Спосіб поверхневого обробітку ґрунту і пристрій для його здійснення

1. Спосіб поверхневого обробітку ґрунту, який включає переміщення по поверхні поля зубчастого барабана і його обертання навколо горизонтальної осі, який відрізняється тим, що зубчастий барабан примусово обертають, наприклад, за допомогою привідного елемента, що перекочується по C2 2 (19) 1 3 рхні, прорізаючи коротенькі борозенки невеликої глибини, тобто ґрунт обробляється недостатньо. На м'якому ґрунті, навпаки, його зуби глибоко врізаються у ґрунт, викликаючи зменшення частоти обертання барабана і його надмірне розпушування та викидання зубами барабана нижніх шарів ґрунту на поверхню, що обумовлює втрати вологи із ґрунту, а також нераціональне зростання енергоємності обробітку ґрунту. Задачею винаходу є спосіб поверхневого обробітку ґрунту, в якому шляхом стабілізації частоти його обертання зубчастого барабана і відстані від його осі до поверхні ґрунту, забезпечується покращення рівномірності обробітку ґрунту і зменшення енергоємності обробітку. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі поверхневого обробітку, який включає переміщення по поверхні ґрунту зубчастого барабана і його обертання навколо горизонтальної осі, відповідно до винаходу, зубчастий барабан примусово обертають з частотою, при якій колова швидкість периферійних кінців його зубів у верхній частині барабана менша поступальної швидкості переміщення осі барабана і становить лише її третину, а вісь барабана переміщують на постійній висоті від поверхні ґрунту. Завдяки примусовому обертанню зубчастого барабана з заданою і постійною частотою забезпечується однакове розпушування ґрунту по усьому полю, тобто унеможливлюється його надмірне розпушування на ділянках з м'яким ґрунтом, а за рахунок переміщення осі барабана на постійній висоті від поверхні ґрунту, забезпечується постійна глибина його обробітку. В результаті цього покращується якість поверхневого обробітку ґрунту і знижується енергоємність його виконання. При реалізації способу поверхневого обробітку ґрунту зубчастий барабан переміщують по поверхні ґрунту і одночасно з цим його примусово обертають навколо горизонтальної осі з частотою, при якій колова швидкість периферійних кінців його зубів, у верхній частині барабана, за напрямком співпадає зі швидкістю переміщення осі барабана, а за модулем становить лише її частину. Причому чим твердіший ґрунт тим повинна бути більша різниця між швидкістю переміщення осі барабана і коловою швидкістю периферійних кінців його зубів. Зокрема, на середніх чорноземах (зона Лісостепу) колова швидкість периферійних кінців зубів барабана повинна становити лише третину швидкості поступального переміщення осі барабана. В результаті цього зуби барабана заглиблюються у ґрунт і роблять у ньому борозенки, довжина яких обумовлюється величиною різниці між швидкістю переміщення осі барабана і швидкістю периферійних кінців його зубів. Причому, при переміщенні осі барабана на постійній висоті від поверхні ґрунту забезпечується і постійна глибина його обробітку. Крім того, за рахунок обертання барабана забезпечується винос на поверхню ґрунту бур'янів, де вони засихають, та самоочищення його зубів від рослинних решток. Відомий пристрій для поверхневого обробітку ґрунту, який містить раму, до котрої закріплені вертикальні зуби з загостреними нижніми кінцями, 93305 4 причому зуби розміщені так, що відстані між прямими, що проходять через нижні кінці зубів паралельно до напрямку руху пристрою, рівні між собою (кн. Заїка П.М. Теорія сільськогосподарських машин. - Том 1, частина 1. - Око. - Харків. - С 292303). При переміщенні пристрою по поверхні ґрунту загострені кінці його зубів утворюють у ґрунті вузенькі борозенки на однакових відстанях одна від одної. В результаті цього відбувається розпушування поверхневого шару ґрунту, вирівнювання поверхні поля і часткове знищення бур'янів. Основним недоліком цього пристрою є те, що при наявності в ґрунті рослинних решток (частин стебел і коріння культурних рослин та бур'янів) проміжки між зубами забивається ними і робочий процес пристрою фактично припиняється. Крім того, цей пристрій не забезпечує однорідності обробітку ґрунту. Так, на ділянках з твердішим ґрунтом його зуби утворюють на поверхні поля лише вузенькі лінії, тобто ґрунт обробляється недостатньо, а на ділянках з м'якішим ґрунтом, навпаки, глибина обробітку, інтенсивність розпушування і енерговитрати невиправдано зростають. Відомий також пристрій для поверхневого обробітку ґрунту, який містить раму,встановлену на колесах, та трисекційний поворотний гнучкий зубчастий барабан, кожна секція якого шарнірно з'єднана з рамою і розміщена під гострим кутом до напрямку руху пристрою (Агрегат комбинированный скоростной АКШ-5,6. - Проспект Открытого акционерного общества «Хмельниксельмаш». 