Способ подготовки переуплотненной почвы к посеву и устройство для его осуществления

(51)01 79/00, 49/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПЕРЕУПЛОТНЕННОЙ ПОЧВЫ К ПОСЕВУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Республиканское унитарное научное предприятие Институт мелиорации и луговодства Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Хомяков Александр Григорьевич Погодин Николай Никитич Азаренко Владимир Витальевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное научное предприятие Институт мелиорации и луговодства Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ подготовки переуплотненной почвы к посеву, включающий совмещенные вспашку и рыхление подпахотного слоя, отличающийся тем, что одновременно со вспашкой и рыхлением подпахотного слоя производят обработку боковой наклонной и верхней горизонтальной частей почвенного пласта с крошением до требуемой фракции частиц почвы с последующим выравниванием и уплотнением 4-8 см верхнего слоя почвенного пласта, при этом рыхление переуплотненного неплодородного подпахотного слоя выполняют без выноса на поверхность и смешивания его с плодородным пахотным слоем. 9039 1 2007.04.30 2. Устройство для подготовки переуплотненной почвы к посеву, включающее смонтированные на раме плужные корпуса, каждый из которых содержит грядиль, полевую доску,лемех с отвалом и закрепленный на грядиле рыхлитель плужной подошвы, включающий плиту зигзагообразной формы, стойку с подошвой, расположенные в вертикально-продольной плоскости, и двухсторонний лемех, отличающееся тем, что каждый рыхлитель плужной подошвы снабжен выполненными разной длины и расположенными в вертикальной плоскости под углом друг к другу и к направлению поступательного движения пружинными зубьями, концы которых отогнуты в сторону боковой наклонной поверхности почвенного пласта, при этом пружинные зубья установлены в гнездах закрепленного на заднем конце зигзагообразной плиты держателя, а рыхлящая часть нижнего пружинного зуба расположена на уровне верхней кромки лемеха плужного корпуса, причем на удалении 30-50 см от пружинных зубьев, в сторону вспаханного поля, установлена обхватывающая рамка с катком, который снабжен почвообрабатывающими планками, имеющими в поперечном сечении Г-образную форму, одно ребро каждой из почвообрабатывающих планок расположено радиально к катку, а второе - наружное ребро - перпендикулярно к радиусу катка и направлено в сторону, противоположную вращению катка, при этом обхватывающая рамка с катком соединена с продольной тягой, закрепленной на раме плуга поперечной балки, посредством вертикального шарнира и регулируемого по длине раскоса для обеспечения установки катка в горизонтальной плоскости под острым углом к поперечному направлению вспашки. Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способам подготовки переуплотненной почвы к посеву зерновых и пропашных культур, а также к устройствам для их осуществления. Исследованиями доказано, что в большинстве случаев переуплотнение происходит от многократных проходов колесных ходовых систем тракторов, комбайнов, почвообрабатывающих и других агрегатов. Традиционные приемы обработки (вспашка на глубину гумусового горизонта, культивация и др.) не устраняют отрицательного действия ходовых систем на подпахотный слой. Эффективным приемом снижения переуплотнения почв является глубокое периодическое рыхление (разуплотнение) рыхлителями разных конструкций. Однако глубокое рыхление,проводимое в виде отдельной операции, приводит к увеличению проходов агрегатов, что повышает энергетические и трудовые затраты на единицу продукции. Для уменьшения затрат на предпосевную обработку почвы весьма важным мероприятием является сокращение числа проходов колесных ходовых систем, а это возможно только при совмещении рабочих производственных операций. Например, при предпосевной обработке целесообразно в едином технологическом процессе со вспашкой совмещать операции рыхления подпахотного слоя (плужной подошвы), обработку боковой наклонной и верхней частей пласта. При таком совмещении возможно сокращение рабочих проходов однооперационных машин на рыхление подпахотного слоя и культивацию перед финишной обработкой. Известен способ подготовки почвы к посеву, включающий совмещенную вспашку и рыхление подпахотного горизонта, создающие при рыхлении временный щелевой дренаж путем образования под вспаханным горизонтом взрыхленных полос, разделенных дренами, выполненными ниже уровня вспашки на глубину водоудерживающей прослойки и расположенными друг от друга на расстоянии, равном ширине вспашки 1. Недостатком такого способа является рыхление подпахотного слоя в виде отдельных полос, соответствующих ширине одного корпуса плуга, расположенных друг от друга на расстоянии, равном