Система и способ для вертикальной обработки почвы с неглубокими дисковыми ножами
Орудие содержит передний и задний ряды неглубоких вогнутых дисковых ножей. Передний и задний ряды ножей имеют соответственно передний и задний правый участок и передний и задний левый участок, симметрично расположенные относительно центральной линии орудия. Задний правый участок следует позади переднего правого участка по правой полосе движения, а задний левый участок следует за передним левым участком по левой полосе движения, когда орудие перемещают по полю. Орудие не имеет никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на правой полосе движения между передним правым участком и задним правым участком и никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на левой полосе движения между передним левым участком и задним левым участком. Неглубокие вогнутые дисковые ножи имеют вогнутость приблизительно от 31,75 до 42,9 мм при наружном диаметре, равном приблизительно 508 мм. Передний левый участок и передний правый участок и/или задний левый участок и задний правый участок расположены под углом, равным приблизительно 18 градусов по отношению к линии, перпендикулярной центральной линии. Вогнутые дисковые ножи являются бороздчатыми. Такое конструктивное выполнение позволит повысить качество обработки почвы при высоких скоростях движения орудия. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Данное изобретение относится к почвообрабатывающим орудиям, и, в частности, к почвообрабатывающим орудиям, использующим роторные ножи.
Хорошо известно, что для того, чтобы добиться наилучшей сельскохозяйственной производительности с участка земли, фермер должен культивировать почву, обычно посредством операции по обработке почвы. Общепринятые операции по обработке почвы включают вспашку, боронование и рыхление подпочвы. Современные фермеры выполняют данные операции по обработке почвы, волоча почвообрабатывающее орудие позади самоходного трактора. В зависимости от выбора культуры и почвенных условий фермеру может быть необходимо выполнить несколько операций по обработке почвы в разные периоды времени в течение периода вегетации культуры, чтобы обрабатывать землю соответствующим образом согласно выбору культуры.
В одном типе операции по обработке почвы ряды или наборы дисков тянут сквозь почву на глубине от 3 до 6 дюймов, чтобы разбивать глыбы и комья почвы, а также старый растительный материал, чтобы обеспечивать структуру почвы более пригодную для посева и чтобы выравнивать поверхность почвы.
Конфигурация наборов почвообрабатывающих орудий и составляющих их дисков будет определять количество и качество проходов, необходимых для эффективной обработки площади почвы. Например, набор параллельных плоских дисков, протягиваемых сквозь почву, каждый из которых ориентирован таким образом, чтобы его ось вращения была перпендикулярна направлению тяги, не будет очень эффективным при обработке почвы. Чтобы улучшить обрабатывающее действие, специалисты в данной области пытались изменить угол ориентации набора. Однако увеличение угла набора может вызвать осложнения. Увеличенный угол набора будет оставлять большие глыбы почвы, что может потребовать множество проходов для измельчения. Кроме того, боковое давление почвы на стороны плоских дисков или дисков, имеющих только неглубокую вогнутость, равную от 1,25 до 1,69 дюйма, будет часто ломать диски. Чтобы увеличить силу диска, диск должен быть изготовлен более вогнутым. Однако увеличение вогнутости дисков, для улучшения их силы, способствует образованию нежелательного уплотненного слоя.
Таким образом, почвообрабатывающие орудия, включающие диски, обладают рядом недостатков. Во-первых, для соответствующей обработки почвы и резки крупных пожнивных остатков могут потребоваться многочисленные проходы почвообрабатывающего орудия по одной и той же площади почвы. Если требуется множество проходов, то фермер будет нести повышенные издержки, связанные с количеством времени и топлива, требуемых для предпосевной подготовки. Известные почвообрабатывающие орудия ограничены скоростями ниже приблизительно 6 миль в час. При превышении скоростей более, чем приблизительно 6 миль в час, почвообрабатывающее орудие будет вертикально подниматься, имея следствием вхождение в соприкосновение режущей пластины и почвы менее, чем 3-6 дюймов. Если это происходит, ножи будут неэффективно обрабатывать почву или, если ножи заставлять оставаться в почве, это может привести к повышенному повреждению дисков по причине повышенного давления, прикладываемого к дискам почвой при больших скоростях.
Во-вторых, существующие культиваторы уплотняют почву при предпосевной подготовке. Такой слой уплотненной почвы сдерживает прорастание растений, рост корней и урожайность культур. Наличие уплотненного слоя почвы может потребовать дополнительной операции по обработке почвы, такой как вспашка, чтобы разбить уплотненный грунт для того, чтобы избежать проблем недостаточного поглощения воды и слабого укоренения культур в земле.
