процесса формирования в почве щелей с очаговыми резервуарами при расширении поперечного сечения резервуаров.

Технический результат снижение сопротивления рабочего органа при выполнении технологического процесса, повышение стойкости сформированной в почве щели сложной конфигурации, увеличение эффективности воздействия на почву поливной воды, животноводческих стоков и атмосферного воздуха.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем нарезание щелерезом водоперехватывающих щелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами с размещением вытесняемой почвы в боковинах щелей и резервуарах и последующим уплотнением стенок, очаговые резервуары формируют в два этапа: пассивным воздействием на почву на величину 0,25.0,33 от номинального сечения и импульсным воздействием до заданной величины. В устройстве для осуществления способа, содержащем раму, кронштейны навески, опорные колеса и рабочий орган для нарезки щелей и очаговых резервуаров в виде стойки с конусовидными ребрами, долота на нижнем участке и приводного вала с дисками, конусовидные ребра на боковинах стойки расположены друг против друга, приводной вал размещен наклонно за стойкой, а диски установлены на валу симметрично относительно его оси вращения за конусовидными ребрами стойки. Стойка выполнена из двух соединенных между собой пластин, при этом конусовидные ребра образованы за счет деформации соответствующих пластин; стойка снабжена разнесенными по длине втулками и установлена между парами балок рамы.

На фиг. 1 показан орошаемый участок с оросителями и нарезанными водоперехватывающими щелями; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1, поперечное сечение щели с очаговыми резервуарами, выполненными на первом этапе (тонкие линии) и на втором этапе (контурные линии), и с эпюрами плотности почвы; на фиг.3 то же, но после орошения с выделенными зонами прокачивания щели и очаговых резервуаров; на фиг.4 орудие для нарезки щелей с очаговыми резервуарами, план; на фиг. 5 то же, вид сбоку; на фиг.6 рабочий орган для нарезки щелей и формирования очаговых резервуаров, вид сбоку; на фиг.7 то же, вид спереди; на фиг. 8 то же, план; на фиг.9 сечение Б-Б на фиг.6; на фиг.10 сечение В-В на фиг.6; на фиг.11 сечение Г-Г на фиг.6; на фиг.12 сечение Д-Д на фиг.5.

Способ улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв реализуют следующим образом.

На орошаемом участке с посевами многолетних кормовых культур перпендикулярно оросителям 1 и направлению посевов, например, люцерны, с помощью щелерезов производят нарезку водоперехватывающих щелей 2 (фиг.1). Щели нарезают с интервалами 3; 2 и 1,4 м для люцерны соответственно второго, третьего и четвертого года произрастания. В вертикальном створе каждой щели 2 ярусно с интервалом 15.18 см формируют симметрично расположенные по бокам очаговые резервуары 3 (фиг.2). Стенки 4 резервуаров 3 образованы поверхностью второго порядка, которую выполняют в два этапа. На первом этапе с помощью конусовидных ребер на рабочем органе осуществляют пассивное воздействие на почву на величину 0,25.0,33 от номинального сечения резервуара 3 формируют предварительные резервуары а (на фиг.2 обозначены тонкими линиями).

Формирование предварительных резервуаров достигается в основном за счет повышения плотности почвы в местах ее дополнительной деформации. На втором этапе завершают формирование резервуаров 3 до заданной величины стенки 4 резервуаров образуют за счет импульсного воздействия на почву с частотой 9.17 с^-1. В нижней части щели формируют разрыхленный участок 5. Вытесняемая почва размещается в боковинах щелей и резервуарах. В конечном итоге почва смещается за счет уплотнения стенок полученной при этом щели сложной конфигурации, где плотность почвы наибольшая у боковых выступов резервуаров 3.

На фиг.2 показано сравнительное увеличение плотности почвы (первоначальная плотность почвы не учитывается), где максимальная плотность изображена участком 6. При осуществлении полива участка оросительная вода или животноводческие стоки поступает в щели 2 с очаговыми резервуарами 3 и нижним разрыхленным участком 5. Через стенки щели 2, нижний участок 5 и частично через стенки 4 резервуаров 3 вода или жидкость стоков увлажняет горизонты почвы. Зона увлажнения щели 2 с очаговыми резервуарами 3 показана заштрихованным контуром 7 на фиг.3.

