Способ гладкой вспашки склонов и устройство для его осуществления

 

Изобретение предназначено для основной обработки почвы на склонах и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ включает подрезание пласта по горизонтали в поперечном сечении в виде эллипса, большая ось которого наклонена от вертикали к поверхности склона в сторону его подножия или вершины. Крошение пласта производят путем изгиба во взаимоперпендикулярных плоскостях, а его оборот и укладку - в собственную борозду. На дне борозды через равные расстояния формируют необработанные, параллельные горизонталям склона гребни, вершины которых находятся на уровне плужной подошвы, а также винтообразные канавки. Подрезание пласта осуществляют ниже плужной подошвы, т. е. на глубину а≥1,3·h, где h - расстояние от поверхности почвы до плужной подошвы, а толщина и ширина подрезаемого пласта находятся в соотношении 5: 7-8. Рабочие органы для выполнения способа выполнены в виде сферического кольца, имеющего обратную кривизну в зоне меньшего диаметра, которое снабжено дополнительным рабочим органом, выполненным в виде полого тела вращения с внутренними криволинейными образующими и наружными прямолинейными образующими. Большим основанием рабочий орган жестко закреплен к сферическому кольцу так, что их внутренние рабочие поверхности плавно переходят друг в друга, а его наружная поверхность содержит вкладыши и прикреплена с возможностью вращения к стойке посредством подшипника скольжения. На внутренней поверхности дополнительного рабочего органа вдоль его образующих установлены штифты, оснащенные режущей кромкой. Соотношение размеров устройства таково, что глубина обработки почвы, диаметр сферического кольца и наименьший внутренний диаметр дополнительного рабочего органа находится в соотношении 1:3,9 - 4,5:1,3 - 1,5. 2 c. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам обработки почвы на склонах и устройствам для его осуществления.

Известны способы обработки почвы на склонах, например: а.с. СССР N 1521322 МКИ A 01 B 79/00; H 01 В 13/16, 1989 г., N 1454275 МКИ A 01 B 79/00, 1989 г., N 1353336 МКИ A 01 B 79/00, 13/16, 1987 г.

Для реализации этих способов используются почвообрабатывающие орудия с пассивными рабочими органами (плоскорезы или лемешные плуги), которые образуют на дне борозды уплотненную плужную подошву (Труфанов В.В. Глубокое чизелование почвы /Всесоюзн. акад. с.- х. наук.- М.: Агропромиздат, 1989, с. 9).

"Плужной подошвой" называют уплотнение почвы в слое, расположенном ниже прохода лезвий рабочих органов. Она начинается непосредственно после границы обработанного слоя и может составлять 12-17 см. В результате уплотнения этот слой почвы содержит минимальное число пор.

Образованный уплотненный слой в дальнейшем препятствует водопоглощению почвы и нормальному росту корневой системы культурных растений, приводит к усилению эрозионных процессов.

Известен способ противоэрозионной обработки почвы (а.с. N 1297741 МКИ A 01 B 79/00, 1987 г.), включающий выравнивание поверхности и поделку при поверхностной обработке почвы волнообразных борозд с образованием между их гребнями замкнутых лунок. При этом поверхностный пласт почвы подрезают волнообразно с высотой профиля волны 2-4 см.

Способ требует больших затрат энергии, т.к. в устройстве для осуществления способа применены рабочие органы с активным приводом.

Способ малоэффективный, т. к. увеличение водопоглощения будет незначительным из-за неглубокого поверхностного рыхления почвы круглыми культиваторно-рыхлительными пластинами.

Известен способ обработки почвы (а.с. N 1250183 МКИ A 01 B 79/00, 1986 г. ), включающий поверхностное рыхление почвы на глубину заделки семян с рифлением семенного ложа с амплитудой колебаний в 1,0-1,5 см.

Данный способ также малоэффективный из-за малой глубины обработки.

