Сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних та стерньових залишків (мульчувач)

1. Сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчувач), який містить раму з розташованими на ній барабаном з робочими ножами і механізм приводу барабана у обертання, стійки опорних коліс рами, який відрізняється тим, що додатково містить щонайменше один барабан, причому всі барабани мають вертикальні осі обертання, які зв'язані між собою зубчатою передачею через паразитні шестерні, причому привідні шестерні суміжних барабанів мають різний діаметр, а на циліндричній поверхні кожного барабана закріплені по гвинтовій лінії в декілька ярусів в горизонтальній площині радіальні знімні ножі з двома різальними кромками C2 2 79536 1 3 79536 дробарного апарату при дробленні розвиненого зеленого бадилля. Потрібно також зазначити, що горизонтальне розташування каліброваних ланцюгів при роботі агрегату не відповідає поперечному профілю грядок, що не забезпечує можливості захоплення вилягненого бадилля в міжряддях. Цей недолік усунений в агрегаті для видалення бадилля, який містить змонтований під захисним кожухом горизонтальний вал. На цьому горизонтальному валу встановлені елементи для видалення бадилля, які виконані у вигляді каліброваних ланцюгів. Приєднувальна ланка кожного ланцюга жорстко закріплена на валу. Для спрощення конструкції, ланцюги, розташовані в площині, поперечній осі вала, і відповідні найбільшій висоті поперечного профілю грядок, також сполучені між собою ланцюгами приєднувальними кінцями до кожного другого після приєднувальної ланки або до крайньої парної поперечної ланки вказаних ланцюгів. Ланцюги розташовані в площині, що проходить через вісь вала, з можливістю утворення в подовжній площині, що проходить через вісь вала, профілю грядок між їх найбільшими висотами. Для підвищення ефективності процесу дроблення ланки ланцюгів виконані з утворенням насічок і ріжучих кромок. Внаслідок цього агрегат має просту конструкцію, а елементи (ланцюги), що дроблять, володіють здатністю копіювати профіль грядок і «демпфірувати» при зіткненні з каменями і іншими твердими предметами [див. патент Росії №2192732 з класу А01D23/02, 33/02 опублікований 20.11.02 р. в Бюл. №32]. Основним недоліком відомого агрегату є обмеженість області його застосування, що зумовлено конструкцією елементів, що дроблять. Цей агрегат призначений тільки для видалення картопляного, бурякового і іншого бадилля і не може забезпечити дроблення стерньових залишків з довгими, наприклад, солом'яними, і могутніми, наприклад, кукурудзяними, стеблинами: ланцюги тільки лише будуть виривати з ґрунту стерневі залишки, залишаючи в ній кореневища, що не відповідає вимогам очищення ланів перед обробкою ґрунту. Більш того, частина дільниці рівного поля, що обробляється, не перекривається ланцюгами, яким би з перерахованих варіантів вони не кріпилися до вала. Отже., на ширині захоплення завжди будуть залишатися дільниці з взагалі незайманими ланцюгами залишками рослинного походження. Найбільш близьким за своєю суттю і ефекту, що досягається, і що приймається за прототип, є сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальник). який містить раму з розташованими на ній барабаном з робочими ножами і горизонтальною віссю обертання, механізм приводу барабана у обертання. При цьому робочі ножі мають трапецевидну форму і розташовані під кутом до осі барабана. Робочі ножі розташовані на створюючій барабана по гвинтовій лінії з правої навивкою з кроком 1/4 діаметра барабана. Між основними робочими ножами розташовані додаткові робочі ножі по гвинтовій лінії з лівої навивкою, довжина яких становить 1/2 довжини основних робочих ножів. Основні і додаткові робочі ножі нахилені в різні 4 боки відносно подовжньої осі вала під кутом 6570°. Основні і додаткові робочі ножі розташовані на барабані таким чином, що на другій половині довжини барабана вони розташовуються дзеркально [див. патент України №20612 з класу А01В33/00 