Ротаційна мотика, зокрема ротаційний культиватор, особливо для культиваційної обробки поверхні ґрунту

Реферат: Винахід стосується ротаційної мотики, переважно для культиваційної обробки поверхні ґрунту, яка включає несучу конструкцію, підвішену на машині з механічним приводом; та щонайменше один робочий елемент, шарнірно закріплений на несучій конструкції. Робочий елемент (4) має щонайменше один голчастий диск мотики (12), встановлений у такий спосіб, щоб він був здатним обертатися на настроювальному валу (18) і був придатним для встановлення таким чином, щоб його площина обертання (16) та поверхня ґрунту (9) утворювали перший кут (20), рівний 5-70°, а лінія перетину (17) його площини обертання (16) з площиною поверхні ґрунту (9) та напрямок переміщення (8) ротаційної мотики (1) утворювали другий кут (21), рівний 5-80°. Голчастий диск мотики (1) має зубці (14), що відходять від нього з нахилом назад, по відношенню до напрямку обертання (6) голчастого диска мотики. Для регулювання глибини обробки (19) ротаційної мотики (1), але без будь-якої зміни ширини обробки (15), настроювальний вал (18) встановлений паралельно лінії перетину (17) площини обертання (16) голчастого диска мотики (12) та площини поверхні ґрунту (9). UA 99873 C2 (12) UA 99873 C2 UA 99873 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується ротаційної мотики, зокрема, ротаційного культиватора, який є, у першу чергу, ротаційною машиною для обробки грунту, призначеною для застосування, особливо, для культиваційної обробки поверхні грунту, наприклад, для розпушування та/або перемішування грунту, дроблення грудок і т.д. Відомий рівень техніки Відомі різні ротаційні мотики, наприклад, з попередніх патентів Угорщини №№ HU-192002 та HU-202702, що належать заявникам. Спільною характеристикою цих рішень є те, що вони є придатними лише для обробки грунту на певній глибині, і ця глибина культивації визначається конструкцією даної ротаційної мотики. Складнощі спричинені тим фактом, що мотика повинна обертатися, з іншого боку, вона має обробляти якомога ширшу смугу грунту. У випадку ротаційної мотики відповідно до згаданих вище двох патентів, кут нахилу робочого елемента мотики до грунту змінюється шляхом його повертання навколо настроювального вала, перпендикулярного до напрямку переміщення. Цей вал повороту або регулювання позначений позицією 5 на Фігурі 2 креслення у HU-192002. В цьому випадку, регулювання кутів забезпечується зміною положення амортизаторів з нарізним з'єднанням на пружинячому стрижні 6. У випадку HU-202702 спосіб регулювання кута також оснований на подібному базовому принципі. З нашого практичного досвіду, недоліком вищевказаного способу регулювання глибини є те, що у випадку зменшення кута нахилу площини обертання голчастого диска мотики до грунту також неминуче зменшується ширина смуги грунту, оброблюваної голчастим диском мотики. З іншого боку, у випадку збільшення вищезазначеного кута, інтенсивність обертання ротаційної мотики зменшується, що є особливо несприйнятливим, наприклад, через зниження ефективності культивації та неефективність самоочищення голчастого диска мотики. Поширенню ротаційних мотик зараз заважає у великому ступені той факт, що вони є придатними лише для обробки грунту з однією глибиною. Однак, агротехнічні потреби особливо коли ротаційні мотики використовуються як машини для обробки грядок для розсади вимагають, щоб оптимальна глибина обробки відповідала товщині поверхневого шару грунту, придатного для культивації. Однак, цю складну вимогу не можна задовольнити, використовуючи традиційні ротаційні мотики зі згаданих причин, тому що у випадку традиційного регулювання кута ротаційних мотик або залишаються необроблені смуги грунту із бур'янами, або ротаційна мотика не здійснює належної обробки грунту через те, що вона не обертається належним чином. Суть винаходу Метою даного винаходу є усунення недоліків відомих рішень, а