способ ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий, заключающийся в том, что проводят грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои, рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства, предпосевное измельчение верхнего слоя почвенного пласта, выравнивание пласта с уплотнением, высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание, отличающийся тем, что почвенный пласт разрезают на полосы шириной, не превышающей 47,5 см, путем фрезерования пяти щелей на глубину 18 22 см и шириной 15 см и двух щелей, расположенных по бокам от центральной щели, шириной 1 см, в верхней части полос нарезают по три щели глубиной 4 см и шириной 1 см, проводят гладкую вспашку полос с оборотом пласта в собственных бороздах с полной заделкой дернины в нижний слой, рыхлят уплотненную колею на глубину 4 6 см, измельчают верхний слой пласта фрезерованием путем боковой деформации отрезаемых стружек со скоростью резания не более 5 м/с с выравниванием и предпосевным уплотнением почвы.

2. Устройство для ускоренного залужения задернелых почв, содержащее фронтально навешиваемый с приводом от вала отбора мощности фрезбарабан с Г-образными ножами на фланцах и кожух, задненавесной каток, выполненный гладким, измельчитель-выравниватель в виде рыхлящих лап, установленных по следам колес, ротор с активными рабочими органами и прицепную сеялку с катком, отличающееся тем, что оно снабжено фронтально-ротационным плугом с односторонними и сдвоенными право- и левооборачивающими винтовыми плужными корпусами и заплужниками, причем фрезбарабан снабжен плоскими ножами разной длины, а на каждом фланце ротора задненавесного катка установлено по три плоских ножа под углом 64 70° к оси вращения с углом скольжения лезвий 50 90°.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что носки сдвоенных плужных корпусов размещены в плоскостях симметрии длинных плоских ножей, а носки заплужников - в плоскостях крепления Г-образных ножей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к приемам коренного улучшения природных и выродившихся сеяных сенокосов и пастбищ.

Известен способ ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий, выполняемый комбинированным агрегатом АЗ-2,4, заключающийся в фрезеровании и предпосевном уплотнении почвы, высеве семян покровных культур и трав с одновременным локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевном уплотнении верхнего слоя /1/.

Известно устройство для осуществления известного способа, включающее полунавесную фрезу с катком и прицепную зернотравяную сеялку с катком /2/.

Недостатком известных способа и устройства является то, что он малопроизводителен (0,56 га/ч эксплуатационного времени) и энергоемок из-за необходимости предпосевного фрезерования всей толщины обрабатываемого пласта.

Известен способ ускоренного залужения сенокосов и пастбищ за один проход комбинированным агрегатом АЗ-3,6 (1,1 га/ч эксплуатационного времени). Он аналогичен способу с применением агрегата АЗ-2,4 с той лишь разницей, что фреза с катком АЗ-3,6 является задненавесной и имеет те же недостатки - повышенную энергоемкость технологического процесса /2/.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ /3/ ускоренного залужения, заключающийся в том, что проводят грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои, рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства, предпосевное измельчение верхнего слоя почвенного пласта, его выравнивание с уплотнением, высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание.

Грубое фрезерование почвы проводят на глубину до 16 см с заделкой дернины в нижние слои, рыхление уплотненной колеи по следам колес энергосредства на глубину до 16 см, предпосевное измельчение верхнего почвенного пласта со скоростью резания 10 м/с.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий /3/, включающее фронтально навешиваемые с приводом от ВОМ фрезбарабан с Г-образными ножами на фланцах и кожух, задненавесной каток с измельчителем-выравнивателем в виде рыхлящих лап по следам колес, ротор с активными рабочими органами, гладкий каток и прицепную сеялку с катком.

Достоинством известного способа и устройства является снижение энергоемкости технологического процесса благодаря дифференцированной обработке почвы при ее предпосевной подготовке (предварительное грубое фрезерование на глубину до 16 см и последующее дополнительное измельчение только верхнего слоя толщиной 4 6 см, уменьшение вспушенности нижних слоев, создание условий для образования уплотненного ложа для семян.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает полной заделки дернины и не может быть применен для залужения угодий с мощностью задерненного слоя больше 12 см без предварительной обработки болотной фрезой. Кроме того, повышенными затратами энергии сопровождается предварительное измельчение верхнего слоя почвы активными рабочими органами (дисковым ротором) из-за высокой скорости резания - 10 м/с.

