Сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам сошников комбинированных агрегатов для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, например, при возделывании крупяных, зерноуборочных и зерновых культур, многолетних трав с семеноводческих целях. Цель изобретения - повышение равномерности глубины заделки семян путем регулирования их скорости транспортирования в сошнике. Сошник содержит корпус 1, наральник 2, цилиндрический диск 3, установленный на стойке корпуса с возможностью вращательного движения, кольцевые пластины 4, гаситель скорости семян 9. Новым в сошнике является то, что цилиндрический диск 3 выполнен желобчатым, с чередующимися выступами 10 и впадинами 11 по его цилиндрической поверхности и между кольцевыми пластинами установлена ограничительная пластина 5, которая охватывает выступы желобков и совместно с их впадинами образует раздельные камеры для транспортирования семян на дно посевной бороздки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам сошников комбинированных агрегатов для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, применяемых, например, при возделывании крупяных, зерноуборочных и зерновых культур, многолетних трав в семеноводческих целях.

Известен сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, конструктивные элементы которого закреплены на корпусе почвообрабатывающего рабочего органа [1] Известный сошник содержит килевидный наральник с уплотнительной пяткой, семянаправитель в виде наклонной плоскости и дополнительный уплотнитель почвенной прослойки над семенами. Килевидный наральник и семянаправитель установлены в пространстве между двумя параллельными, вертикально расположенными пластинами. Семянаправитель расположен с наклоном в сторону движения агрегата.

Известный сошник работает следующим образом. Килевидный наральник раскрывает посевную бороздку в почве, подготовленную почвообрабатывающим органом комбинированного агрегата, уплотняет ее дно. Вертикально расположенные пластины предохраняют посевную бороздку от преждевременного засыпания почвой. Семена из семяпровода поступают во внутрисошниковое пространство и семянаправителем подаются на дно бороздки, где укрываются тонким слоем почвы. Подача семян на дно бороздки осуществляется по ходу движения агрегата. Тонкий слой почвы над семенами уплотняется доуплотнителем, окончательная засыпка посевной бороздки производится загортачами комбинированного агрегата.

Недостатком известного сошника комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур является невысокая равномерность глубины заделки семян, которая объясняется тем, что семена подаются в посевную бороздку по направлению движения комбинированного агрегата. Известно, что в данном случае абсолютная скорость семян в момент их удара по уплотненной поверхности дна бороздки будет иметь величину значительно больше нуля. При этом нормальная составляющая данной скорости будет также не равна нулю, что приведет к увеличению ударного импульса и повышению неравномерности глубины заделки. Анализ конструктивно-технологической схемы сошника показал, что в его конструкции отсутствуют элементы, которые могли бы уменьшить величину нормальной составляющей абсолютной скорости семян в момент их удаpа о поверхность дна бороздки, что тождественно уменьшению ударного импульса.

Наиболее близким техническим решением является конструкция сошника для высева семян сельскохозяйственных культур [2] Известный сошник содержит корпус, цилиндрический диск с закрепленными сопряженно на его боковых поверхностях кольцевыми пластинами равновеликих диаметров, килевидный наральник, семянаправитель и гаситель скорости семян после их первого соударения с дном бороздки, расположенные в зазоре между кольцевыми пластинами. Кольцевой диск установлен на корпусе сошника с возможностью вращательного движения. Корпус сошника может быть закреплен на стойке почвообрабатывающего рабочего органа комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур. Известный сошник работает следующим образом. При поступательном движении агрегата килевидный наральник раскрывает в почве посевную бороздку, уплотняет ее дно. Кольцевые пластины и гаситель скорости семян предохраняют посевную бороздку от преждевременного засыпания почвой. Семена по транспортирующей поверхности семянаправителя движутся к дну бороздки в противоположном скорости сошника направлении. Вследствие того, что транспортирующая поверхность в сошнике данной конструкции выбрана в виде ветви кубической параболы с вершиной в окрестности точки схода семян с направителя, углы их падения на дно бороздки приближаются к прямым. Подача семян на дно бороздки под углом π/2 позволяет уменьшить величину нормальной составляющей абсолютной скорости в момент удара. Однако под действием тангенциальной составляющей силы удара они продолжают движение вдоль открытой части бороздки противоположно направлению поступательного движения сошника. Засыпка семян в посевной бороздке производится путем самоосыпания почвы, а также с помощью загортачей комбинированного агрегата.