опублікований 27.02.98 р. в Бюл. №1]. Основним недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є низька ефективність видалення рослинних і стерньових залишків. Цей недолік зумовлений наступним. Ножі, які закріплені на барабані, призначені не тільки для видалення залишків рослинного походження, але і для рихлення ґрунту. Але для рихлення ґрунту швидкість обертання барабана повинна бути відносно невеликою. У іншому випадку, верхній шар ґрунту буде дробитися швидкообертаючимися ножами до пилоподібного стану, що, в свою чергу, сприяє прискореній ерозії ґрунту, особливо в місцевості, де часто спостерігається вітряна погода. Однак повільнообертаючися ножі не можуть ефективно видаляти рослинні і стерньові залишки, оскільки в цьому випадку відсутнє ударне навантаження через малу окружну швидкість обертання ножів. Тому при низькій швидкості обертання ножів частина стеблин рослин буде просто нагинатися без розрізання стеблини, а потім випрямлятися. Отже, при використанні відомого сільськогосподарського агрегату буде спостерігатися або не повне видалення рослинних і стерньових залишків (при малій швидкості обертання барабана), або підвищена ерозія ґрунту (при великій швидкості обертання барабана). Іншим недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є низька якість очищення ланів від рослинних і стерньових залишків. Цей недолік пояснюється наступним. Оскільки відомий сільськогосподарський агрегат призначений не тільки для видалення рослин, але і для обробки ґрунту, то його ножі встановлені практично у вертикальній площині, щоб максимально знизити опір рушенню транспортного засобу. Однак, в цій же площині (вертикальній) розташовуються і стеблини рослин. Тому ширина захоплення ножем стеблин рослин мінімальна. При цьому частина рослин взагалі не буде попадати під ножі. Отже, видалення стеблин рослин з використанням відомого агрегату буде не повним, тобто якість очищення ланів буде залишатися незадовільною. Наступним недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є неможливість дроблення рослинних і стерньових залишків на дрібні фракції. Цей недолік зумовлений наступним. У конструкцію відомого сільськогосподарського агрегату входить усього один барабан з робочими ножами. При обертанні барабана, робочі ножі спочатку зрізають стеблини рослин, а потім відкидають їх назад. Тобто, рослина попадає під ніж всього один раз. З цієї причини стебло не зазнає належного подрібнення, оскільки не встигає попасти під наступні ножі (або під той же самий ніж). Тому на поверхні ґрунту будуть залишатися стеблини рослин великої довжини, які не тільки заважають подальшій обробці ґрунту, але і повільно перегнивають, залишаючись на поверхні ґрунту декілька років, нагромаджуючись з року в рік. Все це приводить до 5 79536 засмічення ланів, утр удняє проведення сільськогосподарських робіт або змушує провести додаткове подрібнення стеблин дисковими боронами, що загалом підвищує енергоємність і трудомісткість вирощування сільськогосподарських культур. Ще одним недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є низька ефективність зрізання рослинних і стерньових залишків. Цей недолік зумовлений тим, що ріжучі кромки робочих ножів не мають заточування. Отже, такі ножі не зрізають стеблини рослин, а збивають їх ударом. Такий вплив на стеблини не завжди ефективний. Наприклад, вологі або зелені стеблини володіють високою еластичністю і під ударом можуть просто пригинатися до землі, не відриваючись від кореневої системи рослини, а потім випрямляються. Це призводить до ще більшого зниження ефективність очищення ґрунту від рослинних і стерньових залишків. П'ятим конструктивним недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є його низька ремонтопридатність, оскільки робочі ножі жорстко пов'язані (приварені) до барабана. У разі вигину ножа, його необхідно зрізати і на його місце приварити новий ніж. Такі роботи недоцільно, а часом і неможливо (через небезпеку пожежі), провести