1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6749
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
A 01B 39/00
A 01B 19/00
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
(21) Номер заявки: u 20100422
(22) 2010.04.29
(71) Заявитель: Клименко Владимир Ива-
нович (BY)
(72) Авторы: Клименко Владимир Ивано-
вич; Клименко Виктория Владими-
ровна; Клименко Михаил Владимиро-
вич; Клименко Юрий Владимирович
(BY)
(73) Патентообладатель: Клименко Влади-
мир Иванович (BY)
(57)
Устройство для предпосевной обработки почвы, содержащее последовательно уста-
новленные на, по меньшей мере, одной раме рабочие органы в виде лап и/или дисков с
возможностью подъема и опускания их относительно рамы при встрече с препятствием,
обеспечиваемой, по меньшей мере, одним основным упругим элементом, установленным
по одну сторону от оси колебаний между и/или над рамой и рабочим органом, отличаю-
щееся тем, что основной упругий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной
упругой пластины и/или прутка или набора пластин и/или прутков одинаковой или разной
ширины и/или толщины, устройство содержит дополнительный упругий элемент с, по
меньшей мере, одной упругой пластиной и/или прутком или набором пластин и/или упру-
гих прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, расположенный по другую
сторону от оси колебаний рабочего органа и связанный с, по меньшей мере, одним пово-
ротным механизмом, и, по меньшей мере, один дополнительный упругий элемент, распо-
ложенный по одну сторону от оси колебаний рабочего органа с основным упругим
элементом.
Фиг. 1
BY6749U2010.10.30
2. BY 6749 U 2010.10.30
2
(56)
1. SU 597317, МПК A 01B 19/02, 1978.
2. US 3464498, МПК A 01B 19/02, A 01B 63/16, A 01B 19/00, A 01B 63/00, 1969.
3. RU 2153788, МПК A 01B 35/24, 2000.
4. FR 2845560 (А1), МПК A 01B 21/08, A 01B 61/04, A 01B 21/00, 2004.
5. А.с. СССР 1743398.
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназна-
чена для поверхностной обработки почвы в предпосевной период выращивания сельско-
хозяйственных культур и саженцев деревьев.
Известна борона [1], включающая раму и рабочие органы, выполненные в виде спира-
ли, закрепленные, по крайней мере, по два на одном общем держателе, при этом каждый
держатель соединен с рамой спиральной пружиной. В данном техническом решении при
встрече с препятствием происходит автоколебание рабочих органов, установленных на
общем держателе за счет дополнительной спиральной стойки, что уменьшает забивае-
мость рабочих органов, но резко ухудшает стабильность хода рабочих органов при увели-
чении времени возврата в первоначальное положение (до встречи с препятствием).
Известно устройство для обработки почвы [2]. Данное техническое решение обладает
более высокой стабильностью хода, чем указанное выше техническое решение, за счет
установки над стойкой дополнительного упругого элемента в виде пластины. Но частота
автоколебаний (частота вибраций) и вертикальный ход рабочего органа за счет жесткости
стойки и пластины резко уменьшаются, что приводит к частому забиванию рабочих орга-
нов, низкой амплитуде автоколебаний рабочих органов и, как результат, ухудшению
дробления почвы, т.е. ухудшению качества подготовки почвы под посев.
