Устройство для предпосевной обработки почвы

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ(71) Заявитель Клименко Владимир Иванович(72) Авторы Клименко Владимир Иванович Клименко Виктория Владимировна Клименко Михаил Владимирович Клименко Юрий Владимирович(73) Патентообладатель Клименко Владимир Иванович(57) Устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные на, по меньшей мере, одной раме рабочие органы в виде лап и/или дисков с возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием,обеспечиваемой, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным по одну сторону от оси колебаний между и/или над рамой и рабочим органом, отличающееся тем, что основной упругий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины и/или прутка или набора пластин и/или прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, устройство содержит дополнительный упругий элемент с, по меньшей мере, одной упругой пластиной и/или прутком или набором пластин и/или упругих прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, расположенный по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и связанный с, по меньшей мере, одним поворотным механизмом, и, по меньшей мере, один дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом.(56) 1.597317, МПК 01 19/02, 1978. 2.3464498, МПК 01 19/02,01 63/16,01 19/00,01 63/00, 1969. 3.2153788, МПК 01 35/24, 2000. 4.2845560 (А 1), МПК 01 21/08,01 61/04,01 21/00, 2004. 5. А.с. СССР 1743398. Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначена для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев. Известна борона 1, 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). Известно устройство для обработки почвы 2. Данное техническое решение обладает более высокой стабильностью хода, чем указанное выше техническое решение, 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 уменьшаются, 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. Известно почвообрабатывающее орудие с рабочим органом, содержащим стойку с лапой, шарнирно закрепленную на раме с помощью переднего и заднего кронштейнов, соединенных цилиндрической пружиной, снабженной качающейся П-образной опорой,направляющим телескопическим звеном, винтовым регулировочным механизмом и упором 3. За счет многовитковой пружины и сложных шарнирных механизмов ход рабочего органа в вертикальном направлении увеличивается, но при этом увеличивается амплитуда колебаний и уменьшается 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 и более. 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 и более, 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 прототипа принят лущильник 4 с рамой, навесной или прицепной, снабженный почвообрабатывающими орудиями, состоящими из, по меньшей мере, одного 2 67492010.10.30 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 случае с использованием упругой витковой защиты чизельных рабочих органов по 5, позволяет увеличивать вертикальное отклонение рабочих органов, но резко уменьшает амплитуду автоколебаний. Данное техническое решение также обладает низкой надежностью при встрече с препятствием. Задачей полезной модели является создание устройства для предпосевной обработки почвы, обеспечивающего интенсификацию процесса обработки и улучшение качества дробления пласта почвы на мелкие агрегаты, а также повышение надежности работы устройства. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные на, по меньшей мере, одной раме рабочие органы в виде лап и/или дисков с возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемой, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным по одну сторону от оси колебаний между и/или над рамой и рабочим органом, согласно полезной модели, основной упругий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины и/или прутка или набора пластин и/или прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, устройство содержит дополнительный упругий элемент с, по меньшей мере, одной упругой пластиной и/или прутком или набором пластин и/или упругих прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, расположенный по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и связанный с, по меньшей мере, одним поворотным механизмом, и, по меньшей мере, один дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом. Предложенное устройство иллюстрируется следующими чертежами на фиг. 1 изображены базовые элементы устройства для осуществления способа с использованием рыхлящих лап (вид сбоку) на фиг. 2 изображены базовые элементы устройства с использованием дисков (вид сверху) на фиг. 3 изображен рабочий орган в виде диска в статическом положении на фиг. 4 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом, выполненными между рамой и рабочим органом на фиг. 5 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом в наивысшей точке траектории перемещения рабочего органа после встречи с препятствием на фиг. 6 рабочий орган в виде лапы с расположением основного и