в польових умовах. Оскільки оперативна заміна ножів неможлива, то може виникнути ситуація при якій або гіршає якість очищення ґрунту (у разі продовження експлуатації сільськогосподарського агрегату), або необхідний вимушений простій для ремонту сільськогосподарського агрегату. Шостим недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є низька ефективність використання самих робочих ножів. Оскільки ніж жорстко пов'язаний з барабаном, то використовується тільки одна його кромка, а друга кромка не може бути використана, оскільки розвернути ніж іншим боком не представляється можливим. І останнім, сьомим недоліком відомого сільськогосподарського агрегату є швидкий знос його робочих ножів, оскільки на їх ріжучих кромках відсутній який-небудь зміцнюючий шар. В основу винаходу поставлена задача підвищення якості очищення ґрунту від рослинних і стерньових залишків і якості поверхневої обробки ґрунту без збільшення міри її ерозії з одночасним розширенням технологічних можливостей сільськогосподарського агрегату шля хом збільшення міри подрібнення рослинних і стерньових залишків за рахунок багаторазового їх дроблення зустрічспрямованими багатоярусними робочими органами, що обертаються. Рішення поставленої задачі досягається тим, що сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальник) містить раму з розташованими на ній барабаном з робочими ножами і механізм приводу барабана у обертання, додатково містить ще не менш за один барабан, причому всі барабани мають вертикальні осі обертання, які пов'язані між собою зубчатою передачею через "паразитні" шестерні, причому, привідні шестерні суміжних барабанів мають різний діаметр, а також на циліндричній поверхні кожного барабана закріплені по 6 гвинтовій лінії в декілька ярусів в горизонтальній площині радіальні знімні ножі з двома ріжучими кромками будь-якого відомого профілю, наприклад, угнутими, прямолінійними, трапецевидними, причому, ножі суміжних барабанів розташовані в різних горизонтальних площинах, а відстань між зовнішніми циліндричними поверхнями барабанів відповідає довжині радіальних ножів закріплених на їх поверхнях, крім того. на нижньому консольному кінці кожного барабана встановлений знімний вертикальний ніж з двома ріжучими кромками будь-якого відомого профілю, наприклад, угнутими, прямолінійними, трапецевидними, при цьому згаданий вертикальний ніж може мати як прямолінійну, так і Г-подібну форму, а також всі радіальні і вертикальні ножі мають крапкову або суцільну наплавку на ріжучих кромках з зносостойкого матеріалу і, крім того, стійки опорних коліс рами сілськогосподарського агрегату наділені регулюючими шайбами для зміни глибини обробки ґрунту. Радіальні знімні ножі на циліндричній поверхні кожного барабана можуть бути закріплені і не по гвинтовій лінії, а паралельно подовжньої осі барабана. Привідні шестерні суміжних барабанів, маючи різний діаметр, забезпечують обертання барабанів з різною окружною швидкістю. Однак привідні шестерні можуть мати і однаковий діаметр, що забезпечує однакову швидкість обертання барабанів для посилення ударного навантаження, необхідного для розрізання на частині масивних стеблин рослин. Завдяки наявності "паразитних" (проміжних) шестерен, суміжні барабани обертаються в різних напрямах. З урахуванням того, що радіальні ножі на суміжних барабанах знаходяться в різних площинах, то стеблини рослин розрубуються набігаючими ножами, причому багато разів, завдяки багатоярусній установці радіальних ножів. Внаслідок такого впливу ножів на стеблини рослин, вони подрібнюються до необхідного рівня. Завдяки наявності вертикальних ножів, відбувається рубання кореневих систем рослин з одночасним рихленням ґрунту. При цьому, оскільки вертикальний ніж постійно знаходиться в ґрунті, немає підкидання ґрунту вгору, отже. знижується запилення місця обробки ґрунту і знижується вітрова ерозія ґрунту. Завдяки наявності регулюючих шайб на стійках опорних коліс рами агрегату, є можливість