Спосіб комбінованого безполичкового пошарового обробітку грунту та грунторозпушувач для його здійснення

1 Спосіб комбінованого безполичкового пошарового обробітку грунту, що включає плоскорізний обробіток, який відрізняється тим, що розпушування грунту на агротехнічно обгрунтовану глибину здійснюється пошарово і одночасно в декількох горизонтах за один прохід, причому кожний горизонт розпушується на незначну глибину (8 12 см), і таким чином, що початковий період розпушування нижніх шарів загального пласта відбувається в момент часу, коли суміжний верхній шар грунту знаходиться ще в підвішеному стані і торкається шару наступного за ним, нижнього горизонту, в результаті чого процес розпушування грунту по всіх горизонтах відбувається в умовах, аналогічних до умов розпушування поверхневого шару 2 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що при необхідності після пошарового обробітку верхній горизонт грунту може додатково розпушуватися до агрегатного стану, придатного для проведення Винахід відноситься до сільськогосподарського машинобудування, зокрема до способів і знарядь обробітку грунту, направлених на його протиерозійний захист Відомий спосіб обробітку грунту з перевертанням скиби за допомогою лемішно-полицевих плугів, наприклад, плуга ПЛН-4-35, в тому числі ярус сівби З Грунторозпушувач для забезпечення комбінованого безполичкового пошарового обробітку грунтую, що має начіпний пристрій та раму 3 опорними колесами, на якій за допомогою гряділїв встановлено плоскорізні робочі органи, який відрізняється тим, що його виконано у вигляді багатоярусного плоскорізного знаряддя, на кожному з гряділів якого встановлено по декілька плоскорізних робочих органів, наприклад два чи три, уступом один за одним на відстані, при якій шари грунту верхніх горизонтів, що розпушуються попереднім робочим органом, знаходяться в підвішеному стані і не торкають нижніх шарів в початковий момент їх розпушування 4 Грунторозпушувач за п 3, який відрізняється тим, що як плоскорізні робочі органи використані важкі універсальні культиваторні стрілчасті лапи, причому кожна з лап першого верхнього ряду споряджена ножем, виконаним у вигляді пластини, що має дві нахилені різальні кромки і вертикально встановлена по осі симетрії попереду стояка та верхньої частини лапи 5 Грунторозпушувач за п 3, який відрізняється тим, що гряділі з закріпленими робочими органами розміщені на рамі в два ряди 6 Грунторозпушувач за п 3, який відрізняється тим, що позаду гряділів з важкими універсальними культиваторними лапами послідовно установлено один чи два голчастих котки, а за ними гребінка і шлейф 7 Грунторозпушувач за п 6, який відрізняється тим, що голки котків мають тупий кут входження в грунт на оранка з використанням ярусних плугів, наприклад, плуга ПНЯ-2-50, ПНЯ-3-42 [1] Основним недоліком процесу оранки є його висока енергоємність На неї приходиться до 3040% всіх енерговитрат в рослинництві Відомо, що оранка сприяє також і більш швидкому зниженню вмісту органічної речовини і призводить при цьому о о (О ю до зниження вмісту гумусу Крім того, робота плугів супроводжується тиском на леміші і полиці порядку 800 ЮООкПа, що вище контактних тисків, що розвивають рушії тракторів і сільгоспмашин і призводить до утворення підорного ущільненого шару та ущільнених грудок в орному шарі Експерементально доказано, що під час роботи плугів ЩІЛЬНІСТЬ грунту в таких грудках в 1,24 рази більше, ніж в тому ж шарі до обробітку, а ЩІЛЬНІСТЬ грунту дна борозни в 1,5 2 рази більша, ніж ЩІЛЬНІСТЬ грунту в шарі на рівні дна борозни до приходу плуга Відомий спосіб поверхневого обробітку грунту (глибина обробітку 8 15см), що здійснюється за допомогою парових культиваторів, наприклад, культиватор КПС-4 При цьому способі обробітку грунту робота стрільчастих культиваторних лап забезпечує відносно рівномірне розпушування грунту по глибині, причому, надмірного тиску на робочих поверхнях лап не виникає і примусового руйнування його структури при оптимальній вологості практично не відбувається Тобто претензій з екологічної точки зору до цих знарядь немає Недоліком цього способу є мала глибина обробітку, що не завжди відповідає агротехнічним вимогам обробітку грунту для тих чи інших сільськогосподарських культур Збільшення ж глибини обробітку стрільчастою лапою призводить до тих же наслідків, що й при оранці до збільшення ЩІЛЬНОСТІ підорного шару, ЩІЛЬНОСТІ окремих грудок і нерівномірності розпушування грунту по глибині Відомий також спосіб, прийнятий за прототип, безполицевого обробітку грунту на глибину до 40см, що здійснюється за допомогою глибокорозпушувачів з плоскорізними робочими органами, наприклад ПГ-3-5 [1] Але даний спосіб також має ряд недоліків Так спостереження показали, що після кожного проходу глибокорозпушувачів частина верхнього