Почвообрабатывающее орудие
Владельцы патента RU 2354088:
Государственное научное учреждение Нижне-Волжский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН (ГНУ НВ НИИСХ) (RU)
Открытое акционерное общество Еланский завод машиностроения для животноводческих ферм (ОАО "Еланьферммаш") (RU)
Орудие содержит раму со смонтированными на ней стойками. Каждая стойка имеет башмак с накладным долотом и отвал. Каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально. Ширина стойки и башмака равны между собой. Ширина долота больше или равна ширине стойки и башмака. Отвал закреплен на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения. Каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа. Орудие снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа. Такое конструктивное выполнение позволит повысить эксплуатационно-технологические показатели и функциональные возможности устройства при одновременном снижении тягового сопротивления и энергозатрат. 13 ил.
Изобретение относится к орудиям для основной (зяблевой) обработки почвы и может быть использовано в сельском хозяйстве.
Известен плуг с почвоуглубителями, содержащий раму, вертикальные корпуса с лемехами и почвоуглубители в виде стойки с культиваторной лапой на конце; в плане корпуса лемехов и стойки с лапами смещены (см. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. - Том 2. - М.: Машиностроение, 1967. - С.63, рис.6).
Технический недостаток подобных плугов: повышенное тяговое сопротивление (из-за наличия двух ярусов почвообрабатывающих рабочих органов), невозможность адаптации к конкретным почвенно-климатическим условиям и, как следствие, ограниченные функциональные возможности.
Известно также почвообрабатывающее орудие, содержащее раму со смонтированными на ней стойками, каждая из которых имеет башмак с накладным долотом и отвал, закрепленный на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения (SU 1709933 А1, 07.02.1992).
Техническим недостатком орудия с данными рабочими органами является ограниченность выполнения ряда видов технологий глубокой обработки, низкое качество отвальной обработки почвы и невозможность адаптации к конкретным агроландшафтным условиям, что ограничивает функциональные возможности орудия.
Техническая задача: обеспечение возможности адаптации орудия к конкретным условиям путем изменения положения, демонтажа одних и установки других элементов почвообрабатывающих рабочих органов; кардинальное снижение тягового сопротивления за счет разуплотнения и обрушения почвы впереди и по бокам стоек с долотом на конце.
Технический результат: повышение эксплуатационно-технологических показателей и функциональных возможностей при снижении металлоемкости и энергозатрат.
Согласно изобретению почвообрабатывающее орудие содержит раму с последовательно смонтированными плужными корпусами и почвоуглубителями, причем стойки почвоуглубителей имеют действующий во фронтальной плоскости горизонтальный лемех с долотом на конце. В изобретении орудие снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа. При этом каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально, причем ширина стойки и башмака равны между собой, а ширина долота больше или равна ширине стойки и башмака, при этом каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа.
На фиг.1 изображено почвообрабатывающее орудие в полной комплектации, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг.3 - орудие без предплужников, вид сбоку; на фиг.4 - то же, вид в плане; на фиг.5 - орудие со стойками и долотом, вид сбоку; на фиг.6 - то же, вид в плане; на фиг.7 - орудие со стойками и узким долотом, вид сбоку; на фиг.8 - то же, вид в плане; на фиг.9-13 - схемы взаимодействия различных вариантов орудия с почвой (во фронтальной плоскости, в разрезе).
Почвообрабатывающее орудие (фиг.1 и 2) включает раму 1, на которой смонтированы стойки 2 (на фиг.1-8 описание ведется на примере одного комплекта почвообрабатывающих рабочих органов), каждая из которых имеет башмак с накладным долотом и отвал, закрепленный на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения. Орудие также снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа, при этом каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально. Ширина стойки и башмака равны между собой (имеют одинаковую ширину в≈30 мм), а ширина долота (В≈60 мм) больше или равна ширине стойки и башмака, при этом каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа. В свою очередь, верхняя плоскость долота 4 имеет скос, т.е. на конце долота формируется еще одно склонение относительно горизонтальной плоскости, которое (с учетом склонения самого долота) составляет ≈30°. Стойка 2 и горизонтальный башмак 3 расположены в одной продольной плоскости, в этой же плоскости находится и долото 4.
Рабочие органы выполнены в виде отвала 5, который наклонен во фронтальной (поперечной) плоскости относительно стойки 2, на которой выполнены отверстия 6, посредством чего на стойке закреплен держатель 7. В свою очередь, на держателе закреплен отвал 5, т.е. держатель служит промежуточным звеном для крепления на стойке 2 отвала 5. Посредством указанных отверстий держатель, а следовательно, и отвал могут быть закреплены на стойке на разной высоте и имеется возможность дискретного вертикального смещения отвала на стойке, а также демонтажа отвала (вместе с держателем 7). Орудие снабжено предплужником 8, который установлен на кронштейне 9 рамы 1 сбоку относительно стойки 2 - впереди отвала 5, несколько перекрывая верхнюю переднюю кромку отвала 5, располагаясь параллельно и выше него. Предплужник 8 закреплен на кронштейне 9 с возможностью смещения и демонтажа.
В другом варианте (фиг.3 и 4) предплужник 8 и кронштейн 9 отсутствуют. В третьем варианте (фиг.5 и 6) отсутствует и отвал 5 с держателем 7. Единственным почвообрабатывающим рабочим органом в этом варианте является стойка 2 с расположенным в продольной плоскости башмаком 3, на конце которого съемно и наклонно закреплено долото 4. Это орудие можно трактовать как чизельный глубокорыхлитель. В четвертом варианте (фиг.7 и 8) ширина долота 10 равна ширине стойки 2 и башмака 3 (в≈30 мм). Это орудие можно трактовать как щелеватель (щелерез). Но варианты 3 и 4 (фиг.5-8) сохраняют возможность крепления на стойке 2 отвала 5, для этого на стойке сохранены отверстия 6; сохранена и возможность крепления предплужника 8. С другой стороны «широкое» 4 и «узкое» 10 долота по местам крепления взаимозаменяемы и чизельный глубокорыхлитель можно переоборудовать в щелеватель, и наоборот. Стойка 2 и горизонтальный башмак 3 во всех вариантах одинаковы.