Таким образом, существует необходимость в почвообрабатывающем орудии, которое способно тщательно обрабатывать почву за один проход и способно перемещаться с большими скоростями без излишнего повреждения дисков или образования уплотненного слоя.
Согласно изобретению создано почвообрабатывающее орудие, содержащее передний ряд вогнутых дисковых ножей, имеющий передний правый участок и передний левый участок, симметрично расположенные относительно центральной линии орудия. Задний ряд вогнутых дисковых ножей имеет задний правый участок и задний левый участок, расположенные симметрично относительно центральной линии орудия. Задний правый участок следует позади переднего правого участка по правой полосе движения, а задний левый участок следует за передним левым участком по левой полосе движения, когда орудие перемещается по полю. Орудие не включает никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на правой полосе движения между передним правым участком и задним правым участком, и никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на левой полосе движения между передним левым участком и задним левым участком. Орудие не имеет никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на правой полосе движения между передним правым участком и задним правым участком, и никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на левой полосе движения между передним левым участком и задним левым участком. Неглубокие вогнутые дисковые ножи имеют вогнутость приблизительно от 1,25 до 1,69 дюйма при наружном диаметре, равном приблизительно 20 дюймам. Передний левый участок и передний правый участок и/или задний левый участок и задний правый участок расположены под углом, равным приблизительно 18 градусов по отношению к линии, перпендикулярной центральной линии.
Данные и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут лучше понятны, когда следующее подробное описание читают со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых идентичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. На чертежах:
фиг.1 - вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - подробный вид в перспективе варианта осуществления части настоящего изобретения, показывающий более подробно ряды бороздчато-вогнутых дисковых ножей и прикатывающих барабанов;
фиг.3 - вид сбоку в разрезе ряда бороздчато-вогнутых дисковых ножей;
фиг.4 - вид спереди в разрезе ряда бороздчато-вогнутых дисковых ножей;
фиг.5 - вид сверху схематичной иллюстрации варианта осуществления бороздчато-вогнутых дисковых ножей в k-образной конфигурации; и
фиг.6 - вид сверху схематичной иллюстрации варианта осуществления бороздчато-вогнутых дисковых ножей в ромбовидной конфигурации.
Настоящее изобретение преодолевает упомянутые ранее недостатки, предоставляя систему вертикальной обработки почвы, включающую бороздчато-вогнутые дисковые ножи. Настоящее изобретение может использовать бороздчато-вогнутый дисковый нож, такой как описан в патенте США №5649602, который включен в данную заявку посредством ссылки, перемещающий почву не только в боковом направлении, но также вверх и в сторону от подпочвенного слоя. Такое перемещение почвы значительно уменьшает подпочвенное уплотнение. Дополнительно бороздчато-вогнутый дисковый нож способен перерезать наиболее крупные пожнивные остатки. Однако изобретение может также использовать небороздчатые вогнутые дисковые ножи. Более того, ножи предпочтительно имеют неглубокую вогнутость, как обсуждается ниже.
В отличие от некоторых других почвообрабатывающих систем настоящее изобретение можно использовать либо для осенней либо для весенней обработки почвы. Оно создает почву для посева, которая является выровненной и однородной и не будет оставлять щели от ножа плуга, которые подвержены пересыханию. Система вертикальной обработки почвы заполняет давно назревшую необходимость в почвообрабатывающем орудии, которое способно разрезать отмерший растительный материал, готовить почву для прорастания и выравнивать поверхность почвы в один проход, не оставляя уплотненного слоя почвы.
На фиг.1 показано орудие 2 для вертикальной обработки почвы. Сельскохозяйственное транспортное средство тянет орудие 2 для вертикальной обработки почвы в направлении движения А. Орудие 2 для вертикальной обработки почвы включает основную раму 4. Основная рама 4 имеет сцепку 6 на переднем конце, которую можно использовать для соединения орудия 2 для вертикальной обработки почвы с сельскохозяйственным транспортным средством, таким как трактор. Дополнительно к главной раме присоединен комплект колес 8. Комплект колес 8 ориентирован в направлении, которое в целом выровнено с направлением движения А. Комплект колес 8 включает комплект центральных колес 10 и комплект поворотных колес 12. Комплект центральных колес 10 прикреплен поперек основной рамы 4 в положениях, например, строго посередине между передним и задним концами основной рамы 4. Комплект центральных колес 10 может включать систему регулировки расстояния между основной рамой 4 и комплектом центральных колес 10. Данная система регулировки может обеспечивать возможность неподвижно закреплять комплект центральных колес 10 в процессе движения орудия 2 для вертикальной обработки почвы или делать его динамично регулируемым, когда орудие 2 для вертикальной обработки почвы движется. Комплект поворотных колес 12 присоединен к передним отдаленным от центра концам основной рамы 4. Как будет описано, комплект поворотных колес 12 может включать, по меньшей мере, два поворотных колеса, которые уменьшают количество бокового движения орудия 2 для вертикальной обработки почвы, когда его тянут.