дополнительного упругих элементов над рамой и рабочим органом, а дополнительного упругого элемента, расположенного со стороны основного упругого элемента, выше рамы, на уровне, ниже рамы, над рамой, под ней и над рабочим органом на фиг. 7 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного упругого элемента над рамой и рабочим органом, а дополнительных упругих элементов выше рамы, на уровне, ниже рамы, над рамой, под ней и над рабочим органом на фиг. 8 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного упругого элемента над рабочим органом, рамой, на уровне рамы и под рамой (над рамой и под ней),над рамой, под ней дополнительного упругогоэлемента, расположенного перед осью колебаний рабочего органа, над рамой и рабочим органом, а дополнительно упругого элемента, расположенного за осью колебаний, под рамой и над рабочим органом на фиг. 9 вид А на фиг. 7 на фиг. 10 - вид А на фиг. 8. Элементы устройства для предпосевной обработки почвы представляют собой агрегат,на раме 1 (фиг. 1) которого на стойках 2, имеющих в своем составе или отдельно от стоек 2 основной упругий элемент 3, устанавливаемый между и/или над рамой 1 и рабочим органом 4 в виде дисков (фиг. 3) или лап (фиг. 4-8). Стойка 2 может обладать или не обладать упругими свойствами и выполняться поворотной (в случае выполнения стойки 1 3 67492010.10.30 разъемной) или неповоротной. Основной упругий элемент 3 устанавливается по одну сторону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. Основной упругий элемент 3 может устанавливаться под рамой 1 (фиг. 4, 5) или над ней (фиг. 6, 7) или часть основного упругого элемента 3 устанавливается над рамой 1, часть - под рамой 1, а часть на уровне рамы 1(фиг. 8). С противоположной стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 (перед осью колебаний 5 по ходу движения агрегата) устанавливается дополнительный упругий элемент 6, связанный с поворотным механизмом 7. Верхняя часть поворотного механизма 7(фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8) выполнена в виде цилиндрического пальца 8, который охвачен,например, дугообразными окончаниями (на фигуре не показаны) двух дополнительных упругих пластин и/или прутков верхней 9 (верхнего) и нижней 10 (нижнего) дополнительного упругого элемента 6, или в виде отдельных дугообразных обхватов, упругих или не обладающих упругими свойствами (на фигуре не показаны). Для усиления упругих свойств дополнительного упругого элемента 6 под нижней упругой пластиной 10 или над верхней пластиной 9 может устанавливаться дополнительная упругая пластина 11 и/или пруток, симметрично или асимметрично оси колебаний 5. 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 фигуре не показаны). Втулка 13 или обхваты 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, с поворотом вокруг вертикальной оси относительно рамы 1. Правая часть опорной пластины 14 (фиг. 3) и основной упругий элемент 3 соединяются между собой, например, с помощью, по меньшей мере, одной распорной втулки 17,пластины и/или шайб 18 и резьбовых соединений 19. Распорные втулки 17 могут выполняться упругими (в виде неметаллических втулок (фиг. 3, 4, 5, 8) и/или витковых пружин(фиг. 7) и т.д.), т.е. распорные втулки 17 могут выполняться в виде дополнительных упругих элементов, устанавливаемых со стороны основного упругого элемента 3 (относительно оси колебаний 5). Основной упругий элемент 3 выполняется в виде, по меньшей мере,одной упругой пластины и/или одного упругого прутка одинаковой или разной ширины(фиг. 9). Аналогично может выполняться и дополнительный упругий элемент 6. При этом ширина и/или толщина пластин и/или прутков основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов может выполняться наибольшей у оси колебаний 5 и уменьшаться к окончанию упругих элементов 3 и 6. Такое исполнение позволяет уменьшать жесткость пластин или прутков упругих элементов 3 и 6 к их окончанию и увеличить вертикальную составляющую их хода при встрече с препятствием. Причем прутки выполняются круглыми или иной формы поперечного сечения. При этом основной 3 и дополнительный 6 упругие элементы могут выполняться таким образом, что левая (передняя по ходу агрегата) часть пластин или прутков 9, 10 и 11 (относительно оси колебаний 5 рабочего органа 4) заявляемого устройства является дополнительным упругим элементом 6, а правая часть указанных пластин или прутков является основным упругим элементом 3. Центральная часть пластин или прутков 9, 10 и 11,например, с помощью резьбовых соединений 20 закрепляется к нижней части 21 верхнего окончания стойки 2. Левые окончания дополнительного упругого элемента 6 и опорной пластины 14 соединены между собой тягами 22. Для осуществления поворота рабочего органа относительно рамы 1 вокруг вертикальной оси в последней выполняется втулка (на фигуре не показана), а на верхнем окончании стойки 2 закрепляется кронштейн 23. Упругие элементы 3 и 6 могут выполняться сборными, например, из упругих пластин и/или упругих прутков одинаковой (фиг. 3-6) или разной ширины (фиг. 10) и толщины 4 67492010.10.30 или одинаковой толщины и разной ширины. Например 2 верхние пластины или прутки 24 основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов могут быть в 2 раза и более уже соприкасающейся с ними одной нижней пластины 25. Таких полных или неполных чередований набора пластин и/или пластин и/или прутков может быть до 25, в зависимости от назначения устройства, т.