При использовании рассмотренных способов обработки почвы не разрушается плужная подошва, что препятствует созданию в ней оптимального водно-воздушного режима почвы, увеличению водопоглощения и снижению процессов эрозии. Кроме того, не создаются благоприятные условия для развития корневой системы растений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки почвы по а.с. N 1429961 МКИ A 01 B 79/00. Он включает подрезание фигурных пластов почвы переменного сечения в наклонном положении по дуге с последующим отрывом в горизонтальной плоскости и оборот каждого пласта почвы с расположением стерней вверх и назад под углом к задней поверхности каждого предыдущего пласта.

Отсутствие плужной подошвы улучшает вертикальную фильтрацию атмосферных осадков.

Однако этот способ применим только на переувлажненных почвах, и предполагает оборот пластов в соседнюю борозду, т.е. способ не обеспечивает гладкую вспашку, в том числе и на склонах.

Цель изобретения - увеличение водопоглощения склонов, снижение процессов эрозии, сокращение энергозатрат и создание благоприятных условий для развития корневой системы растений.

Указанная цель достигается тем, что в заявляемом способе гладкой вспашки склонов, включающем подрезание пласта по горизонталям, его крошение путем изгиба во взаимоперпендикулярных плоскостях, оборот и укладку в собственную борозду; пласт подрезают в поперечном сечении в виде части эллипса, большая ось которого наклонена от вертикали к поверхности склона в сторону его подножия, при этом на дне борозды через равные расстояния формируют необработанные, параллельные горизонталям склона гребни, вершины которых находятся на уровне плужной подошвы, а также винтообразные канавки. При этом подрезание пласта осуществляют ниже плужной подошвы, т.е. на глубину a ≥ 1,3 h, где h - расстояние от поверхности почвы до плужной подошвы, а толщина и ширина подрезаемого пласта находятся в соотношении 5: 7... 8, причем оборот пласта осуществляют с поворотом в направлении вниз или вверх по склону, и укладывают в собственную борозду.

Пример осуществления способа.

Практическое исполнение данного способа гладкой вспашки склонов предпочтительно проводить осенью, как зяблевую вспашку.

На фиг. 1 изображена почва, обрабатываемая предлагаемым способом, показаны вертикальные сечения пластов, срезаемых рабочими органами (вид сзади: a - при пахоте с оборотом вправо, б - при пахоте с оборотом влево).

На фиг. 2 дано неустойчивое положение пластов перед падением в борозду с полным оборотом вниз по склону.

На фиг. 3 дано положение пласта после падения в борозду.

На фиг. 4 изображено устройство, используемое для осуществления предложенного способа.

На фиг. 5 изображен вид рабочего органа по стрелке А (на фиг. 4).

На фиг. 6 схематически показан порядок размещения на раме плуга устройств при правосторонней пахоте (вид сверху, положение I) и левосторонней пахоте (положение II).

Способ гладкой вспашки склоновых земель осуществляется следующим образом. Вспашку начинают с вершины, или с подножия склона. Оборот пластов можно осуществлять в направлениях вниз и вверх по склону. Пахотный агрегат перемещается по горизонталям челночным способом. Сначала подрезают пласты почвы I, II, III (фиг. 1) в поперечном сечении в виде части эллипса АСЕД на расстоянии "в" друг от друга, где "в" - ширина захвата одного корпуса.

Для обеспечения оборота пласта в собственную борозду с минимальными энергозатратами, обеспечивают наклон большой оси эллипса от вертикали MN к поверхности склона, в зависимости от направления оборота пластов, в сторону его подножия или вершины на определенный угол γ. При этом на дне борозды через равные расстояния "в" формируют необработанные гребни, параллельные горизонталям склона, вершины которых находятся на уровне плужной подошвы, а также винтообразные канавки. Подрезание пластов производят без образования плужной подошвы на глубину a ≥ 1,3 · h, где h - расстояние от поверхности почвы до плужной подошвы, а толщина и ширина подрезаемого пласта находятся в соотношении 5:7... 8.

Образование устойчивых необработанных гребней в почве, параллельных горизонталям склона и обеспечение рыхлого дна борозды с винтообразными канавками способствует более интенсивному удержанию влаги в почве, предотвращению стекания ее вниз по склону и устранению водной эрозии.