Орудие 2 для вертикальной обработки почвы включает также множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14, прикрепленных к основной раме 4. В соответствии с одной конфигурацией, множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 является индексируемым. В частности, множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 включает передний левый ряд 16, передний правый ряд 18, задний левый ряд 20, задний правый ряд 22. При индексировании передний левый ряд 16 и передний правый ряд 18 выравнивают с задним левым рядом 20 и задним правым рядом 22 таким образом, чтобы площади земли между ножами в передних левых рядах 16 и переднем правом ряду 18 зацеплялись ножами в заднем левом ряду 20 и заднем правом ряду 22, когда почвообрабатывающее орудие тянут вперед.
Бороздчато-вогнутые дисковые ножи будут стимулировать боковые и вертикальные силы в орудии 2 для вертикальной обработки почвы. Бороздчато-вогнутые дисковые ножи на множестве рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 имеют поверхностные отличительные особенности, как будет описано далее. Вращение бороздчато-вогнутых дисковых ножей и вхождение в соприкосновение отличительных особенностей поверхности ножей будет перемещать почву в процессе операции по обработке почвы. Однако вхождение в соприкосновение отличительных особенностей поверхности ножей с почвой будет также прикладывать усилие к ножам. Вхождение в соприкосновение ножей с почвой будет перемещать бороздчато-вогнутые дисковые ножи в направлении, перпендикулярном направлению вращения ножей. Более того, если систему вертикальной обработки почвы тянуть на высокой скорости, она имеет тенденцию к выталкиванию вверх и выхождения из соприкосновения с почвой. В совокупности вхождение в соприкосновение множества рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 с почвой в процессе операции по обработке почвы будет генерировать вертикальные и боковые усилия на основной раме 4. При достаточной силе данные вертикальные и боковые усилия могут создавать нестабильность в орудии 2 для вертикальной обработки почвы, когда почвообрабатывающее орудие тянут вперед. Как будет описано, данные трудности были преодолены в настоящем изобретении.
В конфигурации, показанной на фиг.1, передний левый ряд 16 симметричен с передним правым рядом 18 относительно центральной линии 17 орудия 2 для вертикальной обработки почвы. Точно так же задний левый ряд 20 симметричен с задним правым рядом 22 относительно центральной линии 17 орудия 2 для вертикальной обработки почвы. Кроме того, передний левый ряд 16, по существу, симметричен с задним левым рядом 20 относительно линии, перпендикулярной направлению движения А. Точно так же передний правый ряд 18, по существу, симметричен с задним правым рядом 22 относительно линии перпендикулярной направлению движения А. Данные общие симметрии могут вовлекать некоторые из рядов, будучи смещенными относительно других для достижения дискретного позиционирования, как описано выше.
Когда множество рядов вогнутых дисковых ножей 14 размещено в симметричном расположении относительно центральной линии 17 так, как проиллюстрировано на фиг.1, может быть создан зазор между каждой стороной симметричных рядов. В данный зазор может быть помещен центральный почвообрабатывающий элемент 23, чтобы обеспечить то, что, когда почвообрабатывающее орудие тянут вперед, все почвенные проходы под орудием 2 для вертикальной обработки почвы будут вспаханы. Центральный почвообрабатывающий элемент 23 может представлять собой нож плуга, как показано на фиг.1, еще один бороздчатый дисковый нож или т.п.
Более того, следует понимать, что ряды дисковых ножей сбалансированы благодаря своей симметрии, и передние и задние ряды на обеих правой и левой сторонах образуют и охватывают отдельные полосы движения. То есть, передний левый ряд 16 предшествует заднему левому ряду 20 в первой или левой полосе движения, тогда как передний правый ряд 18 аналогичным образом предшествует заднему правому ряду 22 во второй или правой полосе движения. По причине вогнутости поверхностей дисковых ножей противоположно на левой и правой сторонах, система целиком сбалансирована в боковом направлении. Следует отметить, что нет необходимости того, чтобы все ножи слева имели вогнутость, обращенную в одном и том же направлении, хотя в целом может быть предпочтительным для ножей спереди слева быть обращенными в противоположную сторону от ножей спереди справа. То же самое справедливо и для задних ножей, хотя они могут быть обращены в противоположную сторону от ножей переднего ряда на той же самой стороне.
