Устройство для предпосевной обработки почвы

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначена для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев. Сущность устройства для предпосевной обработки почвы: устройство содержит последовательно установленные по меньшей мере на 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. Кроме этого, 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 по меньшей мере с 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 по меньшей мере с одним поворотным механизмом, и по меньшей мере один дополнительный упругий элемент и упор, расположенные по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом. Полезная модель обеспечивает интенсификацию процесса обработки и улучшение качества дробления пласта почвы на мелкие агрегаты, а также повышает надежность работы устройства.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: КЛИМЕНКО ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ (BY) 017254 Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельскохозяйственных культур и саженцев деревьев. Известна борона (SU 597317, МПК А 01 В 19/02, 07.07.78), 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 (US 3464498, МПК А 01 В 19/02, А 01 В 63/16, А 01 В 19/00,А 01 В 63/00; 1969.09.02). 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. 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 (RU 2153788, МПК А 01 В 35/24, 2000.08.10). 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 (FR 2845560 (А 1), МПК А 01 В 21/08, А 01 В 61/04. А 01 В 21/00; 2004.04.16) 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 случае с использованием упругой витковой защиты чизельных рабочих органов по SU 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 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 по меньшей мере на 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 изобретению, 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 по меньшей мере с 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 по меньшей мере с одним поворотным механизмом, и по меньшей мере один дополнительный упругий элемент и упор, расположенные по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом.-1 017254 Предложенное устройство иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1 изображены базовые элементы устройства для осуществления способа с использованием рыхлящих лап (вид сбоку); на фиг. 2 - базовые элементы устройства с использованием дисков (вид сверху); на фиг. 3 - 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 упругого элемента, расположенного перед осью колебаний рабочего органа, - над рамой и рабочим органом, а дополнительного 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 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 чертеже 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 чертеже 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 ассиметрично 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 чертеже 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-2 017254 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 чертеже 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 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 выполняться, 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 череже 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 чертеже 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, 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 hmax. 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 F1 упругого сопротивления основного упругого элемента 3 противоположен вектору результирующей силы F2 (фиг. 38) упругого сопротивления первого дополнительного упругого элемента 6. В результате действия моментов разнонаправленных сил F1 и F2 относительно оси колебаний 5 после прохождения препятствия рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжает рыхление почвы на глубине hобр 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 F1 и F2. 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.-3 017254 Интенсификация колебаний и дополнительная защита рабочего органа при встрече с препятствием(камни и т.д.) обеспечивается 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 вправо-влево 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, сохраненяет целостность и повышает ресурс рабочих органов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно установленные по меньшей мере на одной раме ряды рабочих органов 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 трех упругих пластин и/или по меньшей мере одного упругого прутка, устройство содержит дополнительный упругий элемент по меньшей мере с тремя упругими пластинами и/или по меньшей мере одним упругим прутком, расположенный по другую сторону от оси колебаний рабочего органа и связанный по меньшей мере с одним поворотным механизмом, причем по меньшей мере одна из трех упругих пластин основного и дополнительного упругих элементов по ширине выполнена отличной от двух других, а пруток выполняется одинаковой или разной ширины.