Недостатком конструкции известного сошника является то, что относительная скорость перемещения семян по транспортирующей поверхности семянаправителя практически не зависит от величины скорости его поступательного движения в почве. Это приводит к тому, что уменьшение нормальной составляющей абсолютной скорости семян в момент удара о поверхность дна бороздки вызывает соответствующее приращение тангенциальной составляющей данной скорости. Указанное явление одна из существенных причин того, что семена после их схода с направителя продолжают движение за пределы защищенной кольцевыми пластинами и гасителями скорости зоны посевной бороздки, где они могут располагаться на поверхность дна, частично засыпанную почвой. Поэтому работа сошника данной конструкции на высоких скоростях приводит к увеличению неравномерности глубины заделки.

Цель изобретения заключается в повышении равномерности глубины заделки семян путем регулирования скорости их транспортирования в сошнике.

Указанная цель достигается тем, что в сошнике комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, содержащем корпус, цилиндрический диск, установленный на стойке корпуса с возможностью вращательного движения, кольцевые пластины равновеликих диаметров, сопряженно закрепленные на боковых поверхностях цилиндрического диска, килевидный наральник, семянаправитель и гаситель скорости семян, расположенные в зазоре между кольцевыми пластинами, цилиндрический диск выполнен желобчатым с чередующимися выступами и впадинами по его цилиндрической поверхности, а между кольцевыми пластинами установлена ограничительная пластина, которая охватывает выступы желобков и образует совместно с их впадинами разделение камеры для транспортирования семян на дно посевной бороздки.

Ограничительная пластина сошника комбинированного агрегата выполнена по форме дуги окружности и установлена на корпусе килевидного наральника, причем в верхней части она имеет технологическое отверстие для установки семяпровода, а в нижней желоб, расположенный с уклоном в сторону дна посевной бороздки. Кроме того, ограничительная пластина сопряжена с боковыми поверхностями кольцевых пластин и торцами выступов желобков диска с зазоров, величина которого меньше минимального размера высеваемых семян.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает достижение указанной цели с помощью раздельных камер для транспортирования семян на пути от семяпровода до поверхности дна посевной бороздки. Угловую скорость перемещения транспортирующих камер в полости сошника выбирают с учетом поступательной скорости агрегата, физических свойств, почвы, характеристик семян. Регулирование скорости диска осуществляют путем выбора передаточного отношения механизма передачи движения от опорно-приводных колес агрегата к валу цилиндрического диска согласно условию: цилиндрический диск во время работы должен иметь такую угловую скорость, при которой значения вертикальных и горизонтальных перемещений семян после их удара о поверхность дна бороздки не будут выходить за пределы агротехнических допусков на неравномерность глубины заделки и распределения интервалов между семенами по длине рядка.

Доказательство соответствия технического решения критериям "новизна" и "существенные отличия" заключается в следующем.

Известно, что одним из факторов, способствующих повышению посевных качеств семян, является обеспечение в процессе вегетации растенийодинаковых темпов их роста на всей площади посева, что приводит к одновременному созреванию семян и снижению их разнокачественности.

На практике одинаковые темы роста обеспечивают различными путями, в т.ч. за счет повышения равномерности глубины заделки семян в посевной бороздке, что обеспечивает аналогичные условия для их жизнедеятельности в процессе прорастания.

Высокое качество заделки семян по глубине зависит от влияния значительного числа факторов, среди которых следует выделить глубину предпосевной культивации и ее равномерность, а также направление и скорость подачи семян на дно посевной бороздки конструктивными органами сошника [3] Результаты экспериментальных исследований показывают, что одним из путей решения задачи повышения равномерности глубины заделки семян при возделывании сельскохозяйственных культур в семеноводчестве является совмещение технологических операций предпосевной культивации и высева семян за один проход комбинированного агрегата.

Анализ работы комбинированных агрегатов для обработки почвы и посева позволили установить, что к их сошникам предъявляются повышенные требования по качеству рабочего процесса. Сошники этих агрегатов работают в условиях, для которых характерны следующие обстоятельства: 1) бороздообразование производится непосредственно за процессом обработки почвы; 2) после прекращения воздействия почвообрабатывающего рабочего органа почвенные частицы продолжают движение с конечной скоростью в сторону зоны бороздообразования; 3) к моменту бороздообразования в почве не завершен первый этап процесса ее реализации.

Вышеуказанные обстоятельства накладывают на работу конструктивных элементов сошников требования, которые заключаются в необходимости обязательного образования на глубине заделки семян уплотненной поверхности дна бороздки и укладки на него высеваемых семян.