Техническая задача изобретения заключается в уменьшении энергозатрат на предпосевное измельчение верхнего слоя почвы мощностью дернового слоя более 12 см за один проход с полной заделкой дернины.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий, заключающемся в том, что проводят грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои, рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства, предпосевное измельчение верхнего слоя почвенного пласта, его выравнивание с уплотнением, высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание, согласно изобретению, почвенный пласт разрезают путем фрезерования на глубину 18 22 см пяти щелей шириной 15 см и двух, по бокам от центральной, шириной 1 см на полосы шириной, не превышающей 47,5 см, в верхней части которых нарезают по 3 щели глубиной 4 см и шириной 1 см, проводят гладкую вспашку полос с оборотом пласта в собственных бороздах с полной заделкой дернины в нижний слой, рыхлят уплотненную колею на глубину 4 6 см, измельчают верхний слой пласта фрезерованием путем боковой деформации отрезаемых стружек со скоростью резания не более 5 м/с с выравниванием и предпосевным уплотнением.

Поставленная техническая задача достигается также тем, что в устройстве для ускоренного залужения задернелых почв, содержащем фронтально навешиваемые с приводом от ВОМ фрезбарабан с Г-образными ножами на фланцах и кожух, задненавесной каток с измельчителем-выравнивателем в виде рыхлящих лап по следам колес, ротор с активными рабочими органами, гладкий каток и прицепную сеялку с катком, согласно изобретению, оно снабжено фронтально-ротационным плугом с односторонними и сдвоенными право- и левооборачивающими винтовыми плужными корпусами и заплужниками, фрезбарабан снабжен плоскими ножами разной длины, на каждом фланце ротора задненавесного катка установлено по три плоских ножа под углом 64 70° к оси вращения с углом скольжения лезвий 50 90°.

Кроме того, носки сдвоенных плужных корпусов размещены в плоскостях симметрии длинных плоских ножей, а носки заплужников - в плоскостях крепления Г-образных ножей.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым в способе является то, что почвенный пласт разрезают путем фрезерования на глубину 18 22 см пяти щелей шириной 15 см и двух, по бокам от центральной, шириной 1 см на полосы шириной, не превышающей 47,5 см, в верхней части которых нарезают по 3 щели глубиной 4 см и шириной 1 см, проводят гладкую вспашку полос с оборотом пласта в собственных бороздах с полной заделкой дернины в нижний слой, рыхлят уплотненную колею на глубину 4 6 см, измельчают верхний слой пласта фрезерованием путем боковой деформации отрезаемых стружек со скоростью резания не более 5 м/с с выравниванием и предпосевным уплотнением.

Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что новым в устройстве является то, что оно снабжено фронтально-ротационным плугом с односторонними и сдвоенными право- и левооборачивающими винтовыми плужными корпусами и заплужниками, фрезбарабан снабжен плоскими ножами разной длины, на каждом фланце ротора задненавесного катка установлено по три плоских ножа под углом 64 70° к оси вращения с углом скольжения лезвий 50 90°.

Кроме того, носки сдвоенных плужных корпусов размещены в плоскостях симметрии длинных плоских ножей, а носки заплужников - в плоскостях крепления Г-образных ножей.

Таким образом, заявленный способ соответствует критерию «новизна».

Заявленный способ может быть осуществлен только в предлагаемом устройстве, что говорит о соблюдении принципа «единство изобретения».

Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно уменьшение энергозатрат на предпосевное измельчение верхнего слоя почвы мощностью дернового слоя более 12 см за один проход с полной заделкой дернины.