Известно почвообрабатывающее орудие с рабочим органом, содержащим стойку с ла-
пой, шарнирно закрепленную на раме с помощью переднего и заднего кронштейнов, со-
единенных цилиндрической пружиной, снабженной качающейся П-образной опорой,
направляющим телескопическим звеном, винтовым регулировочным механизмом и упо-
ром [3]. За счет многовитковой пружины и сложных шарнирных механизмов ход рабочего
органа в вертикальном направлении увеличивается, но при этом увеличивается амплитуда
колебаний и уменьшается частота автоколебаний. Это, в свою очередь, снижает стабиль-
ность выполнения технологии процесса обработки почвы. Снижение частоты автоколеба-
ний рабочих органов ухудшает качество крошения почвенного пласта на мелкие агрегаты,
т.е. резко ухудшается структура почвы и требуются дополнительные рабочие органы для
доизмельчения указанных почвенных агрегатов. Установка одного упругого элемента
(связанного со стойкой) с одной стороны рамной конструкции дополнительно ухудшает
частоту автовибраций и, как результат, ухудшает качество обработки почвы (образуется
бесструктурная почва). Отклонение средней глубины от заданной составляет 20 мм и бо-
лее. Это свидетельствует о том, что подобные рабочие органы не могут использоваться
для предпосевной обработки почвы, поскольку при этом основание семенного ложа фор-
мируется гребнистым с высотой гребня до 20 мм и более, а такая неравномерность обра-
ботки приводит к тому, что семена зерновых культур, попадающие на гребни и впадины
основания семенного ложа, всходят крайне неравномерно, и это резко снижает урожай и
ухудшает его качество, поскольку колебания по глубине основания семенного ложа до-
стигают 20-25 мм и более, в то время как, к примеру, глубина семенного ложа под посев
трав составляет всего 10-15 мм, а под посев крестоцветных - 20 мм. Кроме этого, данное
устройство обладает низкой надежностью при соударении рабочего органа с твердыми
препятствиями (камнями и т.д.).
В качестве прототипа принят лущильник [4] с рамой, навесной или прицепной, снаб-
женный почвообрабатывающими орудиями, состоящими из, по меньшей мере, одного
3. BY 6749 U 2010.10.30
3
блока неприводных вращающихся дисков, связанных с рамой посредством стойки, вы-
полненной в виде винтообразной пружины, причем каждая пружина содержит от 1,5 до 5
витков, которые располагаются бок о бок так, что образуют ряд витков вдоль линии, по-
перечной к шасси. Это конструктивное решение, так же как и в случае с использованием
упругой витковой защиты чизельных рабочих органов по [5], позволяет увеличивать вер-
тикальное отклонение рабочих органов, но резко уменьшает амплитуду автоколебаний.
Данное техническое решение также обладает низкой надежностью при встрече с препят-
ствием.
Задачей полезной модели является создание устройства для предпосевной обработки
почвы, обеспечивающего интенсификацию процесса обработки и улучшение качества
дробления пласта почвы на мелкие агрегаты, а также повышение надежности работы
устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для предпосевной обра-
ботки почвы, содержащее последовательно установленные на, по меньшей мере, одной
раме рабочие органы в виде лап и/или дисков с возможностью подъема и опускания их
относительно рамы при встрече с препятствием, обеспечиваемой, по меньшей мере, од-
ним основным упругим элементом, установленным по одну сторону от оси колебаний
между и/или над рамой и рабочим органом, согласно полезной модели, основной упругий
элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной упругой пластины и/или прутка или
набора пластин и/или прутков одинаковой или разной ширины и/или толщины, устрой-
ство содержит дополнительный упругий элемент с, по меньшей мере, одной упругой пла-
стиной и/или прутком или набором пластин и/или упругих прутков одинаковой или
разной ширины и/или толщины, расположенный по другую сторону от оси колебаний ра-
бочего органа и связанный с, по меньшей мере, одним поворотным механизмом, и, по
меньшей мере, один дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону
от оси колебаний рабочего органа с основным упругим элементом.
Предложенное устройство иллюстрируется следующими чертежами: на фиг. 1 изоб-
ражены базовые элементы устройства для осуществления способа с использованием рых-
лящих лап (вид сбоку); на фиг. 2 изображены базовые элементы устройства с
использованием дисков (вид сверху); на фиг. 3 изображен рабочий орган в виде диска в
статическом положении; на фиг. 4 - рабочий орган в виде лапы с упругими элементами и
поворотным механизмом, выполненными между рамой и рабочим органом; на фиг. 5 - ра-
бочий орган в виде лапы с упругими элементами и поворотным механизмом в наивысшей
точке траектории перемещения рабочего органа после встречи с препятствием; на фиг. 6 -
рабочий орган в виде лапы с расположением основного и дополнительного упругих эле-
ментов над рамой и рабочим органом, а дополнительного упругого элемента, располо-
женного со стороны основного упругого элемента, выше рамы, на уровне, ниже рамы, над
рамой, под ней и над рабочим органом; на фиг. 7 - рабочий орган в виде лапы с располо-
жением основного упругого элемента над рамой и рабочим органом, а дополнительных
упругих элементов выше рамы, на уровне, ниже рамы, над рамой, под ней и над рабочим
органом; на фиг. 8 - рабочий орган в виде лапы с расположением основного упругого эле-
мента над рабочим органом, рамой, на уровне рамы и под рамой (над рамой и под ней),
над рамой, под ней дополнительного упругого элемента, расположенного перед осью ко-
лебаний рабочего органа, над рамой и рабочим органом, а дополнительно упругого эле-
мента, расположенного за осью колебаний, под рамой и над рабочим органом; на фиг. 9 -
вид А на фиг. 7; на фиг. 10 - вид А на фиг. 8.