Следует отметить, что, хотя фиг.1 показывает только четыре ряда, включенные во множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14, может быть использовано меньше или больше рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей. Кроме того, несмотря на то что проиллюстрированный вариант осуществления показывает множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14, имеющих х-образную конфигурацию, основанную на описанной симметрии, множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 может иметь другую конфигурацию. Например, множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 может иметь ромбовидную конфигурацию, k-образную конфигурацию или все могут быть параллельны друг с другом в направлении, перпендикулярном направлению движения А. Кроме того, предполагается, что некоторые или все из рядов могут быть сконфигурированы в ассиметричных расположениях.
Следует дополнительно отметить, что ряды могут быть ориентированы под углами, равными приблизительно 18 градусов от направления, перпендикулярного направлению тяги. Как описано выше, известные почвообрабатывающие орудия, использующие обычные плавно вогнутые ножи, не могут работать соответствующим образом при таком активном угле и достигать удовлетворительных результатов. Исторически, плоские ножи, установленные в ряды при такой активности угла, могли ломаться в результате очень большого бокового давления почвы, когда почвообрабатывающее орудие тащили, и могли иметь тенденцию оставлять большие глыбы почвы, что требовало повторного почвообрабатывающего прохода. Однако в раскрытых вариантах осуществления бороздчатые ножи способны к обработке в один проход при данном активном угле набора, несмотря на наличие неглубокой вогнутости.
Прикатывающие барабанные узлы 24 присоединены к заднему концу основной рамы 4, чтобы обеспечить направленное вниз давление. Как будет описано, прикатывающие барабанные узлы 24 можно заменять любыми другими приемлемыми элементами, которые способны прикладывать необходимое направленное вниз давление, включая дополнительные ряды бороздчато-вогнутых дисковых ножей и т.п. Хотя фиг.1 показывает три прикатывающих барабанных узла 24, два из которых имеют оси вращения, не лежащие на одной прямой с третьей, прикатывающие барабанные узлы 24 могут включать меньше или больше элементов, обеспечивающих направленное вниз усилие.
Из-за вращения бороздчато-вогнутых дисковых ножей будет возникать вертикальное или боковое движение всей системы, причем добавление прикатывающих барабанных узлов 24 является крайне важным для амортизации заднего конца основной рамы 4. Когда орудие 2 для вертикальной обработки почвы тянут сцепкой 6, основная рама 4 удерживается внизу посредством нисходящего давления, обеспечиваемого прикатывающими барабанными узлами 24. Данное направленное вниз усилие будет уменьшать и амортизировать вертикальное или боковое движение основной рамы 4, вызванное вращением бороздчато-вогнутых дисковых ножей и их соприкосновением с почвой.
На фиг.2, 3 и 4 показаны подробные изображения заднего левого ряда 20 и прикатывающих барабанных узлов 24. Задний левый ряд 20, подобно другим рядам во множестве рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14, прикреплен к основной раме 4. Задний левый ряд 20 имеет ось вращения 26, вокруг которой имеют возможность свободного вращения бороздчато-вогнутые дисковые ножи. Как показано, задний левый ряд 20, подобно другим рядам во множестве рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14, также имеет первый половинный ряд 28 и второй половинный ряд 30. Следует понимать, что, хотя показаны первый половинный ряд 28 и второй половинный ряд 30, может существовать другое деление рядов. Также деление рядов может отсутствовать. Первый половинный ряд 28 и второй половинный ряд 30 прикреплены к брусу ряда посредством набора u-образных установочных кронштейнов 34. Множество брусьев 36 выдвигается вниз от бруса ряда 32 и между дисками, чтобы захватывать отвал. Брус ряда 32 присоединен к основной раме 4 с использованием набора кронштейнов 38. Набор u-образных установочных кронштейнов 34 и набор брусьев 36 могут быть упругими в некоторой степени по отношению к основной раме 4 таким образом, чтобы каждый из множества рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 имел возможность слегка смещаться, когда орудие вертикальной обработки почвы 2 находится в использовании.
На фиг.3 и 4 показан вид сбоку заднего левого ряда 20. Данный вид с торца заднего левого ряда 20 иллюстрирует как признаки отдельного бороздчато-вогнутого дискового ножа, так и сравнительные диаметры бороздчато-вогнутых дисковых ножей относительно друг друга. Первый нож 40 расположен на конце заднего левого ряда 20. Первому ножу 40 обеспечена возможность свободного вращения вокруг оси 42, которая выровнена вдоль оси вращения 26. Первый нож 40 имеет плоский центральный участок 44 и ряды гребней и желобков 46, как показано, проходящих радиально внутрь от внешней периферии первого ножа 40. Ряды гребней и желобков 66 образуют множество бороздок 48.