Изобретение является и «промышленно применимым», так как может использоваться в сельском хозяйстве при модернизации комбинированных агрегатов АЗ-3,6 и АЗ-4,5 с универсальными энергетическими средствами УЭС-210/280 и УЭС-290/450.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 схематично показан почвенный разрез после прохода устройств, характеризующий технологические параметры способа; на фиг.2 - конструктивно-технологическая схема устройства, вид сбоку; на фиг.3 - конструктивно-технологическая схема фронтально-ротационного плуга, вид сбоку; на фиг 4. - конструктивно-технологическая схема фронтально-ротационного плуга, вид сверху; на фиг.5 - конструктивно-технологическая схема катка с измельчителем-выравниваателем, вид сбоку; на фиг.6 - ротор задненавесного катка, вид сзади; на фиг.7 - ротор задненавесного катка, вид сбоку; на фиг.8 - правый нож ротора задненавесного катка, вид сбоку; на фиг.9 - правый нож ротора задненавесного катка, вид сзади; на фиг.10 - барабан ротора задненавесного катка, вид сзади; 11 - барабан ротора задненавесного катка, вид сбоку.

Способ безотвальной вспашки задернелых минеральных почв заключается в том, что проводят грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои, рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства, предпосевное измельчение верхнего слоя почвенного пласта, его выравнивание с уплотнением, высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание, почвенный пласт разрезают путем фрезерования пяти щелей шириной t=15 см и двух, по бокам от центральной, шириной t₁=1 см глубиной h=18 22 см на полосы шириной, не превышающей 47,5 см, в верхней части которых нарезают по 3 щели глубиной и шириной t₁=1 см, проводят гладкую вспашку полос с оборотом пласта в собственных бороздах с полной заделкой дернины в нижний слой, рыхлят уплотненную колею на глубину (0.2 0.3)h, измельчают верхний слой пласта фрезерованием путем боковой деформации отрезаемых стружек со скоростью резания не более 5 м/с с выравниванием и предпосевным уплотнением.

Глубина обработки почвы выбрана h=18 22 см с тем, чтобы можно было проводить ускоренное залужение угодий с мощностью дернины 12 18 см за один проход. После оборота пласта обернутая дернина 1 должна быть покрыта слоем почвы (0.2 03)h для посева в него семян 2 кормовых культур.

Для предварительной грубой обработки почвы использован комбинированный фронтально-ротационный плуг 3, сочетающий фрезбарабан 4 с расположенными за ним в один ряд поперек движения односторонними и сдвоенными право- 5 и левооборачивающими 6 винтовыми корпусами и заплужниками.

Фрезбарабан 4 плуга 3 разрезает пласт на полосы шириной b=47.5 см, соответствующей ширине захвата b_k плужных корпусов 5 и 6, путем фрезерования широких щелей по ходу движения носков корпусов 5 и 6 и заплужников 7. При этом тяговое сопротивление плуга 3 резко снижается благодаря его компенсации подталкивающим усилиям фрезбарабана 4, устранению необходимости установки дисковых ножей, облегчению хода носков корпусов 5 и 6 и заплужников.

Нарезание щелей глубиной и шириной t₁=1 см необходимо для частичной разделки верхней наиболее задерненной части 1 пласта без нарушения его связности для ускорения разложения дернины и уменьшения затрат на оборачивание пласта.

Благодаря фрезерованию широких щелей шириной t=15 см увеличивается общая ширина захвата, ширина захвата заплужников 7 и облегчается укладка обернутого пласта в собственные борозды, уменьшается поперечная и продольная гребнистость поверхности обрабатываемого поля. Так как обернутый пласт почти не вспушивается, глубина рыхления уплотненной колеи по следам колес энергосредства уменьшается на толщину задернелого слоя и будет составлять (0.2 0.3)h.

Если установить на каждом фланце 8 ротора 9 по три ножа 10 и 11, наклоненных под углом =64 70° к оси вращения, с углами скольжения лезвий =50 90°, то они будут работать как диски, смещая отрезаемые стружки поперек движения, но частота вращения ротора уменьшается в 3 раза, т.е.

При этом окружная скорость V_o при увеличении диаметра D=2R до 300 360 мм (0,30 0,36 м) составит

т.е. не более 5 м/с. Средняя скорость резания за один оборот практически не отличается от окружной.