саме, створення удосконаленої ротаційної мотики, у якій ані ширина обробки ротаційної мотики, ані інтенсивність обертання мотики не змінюються при зміні кута нахилу площини обертання ротаційної мотики до грунту. Вищевказана проблема була повністю вирішена даним винаходом, тобто, ротаційною мотикою відповідно до пункту формули 1. Додаткові удосконалення розкриті у залежних пунктах формули. Суть винаходу полягає в оригінальному розумінні того, що поставлена задача може бути вирішена, якщо - цілковито відмовившись від традиційного способу регулювання глибини ротаційна мотика обертається навколо настроювального вала паралельно лінії перетину площини обертання ротаційної мотики та площини поверхні грунту з метою регулювання глибини обробки. І несподіваним ефектом цього заходу/ознаки винаходу є те, що при регулюванні глибини не змінюються ані ширина обробки ротаційної мотики, ані плече сили, що повертає ротаційну мотику, цілком відрізняючись від усіх рішень відомого рівня техніки. Таким чином, можна вказати, що несподіваним додатковим ефектом винаходу є те, що за допомогою запропонованої ротаційної мотики можна обробляти як тонкі, так і товсті поверхневі шари грунту - придатні для культивації - з гарною якістю, відповідно до встановлених зараз агротехнічних вимог, забезпечуючи значні агрономічні та економічні ефекти для користувачів. Що стосується складних агрономічних критеріїв, то слід відзначити, що загальною проблемою при весняному вирощуванні розсади є надмірно вологий шар грунту під поверхнею. Зрозуміло, що вологий грунт не можна подрібнити на дрібніші шматки механічною дією, тому що він є занадто м'яким та злиплим. Іншою проблемою є те, що водянистий шар грунту, який виноситься на поверхню, зменшує запаси води у грунті, тим самим погіршуючи шанси проростання висіяного насіння. По суті, проблема є такою саме, як і з грунтообробними інструментами техніки для догляду за рослинами; у такі періоди часу, вологий грунт також не повинен виноситися на поверхню. Дійсно, занадто глибока обробка грунту спричинює надто велику втрату вологи, що погіршує шанси на виживання паростків культурних рослин. З іншого 1 UA 99873 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 боку, при осінньому вирощуванні розсади було б бажаним глибоке занурення ротаційних мотик, тому що в цей час вміст вологи у грунті є низьким і тому при оранні грунту утворюються грудки, або у розпушеному шарі грунту присутні великі грудки, які треба подрібнити. Восені, наприклад, після збирання кукурудзи, немає часу очікувати на "усадку" оранки, треба швидко завершувати сівбу. Усі ці описані операції з грунтом уперше можуть бути здійснені з гарною якістю шляхом застосування ротаційної мотики відповідно до даного винаходу. Таким чином, головною перевагою ротаційної мотики з регульованою робочою глибиною відповідно до винаходу є те, що вона може універсально виконувати будь-які стадії або елементи складної системи вимог, зазначені вище. Крім цього, така ротаційна мотика може підготовляти грядки для розсади гарної якості навіть при надзвичайно тонкому шарі грунту (придатного для культивації) навесні, що досі було неможливим з традиційними ротаційними мотиками. Наші експериментальні результати показують, що додаткові області застосування ротаційної мотики відповідно до винаходу можуть включати формування посадкових гребнів, відновлення посадкових гребнів, або догляд за гребнями. В цих видах грунтообробних робіт, також велике значення має можливість регулювання глибини обробки. В межах винаходу, один й тот самий голчастий диск ротаційної мотики (ротор) може бути застосований як для формування посадкових гребнів, так і для догляду за гребнями, якщо ротаційну мотику повертати на настроювальному валу паралельно лінії перетину поверхні гребня та площини обертання мотики з метою регулювання робочої глибини, завдяки чому обсяг області застосування ротаційної мотики відповідно до