Рыхлитель комбинированный луговой

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации(72) Авторы Хомяков Александр Григорьевич Погодин Николай Никитич Болбышко Валерий Александрович(73) Патентообладатель Республиканское научное дочернее унитарное предприятие Институт мелиорации(57) Рыхлитель комбинированный луговой, содержащий раму с предохранителем, грядиль,дисковый нож, рыхлящий рабочий орган, состоящий из лемеха и стойки, прикатывающий каток с регулировочно-предохранительным устройством, отличающийся тем, что дисковый нож выполнен с трапецеобразными и равноудаленными от центра вращения зубьями,смежные режущие кромки которых расположены под углом 90, спереди на стойке рыхлящего рабочего органа смонтирован отражатель грунта с наклонной к поверхности поля кромкой, а сзади внизу стойки установлен шарнирно дренер, содержащий трехступенчатый деформатор с внутренней цилиндрической полостью и сквозным отверстием,ступени деформатора выполнены в виде прямых усеченных конусов и так, что диаметр первой ступени от стойки меньше второй ступени, а диаметр второй меньше третьей ступени с цилиндрической гильзой, предназначенной для формирования грунтовых кротовин, при этом внутри трехступенчатого деформатора размещен круглый шток с выходящей наружу к стойке шарообразной головкой, передняя часть которого расположена в полости сквозного отверстия, а задняя часть с резьбовым концом и установленными тарельчатой пружиной и шайбами - в полости гильзы, при этом передняя часть штока выполнена большего диаметра задней с возможностью продольного движения трехступенчатого деформатора, а начальная длина тарельчатой пружины зафиксирована гайкой. Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к средствам механизации для разуплотнения поддернового слоя почвы на лугопастбищных угодьях. Исследованиями доказано, что в большинстве случаев переуплотнение происходит от многократных проходов колесных ходовых систем тракторов, комбайнов, почвообрабатывающих и других агрегатов, а также выпаса скота и погодных условий. При накоплении влаги в корнеобитаемом слое больше верхнего предела оптимальной влажности почва переувлажняется и в ней создаются неблагоприятные условия для выращивания сельскохозяйственных культур. Недостаток воздуха из-за избытка воды вызывает накопление анаэробных бактерий и органические вещества не разлагаются, а накапливаются в формах недоступных растениям. В периоды половодий и обильных дождей водоупорные прослойки являются одной из основных причин образования луж в замкнутых понижениях мезорельефа с длительным застоем воды. Это приводит к ухудшению проходимости сельскохозяйственной техники,значительному уменьшению урожая и необходимости производства рыхления-кротования на минеральных почвах супесчаного и суглинистого механического состава и мелкозалежных торфяниках. Известно сменное рабочее оборудование для щелевания и рыхления переуплотненного поддернового слоя почвы лугопастбищных угодий 1, включающее раму плуга с предохранителем, грядили, дисковые ножи, рыхлящие рабочие органы (стойки),прикатывающие катки с механизмами регулировки глубины обработки почвы. Недостатком данного оборудования является то, что при преодолении каменистых и других твердых включений, выступающих над поверхностью почвы, каток перекатывается через них и приподнимается. При этом в механизме регулировки совершается возвратно-поступательное движение винтового штока в полости крестовин, при котором возникают ударно-динамические нагрузки, перекосы и заедания. В результате частых колебаний от ударно-динамических нагрузок, перекосов и заклиниваний винтового штока в полости крестовин, сил трения и попадания между трущимися деталями абразивных частиц происходит повышенный износ и поломки узлов почвообрабатывающего орудия. Недостатком данного оборудования является то, что при регулировании силы давления катка на верхний слой поля происходит изменение установочной(контрольной) глубины обработки почвы. Это снижает деформацию грунтовых гребней около рыхлящей стойки и уменьшает возможность сужения щели у поверхности поля. Последнее ухудшает качество обработки почвы, затрудняет использование технических средств при заготовке сена и выпас скота. Наиболее близким техническим решением к полезной модели и принятым в качестве прототипа является сменное рабочее оборудование для щелевания и рыхления переуплотненного поддернового слоя почвы лугопастбищных угодий 2, включающее раму с предохранителем, грядиль, дисковый нож, рыхлящий рабочий орган, состоящий из лемеха (долота) и стойки, прикатывающий каток с регулировочно-предохранительным устройством. Недостатком данного рабочего оборудования служит то, что в процессе работы на суглинистых переувлажненных почвах с неровной поверхностью поля (перепадами) происходит разрыв дернины у краев щели и сгруживание ее перед дисковым ножом и стойкой рыхлящего рабочего органа. Последнее приводит к ухудшению качества обработки лугопастбищных угодий и повышению энергоемкости процесса. 