змінювати глибину обробки ґрунту в залежності від розмірів кореневих систем, стану ґрун ту. Подальша сутність винаходу пояснюється ілюструючим матеріалом, на якому зображене наступне: Фіг.1 - запропонований сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальник), вигляд спереду; Фіг.2 - те ж саме, вигляд зверху; Фіг.3 перетин барабанів з ножами, закріпленими без зміщення по гвинтовій лінії, вигляд зверху; Фіг.4 перетин барабанів з ножами, закріпленими по гвинтовій лінії, вигляд зверху; Фіг.5 - загальний вигляд барабана з ножами, закріпленими зі зміщенням по гвинтовій лінії; Фіг.6 - загальний вигляд барабана з ножами, закріпленими без зміщення по гвинтовій 7 79536 лінії; Фіг.7 - конструкція радіального ножа з паралельними ріжучими кромками; Фіг.8 - те ж саме, з трапецевидними ріжучими кромками; Фіг.9 - те ж саме, з угнутими ріжучими кромками; Фіг.10 - конструкція плоского вертикального ножа; Фіг.11 конструкція зігненого вертикального ножа; Фіг.12 траєкторія рушення вертикального ножа при переміщенні сільськогосподарського агрегату; Фіг.13 - конструкція запропонованого сільськогосподарського агрегату для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальника) з сьома барабанами, вигляд спереду. Запропонований сільськогосподарський агрегат для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальник) містить раму 1 з встановленими на ній барабанами 2 з вертикальними осями обертання 3. На зовнішній циліндричній поверхні кожного барабана 2 закріплені по гвинтовій лінії і в декілька ярусів в горизонтальній площині радіальні знімні ножі 4 з двома ріжучими кромками. Кріплення радіальних ножів 4 до циліндричної поверхні барабана 2 здійснюється будь-яким відомим способом, наприклад, за допомогою болтів. Довжина радіальних ножів 4 вибирається з умови, що він перекриває весь простір між зовнішніми циліндричними поверхнями суміжних барабанів 2, але при цьому, залишається зазор між консольним кінцем радіального ножа 4 і поверхнею суміжного барабана 2. В результаті такої довжини радіальних ножів 4, при обертанні барабана 2. вони не взаємодіють (не стикаються і не ударяються) з суміжними барабанами 2. Радіальні ножі 4 суміжних барабанів 2 розташовані в різних горизонтальних площинах. Це дозволяє радіальним ножам 4 одного барабана 2 вільно пройти між радіальними ножами 4 другого барабана 2 при їх обертанні. Внаслідок цього радіальні ножі 4, при обертанні барабанів 2, розрубують на дрібні частини будь-які рослини, що попадаються по ходу рушення сільськогосподарського агрегату. Барабани 2 приводяться у обертання за допомогою приводу 5, який конструктивно виконаний у вигляді конічного редуктора, пов'язаного з переднім валом відбору потужності енергонасиченого транспортного засобу (не показаний), що переміщує по полю сільськогосподарський агрегат. Привід 5 пов'язаний з барабанами за допомогою зубчатої передачі, що складається з привідних шестерень 6, закріплених на осях 3 барабанів 2, і "паразитних" шестерень 7, розміщених між привідний шестернями 6. "Паразитні" шестерні 7 забезпечують обертання суміжних барабанів 2 в різних напрямах. Завдяки зустрічному обертанню суміжних барабанів 2, у зустрічному напрямі обертаються радіальні ножі 4, що закріплені на їх циліндричних поверхнях. Тому радіальні ножі 4 одного барабана 2 захоплюють стеблини рослин, а радіальні ножі 4 другого барабана 2, рухаючись назустріч, розрубують їх, подібно гільйотині. Привідні шестерні 6 суміжних барабанів 2 можуть мати як різні, так і однаковий діаметр, що забезпечує або різну, або однакову швидкість обертання барабанів 2. В залежності від умов екс 8 плуатації сільськогосподарського агрегату (кількості і вигляду рослинних і стерньових залишків) вибирають розміри привідних шестерень 6. Випробування дослідного зразка запропонованого сільськогосподарського агрегату показали, що найбільш вдалою є зубчата передача з передавальним числом 1,8. Тобто. привідна шестерня 6 одного барабана 2 повинна бути більше