шару грунту просипається в нижні шари, а нижні шари поступово переміщуються вгору Ці невеликі, на перший погляд, міграційні процеси ґрунтових часток по вертикалі з часом призводять до того, що орний гумусний горизонт стає "розбавленим" менш родючими підорними шарами грунту З іншої сторони такі глибокорозпушувача надзвичайно нерівномірно розпушують шар грунту по глибині верхня його частина виявляється неприпустимо глибистою, а нижня - зі зруйнованою структурою, так як тиск на робочих поверхнях глибокорозпушувачів залишається практично рівним з тиском на лем шах плужних корпусів і перевищує границю МІЦНОСТІ грунту на стиснення, тому процес руйнування його структури інтенсифікується Так що, незважаючи нате, що лапові глибокорозпушувачі направлені на протиерозійний захист грунту, екологічна придатність їх виявляється недостатньою Крім того, конструкція робочих органів глибокорозпушувачів не дозволяє знищиш бур'яни, коренева система яких в основному знаходиться в верхніх горизонтах шару грунту, що обробляється Знищення бур'янів і неякісне розпушування верхнього шару усувається додатковим поверхневим обробітком грунту при повторних проходах, що в 54602 значній мірі підвищує трудомісткість і енергоємність і без того енергоємного процесу розпушування грунту Задача, на вирішення якої направлений винахід полягає в підвищенні якості і еколопчності безполицевого обробітку грунту без підвищення енергоємності даного процесу Поставлена задача вирішується застосуванням способу комбінованого безполицевого пошарового обробітку грунту, який полягає в тім, що розпушування грунту на агротехнічно обгрунтовану глибину здійснюється пошарового і одночасно в декількох горизонтах за один прохід, причому кожний горизонт розпушується на незначну глибину (8 12см) і таким чином, що початковий період розпушування нижніх шарів загального пласта відбувається в момент часу, коли суміжний верхній шар грунту знаходиться ще в підвішеному стані і не торкається шару наступного за ним нижнього горизонту, в результаті чого процес розпушування грунту по всіх горизонтах відбувається в умовах аналогічних до умов розпушування поверхневого шару При необхідності, після пошарового обробітку, верхній шар грунту додатково розпушується до агрегатного стану придатного для проведення сівби Здійснення даного способу забезпечується грунторозпушувачем, що має начіпний пристрій та раму з опорними колесами на якій за допомогою гряділей встановлено плоскорізні робочі органи, який виконано у вигляді багатоярусного плоскорізного знаряддя, на кожному з гряділей якого встановлено по декілька плоскорізних робочих органів, наприклад 2 чи 3 уступом один за один на відстані при якій шари грунту верхніх горизонтів, що розпушуються попереднім робочим органом, знаходяться в підвішеному стані і не торкаються нижніх шарів в почато вий момент їх розпушування В якості плоскорізних робочих органів грунторозпушувача використані важкі універсальні культиваторы стрільчасті лапи, причому кожна з лап першого верхнього ряду споряджена ножем, виконаним у вигляді пластини, що має дві різальні кромки і вертикально встановленої по ВІСІ симетрії попереду стояка та верхньої частини лапи Гряделі з закріпленими робочими органами розміщені на рамі в два ряди, а позаду гряделів послідовно установлено один чи два голчастих котки, а за ними гребінка і шлейф, причому голки котків мають тупий кут входження в грунт Спосіб комбінованого безполицевого пошарового обробітку грунту полягає в пошаровому глибокому розпушуванні пласта на агротехнічно обґрунтовану глибину з додатковим подрібненням агрегатів верхнього шару за один прохід грунторозпушувача Застосування пошарового розпушування грунту обгрунтоване наступними факторами Експериментальне доведено, що при глибині розпушування, починаючи з 18 23см , в залежності від фізико-механічних властивостей фунту, тиск, є о діє на нижню частину пласта починає різко зростати, і досягає величини, яка перевищує границю МІЦНОСТІ грунту на стиснення і відбувається руйнування його структури Запобігти „цим процесам можна обмеженням товщини пласта, що обробляється 54602 робочим органом за один прохід Також відомо, що зі збільшенням глибини ходу робочого органа різко збільшується не тільки тяговий опір на його переміщення, а й глибистість структури агрегатного стану обробленого грунту Дані недоліки також можна усунути обмеженням товщини пласта Відомо також, що практично повністю всі переіменовані недоліки відсунуті при поверхневому обробітку стрільчастими лапами на глибину 8 12см Щоб використати переваги способу поверхневого обробітку для якісного глибокого розпушування грунту (наприклад до 30см) і пропонується спосіб комбінованого безполицевого пошарового обробітку на необхідну глибину за один прохід грунторозпушувача, таким чином, що глибоке