Способ предпосевной обработки почвы (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)(71) Заявитель Клименко Владимир Иванович(72) Автор Клименко Владимир Иванович(73) Патентообладатель Клименко Владимир Иванович(57) 1. Устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные, по меньшей мере, на одной раме рабочие органы в виде лап или дисков с возможностью циклического подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом,установленным по одну сторону от оси колебаний между или над рамой и каждым рабочим органом, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один поворотный механизм, связанный, по меньшей мере, с одним дополнительным упругим элементом,расположенным по другую сторону от оси колебаний рабочего органа между или над рамой и каждым рабочим органом. 2. Устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные, по меньшей мере, на одной раме рабочие органы в виде лап или дисков с возможностью циклического подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом,установленным по одну сторону от оси колебаний между или над рамой и каждым рабочим органом, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один поворотный механизм, связанный, по меньшей мере, с одним дополнительным упругим элементом,расположенным по другую сторону от оси колебаний рабочего органа между или над рамой и каждым рабочим органом, а на раме после рабочих органов установлен, по меньшей мере, один прикатывающий каток. 15788 1 2012.04.30 3. Способ предпосевной обработки почвы устройством по п. 1, при котором осуществляют безотвальное рыхление с дроблением почвы рабочими органами в виде лап или дисков, обладающими возможностью циклического подъема и опускания при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом,установленным между или над рамой и каждым рабочим органом по одну сторону от оси колебаний рабочего органа, при этом осуществляют дополнительное перемещение каждого рабочего органа по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие, посредством поворотного механизма с одновременной интенсификацией колебаний каждого рабочего органа с использованием силы упругости дополнительного упругого элемента, расположенного по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и взаимодействующего с поворотным механизмом, причем результирующая сила сопротивления основного упругого элемента противоположна результирующей силе сопротивления дополнительного упругого элемента. 4. Способ предпосевной обработки почвы устройством по п. 2, при котором осуществляют безотвальное рыхление с дроблением почвы рабочими органами в виде лап или дисков, обладающими возможностью циклического подъема и опускания при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом,установленным между или над рамой и каждым рабочим органом по одну сторону от оси колебаний рабочего органа, при этом обеспечивают дополнительное перемещение каждого рабочего органа по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие, посредством поворотного механизма с одновременной интенсификацией колебаний каждого рабочего органа с использованием силы упругости дополнительного упругого элемента, расположенного по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и взаимодействующего с поворотным механизмом, причем результирующая сила сопротивления основного упругого элемента противоположна результирующей силе сопротивления дополнительного упругого элемента, а после дробления почвы осуществляют выравнивание почвы, по меньшей мере, одним прикатывающим катком. Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев. Известна борона 597317, МПК 01 19/02, 1978, включающая раму и рабочие органы, выполненные в виде спирали, закрепленные, по крайней мере, по два на одном общем держателе, при этом каждый держатель соединен с рамой спиральной пружиной. В данном техническом решении при встрече с препятствием происходит автоколебание рабочих органов, установленных на общем держателе за счет дополнительной спиральной стойки, что уменьшает забиваемость рабочих органов, но резко ухудшает стабильность хода рабочих органов при увеличении времени возврата в первоначальное положение (до встречи с препятствием). Известны также способ предпосевной обработки почвы и устройство для его осуществления 1743398, МПК 01 49/02, 1992.Способ включает в себя безотвальное рыхление почвы с последующим крошением и выравниванием, при этом операции осуществляют с переменной скоростью воздействия на почву в продольно-вертикальной плоскости. Кроме этого, осуществляют дополнительное воздействие с переменной скоростью на частицы почвы в горизонтальной плоскости под острым углом к направлению рыхления, а диапазон частот воздействия на частицы почвы при крошении и выравнивании больше, чем диапазон частот воздействия на них при рыхлении. Способ обработки почвы осуществляют почвообрабатывающим орудием, содержащим последовательно установленные на раме ряды пружинных рыхлящих рабочих органов в виде лап и бороны,на брусьях которых закреплены пружинные зубья, при этом брусья борон расположены 2 15788 1 2012.04.30 под углом к