2008). Цей пристрій є найближчим аналогом і прийнятий за прототип. При роботі цього пристрою зубчасті барабани перекочуються по поверхні поля, але за рахунок їх установлення під гострим кутом до напрямку руху відбувається гальмування частоти обертання барабана, в результаті чого його зуби з поперечним перерізом у вигляді круга ковзають у верхньому шарі ґрунту, залишаючи слід у поперечному перерізі не у вигляді круга, а у вигляді довгастого овала, тобто, вони не проколюють ґрунт, а розпушують. Обертання робочого органу цього пристрою при роботі забезпечує піднімання на поверхню ґрунту бур'янів, що сприяє їх знищенню, а також забезпечує самоочищення зубів барабана від рослинних решток. Однак і цей пристрій має суттєві недоліки. Так він складний за конструкцією і металомісткий через наявність трьох секцій зубчастого барабана з великою загальною їх довжиною, додаткової рами та додаткових коліс, а також він має велику габаритну довжину, що ускладнює його транспортування по автомобільних дорогах і зберігання. Крім того, він не забезпечує рівномірності обробітку ґрунту при зміні його твердості, а також не дає можливості змінювати інтенсивність розпушування ґрунту та глибини його обробітку. Задачею винаходу є пристрій для поверхневого обробітку ґрунту, в якому шляхом нового розміщення зубчастого барабана і обладнання його приводом в обертальний рух, забезпечується 5 спрощення його конструкції, зменшення довжини, а також підвищується якість обробітку ґрунту, забезпечується можливість регулювання інтенсивності розпушування і глибини обробітку ґрунту. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в пристрої для поверхневого обробітку ґрунту, який містить раму, встановлену на колесах і поворотний зубчастий барабан, шарнірно з'єднаний з рамою, відповідно до винаходу, зубчастий барабан встановлений упоперек напрямку руху пристрою і кінематично з'єднаний з механізмом приводу в обертальний рух, причому цей механізм приводу виконаний у вигляді колеса, а кінематичне з'єднання між зубчастим барабаном і колесом виконане за допомогою ланцюгової передачі, а також периферійні кінці зубів барабана виконані загостреними. Завдяки такому виконанню пристрою для поверхневого обробітку ґрунту спрощується його конструкція, зменшуються металомісткість та габаритна довжина за рахунок виготовлення зубчастого барабана односекційним і його розміщення упоперек до напрямку руху пристрою та виключення із його конструкції додаткової рами та додаткових коліс. Причому, за рахунок постійної частоти обертання зубчастого барабана забезпечується рівномірне розпушування ґрунту по усьому полю і за рахунок цього виключається його надмірне розпушування на ділянках з м'яким ґрунтом, що обумовлює зниження енергоємності обробітку. А також забезпечується рівномірна глибина обробітку ґрунту по усьому полю, оскільки на ділянках з твердим ґрунтом зуби барабана примусово заглиблюються у ґрунт під тиском ваги усього пристрою, а на ділянках з м'яким ґрунтом, навпаки, колесами пристрою обмежується їх надмірне заглиблення. В результаті цього по усьому полю обробіток ґрунту здійснюється з однаковою інтенсивністю розпушування і обробляється він на однакову глибину, що забезпечує підвищення якості обробітку, а також виключається надмірна інтенсивність рихлення і глибина обробітку на ділянках з м'яким ґрунтом, в результаті чого забезпечується зниження енергоємності обробітку. Крім того, забезпечується можливість регулювання інтенсивності розпушування і глибини обробітку. Приклад виконання винаходу пояснюється кресленнями, де: Фіг. 1 - загальний вид пристрою для поверхневого обробітку ґрунту (варіант для обробітку тяжких і неоднорідних ґрунтів) - вид збоку; Фіг. 2 - загальний вид пристрою для поверхневого обробітку ґрунту (варіант для обробітку легких однорідних ґрунтів) - вид ззаду; Фіг. 3 - поперечний переріз зубчастого барабана для обробітку тяжких і неоднорідних ґрунтів; Фіг. 4 - переріз одного диска зубчастого барабана по А-А на Фіг. 3. Пристрій для поверхневого обробітку ґрунту може використовуватись, як самостійний начіпний або причіпний засіб механізації, або входити в склад комбінованого агрегату для виконання останньої (фінішної) операції. Він включає раму 1, встановлену на колесах 2. З рамою 1 шарнірно (на підшипниках) зв'язаний поворотний зубчастий ба 93305 6 рабан 3, який встановлений упоперек напрямку руху пристрою і кінематично з'єднаний з механізмом приводу в обертальний рух. Цей механізм приводу може бути виконаний у вигляді батареї дисків комбінованого агрегату або у