винаходу може бути додатково розширений. Стислий опис креслень Винахід представлений більш детально на прикладі кращого варіанта втілення з посиланням на прикладені креслення, де: - Фігура 1 зображує вид збоку варіанта втілення ротаційної мотики відповідно до винаходу у робочому стані, підвішеною на машині з механічним приводом; - Фігура 2 є схематичним видом, що зображує конструкцію та спосіб роботи робочого елемента мотики відповідно до Фігури 1; - Фігура 2A є поперечним перерізом по лінії Il-Il на Фігурі 2; - Фігури 3-5 зображують деталь рішення відповідно до Фігури 1, а саме, варіант втілення механізму регулювання кута, де Фігура 3 є видом збоку з частковим вирізом, Фігура 4 є поперечним перерізом по лінії IV-IV на Фігурі 3; і Фігура 5 зображує інший вид деталі відповідно до Фігури 3, з частковим вирізом; - Фігури 6-8 показують незалежно ротаційну мотику відповідно до Фігури 1, де Фіг. 6 зображує вид зверху, Фіг. 7 є видом збоку у перспективі, Фіг. 8 зображує інший вид збоку у перспективі частини Фіг. 7, у збільшеному масштабі. Детальний опис кращого варіанта втілення Як видно на Фігурі 1, ротаційна мотика 1 відповідно до винаходу приєднана, тобто, підвішена у відомий спосіб за допомогою несучої конструкції 2, до машини з механічним приводом 3 або іншої причіпної конструкції. В даному випадку, ротаційна мотика 1 включає один робочий елемент 4, який шарнірно з'єднаний з несучою конструкцією 2 за допомогою важеля підвіски 5. Напрямок обертання робочого елемента мотики 4 показаний стрілкою 6, а його вісь обертання позначена позицією 7. Напрямок переміщення підвішеної ротаційної мотики 1 - а також машини з механічним приводом 3 - позначений стрілкою 8. Попередньо визначене положення робочого елемента мотики 4 по відношенню до поверхні грунту 9 залишається незмінним для даного способу обробки грунту. Для того, щоб відстежувати вибоїни чи нерівності оброблюваного грунту, у зображеному варіанті втілення передбачене колесо обмеження глибини 10. У випадку застрягання, наприклад, великих грудок, конструктивних ушкоджень ротаційної мотики 1 можна уникнути за допомогою пружинного механізму 11, та шляхом піднімання ротаційної мотики 1 угору (Фіг. 1). В даному випадку, робочий елемент 4 має один голчастий диск мотики (ротор) 12, який має центральну маточину 12A, встановлену в кожусі 13, обладнаному підшипниками (не показані). Голчастий диск мотики 12 може вільно обертатися в напрямку стрілки 6, вже згаданої вище, навколо зазначеної осі обертання 7. В даному випадку, циліндричний кожух 13 закріплений на важелі підвіски 5. Голчастий диск мотики 12 обладнаний радіальними зубцями 14, закріпленими на маточині 12A у такий спосіб, щоб вони могли придатно рухатися. Зубці 14 розташовані на рівній відстані один від одного по периметру маточини 12A, краще, вони розташовані в одній площині, і в даному випадку вони нахилені назад, в напрямку, протилежному напрямку обертання 6 голчастого диска мотики 12, створюваному при його взаємодії з грунтом. 2 UA 99873 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поперечні перерізи дугоподібно зігнутих зубців 14, зручно, мають форму рівнобедрених трикутників або є трапецеїдальними із двома кромками. Стосовно різних геометричних форм зубців 14 ми робимо посилання на наш попередній патент № HU-202702, опис якого вважається включеним сюди шляхом посилання. На теоретичній схемі, наведеній на Фігурі 2, зображений вид у перспективі голчастого диска мотики 12 під час роботи, який представляє особливий принцип регулювання глибини відповідно до винаходу. Відповідно до суті даного винаходу, ширина захоплення/робоча ширина 15 ротаційної мотики 1 несподівано залишається незмінною, якщо робочий елемент 4 ротаційної мотики 1 для збільшення чи зменшення потрібної глибини обробки 19 повертається навколо настроювального вала 18, який розташований паралельно лінії перетину 17 площини обертання 16 голчастого диска мотики 12 та