направлению движения орудия, а каждый из зубьев размещен под углом 1020 к продольной оси орудия. За счет многовитковой пружины ход рабочего органа в вертикальном направлении увеличивается и соответственно уменьшается забиваемость рабочих органов (рыхлящих лап). Но при увеличении хода рабочего органа амплитуда автоколебаний увеличивается и уменьшается их частота из-за большого хода рабочего органа в вертикальном направлении. Это ухудшает качество обработки почвы (крошение пласта на мелкие почвенные агрегаты). Чизельные рабочие органы с указанными выше виткообразными упругими стойками дают низкую стабильность выполнения ими технологического процесса обработки почвы (отклонение средней глубины от заданной - более 25 мм). Известно устройство для обработки почвы 3464498, МПК 01 19/02,01 63/16, 01 19/00,01 63/00, 1969. Данное техническое решение обладает более высокой стабильностью хода, чем указанные выше технические решения, за счет установки над стойкой дополнительного упругого элемента в виде пластины. Но частота автоколебаний(частота вибраций) и вертикальный ход рабочего органа за счет жесткости стойки и пластины резко уменьшается, что приводит к частому забиванию рабочих органов, низкой амплитуде автоколебаний рабочих органов и, как результат, ухудшению дробления почвы, т.е. ухудшению качества подготовки почвы под посев. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению в части альтернативного решения является способ сплошной обработки почвы и почвообрабатывающее орудие с рабочим органом, содержащим стойку с лапой, шарнирно закрепленной на раме с помощью переднего и заднего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной качающейся П-образной опорой, направляющим телескопическим звеном, винтовым регулировочным механизмом и упором 2153788, МПК 01 35/24,2000. За счет многовитковой пружины и сложных шарнирных механизмов ход рабочего органа в вертикальном направлении увеличивается, но при этом увеличивается амплитуда колебаний и уменьшается их частота автоколебаний. Это, в свою очередь, снижает стабильность выполнения технологии процесса обработки почвы. Снижение частоты автоколебаний рабочих органов ухудшает качество крошения почвенного пласта на мелкие агрегаты, т.е. резко ухудшается структура почвы и требуются дополнительные рабочие органы для доизмельчения указанных почвенных агрегатов. Установка одного упругого элемента (связанного со стойкой) с одной стороны рамной конструкции дополнительно ухудшает частоту автовибраций и, как результат, ухудшает качество обработки почвы(образуется бесструктурная почва). Отклонение средней глубины от заданной составляет 20 мм. Это свидетельствует о том, что подобные рабочие органы не могут использоваться для предпосевной обработки почвы, поскольку при этом основание семенного ложа формируется гребнистым с высотой гребня до 20 мм, а такая неравномерность обработки приводит к тому, что семена зерновых культур, попадающие на гребни и впадины основания семенного ложа, всходят крайне неравномерно, и это резко снижает урожай и ухудшает его качество, поскольку колебания по глубине основания семенного ложа достигают 20-25 мм и более, в то время как, к примеру, глубина семенного ложа под посев трав составляет всего 10-15 мм, а под посев крестоцветных - 20 мм. Кроме этого, данное устройство обладает низкой надежностью при соударении рабочего органа с твердыми препятствиями (камнями и т.д.). В качестве второго прототипа в части другого альтернативного решения принят лущильник 2845560 (1), МПК 01 21/08,01 61/04,01 21/00, 2004 с рамой,навесной или прицепной, снабженный почвообрабатывающими орудиями, состоящими,по меньшей мере, из одного блока неприводных вращающихся дисков, связанных с рамой посредством стойки, выполненной в виде винтообразной пружины, причем каждая пружина содержит от 1,5 до 5 витков, которые располагаются бок о бок так, что образуют ряд витков вдоль линии, поперечной к шасси. Это конструктивное решение, так же как и в 3 15788 1 2012.04.30 случае с использованием упругой витковой защиты чизельных рабочих органов по 1743398, позволяет увеличивать вертикальное отклонение рабочих органов, но резко уменьшает амплитуду автоколебаний. Данное техническое решение также обладает низкой надежностью при встрече с препятствием. Задачей изобретения является интенсификация процесса обработки и улучшение качества дробления пласта почвы на мелкие агрегаты, а также повышение надежности работы устройств для предпосевной обработки почвы. Для решения поставленной задачи предложено устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные, по меньшей мере, на одной раме рабочие органы в виде лап или дисков с возможностью циклического подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным по одну сторону от оси колебаний между или над рамой и каждым рабочим органом. Согласно изобретению, устройство содержит, по меньшей мере, один поворотный механизм, связанный, по меньшей мере, с одним дополнительным упругим элементом, расположенным по другую сторону от оси колебаний рабочего органа между или над рамой и каждым