Рабочий орган для поделки щелей
Рабочий орган предназначен для поделки щелей в почве и может быть использован для противоэрозионной обработки почвы в посевах многолетних кормовых культур. Режущая кромка долота рабочего органа за счет практически точечной нагрузки от его веса врезается в верхний корнеобитаемый почвенный слой. Долото разрезает также стебли и корни растений. Изменение угла щеточки стойки по высоте позволяет учесть различие физико-математических свойств грунта на дне щели пахотного горизонта в ее средней части и наличие живых корней в верхнем слое. За счет большей толщины каната деформатора почвы по сравнению с толщиной стойки, рабочего органа почва в стенках щели дополнительно деформируется, ширина щели увеличивается. Частицы почвы верхнего слоя увлекаются в нижние горизонты благодаря наклону каната деформатора. 4 з.п. ф-лы. 1 табл. 8 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам для щелевания посевов под многолетними кормовыми культурами и почвы при противоэрозионной обработке.
Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму с опорными колесами и сницей, закрепленные на раме рабочие органы, каждый из которых имеет стойку и режущий элемент, в котором, с целью повышения надежности и снижения металлоемкости, каждый рабочий орган снабжен гибкой связью для обеспечения жесткости его стойкости, а сница соединена с рамой подвижно с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и подпружинена относительно нее, при этом один конец гибкой связи закреплен на снице, а другой - к стойке рабочего органа; в стойке рабочего органа выполнен вертикальный паз, в котором с возможностью регулирования по высоте размещен конец гибкой связи; гибкая связь снабжена натяжным устройством [1]. Недостатком конструкции описанного почвообрабатывающего орудия является низкое качество обработки почвы и не приемлемость для поделки водоотводящих щелей на полях, занятых многолетними кормовыми культурами, например люцерной, клевером, бобово-злаковыми и другими травосмесями. Каждый дисковый нож перед рабочим органом разрезает узкую щель толщиной 8-10 мм на глибину не более 10-15 см. Канат, размещенный между дисковым ножом и стойкой рабочего органа не улучшает характеристики щели. Известно также почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, на которой установлены рабочие органы, опорные колеса и винтовой механизм, в котором, с целью снижения металлоемкости путем создания предварительно напряженных элементов и повышения качества обработки почвы, оно снабжено дисковым ножом, размещенным перед растяжкой рабочего органа, при этом дисковый нож, растяжка и носок рабочего органа расположены в одной продольно-вертикальной плоскости, а каждый дисковый нож установлен на винтовом механизме, причем ось дискового ножа размещена ниже оси опорного колеса [2]. Недостаком конструкции орудия является низкая техническая надежность. Последнее вызвано тем, что оси опорного колеса и дискового ножа размещены на смешенных осях. Незначительный перекос оси дискового ножа приводит к нарезанию щели с наклонными стенками. Растяжка стойки рабочего органа выскальзывает из наклонной щели, это приводит к деформации стойки и разрыву растяжки. Кроме указанных почвообрабатывающих орудий, известно орудие для щелевания почвы, содержащее раму, ножевидную стойку и установленный на ней вдоль ее задней кромки с возможностью поворота в горизонтальной плоскости хвостовик со смонтированным на нем с возможностью свободного вращения роликов, в котором, с целью повышения качества формирования щели на различных почвах и снижения тягового сопротивления, орудие снабжено приводом, а стойка расположена вертикально, при этом привод соединен с хвостовиком посредством кулисного механизма, ползун которого имеет палец, взаимодействующий с выполненными на кривошипе отверстиями, причем диаметр ролика равен толщине стойки [3]. Несмотря на то, что диаметр ролика не превышает толщину ножевидной стойки, ширина выполненной щели в 1,5-2,0 раза больше толщины стойки. Последнее приводит к иссушению почвы в стенках щели и к гибели растений. Ролик уплотняет только часть стенок щели. Учитывая также то, что плотность почвы по длине гона изменяется существенно, а амплитуда и частота колебаний постоянны, степень уплотнения стенок варьирует в широком диапазоне и не отвечает предъявляемым требованиям. Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому объекту по совокупности признаков является орудие для противозащитной обработки почвы, содержащее последовательно установленные друг за другом щелерез и рабочий орган для рыхления стенок щели, в котором, с целью повышения степени крошения почвы по краям щели, рабочий орган для рыхления стенок щели выполнен в виде установленного на пружинной С-образной стойке наральника с полувинтовым отвальчиком, перед щелерезом установлен размещенный с ним в одной плоскости диск [4]. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относится низкое качество поделки щелей, сложность конструкции, излишняя металлоемкость, большие энергзатраты и низкая техническая надежность рабочего органа для рыхления стенок щели. На раме орудия в последовательный ряд размещен дисковый нож, щелерез и на С-образной стойке наральник с полувинтовым отвальчиком. Дисковый нож разрезает растительные и корневые остатки. Этим исключается их нависание в верхней части стойки. Однако в средней и нижней частях стойки и корневые части растений нависают на стойку щелереза. Размещенный в створе щелереза рабочий орган для рыхления стенок щели увеличивает ширину щели с 40 мм до 80-120 мм. После поделки такой щели, частично засыпанной почвой, погибает до 25 - 30% культурных растений. При обработке почвы, занятый многолетними кормовыми культурами (люцерна, клевер, бобово-злаковые травосмеси, козлятник и др.), выполнение таких щелей недопустимо, т.к. они не обеспечивают проникновение оросительной воды в нижние корнеобитаемые горизонты. Описанный щелерез имеет большое тяговое сопротивление. При обработке посевов кормовых культур им образуются вдоль щели почвенные валики. Они препятствуют низкому срезу растений, что приводит к потере урожая: от 15 до 25% зеленой массы трав. Известен рабочий орган для щелевания почвы, включающий стойку с ножом, выполненным в виде двухгранного вертикального клина с криволинейно-вогнутой режущей кромкой, в котором, с целью снижения тягового сопротивления, криволинейно-вогнутая режущая кромка ножа выполнена в виде параболы с центром ее ветви на середине высоты стойки, при этом угол заточки ножа в верхней и нижней частях параболы уменьшается к центру ее ветви; величина угла заточки ножа уменьшается от 40 до 18o [5]. Этот рабочий орган нами принят за прототип. К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства относится низкое качество поделки щелей. Сущность изобретения заключается в следующем. Задача изобретения - повышение устойчивости стенок щели против обваливания при поливе сельскохозяйственных культур и при перехвате воды на склонах при наличии ливневых осадков. Технический результат - повышение качества поделки щели, снижение тягового сопротивления, исключение почвенных валиков вдоль щели, самоочищение стойки рабочего органа и деформатора стенок щели. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, содержащем ножевидную стойку с криволинейно-вогнутой режущей кромкой на фронтальной части с переменным углом заточки двугранного лезвия, стойка снабжена сменным долотом и деформатором стенок щели, размещенным в створе стойки и выполненным в виде каната, диаметр которого больше толщины стойки, при этом концы каната посредством соединительных звеньев закреплены в верхней монтажной и нижней частях стойки выше долота, установленного с возможностью переустановки в наклонном отверстии и зафиксированного парой цилиндрических штифтов, соединительное звено выполнено в виде ступенчатого штифта, меньшая ступень имеет диаметр, меньше толщины стойки, а большая ступень имеет глухое отверстие с диаметром, равным диаметру конца коната, при этом на поверхности штифта малого диаметра выполнена пара полуцилиндирческих выемок; задняя часть стойки снабжена парой наклонных отверстий, сопряженных с малыми ступенями соединительных звеньев; соединительные звенья в наклонных отверстиях стойки зафиксированы цилиндрическими штифтами, размещенными в парах отверстий, оси которых ортогональны и не пересекаются с осями глухих наклонных отверстий; угол заточки двугранного лезвия на фронтальной части стойки по высоте стойки уменьшается от 180o до 20o. За счет того, что рабочий орган для поделки щелей выполнен в виде стойки с долотом и деформатора стенок