Элементы устройства для предпосевной обработки почвы представляют собой агрегат,
на раме 1 (фиг. 1) которого на стойках 2, имеющих в своем составе или отдельно от стоек
2 основной упругий элемент 3, устанавливаемый между и/или над рамой 1 и рабочим ор-
ганом 4 в виде дисков (фиг. 3) или лап (фиг. 4-8). Стойка 2 может обладать или не обла-
дать упругими свойствами и выполняться поворотной (в случае выполнения стойки 1
4. BY 6749 U 2010.10.30
4
разъемной) или неповоротной. Основной упругий элемент 3 устанавливается по одну сто-
рону от оси колебаний 5 рабочего органа 4. Основной упругий элемент 3 может устанав-
ливаться под рамой 1 (фиг. 4, 5) или над ней (фиг. 6, 7) или часть основного упругого
элемента 3 устанавливается над рамой 1, часть - под рамой 1, а часть на уровне рамы 1
(фиг. 8). С противоположной стороны от оси колебаний 5 рабочего органа 4 (перед осью
колебаний 5 по ходу движения агрегата) устанавливается дополнительный упругий эле-
мент 6, связанный с поворотным механизмом 7. Верхняя часть поворотного механизма 7
(фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8) выполнена в виде цилиндрического пальца 8, который охвачен,
например, дугообразными окончаниями (на фигуре не показаны) двух дополнительных
упругих пластин и/или прутков: верхней 9 (верхнего) и нижней 10 (нижнего) дополни-
тельного упругого элемента 6, или в виде отдельных дугообразных обхватов, упругих или
не обладающих упругими свойствами (на фигуре не показаны). Для усиления упругих
свойств дополнительного упругого элемента 6 под нижней упругой пластиной 10 или над
верхней пластиной 9 может устанавливаться дополнительная упругая пластина 11 и/или
пруток, симметрично или асимметрично оси колебаний 5. Нижняя часть поворотного ме-
ханизма 7 также может быть выполнена в виде цилиндрического пальца 12, который вра-
щается во втулке 13 или обхватах, аналогичных обхватам под палец 8 (на фигуре не
показаны). Втулка 13 или обхваты соединены с опорной пластиной 14, в нижней части
которой устанавливается (с возможностью съема или без нее) нижнее окончание стойки 2, к
которому крепится рабочий орган 4 со ступицей 15, выполненный, например, в виде диска.
Ступица 15 закрепляется к нижнему окончанию стойки 2 с помощью резьбовых со-
единений 16. Стойка 2, при установке на нее дисков, может выполняться поворотной, с
поворотом вокруг вертикальной оси относительно рамы 1.
Правая часть опорной пластины 14 (фиг. 3) и основной упругий элемент 3 соединяют-
ся между собой, например, с помощью, по меньшей мере, одной распорной втулки 17,
пластины и/или шайб 18 и резьбовых соединений 19. Распорные втулки 17 могут выпол-
няться упругими (в виде неметаллических втулок (фиг. 3, 4, 5, 8) и/или витковых пружин
(фиг. 7) и т.д.), т.е. распорные втулки 17 могут выполняться в виде дополнительных упру-
гих элементов, устанавливаемых со стороны основного упругого элемента 3 (относитель-
но оси колебаний 5). Основной упругий элемент 3 выполняется в виде, по меньшей мере,
одной упругой пластины и/или одного упругого прутка одинаковой или разной ширины
(фиг. 9). Аналогично может выполняться и дополнительный упругий элемент 6. При этом
ширина и/или толщина пластин и/или прутков основного 3 и дополнительного 6 упругих
элементов может выполняться наибольшей у оси колебаний 5 и уменьшаться к окончанию
упругих элементов 3 и 6. Такое исполнение позволяет уменьшать жесткость пластин или
прутков упругих элементов 3 и 6 к их окончанию и увеличить вертикальную составляю-
щую их хода при встрече с препятствием. Причем прутки выполняются круглыми или
иной формы поперечного сечения.