поверхні грунту 9. Як видно на Фігурі 2A, якщо перший кут 20 між площиною обертання 16 голчастого диска мотики 12 та поверхнею грунту 9 збільшується, то глибина обробки 19 зростає, у той час як при зменшенні першого кута 20 глибина обробки 19 буде відповідно зменшуватися. Однак, суттєвою обставиною є те, що в ході вищеописаного регулювання глибини, другий кут 21 між лінією перетину 17 площини обертання 16 та поверхнею грунту 9, а також напрямок стрілки 8 переміщення мають стале значення, тобто, незмінне у часі. Голчастий диск мотики (ротор) 12 ротаційної мотики 1, у положенні, нахиленому назад та убік, обертається під час обробки навколо його осі обертання 7 внаслідок примусової взаємодії з грунтом. Простий варіант втілення механізму регулювання кута 22 ротаційної мотики 1 показаний на основі Фігур 3-5. В даному випадку, настроювальна маточина 23, у якій встановлений з можливістю обертання настроювальний вал 18 відповідно до винаходу - паралельно лінії перетину 17 поверхні грунту 9 та площини обертання 16 голчастого диска мотики 12,- утворює єдиний структурний елемент з важелем підвіски 5 (Фіг. 3). З іншого боку, настроювальний вал 18, з'єднаний з механізмом регулювання кута 22, краще, також утворює єдиний структурний елемент з кожухом 13, у який поміщений обертовий голчастий диск мотики 12 (див. Фіг. 5). У зображеному варіанті втілення механізму регулювання кута 22, передбачений настроювальний важіль 24, який має ряд висвердлених отворів 24A та закріплений на настроювальному валу 18, наприклад, шляхом зварювання. З іншого боку, передбачена регулювальна вилка 25, яка також має ряд висвердлених отворів 25A та закріплена на важелі підвіски 5 (див. Фігури 3, 5 та 6). Висвердлені отвори 24A та 25A настроювального важеля 24 та регулювальної вилки 25, відповідно, взаємодіють одні з одними у тому розумінні, що при певних відносних кутових положеннях щонайменше по одному з їх відповідних висвердлених отворів 24A та 25A співпадають один з одним, і фактично задане кутове положення може бути зафіксованим за допомогою щонайменше одного кріпильного елемента, вставленого в них, наприклад, за допомогою щонайменше одного стопорного штифта 26. Таким чином, глибина обробки 19 ротаційної мотики 1 може бути просто відрегульована за допомогою вищевказаного механізму регулювання кута 22 шляхом повертання настроювального вала 18 на величину, потрібну для настороювальної маточини 23, і після цього - в залежності від потрібної глибини обробки 19 - ротаційна мотика 1 буде зафіксована в попередньо визначеному кутовому положенні за допомогою штифта 26, вставленого у висвердлені отвори 24A та 25A - які фактично є співвісними один з одним - регулювальної вилки 25 та настроювального важеля 24, відповідно. Під час роботи, тобто, при виконанні грунтообробних робіт, ротаційна мотика 1, підвішена до машини з механічним приводом 3, переміщається в напрямку, показаному стрілкою 8. В робочому положенні, ротор, тобто, голчастий диск 12 ротаційної мотики 1, встановлений з нахилом назад та убік у такий спосіб. щоб його площина обертання 16 та поверхня оброблюваного грунту 9 утворювали перший кут 20, що має значення в інтервалі 5-70°, краще, приблизно 36°, а лінія перетину 17 його площини обертання 16 з площиною поверхні грунту 9 та напрямок переміщення ротаційної мотики 1 (показаний стрілкою 8) утворювали другий кут 21, рівний 5-80°. На Фігурах 2 та 2A можна чітко побачити, що площина обертання 16 голчастого диска мотики 12 та площина поверхні грунту 9 перетинаються одна з одною по лінії перетину 17. Під час буксирування ротаційної мотики 1 машиною з механічним приводом 3 голчастий диск мотики 6 починає обертатися через те, що частина нахиленого голчастого диска мотики 6 знаходиться у примусовому контакті з грунтом; внаслідок цього, зубці 14 голчастого диска мотики 6 врізаються в грунт. З іншого боку, зубець 14, який фактично пересікається з напрямком переміщення, починає