Как следует из теории абсолютно упругого удара, укладка семян на уплотненное дно (жесткую поверхность) без их рассеивания по глубине бороздки возможна в случае, когда нормальная составляющая их абсолютных скоростей после удара о преграду будет иметь нулевое (на практике достаточно близкое к нулевому) значение. Выполнение данного условия может быть реализовано различными путями, в т. ч. выбором формы транспортирующей поверхности семянаправителя, которая задает величину угла и скорость схода семян на поверхность дна посевной бороздки.

Однако решение задачи об регулировании величины нормальной составляющей абсолютной скорости семени в момент его удара о поверхность дна посевной бороздки приводит к противоречию: изменение нормальной составляющей этой скорости обязательно сопровождается обратно пропорциональным изменением ее тангенциальной составляющей. Поэтому, практическое применение выводов, вытекающих из теории удара, не приводит к устранению вышеприведенного противоречия.

Для разрешения данного противоречия необходимо применить метод компромиссного оптимума, который применительно к задаче повышения равномерности глубины заделки заключается в следующем: для заданной поступательной скорости движения агрегата необходимо подобрать такое значение относительной скорости перемещения семян по транспортирующей поверхности сошника, при которой рассеивание значений глубины заделки и интервалов между семенами в рядке было бы минимальным, или же выходило за пределы агротехнических допусков на эти параметры.

Применение данного метода на практике вызывает необходимость создания устройств для высева и заделки семян в почву, позволяющих регулировать относительную скорость их перемещения по транспортирующим поверхностям сошников в зависимости от величины поступательной скорости.

Предлагаемое техническое решение позволяет выполнять регулирование относительной скорости транспортирования семян в сошнике.

Сопоставительный анализ информации, приведенной в приложении, показывает, что заявляемое техническое решение от прототипа отличается тем, что цилиндрический диск выполнен желобчатым с чередующимися выступами и впадинами по его цилиндрической поверхности, что между кольцевыми пластинами установлена ограничительная пластина, что она охватывает выступы желобков и образует с их впадинами камеры для транспортирования семян на дно бороздки.

Таким образом, заявляемый сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур соответствует критерию "новизна".

Анализ признаков заявляемого решения на соответствие критерию "существенные отличия" позволили установить следующее.

В заявляемой конструкции сошника реализована задача повышения равномерности глубины заделки семян путем регулирования скорости их транспортирования в сошнике.

В известных конструкциях сошников аналогичная задача решалась путем выбора рациональных конструктивных схем механизмов навески сошников и обоснования их параметров, стабилизации кинематических параметров движения зернового потока в рабочих полостях сошников (выбор рациональных форм конструктивных элементов наральников, семянаправителей и т. п.), применения различных приспособлений к сошникам в виде пластин, щек, каточков, пяток и т. д.

Анализ путей решения задачи повышения равномерности глубины заделки показывает, что регулирование относительной скорости перемещения семян по технологическим поверхностям или совместно с ними, как реализовано в заявляемом изобретении, в известных конструкциях сошников не предусмотрено.

Однако, именно техническое решение, позволяющее производить регулирование углового перемещения транспортирующих камер пропорциональнопоступательной скорости сошника (агрегата) приводит к получению сверхсуммарного результата.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной отрасли техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежами и технологическими схемами. На фиг. 1 изображен сошник, вид сбоку (левая по ходу агрегата кольцевая пластина условно не показана= на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1; на фиг. 3 показана технологическая схема рабочей секции комбинированного агрегата, вид сбоку; на фиг. 4 то же самое, вид сверху.

Сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур содержит корпус 1, наральник 2, цилиндрический диск 3, кольцевые пластины 4, ограничительную пластину 5, технологическое отверстие 6 для установки семяпровода, наклонный желоб 7, вал привода цилиндрического диска 8, гаситель скорости семян 9. На цилиндрической поверхности диска 3 расположены выступы 10 и впадины 11.

Сошник закреплен на стойке 12 рыхлительной лапы 13, которая установлена на грядиле 14 механизма навески 15 рабочей секции комбинированного агрегата. Дополнительно на грядиле 14 установлены бункер 16 для семян, высевающий аппарат 17, семяпровод 18, опорный 19 и прикатывающий катки 20, загортачи 21. Каждая рабочая секция установлена на раме 22 комбинированного агрегата. Кроме того, на раме 22 также установлены опорно-приводные колеса 23, механизм передачи движения 24, устройство для внесения минеральных удобрений и маркеры (условно не показаны).

Сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур работает следующим образом.