При этом основной 3 и дополнительный 6 упругие элементы могут выполняться таким
образом, что левая (передняя по ходу агрегата) часть пластин или прутков 9, 10 и 11 (от-
носительно оси колебаний 5 рабочего органа 4) заявляемого устройства является допол-
нительным упругим элементом 6, а правая часть указанных пластин или прутков является
основным упругим элементом 3. Центральная часть пластин или прутков 9, 10 и 11,
например, с помощью резьбовых соединений 20 закрепляется к нижней части 21 верхнего
окончания стойки 2.
Левые окончания дополнительного упругого элемента 6 и опорной пластины 14 со-
единены между собой тягами 22. Для осуществления поворота рабочего органа относи-
тельно рамы 1 вокруг вертикальной оси в последней выполняется втулка (на фигуре не
показана), а на верхнем окончании стойки 2 закрепляется кронштейн 23.
Упругие элементы 3 и 6 могут выполняться сборными, например, из упругих пластин
и/или упругих прутков одинаковой (фиг. 3-6) или разной ширины (фиг. 10) и толщины
5. BY 6749 U 2010.10.30
5
или одинаковой толщины и разной ширины. Например 2 верхние пластины или прутки 24
основного 3 и дополнительного 6 упругих элементов могут быть в 2 раза и более уже со-
прикасающейся с ними одной нижней пластины 25. Таких полных или неполных чередо-
ваний набора пластин и/или пластин и/или прутков может быть до 25, в зависимости от
назначения устройства, т.е. для сельскохозяйственных культур число чередований пла-
стин может быть от 1,5 до 10 (при толщине пластин или прутков от 0,0003 до 0,05 м и их
ширине от 0,005 до 0,25 м), а для саженцев деревьев разных возрастов - до 25 чередований
при толщине пластин или прутков от 0,005 до 0,9 м и их ширине от 0,01 до 0,5 м.
Набор пластин и/или прутков упругих элементов 3 и 6 может выполнятся, например, в
виде пластин и/или прутков одинаковой или разной толщины и ширины (в т.ч. и перемен-
ных), например, по 2 в горизонтальном ряду, и таких горизонтальных рядов может быть,
как и при чередовании наборов пластин и/или прутков, от 1 до 50 в зависимости от техно-
логического назначения устройства.
Как вариант, к нижней части опорной пластины 14 может крепиться с помощью резь-
бовых соединений или иным образом стойка 2 для рыхлящего рабочего органа 4 в виде
лап (фиг. 4, 5, 6, 7, 8). При этом для надежной фиксации стойки 2 относительно основного
упругого элемента 3, по меньшей мере, одна гайка резьбового соединения может устанав-
ливаться над стойкой 2 и, по меньшей мере, одна гайка - под стойкой 2 чизельного рабо-
чего органа 4, над гайкой сверху стойки 2 может устанавливаться пластина 18, над
которой устанавливается шайба (на фигуре не показана), над ней - упругий элемент 17 в
виде, по меньшей мере, одной неметаллической втулки 17 или витковой пружины 17.
Между упругим элементом 17 и основным упругим элементом 3 также может устанавли-
ваться шайба (на фигуре не показана).
Дополнительный упругий элемент, расположенный по одну сторону от оси колебаний
рабочего органа с основным упругим элементом 3, может выполняться сборным в виде
упругой неметаллической втулки 17 и пружины 26, причем втулка 17 может устанавли-
ваться внутри пружины 26 (фиг. 7).
В состав агрегата для предпосевной обработки почвы могут входить пассивнопривод-
ные рабочие органы, например спиральные противоэрозионные катки 27 (фиг. 1, 2).
На опорной пластине 14 в правой ее части при выполнении втулки 17 в виде одного
или нескольких упругих элементов (неметаллических упругих втулок, пружин и т.д.) роль
жесткой распорной втулки 17 может выполнять упор 28 (фиг. 5), устанавливаемый съем-
ным или выполненным в составе опорной пластины 14 и который при сжатии упругого
элемента 17 до заданных параметров упирается в основной упругий элемент 3 и предот-
вращает разрушение упругого элемента 17 при чрезмерных ударных нагрузках на рабочий
орган 4.