рабочим органом. Предложен также способ предпосевной обработки почвы вышеописанным устройством, при котором осуществляют безотвальное рыхление с дроблением почвы рабочими органами в виде лап или дисков, обладающими возможностью циклического подъема и опускания при встрече с препятствием, обеспечиваемых, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным между или над рамой и каждым рабочим органом по одну сторону от оси колебаний рабочего органа, при этом осуществляют дополнительное перемещение каждого рабочего органа по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие, посредством поворотного механизма с одновременной интенсификацией колебаний каждого рабочего органа с использованием силы упругости дополнительного упругого элемента, расположенного по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и взаимодействующего с поворотным механизмом, причем результирующая сила сопротивления основного упругого элемента противоположна результирующей силе сопротивления дополнительного упругого элемента. Предлагаемый второй вариант устройства для предпосевной обработки почвы отличается от первого тем, что на раме после рабочих органов установлен, по меньшей мере,один прикатывающий каток, а отличие предлагаемого способа предпосевной обработки почвы устройством по второму варианту от первого заключается в том, что после дробления почвы осуществляют выравнивание почвы, по меньшей мере, одним прикатывающим катком. Предложенные варианты способа и устройства иллюстрируются следующими чертежами на фиг. 1 изображены базовые элементы устройства для предпосевной обработки почвы по первому варианту с использованием рыхлящих лап (вид сбоку) на фиг. 2 изображены базовые элементы устройства для предпосевной обработки почвы по второму варианту с использованием рыхлящих лап (вид сбоку) на фиг. 3 изображены базовые элементы устройства для предпосевной обработки почвы по второму варианту с использованием дисков (вид сверху) на фиг. 4 изображен рабочий орган в виде диска в статическом положении на фиг. 5 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом в момент встречи с препятствием на фиг. 6 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом в наивысшей точке траектории перемещения рабочего органа после встречи с препятствием. Сущность способа предпосевной обработки почвы по первому варианту заключается в следующем. Почвообрабатывающим агрегатом с установленным на нем устройством предпосевной обработки почвы производят безотвальное рыхление с крошением почвы рабочими органами в виде лап или дисков, обладающими возможностью циклического подъема и 4 15788 1 2012.04.30 опускания при встрече с препятствием. Возможность подъема обеспечивают, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным между или над рамой и рабочим органом по одну сторону от оси колебаний рабочего органа. Процесс обработки почвы улучшают за счет интенсификации колебаний рабочего органа, обеспечиваемой использованием дополнительного упругого элемента. Интенсификация колебаний обусловлена использованием силы упругости дополнительного упругого элемента, причем результирующая сила сопротивления основного упругого элемента противоположна результирующей силе сопротивления дополнительного упругого элемента. Кроме этого,обеспечивают дополнительное перемещение рабочего органа по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие, посредством поворотного механизма,взаимодействующего с дополнительным упругим элементом, что повышает надежность почвообрабатывающего устройства и дополнительно интенсифицирует процесс обработки почвы на требуемую глубину. Отличие способа предпосевной обработки почвы по второму варианту заключается в том, что после рыхления и дробления почву выравнивают, по меньшей мере, одним прикатывающим катком. Например, глубина предпосевной обработки почвы под посев мелкосемянных сельскохозяйственных культур в теплицах составляет для рабочих органов в виде рыхлящих лап и дисков 0,01-0,1 м глубина предпосевной обработки почвы под картофель составляет для рыхлящих лап и дисков 0,12-0,25 м глубина предпосевной обработки почвы под посадку саженцев разных видов и возраста деревьев составляет для рыхлящих лап и дисков 0,25-1,4 м. Элементы устройства для предпосевной обработки почвы по первому варианту представляют собой агрегат, на раме 1 (фиг. 1, 3) которого на стойках 2, имеющих в своем составе или отдельно от стоек 2 основной упругий элемент 3, устанавливаемый между или над рамой 1 и рабочим органом 4 в виде дисков (фиг. 4) или лап (фиг. 5, 6). Стойка 2 может обладать или не обладать упругими свойствами и выполняться поворотной (в случае выполнения стойки 1 разъемной) или неповоротной. Основной упругий элемент 3 устанавливается по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. Ось колебаний 5 проходит через основной упругий элемент 3 у зафиксированной относительно рамы 1 ее левой части. Основной упругий элемент 3 может устанавливаться над рамой 1 или под ней, или часть основного упругого элемента 3 устанавливается над рамой 1, а часть - под рамой 1. С противоположной стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 (по другую сторону от оси колебаний 5) устанавливается дополнительный упругий элемент 6, связанный с поворотным механизмом 7. Верхняя часть поворотного механизма 7 (фиг. 4, 5, 6) выполнена в виде цилиндрического пальца 8, который охвачен, например, дугообразными окончаниями (на фигурах не показаны) двух дополнительных упругих пластин - верхней 9 и нижней 10 дополнительного упругого элемента 6. Для усиления упругих свойств дополнительного элемента 6 под нижней упругой пластиной 10 или над верхней пластиной 9 может устанавливаться дополнительная упругая пластина 11. Нижняя часть поворотного механизма 7 также может быть выполнена в виде цилиндрического пальца 12, который вращается во втулке 13 или обхватах, аналогичных обхватам под палец 8 (на фигурах не показаны). Втулка 13 или обхваты жестко соединены с опорной пластиной 14, в нижней части которой устанавливается (с возможностью съема или без нее) нижнее окончание стойки 2, к которому крепится рабочий орган 4 со ступицей 15, выполненный, например, в виде диска. Ступица 15 закрепляется к нижнему окончанию стойки 2 с помощью резьбовых соединений 16. Стойка 2 при установке на нее дисков может выполняться поворотной. Правая часть опорной пластины 14 (фиг. 4) и основной упругий элемент 3 жестко закрепляются между собой, например, с помощью, по меньшей мере, одной распорной 15788 1 2012.04.30 втулки 17, пластины 18 и резьбовых соединений 19. Пластины основного упругого элемента 3 могут выполняться аналогично дополнительному упругому элементу 6. Левые окончания дополнительного упругого элемента 6 и опорной пластины 14 соединены между собой тягами 22. Для осуществления поворота рабочего органа относительно рамы 1 в последней выполняется втулка (на фигурах не показана), а на верхнем окончании стойки 2 закрепляется кронштейн 23. К нижней части опорной пластины 14 может крепиться, с помощью резьбовых соединений или иным образом, стойка 2 для рыхлящего рабочего органа 4 в виде лап (фиг. 5, 6). В состав агрегата для предпосевной обработки почвы по второму варианту, помимо всех остальных упомянутых выше элементов, входят прикатывающие катки, например,спиральные противоэрозионные катки 24 (фиг. 2, 3). Способ предпосевной обработки почвы осуществляют следующим образом. Агрегату, содержащему установленные на раме 1 рабочие органы 4 в виде лап или дисков, с помощью мобильного энергетического средства придают скорость поступательного движения. Рабочие органы 4 начинают рыхлить и дробить почву. При встрече с препятствием рабочий орган 4 поднимается на высоту . Подъем рабочего органа 4 обеспечивают, по меньшей мере, одним основным упругим элементом 3, установленным,к примеру, между рамой 1 и рабочим органом 4 по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. При этом обеспечивают дополнительное перемещение рабочего органа 4 по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие, посредством поворотного механизма 7 с одновременной интенсификацией подъема рабочего органа 4. При этом преодолевается сила упругости основного упругого элемента 3 и дополнительного упругого элемента 6, расположенного с противоположной стороны от основного упругого элемента 3 относительно оси колебаний 5 рабочего органа 4 и взаимодействующего с поворотным механизмом 7. При этом в результате расположения основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов по разные стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 результирующая сила 1 сопротивления основного упругого элемента 3 противоположна результирующей силе 2, (фиг. 4-6) упругого сопротивления дополнительного упругого элемента 6. В результате действия моментов разнонаправленных сил 1 и 2 относительно оси колебаний 5 рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжает рыхление почвы на глубине обр. При этом в результате различной плотности почвенных агрегатов наблюдаются микроколебания рабочего органа от воздействия на рабочий орган, с одной стороны, переменных нагрузок, а с другой - действия моментов от упругих сил 1 и 2. Возникающие автоколебания интенсифицируются за счет взаимодействия дополнительного упругого элемента 6 с элементами поворотного механизма 7. При этом значительно увеличивается частота колебаний. В режиме автоколебаний высокой частоты(автовибраций) рабочий орган 4 работает до встречи с очередным препятствием, затем процесс повторяется. Процесс предпосевной обработки почвы или лущения стерни (ложный посев) могут завершать выравниванием почвы спиральными противоэрозионными прикатывающими катками 24 (второй вариант способа). Таким образом, установка между или над рамой и рабочим органом дополнительного упругого элемента 6 и поворотного механизма обеспечивает интенсификацию колебаний рабочего органа (значительно увеличивает частоту колебаний), что улучшает качество дробления пласта почвы и повышает надежность работы устройства за счет дополнительного демпфирования при встрече с препятствиями и, в результате, сохранения целостности рабочих органов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8