щелеватель

Формула изобретения

1. ЩЕЛЕВАТЕЛЬ, содержащий стойку, валик, размещенный перед стойкой посредством кронштейнов с возможностью вращения относительно вертикальной оси, и долото на нижнем участке стойки, отличающийся тем, что валик выполнен преимущественно в виде многогранной призмы с ребрами по винтовой линии и вынесен в направлении движения стойки, причем верхний и нижний концы валика установлены на шаровых опорах.

2. Щелеватель по п. 1, отличающийся тем, что фронтовая часть стойки снабжена двугранным лезвием.

3. Щелеватель по п.1, отличающийся тем, что валик смещен от стойки на расстоянии двух-трех диаметров валика.

4. Щелеватель по п.1, отличающийся тем, что верхняя шаровая опора соединена с кронштейном стойки посредством винтового механизма.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному машиностроению, и может быть использовано в борьбе с эрозий почв путем образования в почве водопоглощающих щелей.

Известен рабочий орган щелевателя, выполненный в виде стойки с плавно вогнутой передней частью, заканчивающейся подрезающим носком, в котором с целью сохранения естественной структуры грунта стенок, стойка выполнена с параллельными боковыми стенками и снабжена наклонно установленными в вертикальной плоскости на подрезающем носке ножами, которые смещены относительно друг друга по горизонтали и имеют скошенную внутрь лезвия (авт.св. N 540584, кл. А 01 В 13/16, 1975).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится нависание растительных и корневых остатков на наклонных параллельных ножах. При естественном износе лезвий радиус закруглений увеличивается, при радиусе закруглений лезвий более 2 мм не происходит перерезание корней. Последними обволакиваются ножи. Вследствие этого резко возрастает тяговое сопротивление стойки щелевателя. Стенки щели получаются "рваными" и не удовлетворяют предъявляемым требованиям данному типу рабочих органов.

Известен рабочий орган для рыхления почвы, содержащий стойку с ножевидной накладкой и башмаком, к которому прикреплены лемех и полевая доска, имеющая верхнюю и нижнюю грани, в котором с целью повышения качества обработки солонцовых почв верхняя грань полевой доски со стороны свободного ее конца выполнена с выступом, имеющим форму криволинейно-вогнутой поверхности, при этом отношение высоты выступа к высоте полевой доски равно 0,38-1,19. Ширина основания ножевидной накладки больше толщины стойки (авт. св. СССР N 1493119, кл. А 01 В 13/18, 1989).

Этот рабочий орган несмотря на ножевидную накладку на стойке обладает большим тяговым сопротивлением. По мере износа и накладки корни растений нависают на стойке. Из-за наклона стойки корни растений смещаются вверх и нависают на ней и сгруживают почву впереди рабочего органа.

Известен также рабочий орган почвообрабатывающего орудия, включающий стойку, на которой закреплен рыхлящий элемент и направляющий стержень, в котором с целью снижения тягового сопротивления путем исключения забивания подрамного пространства почвой и растительными остатками, направляющий стержень выполнен по логарифмической спирали и установлен за рыхлящим элементом (авт.св. СССР N 1033027, кл. А 01 В 35/26, 1983).

Для получения устойчивых щелей необходимо армировать их стенки растительными и корневыми остатками. В этом случае оросительная вода поступает в корнеобитаемую зону растений. Наличие направляющего стержня впереди стойки эту задачу не решает.

Известен рабочий орган для щелевания почвы, который включает стойку со сменными режущими элементами, расположенными под углом друг к другу, в котором с целью повышения качества щелевания нижний режущий элемент выполнен в виде дренера, а остальные в виде поочередно расположенных по высоте стойки клиньев с левосторонним, правосторонним и симметричным расположением рабочих граней (авт. св. СССР N 476842, кл. А 01 В 35/08, 1973).

Недостатком данного рабочего органа является забивание промежутков между ножевидными накладками почвой и растительными остатками, что приводит к повышению тягового сопротивления.

Известен рабочий орган для щелевания почвы, включающий стойку со сменными режущими элементами, имеющими симметрично расположенные режущие кромки, и нижним режущим элементом, выполненным в виде дренера, в котором с целью уменьшения энергоемкости и снижения тягового сопротивления стойка выполнена в виде симметричного клина, имеет по всей длине эластичную прокладку и вертикальную ось, а режущие элементы с симметрично расположенными режущими кромками установлены на упомянутой оси и подпружинены вдоль нее (авт.св. СССР N 1012814, кл. А 01 В 13/16, 1981).