рухатися по грунту, тому що - як згадувалося вище - лінія перетину 17 та напрямок переміщення (показаний стрілкою 8) утворюють другий кут 21, що відрізняється від 90°, зручно, має значення в інтервалі від 5° до 80°. Таким чином, робочий елемент 4 є здатним 3 UA 99873 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконувати свої специальні агротехнічні функції шляхом відносного просторового переміщення зубців 14. Фігура 2, яка також зображує схему відносного руху елементів, показує роботу зубців 14 голчастого диска мотики 12. Відповідно до наших експериментальних результатів, голчастий диск мотики 12 котиться по грунту зовнішнім периметром, утвореним кінчиками зубців 14 голчастого диска мотики 12. Отже, тимчасовий (миттєвий) центр руху голчастого диска мотики 12 розташований на зовнішньому колі, утвореному кінчиками зубців 14, у точці дотику зубців 14 голчастого диска мотики 12 та грунту, у найдальшому положенні від осі обертання 7 (Фіг. 2). Таким чином, умови відносного руху по відношенню до грунту завжди визначаються положенням тимчасового (миттєвого) центра голчастого диска мотики 12. У секції, позначеній "A" на Фігурі 2, зміщення точок голчастого диска мотики 12 в напрямку переміщення є нехтовно малими. Однак, існує вже значне вертикальне зміщення на вході та виході зубців 14 до секції "A". Отже, у секції "A", зубці 14 рухаються практично у вертикальному напрямку. Ця умова визначає, відповідно до нашого досвіду, роботу голчастого диска мотики 12, а також доцільну конструкцію зубців 14. Зубці 14, рухаючись у вертикальному напрямку, розрізають залишки стеблів рослин, корені та грудки, якщо існує достатній опір у формі сили реакції грунту. У секції "B" на Фіг. 2, зміщення зубців 14 в напрямку переміщення та в поперечному напрямку зростає внаслідок повороту голчастого диска мотики 12. Це приводить до того, що зубець 14 врізається в грунт, з рухом, що перетинається з напрямком переміщення, показаним стрілкою 8. При цьому, зубець 14 розрізає корені рослин, розпушує та розм'якшує грунт, потім виходить з грунту по суті у вертикальному напрямку, але в той же час він залишає рештки стеблів рослин накритими грунтом. У секції "B", рух зубців 14 характеризується безперервним прискоренням при переміщенні від миттєвого центра. На цьому факті основана несподівано висока здатність до самоочищення голчастого диска мотики 12 відповідно до винаходу. Секція "C" (див. Фіг. 2) є фактично зоною "самоочищення" зубців 14, у якій зубці 14 рухаються в напрямку переміщення з подвійною швидкістю переміщення по відношенню до поверхні грунту 9, і вертикально виходять з грунту. У секції "D" (Фіг. 2), зубці 14 пересікають вислідний напрямок руху, при цьому можуть зламиватися або зрізатися стоячі бур'яни і грунтможе розрівнюватися та перемішуватися. Перший кут 20 площини обертання 16 голчастого диска мотики 12 та поверхні грунту 9, ширину та поперечний переріз зубців 14, і відносне кутове положення голчастого диска мотики 12 завжди можна вибрати в залежності від агротехнічних задач, поставлених для ротаційної мотики 1 відповідно до винаходу. Головною перевагою регульовної ротаційної мотики 1 відповідно до винаходу є те, що вона може бути застосована універсально для усіх робіт з поверхневої обробки грунту при дуже високій якості роботи. З іншого боку, вона є здатною комплексно виконувати декілька агротехнічних задач за один робочий прохід, наприклад, розрізати великі грудки, вирівнювати грунт, видаляти бур'яни та підмішувати штучні добрива і т.