е. для сельскохозяйственных культур число чередований пластин может быть от 1,5 до 10 (при толщине пластин или прутков от 0,0003 до 0,05 м и их ширине от 0,005 до 0,25 м), а для саженцев деревьев разных возрастов - до 25 чередований при толщине пластин или прутков от 0,005 до 0,9 м и их ширине от 0,01 до 0,5 м. Набор пластин и/или прутков упругих элементов 3 и 6 может выполнятся, например, в виде пластин и/или прутков одинаковой или разной толщины и ширины (в т.ч. и переменных), например, по 2 в горизонтальном ряду, и таких горизонтальных рядов может быть,как и при чередовании наборов пластин и/или прутков, от 1 до 50 в зависимости от технологического назначения устройства. Как вариант, 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. 4, 5, 6, 7, 8). При этом для надежной фиксации стойки 2 относительно основного упругого элемента 3, по меньшей мере, одна гайка резьбового соединения может устанавливаться над стойкой 2 и, по меньшей мере, одна гайка - под стойкой 2 чизельного рабочего органа 4, над гайкой сверху стойки 2 может устанавливаться пластина 18, над которой устанавливается шайба (на фигуре не показана), над ней - упругий элемент 17 в виде, по меньшей мере, одной неметаллической втулки 17 или витковой пружины 17. Между упругим элементом 17 и основным упругим элементом 3 также может устанавливаться шайба (на фигуре не показана). Дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом 3, может выполняться сборным в виде упругой неметаллической втулки 17 и пружины 26, причем втулка 17 может устанавливаться внутри пружины 26 (фиг. 7). В состав агрегата для предпосевной обработки почвы могут входить пассивноприводные рабочие органы, например спиральные противоэрозионные катки 27 (фиг. 1, 2). На опорной пластине 14 в правой ее части при выполнении втулки 17 в виде одного или нескольких упругих элементов (неметаллических упругих втулок, пружин и т.д.) роль жесткой распорной втулки 17 может выполнять упор 28 (фиг. 5), устанавливаемый съемным или выполненным в составе опорной пластины 14 и который при сжатии упругого элемента 17 до заданных параметров упирается в основной упругий элемент 3 и предотвращает разрушение упругого элемента 17 при чрезмерных ударных нагрузках на рабочий орган 4. Устройство работает следующим образом. 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, вектор результирующей силы 1 упругого сопротивления основного упругого элемента 3 противоположен вектору результирующей силы 2 (фиг. 3-8) упругого сопротивления первого дополнительного упругого элемента 6. В результате действия 5 67492010.10.30 моментов разнонаправленных сил 1 и 2 относительно оси колебаний 5 после прохождения препятствия рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжает рыхление почвы на глубине б 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. Интенсификация колебаний и дополнительная защита рабочего органа при встрече с препятствием (камни и т.д.) обеспечиваются вторым дополнительным упругим элементом 17 (по меньшей мере одним), расположенным относительно оси колебаний 5 на стороне основного упругого элемента 3, который является дополнительным демпфером, предотвращающим выход из строя деталей основного упругого элемента 3, и дополнительно интенсифицирует автоколебания рабочего органа 4. Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины и/или прутка разной ширины, в т.ч. и переменной, позволяет улучшить технологические свойства устройства (увеличить высоту подъема рабочего органа и уменьшить вероятность отказов в работе устройства). Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде наборов пластин и/или прутков разной ширины и толщины и/или упругих прутков, в т. ч. и переменного от центра к окончанию пластины или прутка сечения, позволяет увеличить отклонение рабочего органа вправовлево по ходу движения устройства, что также улучшает его технологичность, увеличивая гибкость системы защиты рабочих органов и уменьшить вероятность отказов в работе устройства. Процесс предпосевной обработки почвы или лущения стерни (ложный посев) завершают прикатыванием почвы спиральными противоэрозионными прикатывающими катками 27. Таким образом, установка между и/или над рамой и рабочим органом дополнительного упругого элемента 6, поворотного механизма 7 дополнительного упругого элемента 17 и пластин и/или прутков разной ширины и/или толщины, упругих элементов 3 и 6 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 и повышения ресурса рабочих органов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 9