ширине вспашки - ширине захвата всех корпусов плуга. Исследованиями установлено, что рыхление подпахотного слоя путем отдельных полос не дает желаемого положительного эффекта в улучшении водно-физических свойств 2 9039 1 2007.04.30 минеральных почв и повышении урожайности из-за малого процента рыхления обрабатываемой площади. Вторым недостатком такого способа является отсутствие обработки боковой и верхней поверхностей пласта одновременно со вспашкой, что приводит к необходимости применения дополнительных однооперационных почвообрабатывающих агрегатов перед финишной обработкой почвы, к увеличению проходов колесных систем, энергоемкости и трудозатрат. Известно устройство 1 для осуществления способа, включающее установленные на раме плужные корпуса, содержащие полевую доску, стойку с рыхлителем, который снабжен дренером и установлен посредством стойки на удлинителе рамы позади последнего плужного корпуса с расположением дренера в толще взрыхленного слоя ниже уровня вспашки на глубину водоудерживающей прослойки, причем внутренняя плоскость стойки параллельна внешней плоскости полевой доски. Недостатком такого устройства является расположение рыхлителя со стойкой и дренером рядом с вертикальной стенкой борозды, приводящее к ухудшению условий оборота пласта последующим корпусом плуга из-за деформации смежного с полевой доской пахотного слоя, а также отсутствие обработки боковой и верхней частей пласта одновременно со вспашкой, что ведет к увеличению энергоемкости процесса и затрат на обработку почвы. Известен способ подготовки почвы к посеву, включающий совмещенную вспашку и рыхление подпахотного слоя 2. Основными недостатками данного способа являются смешивание подпахотного неплодородного слоя с плодородным пахотным слоем почвы,отсутствие обработки боковой и верхней частей пласта, приводящей к необходимости использования дополнительных почвообрабатывающих орудий (повышению числа проходов), увеличению энергоемкости и затрат. Известно устройство - плуг - для осуществления данного способа, имеющий на раме один или несколько установленных последовательно в продольном и со смещением в поперечном направлениях плужных корпусов, содержащих лемех с носком и лезвием, отвал с боковыми кромками, передние из которых образуют полевой, а задние - бороздной обрезы плужного корпуса, и смонтированный позади каждого плужного корпуса рыхлитель,имеющий стойку, нижняя часть рыхлителя расположена ниже уровня лезвия лемеха и установлена под углом к продольно-вертикальной плоскости с отклонением от нее в поперечном направлении в сторону бороздного обреза соответствующего плужного корпуса. Каждый рыхлитель имеет долото-деформатор и установленную впереди стойки ножевидную пластину с режущей кромкой, рабочие поверхности долота-деформатора и ножевидной пластины обращены в сторону бороздного обреза соответствующего плужного корпуса,причем рыхлитель, позади его долота-деформатора, имеет стабилизирующий элемент,обеспечивающий при работе устойчивость плуга в горизонтальной плоскости. Недостатком такого устройства - плуга - является расположение нижней части стойки рыхлителя, а соответственно и рабочих поверхностей и режущих кромок ножевой пластины и долота-деформатора, под углом к продольно-вертикальной плоскости с отклонением от нее в поперечном направлении в сторону бороздного обреза. Это приводит к дополнительным сопротивлению на рыхление, из-за увеличения длины и быстрого износа режущей кромки пластины, подъему неплодородного подпахотного слоя почвы вверх по рабочей поверхности ножевидной пластины и отбрасыванию его на боковую и верхнюю поверхности пласта. Последнее вызывает смешивание неплодородного слоя с плодородным слоем почвы и ее обеднение. При этом необходимо заметить, что установка специального стабилизирующего элемента, обеспечивающего при работе только устойчивость плуга в горизонтальной плоскости, приводит к нерациональному увеличению тягового сопротивления и расходу топлива. Следует также сказать, что крепление стойки рыхлителя к раме плуга сопровождается ростом ее длины и приводит к спруживанию раститель 3 9039 1 2007.04.30 ных остатков между стойкой рыхлителя и корпусом плуга, остановкам агрегата для его очистки и ухудшению качества работы - рыхлению пласта. Из известных способов подготовки почвы к посеву наиболее близким техническим решением является способ подготовки почвы к посеву, включающий совмещенную вспашку и рыхление подпахотного слоя 3. Недостатком такого способа является отсутствие обработки, одновременно со вспашкой и рыхлением подпахотного слоя, боковой наклонной и верхней частей пласта, что приводит к необходимости применения дополнительных однооперационных почвообрабатывающих агрегатов перед финишной обработкой почвы, а следовательно и к увеличению энергоемкости