При вышеназванных соотношениях размеров толщины и ширины подрезаемого пласта получается необходимая высота необработанных гребней на дне борозды и обеспечивается устойчивый оборот пластов.

После этого пласт почвы деформируют путем изгиба во взаимоперпендикулярных плоскостях (в продольном и поперечном направлениях). Под воздействием растягивающих напряжений в пласте образуются трещины, которые разрушают почву на структурные агрегаты с минимальными затратами энергии.

Затем производят оборот пластов. Его осуществляют с небольшим подъемом и поворотом в направлении например, вниз по склону относительно ребра C (фиг. 1а) и укладывают в собственную борозду без поперечного смещения.

При обороте пласта в направлении вверх по склону его также поднимают (но на несколько меньшую высоту), производят поворот относительно ребра А (фиг. 1б) и укладывают в собственную борозду.

Гладкую вспашку склонов по предлагаемому способу осуществляют устройством - комбинированным рабочим органом ротационного типа (фиг. 4). Рабочий орган состоит из сферического кольца 1, имеющего обратную кривизну в зоне меньшего диаметра 2. Плоскость режущей кромки кольца 1 установлена под углами α к направлению движения (фиг. 6) и β - к вертикали (фиг. 4).

Сферическое кольцо снабжено дополнительным рабочим органом 3, выполненным в виде полого тела вращения с внутренними криволинейными и наружными прямолинейными образующими. Дополнительный рабочий орган 3 большим основанием жестко закреплен к сферическому кольцу. При этом их внутренние рабочие поверхности плавно переходят друг в друга. Его наружная поверхность содержит вкладыш и прикреплена с возможностью вращения к стойке 5 посредством основания 6 и крышки 7 подшипника скольжения. На внутренней поверхности кольца 1 и дополнительного рабочего органа 3 вдоль образующих прикреплены штифты 8, оснащенные режущей кромкой.

При конструктивном исполнении предлагаемого устройства важно соблюдать определенное соотношение диаметров сферического диска и дополнительного рабочего органа в зависимости от его назначения по глубине обработки.

Устройство для гладкой вспашки склонов работает следующим образом.

Перед началом работы подвижный брус 1 с закрепленными на нем рабочими органами, устанавливается, например, в правостороннее положение 1 (фиг. 6). В этом случае ротационные рабочие органы 2 работают в правостороннем режиме оборота пластов.

При движении пахотного агрегата по полю сферическое кольцо 1 (фиг. 4), установленное под углами α к направлению движения и β - к вертикали, углубляется в почву и подрезает пласт по кривой эллипса (фиг. 1а,б), который под действием приложенных сил начинает подниматься по рабочей поверхности сферического кольца 1 (фиг.4). Поднимаясь по его рабочей поверхности, пласт подвергается деформации изгиба во взаимоперпендикулярных плоскостях.

При переходе от поверхности сферического кольца 1 на поверхность дополнительного рабочего органа 3 пласт подвергается сильному изгибу (излому) в продольном направлении, но в обратную сторону. При дальнейшем движении пласт почвы проходит вовнутрь дополнительного органа 4, взаимодействуя с его рабочей поверхностью. При этом штифты с режущими кромками 8 при движении пласта врезаются в него на некоторую глубину и способствуют его подъему на определенную высоту, вращаясь вместе с рабочим органом. Здесь также производится изгиб пласта в двух взаимоперпендикулярных плоскостях.

По мере движения внутри дополнительного рабочего органа 3 интенсивность деформации пласта возрастает, т.к. увеличивается кривизна рабочей поверхности. Максимальной деформации пласт подвергается в зоне наименьшего его внутреннего диаметра. При изгибе возле задерненной части пласта создаются большие напряжения сжатия, а на остальной части действуют напряжения растяжения, под действием которых в пласте образуются трещины и он разрушается на структурные агрегаты.