розпушування відбувається пошаровим кришенням пласта при товщині кожного з шарів, що не перевищує глибини поверхневого обробітку грунту Наприклад, при необхідності розпушування грунту на глибину до 20см робочі органи установлюються в два яруси, а при глибокій 27-30см - в три яруси і глибина обробітку грунту одним робочим органом в такому випадку не перевищує 10см Таким чином забезпечується не тільки екологічна прийнятність даного способу з точки зору малих тисків, що виникають в грунті і відсутності примусового руйнування його структури, але також забезпечується рівномірне, без наявності великих глиб грунту розпушування пласта на всю глибину Крім того, вертикальні міграційні процеси частинок грунту по глибині обробітку, що спостерігається при роботі глибокорозпушувачів, при пошаровому глибокому розпушуванні обмежуються границями товщини кожного з декількох шарів загального пласта, що обробляється Зміст винаходу пояснюється рисунком, де на фіг 1 Зображена будова та технологічна схема роботи грунторозпушувача, який складається з начіпного пристрою 1, рами 2 з опорними колесами 3, на якій жорстко в два ряди закріплені гряделі 4 Важкі універсальні культиваторні стрільчасті лапи 5, 6 зі стояками 7, 8 закріп, єні на гряділях уступом одна за одною по напрямку руху так, що кожна друга лапа 6, розміщується нижче першої лапи 5, на величину гі2, що майже завжди дорівнює глибині ги ходу попередньої вище розміщеної лапи 3 метою покращення перерізання кореневої системи рослин лапи 5 верхнього ярусу споряджені ножем 9 виконаним у вигляді пластини, встановленої вертикально по ВІСІ симетрії попереду стояка 7 та верхньої частини лапи 5 Для кращого кришення верхнього шару 10, обробленого лапами грунту, а також вирівнювання поверхні поля позаду гряделів 4 другого ряду встановлено голчасті котки 11, гребінки 12 і шлейфи 13 При необхідності більш інтенсивного кришення грунту голчасті котки можуть установлюватися в два ряди, Грунторозпушувач для забезпечення способу комбінованого безполицевого пошарового обробітку працює слідуючим чином Грунторозпушувач з транспортного положення опускається пдроначіпкою трактора в робоче положення, при цьому лапи 6 нижнього ярусу заглиблюються в грунт на глибину гі2, а потім за ними заглиблюються лапи 5 верхнього ярусу і загальна глибина обробітку грунту досягає значення h=hi+h2 Сумарна глибина обробітку грунту регулюється механізмом регулювання з колесами З В подальшому процес обробітку протікає слідуючим чином Лапи 5 верхнього ярусу підрізають шар грунту 14 в горизонтальній площині, а ніж розрізає грунт і кореневу систему в вертикальній площині Підрізаний і частково розпушений грунт підкидається на певну висоту і в даний момент між нижньою площиною підрізаного шару і дном утвореної борозни виникає порожнина 16 в яку відбувається сколювання та підіймання шару грунту, що підрізається лапою 6, нижнього ярусу Даний процес можливий тільки в разі установки лап по гряделю одної за одною на обгрунтованій експериментально і теоретично відстані L При такому розпушуванні лапи різних ярусів підіймають і кришать шар грунту на однакову глибин hi=h2, що суттєво знижує енергозатрати, які виникають при будь якому іншому варіанті розташування лап по ходу грунторозпушувача Аналогічним чином процес кришення грунту відбувається і при трьох'яруснім розташуванні лап До того ж незначна глибина h-i, ri2 на яку працюють лапи різних ярусів практично виключає ймовірність руйнування структури грунту в результаті виникнення надмірного тиску в зоні контакту лез робочих органів з грунтом Природа кришення грунту плоскорізними робочими органами така, що з віддаленням від робочого органу в напрямку поверхні поля розміри агрегатів розпушеного грунту збільшується і на поверхні обробленого поля розміщуються самі крупні з них Додаткове розпушування верхнього шару, зайнятого найбільш крупними грудка їй забезпечують голчасті котки 11, які мають тупий кут входження голокв грунт Дана особливість конструкції котків забезпечує більшу контактну площу голки з грунтом і також знижує затрати енергії на виконання даного процесу На завершення всього процесу обробітку грунту верхній його шар вирівнюється гребінками 12 і шлейфами 13 Таким чином, спосіб комбінованого безполицевого пошарового обробітку грунту що забезпечується грунторозпушувачем, підвищує якість і рівномірність розпушування грунту по глибині, знижує енергоємність процесу та ймовірність проявлення екологічно небезпечних явищ Крім того, зниження енергоємності процесу і загального тягового опору робочих органів дозволяє збільшувати ширину захвату, чи робочу швидкість агрегату і тим самим підвищувати його продуктивність [1] Комаристов В Е , Дунай Ф Ф Сельскохозяйственные машины - М Колос, 1984 -487с 54602 Фіг.1 Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24