55362009.08.30 Вторым недостатком данного рабочего оборудования при работе на суглинистых грунтах и мелкозалежных торфяниках является отсутствие в устройстве конструктивных элементов для проведения агромелиоративных мероприятий по кротованию. Последнее служит одной из причин сужения технологических возможностей и области применения рабочего оборудования на землях с длительным застоем воды в периоды половодий и обильных дождей. Задачей технического решения является повышение качества работы, расширение области применения и снижение энергоемкости процесса. Это достигается тем, что на рыхлителе комбинированном луговом, включающем раму с предохранителем, грядиль, дисковый нож, рыхлящий рабочий орган, состоящий из лемеха (долота) и стойки, прикатывающий каток с регулировочно-предохранительным устройством, дисковый нож выполнен с трапецеобразными и равноудаленными от центра вращения зубьями, смежные режущие кромки которых расположены под углом 90,спереди на стойке рыхлящего рабочего органа смонтирован отражатель грунта с наклонной к поверхности поля кромкой, а сзади и внизу стойки установлен шарнирно дренер,содержащий трехступенчатый деформатор с внутренней цилиндрической полостью и сквозным отверстием, ступени деформатора выполнены в виде прямых усеченных конусов и так, что диаметр первой ступени (от стойки) меньше второй ступени, а диаметр второй меньше третьей ступни с цилиндрической гильзой, предназначенной для формирования грунтовых кротовин, при этом внутри трехступенчатого деформатора размещен круглый шток с выходящей наружу к стойке шарообразной головкой, передняя часть которого расположена в полости сквозного отверстия, а задняя часть с резьбовым концом и установленными тарельчатой пружиной и шайбами - в полости гильзы, при этом передняя часть штока выполнена большего диаметра задней с возможностью продольного движения трехступенчатого деформатора, а начальная длина тарельчатой пружины зафиксирована гайкой. Ликвидацию переуплотненных водоупорных поддерновых прослоек лугопастбищных угодий на минеральных переувлажненных почвах суглинистого механического состава и мелкозалежных торфяниках без разрыва дернины у краев щели и сгруживания перед рабочими органами обеспечивают дисковый нож, выполненный с трапецеобразными равноудаленными от центра вращения зубьями и смонтированный спереди на стойке рыхлящего рабочего органа отражатель грунта с наклонной к поверхности поля кромкой. Проведение агромелиоративных мероприятий по кротованию и ускорению отвода избыточной влаги на землях с длительным застоем воды обеспечивает установленный сзади и внизу стойки дренер. Сущность технического задания поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен рыхлитель комбинированный луговой (вид сбоку), на фиг. 2 дренер (разрез по А-А фиг. 1), на фиг. 3 - регулировочно-предохранительное устройство (разрез В-В фиг. 1). Рыхлитель комбинированный луговой монтируется на раму Б плуга с автоматическим предохранителем (условно показаны штрихпунктирными линиями на фиг. 1) и состоит из следующих основных узлов и деталей грядиля 1, дискового ножа 2, рыхлящего рабочего органа 4, дренера 8, прикатывающего катка 19, вилообразной рамки 20 и регулировочно - предохранительного устройства Е. Грядиль 1 служит связующим звеном и базой для монтажа всех основных узлов и механизмов рыхлителя комбинированного лугового. Задняя часть с боковыми отверстиями содержит проушины 22 и 23, а передняя кронштейн 24, на котором закреплен дисковый нож 2 с возможностью регулирования глубины резания дернового покрова и предохранения от непреодолимых препятствий. Дисковый нож 2 предназначен для разрезания дернового покрова и мелких древесных остатков с целью уменьшения и предотвращения разрывов и сгруживания дернины. Он выполнен с трапецеобразными и равноудаленными от центра вращения зубьями 3, у кото 3 55362009.08.30 рых смежные режущие кромки расположены под углом 90. Последнее обеспечивает удобство заточки изношенных кромок, резание травянистой растительности и мелких древесных остатков без прилипания и разрыва (отрыва) дернины, без заклинивания растительности между зубьями, а также кронштейном 24 грядиля 1. Это создает благоприятные условия для прохода рыхлящего рабочего органа 4. Рыхлящий рабочий орган 4 состоит из лемеха (долота) 5 и стойки 6. Лемех 5 предназначен для обеспечения заглубления стойки 6 в грунт и рыхления подпокровного слоя лугопастбищных угодий. Выполнен съемным и установлен сверху на рабочий конец стойки с возможностью замены после износа. Стойка 6 предназначена для передачи тягового усилия трактора на