привідний шестерні 6 суміжного барабана в 1,8 рази. При такому співвідношенні розмірів привідний шестерень 6 забезпечується руйнування практично будь-яких стеблин і кореневих систем: якщо один з барабанів 2 обертається з швидкістю 1000об/хв, а суміжний - з швидкістю 1800об/хв. На нижньому консольному кінці кожного барабана 2 встановлений знімний вертикальний ніж 8. Ці вертикальні ножі 8 заходять в ґрунт і, при обертанні барабанів 2 не тільки розрізають кореневі системи рослин, але і ефективно рихлять ґрунт. Глибина обробки ґрунту вертикальними ножами 8 регулюється за допомогою регулювальних шайб 9, які встановлені на вертикальних стойках 10 опорних коліс 11. які підтримують раму 1 сільськогосподарського агрегату на заданому рівні. Для запобігання забрудненню зубчатої передачі пилом і рослинними залишками, барабани 2 відділені від зубчатої передачі захисним кожухом 12, який конструктивно виконаний у вигляді тонкого металевого (або з будь-якого іншого матеріалу) листа. Радіальні ножі 4 на циліндричній поверхні кожного барабана 2 можуть бути закріплені як паралельно подовжньої осі 3 обертання барабана (див. Фіг.3), так і по гвинтовій лінії (див. Фіг.4). При цьому кожний радіальний ніж 4, як, проте, і кожний вертикальний ніж 8 має дві ріжучі кромки, на яких є крапкова або лінійна наплавка 13 з зносостійкого матеріалу. Наявність двох ріжучих кромок дозволяє перевертати ножі 4 і 8 і використати його з обох боків, а зносостійка наплавка 13 забезпечує підвищену міцність і зносостійкість ріжучих кромок. Зрозуміло, ріжучі кромки можуть мати заточування або виготовлятися без такого. Незалежно від типу розміщення радіальних ножів 4 на циліндричній поверхні барабана 2 - по гвинтовій лінії (Фіг.5) або паралельними рядами (Фіг.6), вони незмінно встановлюються в декілька ярусів. Це дозволяє багато разів розрізати стеблини, домагаючись мінімальних розмірів шматочків біомаси, що сприяє прискоренню процесу їх гниття (за один зимовий сезон) і не перешкоджати подальшій обробці ґрунту або обробітку сільськогосподарських культур. Радіальні ножі 4 конструктивно виконані у вигляді металевих пластин з отвором 14 для їх кріплення, виконаним біля одного краю пластини. Ріжучі кромки радіальних ножів 4 можуть бути виконані паралельними (Фіг.7), трапецевидними (Фіг.8), угн утими (Фіг.9) або іншого будь-якого відомого профілю. Аналогічні форми мають і ріжучі кромки вертикальних ножів 8. Вертикальний ніж 8 може мати як прямолінійну (Фіг.10), так і Г-подібну (Фіг.11) форму. У останньому випадку збільшується ширина захоплення обробки ґрунту одним вертикальним ножем 8, Та 9 79536 кой варіант виконання вертикального ножа 8 доцільно використати на м'яких сипучи х ґрун тах при наявності в ґрунті невеликої кількості слабкорозвинути х кореневих систем рослин, коли навантаження на лезо вертикального ножа 8 несуттєве. Подальша сутність винаходу пояснюється спільно з принципом експлуатації запропонованого сільськогосподарського агрегату для подрібнення рослинних і стерньових залишків (мульчуровальника). Перед початком використання сільськогосподарського агрегату, за допомогою регулювальних шайб 9, встановлюють необхідну глибину обробки ґрунту вертикальними ножами 8, що залежить від розмірів кореневих систем рослин. Після цієї процедури сільськогосподарський агрегат до експлуатації готовий. Потім включають привід 5 зубчатої передачі, внаслідок чого починається обертання барабанів 2 в різні боки. завдяки наявності в зубчатій передачі "паразитних" шестерень 7. Далі сільськогосподарський агрегат, за допомогою енергонасиченого транспортного засобу починають переміщувати по полю. При цьому всі надземні залишки рослинного походження багато разів розрізаються радіальними ножами 4. Якщо стеблини рослин не висохлі, то доцільно їх подрібнювати пошарово, для чого необхідно використати радіальні ножі 4, розміщені на циліндричній поверхні барабана 2 по гвинтовій лінії. Якщо ж стеблини рослин висохлі і крихкі (стеблини