Наличие сменных наборных режущих элементов на вертикальной оси не устраняет забивание стойки растительными и корневыми остатками.

Эти недостатки не устраняются и в рабочем органе для щелевания почвы, за основу которого взят рабочий орган по авт. св. СССР N 1012814, и в котором с целью повышения качества щелевания почвы каждый режущий элемент шарнирно соединен с вертикальной осью и подпружинен относительно нее (авт.св. СССР N 1071238, кл. А 01 В 13/16, 1982).

Однако после прохода рабочего органа стенки щелей остаются низкого качества: рваные стенки, забитые растительными остатками.

Известен также рабочий орган для щелевания почвы, имеющий вертикально установленный нож, в котором с целью повышения качества щелевания на задней кромке ножа под углом один к другому закреплены режущие элементы, длина каждого из которых больше толщины ножа [1]

Наклонное лезвие вертикальной стойки ножа является основной причиной нависания корней. По мере износа лезвия резко возрастает тяговое сопротивление. Режущие элементы на задней кромке ножа позволяют формировать ребристые стенки щели. На легких почвах выполненные таким образом щели быстро заиливаются.

Наиболее близким устройством к изобретению является рабочий орган культиватора-плоскореза, включающий стойку, лапу с долотом и вертикально установленный валик, в котором с целью упрощения конструкции валик установлен перед носком лапы, его нижний торец расположен ниже рабочей поверхности лапы, долото размещено асимметрично относительно валика. На нижнем конце валика закреплен ролик [2]

Однако вследствие забивания корнями и почвой пространства между валиком и стойкой рабочий орган резко снижает качественные показатели работы из-за нависания растительных и корневых остатков на стойке. Износ фронтальной части невращающегося и заклинивающегося вертикально установленного валика приводит к резкому увеличению тягового сопротивления. Асимметричное расположение долота по отношению к стойке рабочего органа не приводит к "рысканию" рабочего органа в целом, так как жесткость стойки в горизонтальной плоскости в 10⁵.10⁶ раз больше, чем величина упругих деформаций от асимметричного расположения долота по отношению к оси вертикального валика.

При работе в орошаемом земледелии на влажных почвах с большим количеством сорняков последние нависают на стойке и обволакивают его. Из-за этого вновь увеличивается тяговое сопротивление рабочего органа. По мере износа требуется замена изношенного валика, в данной конструкции это невозможно.

Задача, на решение которой направлено изобретение, повышение качества поделки щелей и снижение тягового сопротивления.

Технический результат повышение устойчивости щелей заиливанию и увеличение водопроницаемости через стенки щелей в корнеобитаемые слои почвы.

Это достигается тем, что в известном устройстве валик выполнен в виде многогранной призмы с ребрами по винтовой линии и установлен со смещением в направлении движения стойки. Верхний и нижний концы валика размещены на шаровых опорах. Верхняя шаровая опора снабжена винтовым механизмом. Фронтальная часть стойки имеет двухгранное лезвие. Валик смещен от стойки на расстоянии двух-трех его диаметров.

За счет того, что валик выполнен в виде многогранной призмы с ребрами по винтовой линии и установлен на шаровых опорах достигается самоочищение валика и армирование стенок щели растительными и корневыми остатками. Вращающийся валик уплотняет стенки щели. Самоочищенные стойки от почвы и растительных остатков снижает тяговое сопротивление рабочего органа.

На фиг. 1 представлен щелеватель, в аксонометрии; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг.3 то же, план; на фиг.4 сечение А-А на фиг.2 (винтовой механизм верхней части шаровой опоры); на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.2 (размещение нижней шаровой опоры); на фиг.6 сечение В-В на фиг.2. диаметральное сечение валика и стойки щелевателя.

Щелеватель состоит из стойки 1, долота 2 и валика 3 (см. фиг.1). Стойка 1 посредством пары болтов 4, размещаемых в отверстиях 5, шайбами 6 и 7 и гайками 8 в рабочем положении крепится на балке 9 почвообрабатывающего орудия. По высоте стойки 1 сварными швами закреплены кронштейны 10 и 11. На нижнем кронштейне 11 установлен нижний конец валика 3 и с помощью пары болтов 12 с потайной головкой закреплено долото 2.