К оси 42 также присоединены второй нож 50, третий нож 52, четвертый нож 54 и ряд других ножей, которые могут иметь аналогичные признаки поверхности, как и первый нож 40. Как показано на фиг.4, ножи размещены таким образом, что ножи с наименьшим диаметром, в данном случае первый нож 40, были расположены в наиболее удаленном от центра положении в заднем левом ряду 20. Второй нож 50, который имеет более больший диаметр, чем первый нож 40, расположен во втором наиболее удаленном от центра положении в заднем левом ряду 20. Продолжаясь внутрь, третий нож 52 и четвертый нож 54 также присоединены к оси 42. Как третий нож 52, так и четвертый нож 54 имеют больший диаметр, чем второй нож 50. Однако, как показано, третий нож 52 и четвертый нож 54 имеют одинаковые диаметры, как и все последующие ножи, расположенные далее в заднем левом ряду 20.
Хотя раскрытый вариант осуществления показывает только три разных диаметра ножей, следует понимать, что количество ножей, имеющих различные диаметры, может варьировать. Кроме того, раскрытый вариант осуществления показывает только конфигурацию, в которой диаметры ножей уменьшаются, а потом остаются одинаковыми до конца ряда. Однако возможны и другие конфигурации, и данное раскрытие не предназначено ограничивать изобретение конкретной конфигурацией ножей.
Кроме того, следует понимать, что способ, в котором организованы ножи в заднем левом ряду 20 может отражать способ, в котором ножи организованы в заднем правом ряду 22. Также как передний левый ряд 16 и передний правый ряд 18 могут иметь расположение, аналогичное задним рядам. Также, может варьироваться расположение среди и между рядами.
Как обсуждалось выше, ножи в рядах могут быть индексируемыми, чтобы улучшить однородность обработки. Диаметры ножей и местоположения ножей вдоль осей могут быть индексированы так, чтобы оптимизировать рабочие характеристики орудия 2 для вертикальной обработки почвы, когда его тянут. Основываясь на углах, с которыми расположен каждый из рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей, может оказаться необходимо изменить расположение и диаметры ножей, расположенных вдоль каждого ряда. Ножи могут быть расположены в рядах таким образом, что ножи в задних рядах 20 и 22 будут захватывать всю почву, которая не была захвачена ножами в передних рядах 16 и 18. Этого можно достигнуть, главным образом, смещая ножи в передних рядах 16 и 18 относительно задних рядов 20 и 22 на половину расстояния от ножа к ножу.
Следует понимать, что хотя гребни и желобки показаны, радиально выступающими внутрь от наружной периферии бороздчато-вогнутых дисковых ножей, гребни и желобки могут также выступать радиально по направлению к центру ножа. Иначе говоря, каждая из бороздок имеет гребень и примыкающую канавку на наружной периферии, с каждыми гребнем и примыкающей канавкой, выступающими назад от наружной периферии по соответствующим примыкающим линиям. Данные линии могут быть расположены либо под заданным острым углом по отношению к радиусу, либо радиально.
Более того, множество бороздок 48 обеспечивает возможность орудию 2 для вертикальной обработки почвы эффективно обрабатывать почву при глубинах вспашки равных всего лишь приблизительно 2 дюйма, тогда как известным почвообрабатывающим орудиям для эффективной обработки почвы необходимо входить в соприкосновение с почвой при глубинах, равных от 3 до 6 дюймов. Радиальная природа множества бороздок 48 может иметь тенденцию поднимать большие полосы почвы, чем обычные общепринятые ножи. Кроме того, бороздчато-вогнутые дисковые ножи с неглубокой вогнутостью, равной от 1,25 до 1,69 дюйма обрабатывают более широкую полосу почвы, чем плавные дисковые ножи с той же самой вогнутостью. Таким образом, бороздчато-вогнутые дисковые ножи способны достигать достаточно большой ширины обработки до глубин, превышающих глубину вхождения в соприкосновение с почвой бороздчато-вогнутых дисковых ножей. Следует понимать, что данное явление также можно использовать, чтобы снизить количество бокового давления, которое почва будет прикладывать на ножи, при наличии уменьшенного вхождения в соприкосновение ножей с почвой. Кроме того, прикатывающие барабанные узлы 24 могут помочь разбивать любые большие глыбы почвы, которые остаются в результате активных углов наборов. Как отмечалось выше, в определенных благоприятных вариантах осуществления, идеи настоящего обсуждения и определенные выгоды изобретения могут быть достигнуты с аналогичными сельскохозяйственными машинами, которые используют небороздчатые дисковые ножи.