Таким образом, формирование водоперехватывающих щелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами в два этапа за счет пассивного и импульсного воздействий на почву способствует снижению энергоемкости данного технологического процесса и одновременно с этим расширению поперечного сечения резервуаров и повышению стойкости полученной при этом щели сложной конфигурации. По окончании полива вода или стоки поступают по горизонтам к корням сельскохозяйственных растений, при этом контуры увлажнения от оросителя 1 в основном смыкаются. Наличие в щелях очаговых резервуаров повышенного сечения и с уплотненными стенками способствует также улучшению воздухообмена, интенсификации развития аэробной микрофлоры, расположению органических остатков и лучшему усвоению растениями питательных веществ, повышению срока действия этого процесса при повторных использованиях водоперехватывающих щелей. В результате этого улучшается водно-воздушный режим орошаемых почв.

Устройство для улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв (фиг. 4-12) выполнено в виде навесного на транспортную базу 8 сельскохозяйственного орудия, которое содержит раму 9, кронштейны навески 10, опорные колеса 11 и рабочие органы 12 для нарезки щелей и формирования очаговых резервуаров. Последние выполнены в виде вертикально расположенной стойки 13 с конусовидными ребрами 14, долота 15 на нижнем участке стойки и приводного вала 16 с дисками 17. Конусовидные ребра 14 на боковинах стойки 13 расположены симметрично друг против друга. Стойка 13 выполнена из двух соединенных между собой пластин б и в, при этом конусовидные ребра образованы за счет деформации соответствующих пластин (фиг.9).

Стойка 13 снабжена разнесенными по длине втулками и с помощью оси 19 установлена между парами балок г и д, принадлежащими раме 9 (фиг.6, 12); в верхней части стойки предусмотрен обширный вырез для облегчения. Долото 15 на нижнем участке стойки установлено с возможностью его шарового выдвижения (фиг. 6). На криволинейно-вогнутой фронтальной плоскости 20 стойки за счет соответствующей заточки, наплавки и смещения пластин б и в образовано износостойкое лезвие (фиг.6,9). Тыльная сторона стойки 13 имеет наклон в сторону долота 15. На этой части стойки вверху и внизу предусмотрены опоры 21, в которых установлен приводной вал 16 с дисками 17, следовательно, приводной вал размещен наклонно за стойкой (фиг.5,6). Сечение приводного вала 16 между опорами 21 имеет форму квадрата, а в дисках 17 предусмотрены соответствующие квадратные отверстия; диски имеют форму цилиндра, симметричного относительно оси вращения вала 16. На приводном валу между нижними опорой 21 и диском 17 предусмотрена опорная втулка 22, между остальными дисками и верхней опорой распорные втулки 23 (фиг.10). Подбором длины втулок 22 и 23 диски 17 устанавливаются на приводном валу 16 таким образом, чтобы диски располагались за конусовидными ребрами 14 стойки 13 (фиг.6). Опоры 21 приводного вала включают в себя сферические подшипники качения (фиг.10, 11). Верхние приводные концы е приводных валов имеют шлицы (фиг.6, 10), с помощью которых посредством конических угловых редукторов 24 и карданного телескопического вала 25 приводные валы соединены с валом отбора мощности транспортной базы 8 (фиг. 4,5). Транспортная база содержит гидронавеску с нижними 26 и верхней 27 тягами для соединения с сельскохозяйственным орудием.

Устройство для улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв работает следующим образом.