и трудовых затрат на подготовку почвы к посеву. Наиболее близким для осуществления данного способа известно устройство 3 для вспашки почвы и рыхления подпахотного слоя, содержащее корпус плуга и рыхлитель плужной подошвы, включающий плиту, стойку, лемех и крепежные изделия. Плита рыхлителя выполнена в виде зигзагообразной формы, передний и задний концы которой, содержащие отверстия, отогнуты относительно средней ее части в противоположные стороны и параллельны, при этом передним концом плита жестко соединена с грядилем корпуса плуга и расположена ниже верхнего уровня отвала и вдоль движения, а на заднем конце смонтирована стойка, на подошве которой снизу установлен плоский лемех, выполненный с двумя режущими кромками и с возможностью разворота на 180. Недостатком такого устройства является то, что в нем непредусмотрены конструктивные элементы для обработки боковой наклонной и верхней горизонтальной частей пласта,чтобы исключить применение дополнительных однооперационных почвообрабатывающих агрегатов перед финишной обработкой почвы к посеву, приводящих к увеличению энергоемкости и трудозатрат. Задачей заявленного изобретения является снижение энергоемкости и трудовых затрат на предпосевную обработку переуплотненных почв. В целом поставленная задача решается таким образом, что одновременно со вспашкой и рыхлением подпахотного слоя производят обработку боковой наклонной и верхней горизонтальной частей почвенного пласта с крошением до требуемой фракции частиц почвы с последующим выравниванием и уплотнением 4-8 см верхнего слоя почвенного пласта, при этом рыхление переуплотненного неплодородного подпахотного слоя выполняют без выноса на поверхность и смешивания его с плодородным пахотным слоем. При этом устройство для осуществления способа, включающее смонтированные на раме плужные корпуса, каждый из которых содержит грядиль, полевую доску, лемех с отвалом и закрепленный на грядиле рыхлитель плужной подошвы, включающий плиту зигзагообразной формы, стойку с подошвой, расположенные в вертикально-продольной плоскости, и двухсторонний лемех, отличающееся тем, что каждый рыхлитель плужной подошвы снабжен выполненными разной длины и расположенными в вертикальной плоскости под углом друг к другу и к направлению поступательного движения пружинными зубьями, концы которых отогнуты в сторону боковой наклонной поверхности почвенного пласта, при этом пружинные зубья установлены в гнездах закрепленного на заднем конце зигзагообразной плиты держателя, а рыхлящая часть нижнего пружинного зуба расположена на уровне верхней кромки лемеха плужного корпуса, причем на удалении 30-50 см от пружинных зубьев, в сторону вспаханного поля, установлена обхватывающая рамка с катком, который снабжен почвообрабатывающими планками, имеющими в поперечном сечении Г-образную форму, одно ребро каждой из почвообрабатывающих планок расположено радиально к катку, а второе - наружное ребро - перпендикулярно к радиусу катка и направлено в сторону, противоположную вращению катка, при этом обхватывающая рамка с катком соединена с продольной тягой, закрепленной на раме плуга поперечной балки, посредством вертикального шарнира и регулируемого по длине раскоса для обес 4 9039 1 2007.04.30 печения установки катка в горизонтальной плоскости под острым углом к поперечному направлению вспашки. На фиг. 1 изображены схема обработки почвы по предлагаемому способу, с наложенным профилем поперечного разреза пашни, и устройство для его осуществления, условно с одним корпусом плуга и одним катком (вид на устройство сзади). На фиг. 2 схематично изображен разрез катка по А-А фиг. 1. На фиг. 3 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа с расположением катка вдоль поперечного направления вспашки (вид сверху). На фиг. 4 схематично изображен каток, установленный под острым углом к поперечному направлению вспашки (вид сверху). Технологические операции по осуществлению способа производят в следующем порядке. В процессе движения и в начале обрабатываемого поля смонтированное на навесную систему трактора устройство (плуг 1 с рыхлителями плужной подошвы 5, пружинными зубьями 9 и катком 16 (фиг. 1 и фиг. 3) переводят в рабочее положение (опускают на поверхность поля). Под воздействием массы сначала происходит внедрение в почву лемехов 8 со стойками 7 рыхлителей плужной подошвы 5 на глубину рыхления , а затем одновременно заглубляются в пахотный слой плужные корпуса 2 на глубину вспашки п и рыхлители плужной подошвы 5 в подпахотный слой на глубину рыхления . Общая глубина обработки почвы Нп(фиг. 1). После полного заглубления рабочих органов устройства в грунт происходит отрезание и переворот почвенного пласта плужными корпусами 2 отрезание, подъем и рыхление подпахотного слоя почвы лемехами 8 стойки 7 рыхлителя