Устройство для ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий за один проход состоит из фронтально-ротационного плуга 3 для гладкой пахоты, задненавесного катка с измельчителем-выравнивателем верхнего слоя почвы 12, прицепного устройства 13 и сеялки с катком.

Фронтально-ротационный плуг 3 содержит раму 14, механизм навески 15, опорные колеса 16, центральную карданную передачу 17, центральный коническо-цилиндрический редуктор 18 с двумя боковыми карданными передачами 19, два бортовых редуктора 20, двухсекционный фрезбарабан 4 с Г-образными 21 и плоскими 22 и 23 ножами разной длины, односторонние и сдвоенные право- 5 и левооборачивающие 16 плужные корпусы с винтовыми отвальными поверхностями и заплужники 7.

Наиболее удаленные от оси вращения точки у Г-образных 21 и плоских длинных 22 ножей фрезбарабана 4 расположены на диаметре 800 мм, а у плоских коротких ножей 23 - на диаметре 520 мм.

Плоские длинные 22 и Г-образные 21 ножи предназначены для разрезания почвенного пласта на полосы шириной b=47,5 см путем фрезерования щелей глубиной h=18 22 см, пяти щелей шириной t=15 см и двух по бокам от центральной шириной t₁=l см.

Короткие плоские ножи 23 нарезают щели шириной t₁=l см и глубиной в верхней наиболее задерненной части полос. Ширина захвата Г-образных ножей 21 равна 7,5 см, а толщина плоских ножей 22 и 23 - 10 мм. На одном фланце фрезбарабана 4 диаметром 800 мм установлено по десять Г-образных 21 ножей и по восемь плоских коротких ножей 11. Частота вращения фрезбарабана 4 - 333 мин ^-1 при выбранных z=5, S=7 см и V_n=7 км/ч=1,945 м/с=194,5 см/с.

Плужные корпусы 5 и 6 устанавливают в один ряд поперек движения, а заплужники 7 - между ними и тоже в один ряд. Ширина захвата фрезбарабана 4 больше общей ширины захвата плужных корпусов 5 и 6 на 2t=30 см. Носки сдвоенных плужных корпусов 5 и 6 находятся в плоскостях симметрии длинных плоских ножей 22, а носки заплужников 7 - в плоскостях крепления Г-образных ножей 21. Это необходимо для того, чтобы носки заплужников 14 и сдвоенных корпусов 5 и 6 двигались по серединам щелей, прорезаемых в дернине Г-образными 21 и длинными плоскими ножами 22. Носки крайних плужных корпусов 5 и 6 отстоят от плоскостей концов Г-образных ножей 21 на расстояние 150 мм и движутся при работе по дну борозды в плоскостях внутренних боковых стенок крайних щелей шириной 15 см.

Таким образом ширина захвата фрезбарабана 4 плуга 3 B=3,6 м, а общая ширина захвата плужных корпусов 5 и 6 составляет 3,3 м.

Тяговое сопротивление фронтально-ротационного плуга 3 примерно в 3 раза меньше плугов с пассивными рабочими органами, так как при работе фрезбарабана 4 возникает значительная подталкивающая реакция почвы, гасящая сопротивление почвы плужными корпусами 5 и 6 и заплужниками 7. При этом резко сокращаются потери энергии энергосредством на излишнее измельчение верхнего слоя почвы движителями и появившийся запас мощности расходуется на выполнение технологического процесса.

В связи с тем, что заплужники 7 движутся по серединам щелей шириной 15 см их ширина захвата больше ширины захвата двух право- 5 и левооборачивающих 6 плужных корпусов на 15 см (или на 7,5 см на 1 корпус), что позволяет оборачиваемому пласту хорошо вписываться в собственное дно борозды и уменьшает гребнистость поверхности поля.

Каток с измельчителем-выравнивателем верхнего слоя почвы 12 включает раму 24, навеску 25, рыхлящие лапы 26 по следам колес энергосредства, центральную карданную передачу 27, центральный конический редуктор 28 с двумя боковыми карданными передачами 29, бортовые передачи 30, двухсекционный ротор 9 и каток 31.

Лапы 26 служат для разрыхления уплотненной колеи по следам колес энергосредства, глубина их хода - (0.2 0.3)h.