вигляді колеса (Фіг. 1, 2). Кінематичне з'єднання барабана 3 з колесом 2 може здійснюватись, в залежності від умов експлуатування, за допомогою двох конічних редукторів, пасової передачі або ланцюгової передачі 4 (фіг. 1). Колесо 2 з'єднане трансмісійним валом 5 (Фіг. 2) з ведучою зірочкою 6 ланцюгової передачі 4, а її ведена зірочка 7 з'єднана з зубчастим барабаном 3 і зірочки 6 і 7 сполучені між собою ланцюгом. При розробленні пристрою для обробітку легких супіщаних однорідних ґрунтів, наприклад, для зони Полісся, або при використанні його в складі комбінованого агрегату, барабан 3 виконаний гнучким (Фіг. 2) у вигляді зварного ланцюга 8, до ланок якого закріплені зуби 9. Один кінець ланцюга 8 закріплений до ведучого вала 10, який шарнірно зв'язаний з рамою 1 з використанням двох радіально-упорних підшипників і на його зовнішньому кінці нерухомо закріплена ведена зірочка 7 ланцюгової передачі 4. Другий кінець ланцюга 8 з'єднаний з натяжним гвинтом 11, який також шарнірно зв'язаний з рамою 1. При розробці самостійного пристрою для поверхневого обробітку тяжких чорноземних та інших неоднорідних ґрунтів зубчастий барабан 3 виконаний жорстким (фіг. 3) і містить цілісний квадратний вал 12 з цапфами на кінцях, якими він шарнірно, з використанням двох радіальних підшипників, з'єднаний з вертикальними стояками 13, котрі зв'язані з рамою 1 так, що мають можливість переміщуватись (ковзати) по вертикалі. Стояки 13 обладнані гвинтовими механізмами 14 з маховичками 15 для регулювання глибини обробітку ґрунту. На квадратному валу 12 встановлені диски 16 з квадратними отворами 17, виконані із неметалевого матеріалу, наприклад, поліуретану, до яких нерухомо закріплені зуби 9, причому при розробленні пристрою для використання на особливо тяжких ґрунтах (наприклад, для зони Степу) периферійні кінці 18 зубів 9 виконані загостреними (Фіг. 4). При роботі варіанту цього пристрою для поверхневого обробітку легких однорідних ґрунтів та при його використанні у комбінованих агрегатах (фіг. 2) гнучкий зубчастий барабан 3 переміщується зусиллям трактора по поверхні поля, копіюючи його поверхню, і одночасно з цим, від колеса 2 через трансмісійний вал 5, зірочки 6 і 7 ланцюгової передачі 4 і ведучий вал 10, він приводиться в обертальний рух. Причому за рахунок підбирання кількості зубів зірочок 6 і 7 частота обертання барабана 3 така, що колова швидкість периферійних кінців зубів 9 у верхній частині барабана 3 становить лише частину, наприклад, третину поступальної швидкості переміщення пристрою. При цьому, під тиском ваги барабана 3 його зуби 9 заглиблюються (проколюють) в ґрунт, але оскільки колова швидкість периферійних кінців зубів 9 барабана 3 становить лише третину поступальної швидкості переміщення його осі, то відбувається „пробуксовування" барабана 3 по відношенню до 7 ґрунту, в результаті чого його зуби 9 певний час рухаються у ґрунті в напрямку руху пристрою, утворюючи в ґрунті коротенькі борозенки, довжина яких безпосередньо залежить від різниці швидкостей переміщення осі барабана і колової швидкості периферійних кінців зубів 9, причому чим більша ця різниця тим довші борозенки. Причому довжина борозенок залишається постійною по усьому полю, що забезпечує рівномірне розпушування ґрунту. Крім того, з'явилась можливість регулювати інтенсивність поверхневого обробітку ґрунту шляхом встановлення зірочок 6 і 7 з різною кількістю зубів. Причому, в результаті обертання барабана 3 відбувається винесення зубами 9 бур'янів на поверхню ґрунту, що сприяє їх знищенню, а також зуби 9 самоочищаються від рослинних решток. При роботі варіанту цього пристрою для поверхневого обробітку тяжких і неоднорідних ґрунтів (фіг. 1) жорсткий зубчастий барабан 3 (фіг. 3) пе 93305 8 реміщується на колесах 2 по поверхні ґрунту зі збереженням постійної висоти розміщення його осі від поверхні ґрунту. При цьому зуби 9 барабана 3 проколюють ґрунт і заглиблюються на задану величину, яка регулюється шляхом переміщення по вертикалях стояків 13 за допомогою маховичків 15 гвинтових механізмів 14. Причому на ділянках з твердим ґрунтом заглиблення зубів 9 барабана 3 здійснюється під тиском ваги всього пристрою, а на ділянках з м'яким ґрунтом, навпаки, надмірне заглиблення зубів 9 обмежується колесами 2. Причому, оскільки колова швидкість периферійних кінців зубів 9 барабана 3 становить лише третину поступальної швидкості переміщення пристрою, зуби 9 певний час рухаються у ґрунті у напрямку руху пристрою, в результаті чого утворюються коротенькі борозенки, за рахунок яких відбувається розпушування ґрунту. 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 93305 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601