плужной подошвы 5 без выноса наверх и смешивания его с пахотным плодородным слоем рыхление и дробление комков почвы боковой наклонной части пласта (нижних слоев вспашки) пружинными зубьями 9 (фиг. 1 и фиг. 3) рыхление и измельчение комковатой структуры, выравнивание и уплотнение 4-8 см слоя почвы верхней части пласта почвообрабатывающими планками 17 катка 16 (фиг. 1 и фиг. 2). Устройство для подготовки переуплотненной почвы к посеву (фиг. 1, 2, 3) включает раму плуга 1 с установленным одним или несколькими плужными корпусами 2, содержащими грядиль 3, отвал 4 с лемехом. Позади каждого соответствующего плужного корпуса 2 на грядиль 3 и ниже верхней кромки отвала 4 установлен рыхлитель плужной подошвы 5,состоящий из плиты 6, стойки 7 с подошвой и лемеха 8. Плита 6 выполнена в виде зигзагообразной формы, передний и задний концы которой содержат отверстия и отогнуты, относительно средней ее части, в противоположные стороны и параллельны. Передним концом зигзагообразная плита 6 жестко соединена с грядилем 3 плужного корпуса 2 и расположена ниже верхнего уровня отвала 4 и вдоль движения, а на заднем конце смонтирована стойка 7 с подошвой, на подошве снизу установлен плоский лемех 8, выполненный с двумя режущими кромками и с возможностью разворота на 180. Последнее увеличивает срок службы лемеха в два раза. Рыхлитель плужной подошвы 5 снабжен рыхлящими пружинными зубьями 9, которые установлены в гнездах держателя 10, закрепленного на заднем конце зигзагообразной плиты 6. Пружинные зубья 9 расположены в вертикальной плоскости под углом друг к другу и к направлению поступательного движения, выполнены разной длины с отогнутыми концами в сторону боковой наклонной поверхности пласта. Отогнутые концы пружинных зубьев 9 являются основными рабочими элементами, заглубляющимися в почву и производящими крошение почвы боковой наклонной части пласта. При этом рыхлящая отогнутая часть нижнего пружинного зуба расположена на уровне верхней кромки Б (фиг. 1 и 3) лемеха плужного корпуса 2. Такое выполнение и расположение пружинных зубьев 10 исключает заклинивание каменистых включений, собирание и сгруживание растительных остатков между ними, что повышает надежность работы предлагаемого устройства, обес 5 9039 1 2007.04.30 печивает необходимое качество крошения почвы боковой наклонной части пласта (нижних слоев вспашки) без дополнительных рабочих проходов однооперационных машин(культиваторов и т.д.) и в конечном итоге снижает энергоемкость и стоимость предпосевной обработки почвы. На плужной раме 1 смонтирована поперечная балка 11 с кронштейном 12, имеющим возможность перемещения вдоль свободного конца балки в поперечном направлении. На кронштейне 12 шарнирно установлена продольная тяга 13 с пружинным механизмом 14, а на некотором удалении от пружинных зубьев 9, в направлении вспаханного поля, на продольную тягу 13 установлена обхватывающая рамка 15 с катком 16. Каток 16 снабжен почвообрабатывающими планками 17, имеющими в поперечном сечении Г-образную форму (фиг. 2), с расположением одного ребра радиально к катку, а второго - наружного перпендикулярно к радиусу катка и с направлением свободной кромки в сторону, противоположную вращению. При этом обхватывающая рамка 15 соединена с продольной тягой 13 посредством вертикального шарнира 18 и винтового раскоса 19, что позволяет производить поворот катка 16 и установить его в горизонтальной плоскости под острым угломк поперечному направлению вспашки (фиг. 4). Последнее обеспечивает уравновешивание реакций почвы, действующих при работе устройства на плужные корпуса 2, пружинные зубья 9 рыхлителя плужной подошвы 5 и почвообрабатывающие планки 17 катка 16, что позволяет снизить разворачивающий момент, действующий на плуг в горизонтальной плоскости, и тем самым уменьшить его тяговое сопротивление и повысить устойчивость в работе. Выполнение почвообрабатывающих планок 17 Г-образной формы создает в процессе перекатывания переменное контактное давление на единицу площади и вибрирующее воздействие на пласт, а направление свободной кромки планок 17 против вращения исключает захват и наматывание растительных остатков на ротор. Все это повышает интенсивность крошения пласта, способствует улучшению выравнивания и прикатывания верхнего слоя почвы, сокращает количество проходов однооперационных машин и в конечном итоге уменьшает энергоемкость и трудовые затраты на предпосевную обработку почвы. Источники информации 1. , патент 4249, с 1, МПК А 01 В 13/08. Способ подготовки почвы к посеву и устройство для его осуществления. 2.97/05762, а 01 13/08. Плуг. 3. Заявка от 20 марта 2001 г.а 20010044, . Опубликована 2002 г.,3. МПК 7 А 01 В 13/08. Устройство для вспашки почвы и рыхления подпахотного слоя (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7