соняшника), то їх доцільно руйнувати одночасно по всій довжині, що досягається розміщенням радіальних ножів 4 на одній лінії, паралельній осі 3 обертання барабана 2. При переміщенні сільськогосподарського агрегату і обертанні барабанів 2 вертикальні ножі 9 здійснюють кругові рухи. повністю розпушуючи ґрунт і подрібнюючи кореневі системи рослин по діаметру свого обертання (див. Фіг.12). Завдяки такій суцільній обробці ґрунту, є можливість відмовитися від подальшої її обробки плугами, плоскорізами, культиваторами. Кількість барабанів 2. що входять в конструкцію запропонованого сільськогосподарського агрегату, може бути різною. Це залежить від потужності енергонасиченого транспортного засобу і необхідної ширини захоплення за один прохід. Модульність конструкції (кожний барабан 2 - це модуль) дозволяє оперативно замінювати модуль, що вийшов з ладу. Якщо в полі, в процесі експлуатації, зламався який-небудь з барабанів 2, досить його замінити крайнім. Звичайно, ширина захоплення поменшає, але все ж обробка ґрунту буде продовжуватися без простою агрегату в очікуванні ремонту. Істотна відмінність об'єкта винаходу, що заявляється від раніше відомих полягає в тому, що робочі органи агрегату виконані у вигляді набору окремих барабанів (модулів), пов'язаних між со 10 бою єдиним приводом і оснащених наборами радіальних горизонтальних і вертикальних ножів, заглиблення яких може змінюватися за допомогою регулювальних шайб. Вказані відмінності, в сукупності, дозволяють, крім ефективного видалення з одночасним подрібненням на дрібні фракції надземних частин рослин. подрібнювати кореневі системи з одночасним рихленням ґрунту. Жоден з відомих сільськогосподарських агрегатів (мульчуровальників) не може володіти зазначеними властивостями, оскільки або оснащені тільки одним типом ножів, або в їх конструкції взагалі ножі відсутні, або вони мають горизонтальну вісь обертання робочого органу, або їх конструкція не модульна. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, в порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - розширення технічних можливостей за рахунок того, що радіальні ножі можуть розташовуватися на барабанах по гвинтовій або по прямій лінії, а також в декілька ярусів, в залежності від висоти і вигляду рослинних і стерньових залишків; - розширення технологічних можливостей за рахунок одночасного видалення і подрібнення надземних і підземних частин рослин і обробки поверхневого шара ґрунту на бажану глибину; - збільшення терміну експлуатації за рахунок наявності двох ріжучих кромок на кожному ножі і зносостійких зміцнюючих наплавок на ріжучих кромках робочих органів (ножах); - висока ремонтопридатність за рахунок модульності конструкції і за рахунок того. що всі ножі виконані знімними; - простота зміни глибини обробки ґрунту за рахунок наявності регулювальних шайб на стопках опорних коліс; - мінімальна ерозія ґрунту за рахунок того, що вертикальний ніж, постійно знаходячись в ґрунті, не підіймає її над поверхнею дільниці, що обробляється; - ефективність видалення і подрібнення залишків рослинного походження за рахунок багатоярусного розташування радіальних ножів. До соціальних переваг запропонованого технічного рішення, в порівнянні з прототипом, можна віднести високу якість очищення ланів за рахунок подрібнення рослинних і стерньових залишків на досить дрібні фракції, що сприяє прискореному розвитку корисної мікрофлори, та саме тим, збільшуючи родючість сільськогосподарських угідь. Економічний ефект від впровадження винаходу, в порівнянні з використанням прототипу, отримують за рахунок того, що за один прохід не тільки очищається ґрунт від залишків рослинного походження, але ж і відбувається обробка (рихлення) ґрунту, що дозволяє істотно скоротити витрати паливно-мастильних матеріалів, витрати часу і праці на підготовку ґрунту під посів. 11 79536 12 13 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79536 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601