лемех 5, рыхления фронтальной частью поддернового слоя с образованием щели в грунте. В верхней части стойка содержит два отверстия, через посредство которых крепится к грядилю 1. В процессе работы может быть установлено две фиксированных глубины рыхления. При этом спереди на стойке Б на уровне поверхности поля смонтирован отражатель грунта с наклонной к горизонтальной плоскости кромкой 7, которая в процессе рыхления прижимает и сдерживает отрыв дернины от краев щели. Сзади и внизу стойки 6 установлен дренер 8 (фиг. 1, 2). Дренер 8 предназначен для проведения агромелиоративных мероприятий по кротованию, которое обеспечивает ускоренный отвод избыточной влаги на землях с длительным застоем воды и перераспределение ее из пахотного горизонта в подпахотные слои почвенного профиля через вертикальную щель и кротовую (земляную) полость, а также через вторичные радиальные трещины, образовавшиеся вокруг кротовин. Дренер 8 (фиг. 2) состоит из трехступенчатого деформатора 9 с внутренней цилиндрической полостью и сквозным отверстием. Ступени деформатора выполнены в виде прямых усеченных конусов и так, что диаметр первой (от стойки 6) ступени 10 меньше второй ступени 11, а диаметр второй меньше третьей ступени 12, выполненной с цилиндрической гильзой 13 для формирования устойчивых земляных кротовин. Внутри трехступенчатого деформатора 9 размещен круглый шток 14 с выходящей наружу шарообразной головкой. Передняя часть 15 штока 14 расположена в полости сквозного отверстия, а задняя часть 16, выполненная меньшего диаметра и с резьбовым концом, расположена в полости гильзы 13. На задней части штока установлена тарельчатая пружина 17 и шайбы 18,начальное положение которых зафиксировано гайкой. При этом трехступенчатый деформатор 9 находится в свободном состоянии с возможностью продольного и вращательного движений на передней части 15 штока 14. Тарельчатая пружина 17 выполняет роль вибратора и буферного устройства для трехступенчатого деформатора при прокладке кротовин. Это снижает энергоемкость процесса и повышает качество работы. На проушинах 23 грядиля 1, через посредство вилообразной рамки 20, установлен прикатывающий каток 19, а в гнездах проушин 21 вилообразной рамки 20 и проушин 22 грядиля 1 смонтировано регулировочно-предохранительное устройство Е. Прикатывающий каток 19 служит для раздавливания комковатых образований, прикатывания и уменьшения высоты гребней почвы около щели и сужения ее ширины, улучшения контакта корневой системы растений с разуплотненной почвой после прохода рыхлящего рабочего органа 4 и улучшения условий работы техники при уборке травянистой растительности. Устройство регулировочно-предохранительное Е (фиг. 1, 3) предназначено для регулирования глубины обработки почвы, изменения диапазона вертикальных усилий на грунт прикатывающего катка 19 и предохранения его при работе на землях с наличием камней, древесных остатков и других включений на поверхности поля. Оно состоит из двух крестовин 25 и 26, которые соответственно смонтированы в гнездах проушин 22 и 21 и выполнены с резьбовыми отверстиями, одна с правосторонней, а другая с левосторонней резьбами. В резьбовые отверстия крестовин ввернуты муфты 27 и 28 с осевыми сквозными отверстиями. 4 55362009.08.30 Между муфтами 27 и 28 смонтирована пружина 29, а в сквозных отверстиях размещена круглая жесткая стяжка 30. На выходящих концах стяжки расположены гайки 31, с помощью которых производится регулировка рабочей длины пружины. При этом между наружными торцами муфт 27 и 28 и гайками 31 установлены пружинные шайбы 32, предназначенные для снижения вредных механических колебаний звеньев устройства при работе рыхлителя комбинированного лугового на землях с наличием каменистых включений на поверхности поля. Рабочий процесс рыхлителя комбинированного лугового осуществляется следующим образом. При поступательном движении агрегата (фиг. 1, 2 и 3) дисковый нож 2 пригибает трапецеобразными зубьями 3 травостой к поверхности поля, внедряется в почву и разрезает дерновой покров, а идущий вслед рыхлящий рабочий орган 4 с помощью лемеха (долота) 5, установленного на стойке 6, и силового воздействия грядиля 1 заглубляется в подпахотный слой, образует щель, деформирует и рыхлит почву в пределах заданной глубины обработки. При этом установленный на стойке 6 отражатель грунта прижимает наклонной кромкой 7 дернину, чем и сдерживает отрыв ее от краев щели и улучшает качество работы. В процессе рыхления около щели происходит вспучивание почвы и образование гребней (валков), которые деформируются и прикатываются идущим сзади прикатывающим катком 14 на установленную глубину обработки верхнего слоя почвы. От прикатывания уплотняется верхний слой почвы, это приводит к уменьшению высоты гребней (валков) и ширины щели, а также к расширению контактов