Следует понимать, что поверхность ножа может необязательно включать поверхностные отметки. Отметки могут быть жестко выровнены с радиальной или а-радиальной ориентацией множества бороздок 48.
Более того, следует понимать, что бороздчато-вогнутые дисковые ножи являются вогнутыми. Как будет ясно специалистам в данной области, можно оценить конфигурацию дисковых ножей, чтобы ограничить вогнутость по заданной длине окружности диска. То есть для диска, имеющего определенную окружность, вогнутость можно выразить как расстояние между кордом диска (между его краями) и основанием диска (т.е. центром вращения). Было обнаружено, что рассматриваемые в настоящий момент варианты осуществления очень эффективно функционируют с неглубокими вогнутостями. Даже при неглубоких вогнутостях от 1,25 до 1,69 дюйма бороздчато-вогнутые дисковые ножи не будут ломаться подобно известным дисковым ножам, даже при больших углах наборов, достигающих 18 градусов. Данные неглубокие вогнутости, вкупе с множеством борозд 48, обеспечивают возможность эксплуатировать бороздчато-вогнутые дисковые ножи без образования подпочвенного уплотненного слоя. В рассматриваемом в настоящее время варианте осуществления диски, имеющие наружный диаметр, равный 20 дюймам, и номинальную толщину, равную 1/4 дюйма, имеют вогнутость, равную 15/16 дюймов, измеренную, как обсуждалось выше. Шаг расстановки дисков, равный приблизительно 7 ½ дюймов, применяют с отличными результатами.
Согласно фиг.2, прикатывающие барабанные узлы 24 присоединены к основной раме 4 посредством регулируемого узла 56 давления. Регулируемый узел 56 давления содержит систему рычагов 58, выдвигающихся назад от основной рамы 4 и вниз для вхождения в зацепление с прикатывающими барабанными узлами 24. Система рычагов 58 включает пару соединительных балок 60, которые имеют систему точек 62 присоединения пружин, расположенных спереди на соединительных балках 60, и систему соединительных элементов 64, которые шарнирно присоединены к соединительным балкам 60 рядом с центрами соединительных балок 60. Система пружин 66 действует между системой точек 62 присоединения пружин и системой соединительных элементов 64. Система соединительных элементов 64 также присоединена в обратном направлении к системе L-образных реек 68. Система L-образных реек 68 является позиционно регулируемой, хотя она также присоединена и ограничена в перемещении парой скользящих опор 69, расположенных на системе соединительных балок 60, в точке около задних концов системы соединительных балок 60.
Регулируемый узел 56 давления прикладывает направленное вниз усилие на прикатывающие барабанные узлы 24. Система пружин 66 может быть подобрана для прикладывания необходимого усилия на систему соединительных элементов 64. Данное усилие будет заставлять систему соединительных элементов 64 поворачиваться вокруг своих шарнирных соединений к соединительным балкам 60 таким образом, чтобы система L-образных реек 68 прикладывала направленное более или менее вниз усилие на прикатывающие барабанные узлы 24.
Прикатывающие барабанные узлы 24 включают в себя раму 70, проходящую между системой рычагов 58 вблизи концов прикатывающего барабана 71. Для этой цели рама 70 зацепляет прикатывающий барабан 71 посредством вращающегося соединения 72 таким образом, что прикатывающий барабан 71 способен вращаться вокруг оси вращения 74. Хотя не требуется множества прикатывающих барабанных узлов 24, в случае, когда существует множество прикатывающих барабанных узлов 24, их соответствующие оси вращения, как проиллюстрировано, могут быть расположены не на одной линии. Однако предполагается, что в некоторых способах применения, может быть необходимо, чтобы оси вращения располагались на одной линии.
Прикатывающий барабан 71 образован множеством реек 76, которые проходят между торцевыми крышками 78 и вокруг системы колец несущей конструкции 80. Торцевые крышки 78 зацепляют вращающиеся соединения 72, чтобы обеспечить возможность вращаться прикатывающим барабанным узлам 24. Как показано, предполагается, что множество реек 76 может иметь спиральную конфигурацию так, чтобы множество реек 76 закручивалась вокруг цилиндрической поверхности прикатывающих барабанных узлов 24. Однако в некоторых конфигурациях могут быть применены прямые или другие разнообразные расположения. Множество реек 76 может иметь плоские или закругленные поверхности. В проиллюстрированной конфигурации множество реек 76 имеет плоские поверхности и квадратное поперечное сечение. Кроме того, множество реек 76 установлена между торцевыми крышками 78 таким образом, чтобы внешние края диаметра прикатывающих барабанных узлов 24 представляли собой острые кромки множества реек 76. При этом, когда прикатывающие барабанные узлы 24 вращаются, острая кромка сконструирована так, чтобы оказывать воздействие на поверхность земли и, тем самым, проникать, а предпочтительно, разбивать слежавшуюся почву и/или остатки.
