Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Булгариев Г. Г., к.т.н. Пикмуллин Г. В., аспирант Мухаметшин И. С.

Казанский государственный аграрный университет, Россия

Ротационный рабочий орган

для почвообрабатывающих орудий

Современные тенденции развития почвообрабатывающих машин свидетельствуют о повышении интереса к активным рабочим органам, имеющим форму винтовой поверхности. Данные рабочие органы привлекают внимание исследователей во многих странах [1], что связано с наличием у них определенного ряда преимуществ.

Прежде всего, рабочие органы с винтовой поверхностью позволяют совмещать операцию обработки почвы с ее транспортирование. Во время работы винтовых рабочих органов происходит непрерывное рыхление почвы и ее сдвиг в продольном и поперечном направлениях [2]. Кроме того, машины с винтовыми рабочими органами позволяют осуществлять подрезание сорняков, уплотнение нижних слоёв почвенного горизонта благодаря транспортирующей части винтовой поверхности, мульчирование верхнего слоя почвы, а также способствуют снижению распыления и бросания почвы при работе на относительно высоких скоростях.

В то же время главными технологическими недостатками винтовых рабочих органов являются недостаточное крошение пласта сухих, либо переувлажненных почв, образование глыб, а также неполная заделка растительных остатков [2, 3]. Гладкая геометрическая форма рабочей поверхности спирально-винтовых органов не в полной мере выполняет агротехнические требования, предъявляемые к обработке почвы, а именно не обеспечивает качественного крошения верхнего слоя почвы; наличие же сплошной режущей кромки (лезвия) не способствует устойчивому движению ротационных рыхлителей и стабильному сцеплению с почвой (дном борозды).

Принимая во внимание недостатки и преимущества существующих спирально-винтовых рабочих органов, нами предлагается новое почвообрабатывающее орудие (рисунок 1). Оно содержит раму, на которой последовательно установлены ротационные рыхлители, каждый из которых выполнен в виде расположенного перпендикулярно направлению движения вала. На концах вала посредством упругих элементов закреплены спирально-пластинчатые рабочие органы с зубьями. Валы связаны между собой цепной передачей. Рабочая поверхность имеет форму спирально-пластинчатой пружины и выполнена рифленой (волнистой) в виде поверхности турбодисков, причём режущая кромка спирально-винтового рабочего органа имеет волнистый контур, образованный плавно сопряженными дугами окружности, проходящий по винтовой линии и расположенный перпендикулярно направлению движения вала. Кроме того, рабочая поверхность в зоне её вершины ближе к валу рыхлителя, имеет образующую, расположенную в вертикальной плоскости к продольной оси вала и копирующую волнистый контур режущей кромки. Форма рабочей поверхности пластинчатого органа образуется движением прямой по волнистым кривым: с одним концом по контуру режущей кромки, а с другим концом по образующей, расположенной в зоне её вершины.

Контур режущей кромки спирально-пластинчатого рабочего органа выполнен зубчатым, причём передняя кромка (грань) каждого зуба выполнена, с учётом физико-механических свойств почвы и сорняков, имеет форму участка логарифмической спирали и размешена радиально по контуру, выпуклостью вверх кривизны к горизонтальной плоскости (к поверхности поля), а тыльная кромка каждого зуба выполнена прямолинейной и расположена перпендикулярно к касательной соответствующей точки контура. На концевых частях валов установлены ограничители заглубления рабочих органов – регулируемые по высоте, четыре равные между собой четверти колец, которые размещены на фланцах с возможностью изменения своих положений от центра фланцев к их краям. Для регулирования их положений фланцы оснащены направляющими пазами и фиксаторами.

Рисунок 1 – Почвообрабатывающее орудие с ротационными рабочими органами

Работа орудия происходит следующим образом. При движении по полю рыхлители вращаются от сцепления оригинальных зубьев с почвой. Под действием зубьев рыхлители разбивают крупные комья почвы и перемешивают её верхний слой, равномерно распределяя его по ширине захвата с минимальной энергоёмкостью процесса рыхления. За счет регулировки высоты ограничивающих частей колец глубина обработки почвы устанавливается в пределах 4…6 см. Далее частично разрыхленная почва, поднимаясь по рабочей поверхности, поступает на рифлёную (волнистую) часть, которая имеет большее значение угла крошения. Такое переменное по направлению воздействие рабочей поверхности спирально-винтового рабочего органа приводит к интенсивному крошению почвы без увеличения тягового сопротивления орудия.

Применение разработанного почвообрабатывающего орудия позволит повысить качество обработки почвы, снизить энергоёмкость процесса рыхления без передачи значительных динамических нагрузок на трактор.

Литература

1. Тенденция развития плугов и орудий для гладкой вспашки / Сакун В. А., Лобачевский Я. П., Максименко Ф. С. и др. – М.: ВНИИтракторсельхозмаш, 1989. – 36 с.

2. Смирнов, Ю. Г. Нетрадиционные рабочие органы сельскохозяйственных машин. Сер.: Сельское хозяйство. – М.: ВНИИПИ, 1992, 108 с.

3. CIGR Handbook of Agricultural Engineering. Ed. Bill A. Stout. Texas A&M University. Published by ASAE, – 1999, 660 p.