При движении по полю с рабочей скоростью рыхлительная лапа 12 крошит почву по следу будущего рядка. Килевидный наральник 2 на заданной глубине раскрывает в почве бороздку, уплотняется ее дно. Кольцевые пластины 4 и гаситель скорости семян 9 удерживают почвенные частицы со стенок от преждевременного осыпания. Высевающий аппарат 17 формирует зерновой поток в соответствии с заданной нормойвысева и через семяпровод 18 направляет его к технологическому отверстию 6.

Семена непрерывным потоком через технологическое отверстие 6 поступают в очередную открытую камеру транспортирования, образованную криволинейной поверхностью впадины 11 цилиндрического диска 3 и плоскими поверхностями кольцевых пластин 4. Перемена камер транспортирования для заполнения порцией семян производится непрерывно, угловая скорость движения камер транспортирования выбирается пропорциональной поступательной скорости сеялки, с учетом технологических свойств почвы и семян. После прохода технологического отверстия 6 очередная транспортирующая камера автоматически перекрывается ограничительной пластиной 5. При этом очередная порция семян транспортируется в зоне их выхода на поверхность дна посевной бороздки. При подходе транспортирующей камеры к наклонному желобу 7 постепенно увеличивается зазор между поверхностью ограничительной пластины 5 и поверхностью выступа 10 цилиндрического диска 3. Семена непрерывным потоком сходят с желоба 7 на поверхность дна посевной бороздки.

Первоначальная заделка семян осуществляется за счет осыпания почвенных частиц со стенки бороздки после прохода сошника. Окончательное заполнение посевной бороздки производится с помощью загортачей 21. Уплотнение почвенного слоя над семенами обеспечивается прикатывающим катком 20.

Технологическую подготовку комбинированного агрегата производят следующим образом. Семена засыпают в бункер 16, высевающий аппарат 17 регулируют на заданную норму высева. В конструкции комбинированного агрегата предусмотрено использование катушечного высевающего аппарата с индивидуальным регулированием длины рабочей части катушки и групповым регулированием частоты вращения вала ее привода. Частоту вращения устанавливают с помощью коробки передач механизма передачи движения 24. Методика настройки высевающего аппарата общепринятая.

Глубину обработки почвы и глубину заделки семян устанавливают путем регулирования глубины хода рыхлительной лапы и сошника по общепринятой методике, т.е.устанавливают опорный каток 19 по высоте в положение, обеспечивающее необходимые параметры рабочего процесса.

С учетом скорости поступательного движения агрегата, технологических свойств почвы и семян выбирают передаточное отношение механизма передачи движения 24 от опорно-приводных колес 23 к валу 8 привода цилиндрического диска 3. Для ускорения процесса выбора кинематического режима сошника применяют специальную номограмму.

Регулирование скорости транспортирования семян на дно посевной бороздки с помощью конструктивных элементов заявляемого изобретения позволяет повысить равномерность глубины заделки семян на 25 30% Известно, что такое повышение равномерности глубины заделки при возделывании, например, гречихи позволяет получить дополнительную прибавку урожая зерна в 1,7 2,0 ц-га.

Таким образом, применение в конструкции комбинированного агрегата для обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур сошника с транспортирующими камерами способствует повышению равномерности глубины заделки семян на 25 30% по сравнению с известной технологией посева.

Формула изобретения

1. Сошник комбинированного агрегата для обработки почвы и посева семян сельскохозяйственных культур, содержащий корпус, установленные на стойке корпуса с возможностью вращательного движения кольцевые пластины равновеликих диаметров, килевидный наральник, семянаправитель и гаситель скорости семян, расположенные в зазоре между кольцевыми пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности глубины заделки семян путем регулирования их скорости транспортирования в сошнике, сошник снабжен установленным между кольцевыми пластинами цилиндрическим диском, сопряженным с пластинами и выполненным желобчатым с чередующимися выступами и впадинами по его цилиндрической поверхности и ограничительной пластиной, охватывающей выступы желобков с образованием совместно с их впадинами раздельных камер для транспортирования семян на дно посевной бороздки.

2. Сошник по п.1, отличающийся тем, что ограничительная пластина выполнена по форме дуги окружности и установлена на килевидном наральнике, причем в верхней части она имеет технологическое отверстие для установки семяпровода, а в нижней расположен желоб с наклоном в сторону дна бороздки.

3. Сошник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ограничительная пластина сопряжена с боковыми поверхностями кольцевых пластин и торцами выступов желобков цилиндрического диска с зазором, величина которого меньше минимального размера высеваемых семян.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4