Почвообрабатывающее орудие работает следующим образом.
Во всех вариантах орудия с «широким» долотом 4 (фиг.1-6) глубина рыхления посредством стойки 2 с расположенным в продольной плоскости горизонтальным башмаком 3 и долотом 4 может быть одинакова - до 36 см. При названной глубине чизелевания расстояние между стойками в фронтальной (поперечной) плоскости равно 40 см (фиг.9-12). Глубину внедрения в почву отвала 5 устанавливают 15-20 см, допустимо 25 см (при глубине чизелевания 40 см). Глубина внедрения стойки с «узким» долотом 10 - щелевателя (фиг.13) - может быть больше глубины чизелевания и достигать 50-60 см. Расстояние между стойками в этом орудии - 70 и более см. Таким образом, в варианте с «широким» долотом и максимальной комплектации орудия (фиг.1 и 2), при наличии пяти комплектов рабочих органов, тяговое сопротивление будет наибольшим. Орудие рекомендуется агрегатировать с трактором класса 4 (типа ВТ-150). В остальных вариантах (фиг.3-6), при том же количестве комплектов рабочих органов, класс трактора можно снизить до 3-х (типа ВТ-100). Это относится и к щелевателю с тремя рабочими органами (фиг.7 и 8).
При наличии и отсутствии отвала 5 и предплужника 8 стойка 2 с «широким» долотом 4 работает одинаково (фиг.9-12). Долото вспарывает глубоко залегающий слой «материнской» почвы и происходит блокированное резание без выноса почвенной стружки на дневную поверхность. На верхней плоскости долота скапливается почва, которая, не имея выхода, сжимается, из нее выдавливается влага и воздух. При дальнейшем движении орудия фрагменты сжатой почвы срываются с долота и разлетаются вперед по ходу стойки и по бокам стойки. В результате этого происходит разуплотнение и даже обрушение почвы впереди и по бокам стойки под углом ≈45° от долота вверх (фиг.9-12). Обрушение почвы впереди стойки здесь не видно. В этих вариантах основная величина тягового сопротивления орудия приходится на взаимодействие долота с почвой. Поскольку «широкое» долото 4 является условно широким (В всего 60 мм), то происходит именно указанное разуплотнение почвы. При более узком долоте почва будет сжиматься по бокам и разуплотнения почвы не будет, а при более широком долоте будет резко повышаться тяговое сопротивление орудия.
Показанные на фиг.9-12 характер и конфигурация деформации и разуплотнения почвы обеспечивают:
1) существенное снижение тягового сопротивления орудия;
2) отвал 5 (отнюдь не плужной корпус!) не обрабатывает почву, как в прототипе, а только оборачивает верхний уже взрыхленный (обрушенный) слой почвы, заделывая на указанную глубину удобрения, растительные и корневые остатки культуры-предшественника и сорняков;
3) предплужник 8 дополнительно оборачивает (с заделкой удобрений, корневых и растительных остатков) полосу почвы, которую не захватывает отвал. При отсутствии предплужника (когда это возможно, фиг.10 и 11) эта полоса полностью не заделывается, но она вносит свой «вклад» в предотвращение ветровой и водной эрозии почвы;
4) в вариантах с «широким» долотом формируется гребнистое дно борозды (фиг.9-12) с углублением от долота, что способствует накоплению почвенной влаги, развитию корневой системы растений и «поглощению» водных стоков, а также исключает внутрипочвенный сток воды;
5) в прототипе также имеется определенная гребнистость дна борозды, но она незначительна и достигается нерациональными средствами, а высоким тяговым сопротивлением орудия из-за действующего во фронтальной плоскости горизонтального лемеха (с долотом) на большой глубине;
6) один или несколько отвалов 5 можно выставлять на стойке на разной высоте (фиг.11), благодаря чему дополнительно формируется наружная (дневная) волнообразная поверхность пахоты (показана пунктиром), что способствует предотвращению или сокращению поверхностных стоков воды (водной эрозии);
7) обработка почвы только посредством стоек 2 с долотом 4 на конце (фиг.12) - это разновидность глубокого рыхления почвы с разуплотнением всей дневной поверхности почвы с сохранением 70-80% стерневых и растительных почвозащитных и мульчирующих остатков и с формированием такого же гребнистого дна борозды.
При комплектовании стоек 2 «узким» долотом 10 происходит нарезка таких же узких щелей (щелевание почвы) при отсутствии эффекта разуплотнения и обрушения почвы (фиг.13).
В итоге, в предложенном изобретении при кардинальном снижении тягового сопротивления, металлоемкости и энергозатрат достигается повышение эксплуатационно-технологических показателей и функциональных возможностей с обеспечением адаптации орудия к конкретным почвенно-климатическим условиям.
Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму со смонтированными на ней стойками, каждая из которых имеет башмак с накладным долотом и отвал, закрепленный на стойке с возможностью дискретного вертикального смещения, отличающееся тем, что орудие снабжено предплужниками, установленными на кронштейнах рамы сбоку относительно стойки с возможностью смещения и демонтажа, при этом каждая стойка расположена в продольной плоскости, а башмак - горизонтально, причем ширина стойки и башмака равны между собой, причем ширина долота больше или равна ширине стойки и башмака, при этом каждый отвал установлен с наклоном во фронтальной плоскости относительно стойки и смонтирован на ней с возможностью демонтажа.