Устройство работает следующим образом.
При встрече с препятствием рабочий орган 4 поднимается на высоту hmax. Подъем ра-
бочего органа 4 обеспечивают, по меньшей мере, одним основным упругим элементом 3,
установленным, к примеру, между рамой 1 и рабочим органом 4 по одну сторону от оси
колебаний 5 рабочего органа 4. При этом обеспечивают дополнительное перемещение ра-
бочего органа 4 по траектории, имеющей горизонтальную и вертикальную составляющие
посредством поворотного механизма 7, с одновременной интенсификацией подъема рабо-
чего органа 4. При этом преодолевается сила упругости основного упругого элемента 3 и
дополнительного упругого элемента 6, расположенного с противоположной стороны от
основного упругого элемента 3 относительно оси колебаний 5 рабочего органа 4 и взаи-
модействующего с поворотным механизмом 7. При этом, в результате расположения ос-
новного 3 и дополнительного 6 упругих элементов по разные стороны от оси колебаний 5
рабочего органа 4, вектор результирующей силы F1 упругого сопротивления основного
упругого элемента 3 противоположен вектору результирующей силы F2 (фиг. 3-8) упруго-
го сопротивления первого дополнительного упругого элемента 6. В результате действия
6. BY 6749 U 2010.10.30
6
моментов разнонаправленных сил F1 и F2 относительно оси колебаний 5 после прохожде-
ния препятствия рабочий орган 4 возвращается в первоначальное положение и продолжа-
ет рыхление почвы на глубине hoбp.. При этом в результате различной плотности
почвенных агрегатов наблюдаются микроколебания рабочего органа от воздействия на
рабочий орган, с одной стороны, переменных нагрузок, а с другой, действия моментов от
упругих сил F1 и F2. Возникающие автоколебания интенсифицируются за счет взаимодей-
ствия дополнительного упругого элемента 6 с элементами поворотного механизма 7. При
этом значительно увеличивается частота колебаний. В режиме автоколебаний высокой
частоты (автовибраций) рабочий орган 4 работает до встречи с очередным препятствием,
затем процесс повторяется.
Интенсификация колебаний и дополнительная защита рабочего органа при встрече с
препятствием (камни и т.д.) обеспечиваются вторым дополнительным упругим элементом
17 (по меньшей мере одним), расположенным относительно оси колебаний 5 на стороне
основного упругого элемента 3, который является дополнительным демпфером, предот-
вращающим выход из строя деталей основного упругого элемента 3, и дополнительно ин-
тенсифицирует автоколебания рабочего органа 4.
Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде, по меньшей мере, одной упругой пласти-
ны и/или прутка разной ширины, в т.ч. и переменной, позволяет улучшить технологиче-
ские свойства устройства (увеличить высоту подъема рабочего органа и уменьшить
вероятность отказов в работе устройства).
Выполнение упругих элементов 3 и 6 в виде наборов пластин и/или прутков разной
ширины и толщины и/или упругих прутков, в т. ч. и переменного от центра к окончанию
пластины или прутка сечения, позволяет увеличить отклонение рабочего органа вправо-
влево по ходу движения устройства, что также улучшает его технологичность, увеличивая
гибкость системы защиты рабочих органов и уменьшить вероятность отказов в работе
устройства.
Процесс предпосевной обработки почвы или лущения стерни (ложный посев) завер-
шают прикатыванием почвы спиральными противоэрозионными прикатывающими катка-
ми 27.
Таким образом, установка между и/или над рамой и рабочим органом дополнительно-
го упругого элемента 6, поворотного механизма 7 дополнительного упругого элемента 17
и пластин и/или прутков разной ширины и/или толщины, упругих элементов 3 и 6 обеспе-
чивает интенсификацию колебаний рабочего органа (значительно увеличивает частоту
колебаний), что улучшает качество дробления пласта почвы и повышает надежность ра-
боты устройства за счет дополнительного демпфирования при встрече с препятствиями и,
в результате, сохранения целостности и повышения ресурса рабочих органов.