щели в виде каната с диаметром большим толщины стойки, достигается указанный выше технический результат. На фиг. 1 изображен рабочий орган для поделки щелей, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 схематично показано удельное сопротивление почвы на ветвь деформатора стенок при обработке посевов многолетних кормовых культур; на фиг. 6 - то же, при нарезке щелей на полях после проведения влагозарядковых поливов; на фиг. 7 - то же, при нарезке щелей на поле, занятом многолетними кормовыми культурами, например, бобово-злаковыми смесями, после укоса зеленой массы; на фиг. 8 - графические изображения изменения величин углов заточки i, постановка режущей кромки к горизонту и резания по высоте стойки рабочего органа. Рабочий орган для поделки щелей содержит стойку 1, долото 2 и деформатор 3 стенок щели. Стойка 1 выполнена из листовой стали толщиной t = 20 мм. Материал стойки 1 - Сталь 50. Верхняя монтажная часть 4 стойки 1 снабжена тремя отверстиями. Отверстия 5 предусмотрены для крепления стойки 1 на продольных балках рамы почвообрабатывающей машины. Диаметр отверстий 5 равен 24+0,8 мм. Межцентровое расстояние между отверстиями 5 равно 180 мм. Между отверстиями 5 выполнено третье отверстие 6 диаметром 100+0,8 мм для установки стойки 1 на цилиндрический кольцевой упор, приваренный на боковой вертикальной стенке балки рамы почвообрабатывающей машины. Сечение кольцевого упора 20х20 мм2. Нижняя часть 7 стойки 1 снабжена продольным наклонным отверстием, в котором установлено долото 2. Долото 2 в наклонном отверстии стойки 1 зафиксировано цилиндрическими штифтами 8. Фронтальная часть стойки 1 снабжена двугранным лезвием 9, режущая кромка 10 которой имеет криволинейно-вогнутую форму. Режущая кромка 10 имеет переменный угол наклона к горизонту в диапазоне от min =58o до max = 165o. Угол заточки iо двугранного лезвия 9 по высоте стойки 1 уменьшается от 180o до 30o, при этом наименьший угол заточки io находится на высоте 510 мм (см. таблицу и фиг. 8). Угол резания по высоте H стойки 1 изменяется по зависимости, изображенной на фиг. 8 графиком =f(H), а числовые значения определены расчетом по следующей формуле и представлены в таблице: = arctg[tgi0sin(180-)], где io - угол заточки, град.; - угол наклона касательной к режущей кромке 10 на заданной высоте H стойки 1, град.; - угол резания, град. Двугранное лезвие 9 по высоте стойки 1 подвержено объемной закалке до твердости 40 - 50 HRэC. Ось долота 2 наклонена к горизонту под углом 5 - 8o. Деформатор 3 стенок щели выполнен в виде каната (тросовой навивки) с внешним диаметром d=24 мм и установлен в створе за стойкой 1 (фиг. 1 и 2). Длина каната больше высоты H стойки в 1,5 - 1,8 раза. Концы 11 и 12 каната запрессованы в глухих отверстиях соединительных звеньев 13 и 14. Каждое из соединительных звеньев 13 (14) имеет цилиндрический стержень 15 диаметром 16 мм, на поверхности которого выполнены две полуцилиндрические выемки 16. Стержни 15 звеньев 13 и 14 размещены в наклонных отверстиях 17 и 18 стойки 1. Одно из этих отверстий 17 выполнено на задней верхней (монтажной) части 4 стойки 1 (фиг. 1 и 4). Другое отверстие 18 выполнено на нижней части 7 стойки 1, которое размещено над наклонным отверстием для установки долота 2 (фиг. 1 и 3). Стержни 15 звеньев 13 и 14 в отверстиях 17 и 18 зафиксированы парами цилиндрических штифтов 19 диаметром 20f 8 мм. Длина штифтов 19 равна толщине стойки 1. Рабочий орган для поделки щелей функционирует следующим образом. Стойку 1 рабочего органа для поделки щелей посредством отверстия 6 навешивают на бонку рамы почвообрабатывающего орудия. Болтами М24х120 верхнюю монтажную часть стойки 1 крепят к балкам рамы. Стойка 1 с долотом 2 занимает свое рабочее положение. Почвообрабатывающее орудие навесной системой агрегатируемого трактора переводят из транспортного положения в рабочее. Режущая кромка долота 2 касается поверхности поля и за счет большой удельной нагрузки (практически точечной) под действием силы веса рабочего органа и веса орудия долото 2 врезается в верхний корнеобитаемый почвенный слой. При движении трактора долото 2 врезается в пахотный горизонт, разрезая стебли и корни растений. Одновременно с этим нижняя часть 7 стойки 1 в силу особенностей геометрии фронтальной части интенсивно вовлекается в направлении плужной