корней растений с почвой и ускорению их развития. Сужение ширины щели у поверхности поля оказывает благоприятное влияние на уборку травостоя и выпас скота. Интенсивность и качество обработки верхнего слоя лугопастбищных угодий прикатывающим катком 19 зависит во многом от физико-механических свойств грунта и силы давления единицы опорной площади катка на верхний слой. Необходимая величина силы давления устанавливается регулировочно-предохранительным устройством Е (фиг. 1 и фиг. 3) путем изменения сжатия пружины 29 и симметричного взаимного регулирования расстояний между осями крестовин 25 и 26, а также путем соответствующей регулировки расположения муфт 27 и 28 в крестовинах. В процессе работы рыхлителя комбинированного лугового на землях с наличием мелких поверхностных камней или других твердых включений регулировочнопредохранительное устройство Е выполняет функции и чисто предохранительного характера. Например, при наезде прикатывающего катка 19 на камни, выступающие над поверхностью почвы, возникают дополнительные реактивные силы. Если твердые включения не разрушаются и не вдавливаются в грунт, то прикатывающий каток 19 посредством вилообразной рамки 20, проушин 21 и 22, крестовин 25 и 26, муфт 27 и 28 сжимает пружину 29 и освобождает от силового воздействия пружинные шайбы 32, круглую жесткую стяжку 30 с гайками 31. При сжатии пружины прикатывающий каток поднимается вверх, перекатывается через препятствие и возвращается пружиной снова в исходное положение. Последнее сопровождается ударным воздействием муфт на пружинные шайбы 32, гайки 31, круглую жесткую стяжку 30 и другие звенья устройства. Благодаря наличию пружинных шайб 32 вредные механические колебания звеньев орудия успокаиваются, а ударно-динамические нагрузки и силы трения гасятся путем поглощения энергии. Это повышает стабильность технологического процесса и качество обработки почвы, а также надежность рыхлителя. Проведение агромелиоративных мероприятий по отводу избыточных влаги и воды в периоды половодий и обильных дождей заключается в производстве кротования земель дренером 8 (фиг. 1 и фиг. 2). При поступательном движении шток 14 дренера 8, шарнирно связанный со стойкой 6 рыхлящего рабочего органа 4, через посредство шайб 18 и тарельчатой пружины 17, передает тяговое усилие на трехступенчатый деформатор 9, который первой ступенью 10 формирует начальную кротовину, второй ступенью 11 расширяет ее,5 55362009.08.30 а следом идущей третьей ступенью 12 с цилиндрической гильзой 13 окончательно формирует требуемый размер кротовины и уплотняет земляные стенки. Отличительной особенностью трехступенчатого деформатора 9 является то, что у второй и третьей ступенях (11 и 12) в процессе работы участвует только часть площади усеченного конуса со стороны большого основания. Это положительно влияет на качество работы и снижение энергоемкости. Дело в том, что с снижением площади участвующей в контактировании с грунтом, особенно на суглинистых фонах, уменьшается и налипание его на рабочую поверхность, а следовательно, снижается сила, блокирующая движение трехступенчатого деформатора. При этом из-за неоднородности грунта и благодаря наличию тарельчатой пружины 17 трехступенчатый деформатор 9 совершает колебательные движения в продольной плоскости, что приводит к импульсному вибрационному воздействию его на грунт и уменьшению тягового сопротивления. Предлагаемый рыхлитель комбинированный луговой представляет собой новое конструктивное решение в создании средств механизации для улучшения лугопастбищных угодий и рыхления переуплотненных пахотных земель. По сравнению с прототипом он значительно расширяет область применения, увеличивает количество и качество выполненных операций, снижает энергоемкость и повышает урожайность сельскохозяйственных культур. После щелевания и рыхления уменьшается плотность почвы в 1,11,3 раза, увеличивается полная влагоемкость, в 410 раз возрастает коэффициент фильтрации. Оптимальные сроки проведения - весна и осень. Последействие на водный режим и урожай трав проявляется в течение 2-3 лет. Средняя прибавка - 10-15 . Наибольшая урожайность(около 20-30 ) наблюдается во второй год после щелевания. Кротование является мероприятием по ускорению внутрипочвенного стока с относительно коротким сроком последействия, поэтому оно нуждается в систематическом воспроизводстве (один раз в 2-4 года). На фоне осушения кротование повышает урожай трав на 10-20 . Затраты окупятся прибавкой урожая и общим улучшением осушенных массивов за один год. В настоящее время изготовлен экспериментальный образец рыхлителя комбинированного лугового, который успешно прошел хозяйственные испытания с рекомендацией изготовления опытной партии и постановки на приемочные испытания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7