Достигнув определенной высоты, пласт почвы под собственным весом отрывается от рабочей поверхности дополнительного рабочего органа 3 и падает вниз с полным оборотом в собственную борозду.

За счет увеличения внутреннего диаметра дополнительного органа в зоне выхода пласта обеспечивается дополнительное крошение (за счет использования сил инерции пласта) и более выравненная поверхность пашни.

Благодаря наличию зубьев (условно не показаны) на режущей кромке сферического кольца, на дне борозды образуются винтообразные канавки.

Работа устройства будет происходить без забиваний и качественно в том случае, когда глубина обработки почвы, диаметр сферического кольца и наименьший внутренний диаметр дополнительного рабочего органа находятся в соотношении 1:3,9...4,5:1,3...1,5.

В зависимости от способа вспашки оборот пласта может осуществляться в направлениях как вверх, так и вниз по склону. Однако с точки зрения затрат энергии, оборот пласта в направлении вниз по склону является более предпочтительным.

В конце гона плуг поднимают в транспортное положение и подвижный брус 1 (фиг. 6) с комбинированными рабочими органами 2 переводят в левостороннее положение II. При этом рабочие органы 2 встают также под углами атаки α и направлению движения и β - к вертикали. Оборот пласта осуществляется также вниз или вверх по склону в собственную борозду.

Предлагаемое устройство для гладкой вспашки почв отлично работает и на горизонтальных участках. А при использовании его для гладкой вспашки склонов используются все его преимущества и получается наибольший эффект.

Предлагаемый способ вспашки обеспечивает увеличение водопоглощения и снижение процессов водной эрозии за счет создания рыхлого с винтообразными канавками дна борозды, а также образования необработанных гребней параллельно горизонталям склона, ниже слоя плужной подошвы. Создаются благоприятные условия для развития корневой системы растений.

Таким образом, совокупность признаков, характеризующих способ, обеспечивает сверхсуммарный эффект.

Формула изобретения

1. Способ гладкой вспашки склонов, включающий подрезание пласта по горизонталям склона, его оборот и укладку в собственную борозду, отличающийся тем, что пласт подрезают в поперечном сечении в виде части эллипса, большая ось которого наклонена от вертикали к поверхности склона в сторону его подножия или вершины, при этом на дне борозды через равные расстояния формируют винтообразные канавки, а также необработанные, параллельные горизонталям склона гребни, вершины которых находятся на уровне плужной подошвы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подрезание пласта осуществляют на глубину a ≥ 1,3 · h, где h - расстояние от поверхности почвы до плужной подошвы, а толщина и ширина подрезаемого пласта находятся в соотношении 5 : 7 - 8.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию почвы производят во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем оборот пласта осуществляют с поворотом в направлении вверх или вниз по склону и укладывают в собственную борозду.

4. Устройство для гладкой вспашки склонов, содержащее раму, поворотный брус и закрепленные на нем последовательно на стойках под углами α к направлению движения и β к вертикали рабочие органы, а каждый последующий рабочий орган смещен относительно предыдущего в поперечном направлении, отличающееся тем, что рабочие органы выполнены в виде сферического кольца, имеющего обратную кривизну в зоне меньшего диаметра, которое снабжено рабочим органом, выполненным в виде полого тела вращения с внутренними криволинейными образующими, который большим основанием жестко закреплен к сферическому кольцу так, что их внутренние рабочие поверхности плавно переходят друг в друга, а его наружная поверхность с прямолинейными образующими содержит вкладыши и прикреплена с возможностью вращения к стойке посредством подшипника скольжения.

5. Устройство для гладкой вспашки склонов по п.4, отличающееся тем, что на внутренней поверхности сферического кольца и дополнительного рабочего органа вдоль образующих установлены штифты, оснащенные режущей кромкой.

6. Устройство для гладкой вспашки склонов по пп.4 и 5, отличающееся тем, что глубина обработки почвы, диаметр сферического кольца и наименьший внутренний диаметр дополнительного рабочего органа находятся в соотношении 1 : 3,9 - 4,5 : 1,3 - 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7