При первичной сборке сельскохозяйственного орудия рабочие органы 12 своими втулками 18 с помощью осей 19 соединяются с парами балок г и д рамы 9, долота 15 предварительно устанавливаются на стойках 13 в крайнее заднее положение. Далее орудие своими кронштейнами 10 соединяется с нижними 26 и верхней 27 тягами гидронавески транспортной базы 8, карданный телескопический вал 25 соединяется с валом отбора мощности транспортной базы, опорными колесами 11 устанавливают заданную глубину щели. После предварительного заглубления рабочих органов при движении транспортной базы стойки 13 своими износостойкими лезвиями на криволинейно вогнутой плоскости 20 разрезают почвенный пласт с корневыми и растительными остатками, далее толщиной пластин с и в, а также посредством долот 15 и конусовидных ребер 14 на стойках 13 формируют в почве водоперехватывающие щели 2 с предварительными резервуарами а и разрыхленным участком 5 в нижней части. Одновременно с этим от вала отбора мощности транспортной базы 8 посредством карданного телескопического вала 25, конических угловых редукторов 24 и шлицев верхних выходных концов е передается вращательное движение на наклонно размещенные за стойками 13 приводные валы 16. Последние, вращаясь в своих опорах 21, посредством квадратного соединения передают вращение на диски 17, расположенные за конусовидными ребрами 14 стоек. Своим импульсным воздействием на почву с частотой 9.17 с^-1 диски 17 на приводных валах 16 завершают формирование очаговых резервуаров 3 до заданной величины, уплотняя стенки 4 резервуаров.

За счет наклонного положения приводных валов 16, при симметричном размещении дисков 17 относительно оси вращения вала достигается сложное движение внешних кромок дисков, в результате чего формируются очаговые резервуары с профилем стенок 4, образованных поверхностью второго порядка. За счет формирования очаговых резервуаров 3 в два этапа пассивным воздействием на почву конусовидных ребер 14 стоек на величину 0,25.0,33 от номинального сечения и импульсным воздействием дисков 17 с наклонной осью вращения достигается расширение поперечного сечения резервуаров и повышение плотности их стенок 4.

Ярусное расположение в створе каждой щели 2 очаговых резервуаров 3 с интервалом 15.18 см способствует образованию нескольких контуров увлажнения при подаче в водоперехватывающие щели 2 оросительной воды или стоков, а в сочетании с расширенным поперечным сечением и повышенной плотностью стенок 4 резервуаров повышает стойкость щелей за счет замедления заиливания и размыва стенок. В межполивной период почва будет более интенсивно аэрироваться, что, в конечном счете, способствует улучшению водно-воздушного режима орошаемых почв. Наряду с этим при формировании очаговых резервуаров в два этапа снижается энергоемкость технологического процесса. Наличие в сельскохозяйственном орудии долота 15 с возможностью шагового выдвижения, износостойкого лезвия на режущей криволинейно вогнутой фронтальной плоскости 20 стойки 13, конусовидных ребер 14, образованных за счет деформации пластин б и в стойки, разнесенных по длине стойки втулок 18, установленных между парами балок г и д рамы 19, обширного выреза в верхней части стойки, наклонного расположения приводного вала 16 за стойкой и симметричного размещения дисков 17 относительно оси вращения вала способствует снижению металлоемкости, технологичности при изготовлении, улучшении монтажеспособности, повышению износостойкости и срока службы, снижению сопротивления при работе.

Формула изобретения

1. Способ улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв, включающий нарезание щелерезом водоперехватывающих щелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами с размещением вытесняемой почвы в боковинах щелей и резервуарах и последующим уплотнением стенок, отличающийся тем, что очаговые резервуары формируют в два этапа: пассивным воздействием на почву на величину 0,25 - 0,33 от номинального сечения, а затем импульсным воздействием заданной величины.

2. Устройство для улучшения водно-воздушного режима орошаемых почв, содержащее раму, кронштейн навески, опорные колеса и рабочий орган для нарезки щелей и очаговых резервуаров в виде стойки с конусовидными ребрами, долота на нижнем участке стойки и приводного вала с дисками, отличающееся тем, что конусовидные ребра на боковинах стойки расположены друг против друга, приводной вал размещен наклонно за стойкой, а диски установлены на валу симметрично относительно его оси вращения за конусовидными ребрами стойки.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что стойка выполнена из двух соединенных между собой пластин, при этом конусовидные ребра образованы за счет деформации соответствующих пластин.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что стойка снабжена разнесенными по длине втулками и установлена между парами балок рамы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12