Ротор 9 состоит из двух валов 32 и приваренных к ним фланцев 8, к которым крепятся наклоненные к оси вращения под углом =64 70° плоские правые 10 и левые 11 ножи с углом скольжения лезвий =50 90° и шириной захвата b_н.

Фланцы 8 являются сварными и выполнены из двух половинок равной толщины, на каждой из которых крепятся по три односторонних правых 10 и левых 11 ножа. Каждый последующий фланец 8 устанавливается на вал 32 по отношению к предыдущему с поворотом вокруг оси вала 32 на угол 30°, например, по часовой стрелке на расстоянии b_ф=2b_н.

Диаметр ротора 9 D=2R выбран так, чтобы на его фланцах 8 можно было разместить по 6 наклонных ножей 10 и 11 - по 3 правых и 3 левых. Это позволяет снизить частоту вращения ротора 9 с 778 до 260 мин^-1 , что обеспечивает примерно в 1,5 раза уменьшение энергозатрат на обработку верхнего слоя почвы благодаря снижению окружной скорости и скорости разрезания, что практически одно и то же, с 10 до 5 м/с наиболее удаленных точек ножей 10 и 11. Ножи 10 и 11 разрушают отрезаемые стружки путем поперечной деформации, при этом процесс фрезерования малодинамичный и плавный, а нагрузки на ВОМ 18 ниже в 2 3 раза.

Устройство работает следующим образом.

Фрезбарабан 4 фронтально-ротационного плуга 3 разрезает почвенный пласт на полосы шириной b=47,5 см путем фрезерования на глубину h=18 22 см пяти щелей шириной t=15 см и двух щелей по бокам от центральной шириной 1 см Г-образными ножами 21 и плоскими длинными ножами 22. Идущие сзади право- 5 и левооборачивающие 6 односторонние и сдвоенные плужные корпусы подрезают лемехами на глубине h=18 22 см пласты полос и своими винтовыми отвалами оборачивают их на 180°, смещая в сторону заплужников 7, которые возвращают обернутые пласты в свои борозды. Вывернутый на поверхность слой почвы толщиной (0.2 0.3)h сминается колесами энергосредства, образуя колею глубиной 2 3 см. Лапы 26 рыхлят уплотненную колею на глубину (0.2 0.3)h, двухсекционный ротор 9 измельчает верхний слой почвы на глубину (0.2 0.3)h своими наклонными правыми 10 и левыми 11 ножами, смещая отрезаемые стружки то влево, то вправо, создавая плотное ложе для семян 33 и выравнивая поверхность обработанного поля. Следующий за ротором 9 каток 31 уплотняет верхний слой и дополнительно его выравнивает. Прицепная зернотравяная сеялка высевает рядовым способом семена покровных культур и крупных семян трав с одновременным локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений на глубину до 6 см и разбросным способом на поверхность мелкие семена трав. Каток сеялки выполняет послепосевное уплотнение почвы, обеспечивая приток влаги к верхнему слою и хороший контакт семян с почвой и их заделку.

При работе устройства тяговое сопротивление пассивных рабочих органов в значительной степени гасится подталкивающей силой активных рабочих органов, что обеспечивает резкое снижение буксования движителей энергосредства и предотвращает излишнее распыление и нарушение структуры верхнего слоя почвы.

Внедрение предлагаемых способа и устройства позволит выполнять ускоренное залужение угодий с мощностью дернины 12 18 см за один проход при улучшении его качественных показателей - полная заделка дернины в нижний слой почвы, уменьшение гребнистости поверхности и нарушения структуры верхнего слоя, создание плотного семенного ложа и снижение энергоемкости.

Источники информации

1. Результаты Государственных испытаний агрегата АЗ-2,4. Тезисы доклада Кировской МИС, Оричи, 1984 г.

2. Протокол № 7-135-86 (1230410) государственных приемочных испытаний агрегата для ускоренного залужения АЗ-3,6. Западная МИС, 1986 г.

3. Патент РФ № 2016499, МПК A01B, 79/02, 1994 г. (прототип).