Когда орудие 2 для вертикальной обработки почвы тянут в направлении движения А, множество рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14 тянется сквозь почву. Данные бороздчато-вогнутые дисковые ножи входят в соприкосновение с почвой до глубины обработки, которая составляет обычно 2 дюйма или меньше. Бороздчато-вогнутые дисковые ножи двигают почву в направлении как боковом по отношению к ножам, так же как и вверх. Радиальная ориентация групп гребней и желобков 46 и множества бороздок 48 может улучшить перемещение почвы как в вертикальном направлении, так же как и боковом направлении. Когда почва проходит под орудием 2 для вертикальной обработки почвы, сперва с ней входит в соприкосновение передний левый ряд 16 и передний правый ряд 18. Затем с ней входит в соприкосновение задний левый ряд 20 и задний правый ряд 22. Центральное почвообрабатывающее звено 23 будет обрабатывать почву, которая не может быть обработана иным образом по причине того, что она расположена в зазоре между множеством рядов бороздчато-вогнутых дисковых ножей 14. Если между двумя соседними ножами залипают большие комки почвы, система реек 36 поможет в выбивании больших комков почвы и выталкивании больших комков почвы из ножей. Наконец, почва проходит под узлами прикатывающих корзин 24, имеющих спиральные прикатывающие рейки 76. Прикатывающие корзины 71 вращаются и края множества реек 76 действуют, чтобы разбивать оставшиеся большие крупные глыбы земли, а также выравнивать почву.
В вариантах осуществления с использованием бороздчатых дисковых ножей, вследствие того, что ножи имеют бороздки, орудие 2 для вертикальной обработки почвы имеет тенденцию двигаться возвратно-поступательно в боковом направлении и вверх и вниз в вертикальном направлении, когда его тянут трактором. Эту проблему устраняют двумя путями. Во-первых, комплект поворотных колес 12 действует для стабилизации смещения из стороны в сторону орудия 2 для вертикальной обработки почвы. Во-вторых, направленное вниз усилие, прикладываемое узлом 56 для регулировки давления посредством прикатывающих барабанных узлов 24, препятствует смещению из стороны в сторону и вверх-вниз орудия 2 для вертикальной обработки почвы. Направленное вниз усилие на прикатывающих барабанных узлах 24 в сочетании с направленным вперед усилием сцепки 6, которую тянет трактор, будет иметь эффект приведения орудия 2 для вертикальной обработки почвы в состояние натяжения спереди назад. Данное натяжение в целом сдерживает количество вертикального и бокового смещения, которое испытывает орудие 2 для вертикальной обработки почвы.
Фиг.5 представляет собой вид сверху схематичной иллюстрации варианта осуществления орудия 2 для вертикальной обработки почвы, включающего ряды бороздчатых вогнутых дисковых ножей в k-образной конфигурации, фиг.6 представляет собой вид сверху схематичной иллюстрации варианта осуществления орудия 2 для вертикальной обработки почвы, включающего ряды бороздчатых вогнутых дисковых ножей в ромбовидной конфигурации.
Общая конфигурация системы служит также для ослабления вибрации и допускает повышенные необязательные скорости до приблизительно 10 миль в час. Сочетание конструкции ножей, углов рядов и упругой природы u-образных установочных кронштейнов 34 и регулируемого узла 56 давления позволяет тянуть орудие 2 для вертикальной обработки почвы на скорости свыше 10 миль/час.
Настоящее изобретение имеет много неожиданных и непрогнозируемых преимуществ. Во-первых, применение бороздчато-вогнутых дисковых ножей в почвообрабатывающем орудии обеспечивает возможность применения более активных углов наборов, не имея следствием увеличенные поломки дисков или образование больших глыб почвы, требующее многочисленных проходов. Во-вторых, в то время, как известным почвообрабатывающим орудиям необходимо входить в соприкосновение с почвой на глубине, равной от 3 до 6 дюймов, чтобы правильно обрабатывать почву и оставлять выровненную поверхность, орудие для вертикальной обработки почвы способно обеспечить достижение аналогичного качества обработки, входя в соприкосновение с почвой на 2 дюйма или менее. В-третьих, в отличие от известных почвообрабатывающих орудий, система вертикальной обработки почвы способна иметь наборы, установленные под активным углом (приблизительно 18 градусов), причем диски только с неглубокой вогнутостью, и не будет приводить к образованию уплотненного слоя. В-четвертых, система вертикальной обработки почвы способна двигаться с большими скоростями, чем известные почвообрабатывающие системы, имеющие свободно вращающийся диск. Тогда как другие почвообрабатывающие орудия нельзя тянуть при скоростях, превышающих 6 миль в час, без выведения из соприкосновения с почвой или не вызывая поломки дисковых ножей, раскрытую систему вертикальной обработки почвы можно тянуть при скоростях более 10 миль в час.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения был описан достаточно подробно. Специалистам в данной области будут очевидны многие модификации и варианты для описанных предпочтительных вариантов осуществления. Вследствие этого, изобретение не должно быть ограничено описанным вариантом осуществления.