борозды в подпахотном слое. Долото 2 и нижняя часть стойки 1 устремляется в почвогрунт. Фронтальная часть стойки 1 снабжена двугранным лезвием 9. Режущая кромка 10 лезвия 9 по высоте стойки 1 имеет переменный угол заточки. Величина угла заточки на нижней части стойки равна 180o. В средней части стойки 1 угол заточки уменьшается до 20oC, а в ее верхней части вновь достигает 30o. Это позволяет учесть различие физико-механических свойств грунта на дне щели пахотного горизонта в ее средней части и наличие живых корней в верхнем слое. При установившемся движении лезвие 9 на верхней части стойки разрезает почвенный слой с корнями и стеблями возделываемой кормовой культуры. Неперерезанные стебли и корни растений скользят по лезвию 9 вниз, где угол заточки наименьший. За счет кривизны режущей кромки 10 и минимальной заточки лезвия 9 величина угла резания не превышает 18-23o. Режущая кромка 10 на этом участке перерезает растительные остатки, а двугранным лезвием 9 стебли боковыми стенками стойки 1 вдавливаются в стенки щели, армируя их. В дальнейшем в работу вступает деформатор 3 стенок щели. За счет большего размера каната (диаметр каната равен 24 мм, а толщина стойки 1 равна 20 мм) почва в стенках щели дополнительно деформируется, увеличивая при этом ширину щели. При удельной нагрузке почвогрунта qmax в нижней части щели ветвь каната деформатора 3 занимает положение, изображенное на фиг. 5. Почвенные частицы верхнего слоя увлекаются в нижние горизонты благодаря большему углу наклона каната деформатора 3. При равном удельном сопротивлении q почвы по высоте щели, канат занимает положение, изображенное на фиг. 6. Растительные остатки и почвенные частички в данном случае испытывают только сдвиг в направлении движения стойки 1 и вдавливаются в стенки щели, увеличивая их стойкость против обрушивания. При поделке щелей на посевах с иссушенным верхним слоем, канат деформатора почвы занимает положение, изображенное на фиг. 7. Нижней ветвью каната деформатора 3 влажные почвенные частицы увлекаются в верхние иссушенные почвенные горизонты. Влажной массой с нижних слоев почвогрунта обмазываются пересушенные стенки щели. Этим достигается их высокая стойкость против обваливания при поливе с заданными нормами. Оросительная вода по армированным стенкам щели поступает в нижние корнеобитаемые слои. Происходит насыщение почвы влагой в нижних слоях. Щели перехватывают лавинные потоки оросительной воды с поверхности поля и направляют их в нижние горизонты. Этим исключается водная эрозия почвы и достигается равномерное распределение осадков по поверхности поля. По мере работы рабочего органа происходит интенсивный износ долота 2. При уменьшении выступающей рабочей части долота 2, штифты 8 извлекают из отверстий на нижней части 7 стойки 1. Долото 2 перемещают из наклонного отверстия в направлении носка стойки 1. При износе ветвей каната деформатора 3 стенок щели штифты 19 удаляют из отверстий. Соединительные звенья 13 и 14 извлекают из наклонных отверстий 17 и 18. В зависимости от степени износа ветвей каната, последние могут быть переставлены как местами, так и заменены полностью. Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий: средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении; для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средства методов; средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого технического результата. Следовательно, изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Источники информации: 1. SU, авторское свидетельство N 1482542, кл. A 01 B 3/64. Почвообрабатывающее орудие // Белоногов В.А. Заявлено - 16.04.1986. Опубликовано - 30.05.1989. 2. SU, авторское свидетельство N 1461380, кл. A 01 B 49/02. Почвообрабатывающее орудие // Белоногов В.А., Любимов А.И., Нефедов Б.А. , Архипов А.С. Заявлено - 02.12.1985. Опубликовано - 28.02.1989. 3. SU, авторское свидетельство N 1419533, кл. A 01 B 13/16. Орудие для щелевания почвы // Бадридзе Н.З., Гегелидзе К.Г., Зангаладзе Д.Я., Татишвили Г.Ш., Абрамашвили Т.Г. Заявлено - 09.01.1987. Опубликовано - 30.08.1988. 4. SU, авторское свидетельство N 1530108, кл. A 01 B 13/16, 49/02. Орудие для почвозащитной обработки почвы // Захаров П.Я. Заявлено - 31.01.1986. Опубликовано - 15.08.1987.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9