На верхнем кронштейне 10 установлен винтовой механизм 13 шаровой опоры 14 верхней части валика 3, установленного вертикально перед стойкой 1 и выполненного преимущественно в виде многогранной призмы с ребрами 15 по винтовой линии. Количество граней может быть равно трем, четырем и шести. На торцах 16 валика 3 выполнены технологические углубления 17 и 18. Валик 3 снабжен возможностью вращения относительно вертикальной оси и этому способствуют технологические углубления 17 и 18, предназначенные для установки верхней 14 и нижней 19 шаровых опор. Валик 3 выполнен симметричным и может быть в шаровых опорах 14 и 19 установлен любыми концами. Валик 3 посредством кронштейнов 10 и 11 вынесен по направлению движения стойки 1 от ее фронтальной части 20 на расстоянии два-три диаметра валика 3.

Фронтальная часть 20 стойки 1 выполнена с двугранным лезвием 21. Угол заточки лезвия 21 по высоте стойки 1 не превышает 21^о. Грани 22 и 23 двухгранного лезвия 21 напылены износостойким материалом. Это позволяет расширить область применения и срок службы рабочего органа.

Для увеличения срока службы валика 3 его поверхность напылена износостойким материалом толщиной 0,3.0,5 мм, что обеспечивает сохранность геометрии валика 3. Верхний кронштейн 10 снабжен резьбовым отверстием 24 с самотормозящейся резьбой. В резьбовом отверстии 24 установлен винт 25, один конец которого снабжен квадратной головкой 26 под размер рожкового ключа. Второй конец винта 25 имеет коническое углубление 27 для поджатия верхней шаровой опоры 14 в технологическом отверстии 17 и нижней шаровой опоры 19 в технологическом отверстии 18 валика 3 и в коническом углублении 28 нижнего кронштейна 11.

Подбор шаровых опор 14 и 19, диаметров конического углубления 27 винта 25 и конического углубления 28 нижнего кронштейна 11, а также в технологических отверстиях 17 и 18 валика 3 выполнены для восприятия больших фронтальных нагрузок. Углубление 29 на нижнем кронштейне 11 предусмотрено для размещения торца 16 валика 3 и этим исключается нависание корневых остатков.

Щелеватель работает следующим образом.

При заглублении и перемещении рабочего органа щелевателя в почве с большим количеством корневых остатков (многолетние травы), последний начинает воздействовать на боковую поверхность валика 3. Одновременно с этим долотом 3 разрезается нижняя, наиболее плотная часть почвогрунта. Корни растений и пласт разрыхленного грунта поступают на нижнюю часть валика. Разность давления почвогрунта и корней по высоте оси вращения валика, а также его выполнение в виде многогранной призмы с ребрами 15 по винтовой линии вызывают попеременное вращение валика 3 на шаровых опорах 14 и 19, установленных на кронштейнах 10 и 11. Граненная поверхность валика 3 способствует вдавливанию ребрами 15 корневых остатков в стенки щели. Режущая кромка двугранного лезвия 21 устраняет наматывание корней на валик 3 и одновременно с этим не внедренные в стенки щели корни растений распределяет на боковые грани стойки, которые распределяют растительные и корневые остатки по высоте стенок щели. Боковыми гранями стойки стенки щели утрамбовываются. При перемещении стойки щелевателя происходит двухфазное формирование щели: рахрыхление нижнего пласта почвогрунта и уплотнение армированных стенок щели. Смещение валика 3 от фронтальной грани 20 стойки на расстояние два-три диаметра валика исключает забивание пространства между стойкой 1 и валиком 3. Вращающийся самоочищающийся валик 3 на шаровых опорах 14 и 19 обеспечивает снижение тягового сопротивления орудия.

При разуплотнении почвы на орошаемых участках без корневых остатков валик 3 демонтируют со стойки. Для этого, вращая квадратный хвостовик 26, винтовым механизмом 13 освобождают валик 3. Из технологических углублений 17 и 28 убирают шаровые опоры 14 и 19. Технологическое углубление 29 закрывают заглушкой. При перемещении стойки 1 на заданной глубине долото 2 разуплотняет пружную и подплужный горизонты. Напыленные грани 22 и 23 двугранного лезвия 21 износостойким слоем предотвращают износ стойки 1. Двугранным лезвием 21 происходит дополнительное крошение пласта почвы, обеспечивая этим аэрацию почвы на орошаемых участках на глубину 40.60 см.

Использование рабочего органа щелевателя позволяет расширить диапазон условий эксплуатации орудия. Обеспечение надежности вращения валика на шаровых опорах исключает забивание рабочего органа щелевателя на массивах с многолетними культурами, как при поделке щелей после укоса зеленой массы перед орошением, так и для исключения эрозионного стока воды в осенне-зимний и зимне-весенний периоды.