Несмотря на то что в данной заявке были описаны и проиллюстрированы только определенные признаки изобретения, специалистам в данной области будет очевидно множество модификаций и изменений. Вследствие этого необходимо понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, которые попадают в сущность изобретения.
1. Почвообрабатывающее орудие, содержащее:
передний ряд неглубоких вогнутых дисковых ножей, имеющий передний правый участок и передний левый участок, симметрично расположенные относительно центральной линии орудия; и
задний ряд неглубоких вогнутых дисковых ножей, имеющий задний правый участок и задний левый участок, симметрично расположенные относительно центральной линии орудия, причем задний правый участок следует позади переднего правого участка по правой полосе движения, а задний левый участок следует за передним левым участком по левой полосе движения, когда орудие перемещают по полю;
при этом орудие не имеет никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на правой полосе движения между передним правым участком и задним правым участком, и никакого вступающего в соприкосновение с землей инструмента на левой полосе движения между передним левым участком и задним левым участком;
причем неглубокие вогнутые дисковые ножи имеют вогнутость приблизительно от 31,75 до 42,9 мм при наружном диаметре, равном приблизительно 508 мм;
при этом передний левый участок и передний правый участок и/или задний левый участок и задний правый участок расположены под углом, равным приблизительно 18 градусов по отношению к линии, перпендикулярной центральной линии;
причем вогнутые дисковые ножи являются бороздчатыми.
2. Орудие по п.1, в котором вогнутые дисковые ножи имеют вогнутость, равную приблизительно 33,3 мм.
3. Орудие по п.1, дополнительно содержащее пару колес, расположенных рядом с передним концом основной рамы, проходящей от заднего конца к переднему концу вдоль направления движения, когда его тянет сельскохозяйственное транспортное средство, и отдаленными от центра концами переднего ряда вогнутых дисковых ножей для дополнительного снижения перемещения основной рамы перпендикулярно направлению движения, вызванного вогнутыми дисковыми ножами, способными вращаться при вступлении в соприкосновение с почвой.
4. Орудие по п.2, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один элемент, обеспечивающий направленное вниз давление, причем элементы прикреплены к основной раме вблизи заднего конца основной рамы относительно положения вогнутых дисковых ножей и прикладывают направленное вниз давление, которое уменьшает и амортизирует смещение основной рамы, вызванное вогнутыми дисковыми ножами, способными вращаться при вступлении в соприкосновение с почвой.
5. Орудие по п.4, в котором, по меньшей мере, один элемент, обеспечивающий направленное вниз давление, включает в себя прикатывающий барабан.
6. Орудие по п.5, в котором прикатывающий барабан содержит спирально закрученные рейки.
7. Орудие по п.1, в котором каждый из рядов вогнутых дисковых ножей является индексируемым.
8. Орудие по п.1, в котором задний левый участок и задний правый участок расположены под углом, равным приблизительно 18 градусов по отношению к линии, перпендикулярной центральной линии.
9. Орудие по п.1, содержащее входящий в соприкосновение с землей инструмент в целом вдоль центральной линии орудия между правой и левой полосами движения.
10. Орудие по п.1, в котором передний и задний ряды вогнутых дисковых ножей пространственно расположены в виде х-образной схемы.
11. Орудие по п.1, в котором передний и задний ряды вогнутых дисковых ножей пространственно расположены в виде k-образной схемы.
12. Орудие по п.1, в котором передний и задний ряды вогнутых дисковых ножей пространственно расположены в виде ромбовидной схемы.
13. Орудие по п.1, содержащее регулируемый узел давления, прикрепленный к заднему концу основной рамы, и прикатывающий барабанный узел, присоединенный к регулируемому узлу давления, причем прикатывающий барабанный узел проходит вниз по направлению к обрабатываемой полосе движения; при этом прикатывающий барабанный узел содержит множество прикатывающих барабанов, каждый из которых имеет ось вращения, причем оси вращения, по меньшей мере, двух из множества прикатывающих барабанов не расположены на одной прямой.