д. Вологозберігаюча обробка грунту може бути реалізована шляхом одночасного виконання операцій ротаційною мотикою 1 відповідно до винаходу, що матиме постійно зростаючу економічну важливість. Винахід також дозволяє набагато ширше, ніж зараз, розповсюджувати цю відносно просту та надійну сільськогосподарську машину, тобто, ротаційну мотику 1, особливо у сільськогосподарській практиці. Ротаційна мотика 1 відповідно до винаходу може працювати без засмічування. Вона має належну здатність до прополювання бур'янів, здатність до ефективного розбивання грудок; вона є придатною, навіть у пухкому грунті, закопувати рештки стеблів рослин та змішувати їх з грунтом; а також, у твердому грунті, розрізати стебла рослин та регулювати на вибір ступінь ущільненості шару оброблюваного грунту товщиною приблизно 20-30 см. Додатковою перевагою запропонованої ротаційної мотики 1 є те, що вона є придатною обробляти нормальний, дуже сухий та дуже вологий грунти, а також формувати гребні з маленьких грудок, а також розпушувати чи прополювати бічні краї гребнів, та економічно обробляти переважно просапні культури. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Ротаційна мотика (1), переважно для культиваційної обробки поверхні ґрунту, яка включає несучу конструкцію (2), підвішену на машині з механічним приводом, та щонайменше один робочий елемент (4), шарнірно закріплений на несучій конструкції (2); робочий елемент (4) обладнаний щонайменше одним голчастим диском мотики (12), встановленим з можливістю 4 UA 99873 C2 5 10 15 20 25 30 обертання; голчастий диск мотики (12) встановлений таким чином, щоб він був здатним повертатися на настроювальному валу (18) і придатним для регулювання таким чином, щоб його площина обертання (16) та поверхня оброблюваного ґрунту (9) утворювали перший кут (20), рівний 5-70°, а лінія перетину (17) його площини обертання (16) з площиною поверхні ґрунту (9) та напрямок переміщення (8) ротаційної мотики (1) утворювали другий кут (21), рівний 5-80°; крім цього, голчастий диск мотики (12) має центральну маточину (12А) та зубці (14), що відходять від неї з нахилом назад, по відношенню до напрямку обертання (6) голчастого диска мотики (12), яка відрізняється тим, що для регулювання глибини обробки (19) ротаційної мотики (1) без будь-якої зміни ширини обробки (15) настроювальний вал (18) встановлений по суті паралельно лінії перетину (17) площини обертання (16) голчастого диска мотики (12) та площини поверхні ґрунту (9). 2. Ротаційна мотика за п. 1, яка відрізняється тим, що настроювальний вал (18), встановлений паралельно лінії перетину (17), з'єднаний з механізмом регулювання кута (22). 3. Ротаційна мотика за п. 2, яка відрізняється тим, що механізм регулювання кута (22) має настроювальну маточину (23), у якій встановлений з можливістю обертання настроювальний вал (18), закріплений на важелі підвіски (5) зазначеної несучої конструкції (2); і настроювальний вал (18) утворює єдиний структурний елемент з кожухом (13), у якому встановлена центральна маточина (12А) голчастого диска мотики (12); і механізм регулювання кута (22) має настроювальний важіль (24) з отворами (24А) та закріплений на настроювальному валу (18); і механізм регулювання кута (22) має регулювальну вилку (25) з отворами (25А), що працюють разом із щонайменше одним з отворів (24А) настроювального важеля (24), та зазначена регулювальна вилка (25) закріплена на важелі підвіски (5), де для фіксації заданого взаємного кутового положення настроювального важеля (24) та регулювальної вилки (25) щонайменше один кріпильний елемент, краще штифт (26), вставляється у щонайменше один з кожного із співвісних отворів (24А, 25А). 4. Ротаційна мотика за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що настроювальна маточина (23), у якій встановлений настроювальний вал (18), розташований паралельно лінії перетину (17), закріплена на важелі підвіски (5) зварюванням. 5. Ротаційна мотика за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що один з кінців настроювального вала (18), розташованого паралельно лінії перетину (17), закріплений на кожусі (13), у якому встановлена центральна маточина (12А) голчастого диска мотики (12), зварюванням. 5 UA 99873 C2 6 UA 99873 C2 7 UA 99873 C2 8 UA 99873 C2 9 UA 99873 C2 10 UA 99873 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11