Культиватор фрезерный

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к орудиям для поверхностной обработки почвы. Фрезерный культиватор содержит раму (1), на которой шарнирно закреплены секции рабочих органов. Рабочие органы представляют собой диски (22 и 23) с ножами. Каждая секция состоит из двух полусекций рабочих органов с индивидуальным боковым редуктором. Полусекции вместе со своими боковыми редукторами в каждой секции смещены в направлении движения культиватора друг относительно друга. Культиватор содержит центральный конический редуктор, соединенный с карданным валом трактора. Центральный конический редуктор через валы соединен с дополнительными редукторами. На выходных валах редукторов посажены ведущие шкивы вариаторов, соединенные ремнями с ведомыми шкивами. Ведомые шкивы соединены с передающими редукторами, из которых выходят приводные валы (13) с ведущими шестернями (15), взаимодействующими с промежуточными шестернями (16) наклонных редукторов секций. Наклонные редукторы приводят во вращение шестерни (17 и 18) боковых индивидуальных редукторов полусекций рабочих органов. Такое конструктивное решение обеспечивает качественную обработку почвы с сохранением ее структуры при высокой производительности процесса. 6 ил.

 

Предлагаемый культиватор относится к сельскохозяйственной технике и может найти применение для обработки поверхностного слоя почвы, как путем сплошного рыхления, так и междурядной обработки пропашных культур с сохранением структуры поверхностного слоя.

Существующая почвообрабатывающая техника с пассивными рабочими органами не может за один проход создать сплошной слой почвы с сохранением структуры при предпосевной обработке. Более качественную обработку почвы обеспечивают фрезерные культиваторы, например культиватор КФГ 3,6 (http://www.agro.ag/catalog/kultivatorj_dlya sploshnoj_obrabotki_pochvj_1/kultivator_frezern_jj_kfg36_1.html). Культиватор содержит раму с опорными колесами, на которой установлены конический и цилиндрический редукторы, а также фрезерный барабан. Фрезерный барабан представляет собой сплошной вал, на котором размещены диски для крепления ножей. Привод фрезерного барабана осуществляется от центрального редуктора через боковые редукторы. Такой культиватор имеет недостатки: это высокая энергоемкость процесса, вследствие чего невысокая производительность, чувствительность к неровностям микрорельефа поля, что приводит к колебанию барабанов и отрицательно сказывается на равномерности загрузки двигателя трактора. Качество обработки почвы регулируется скоростью движения трактора, при этом почва либо слишком измельчается, нарушается ее структура, либо происходит очень грубое рыхление почвы.

Менее чувствительны к неровностям почвы фрезерные культиваторы, состоящие из отдельных секций, имеющих независимую подвеску. Известен фрезерный культиватор для междурядной обработки SU 251972, содержащий раму с шарнирно закрепленными на ней секциями рабочих органов. Каждая секция выполнена из двух полусекций с консольно расположенными рабочими органами. Полусекции шарнирно установлены на одной общей оси. Привод секций от вала отбора мощности трактора осуществляется через центральный конический редуктор, жестко закрепленный на раме и наклонные редукторы каждой секции. Каждая полусекция имеет индивидуальный боковой редуктор. Индивидуальные боковые редукторы расположены с двух сторон от секции напротив друг друга.

При работе фрезерного культиватора консольно расположенные относительно обрабатываемого рядка рабочие органы производят рыхление почвы и уничтожение сорняков, а кожухи предохраняют растения от засыпания почвой. Плавная регулировка ширины защитной зоны достигается путем перемещения полусекций вдоль общей оси и фиксации их в заданном положении. Этот культиватор имеет несколько недостатков. Так как полусекции перекрывают междурядья не полностью, то требуется дополнительная культивация. Культиватор предназначен только для междурядной обработки и не пригоден для сплошной обработки почв. Кроме того, поскольку скорость вращения ножей величина постоянная, то для получения требуемой структуры почвы необходимо менять скорость движения трактора. Это приводит к низкой производительности процесса. Известен культиватор (US 4620599), в котором на раме шарнирно закреплены секции рабочих органов в виде дисков с ножами - фрез. Каждая секция состоит из двух полусекций, привод каждой полусекции обеспечивается индивидуальным боковым редуктором. Полусекции в каждой секции рабочих органов вместе со своими боковыми редукторами смещены в направлении движения культиватора друг относительно друга на некоторое расстояние с возможностью изменения этого расстояния. Такой культиватор позволяет проводить как сплошную обработку почвы, так и междурядную, используя сменные рабочие органы. Описанный здесь культиватор является ручным механизированным инструментом, в котором фрезы вращаются от двигателя, а перемещение культиватора обеспечивается как сцеплением вращающихся фрез с почвой, так и ручной тягой. Культиватор может обеспечить качественную обработку только рыхлых почв, при повышении влажности и вязкости почвы качество обработки и производительность культиватора резко ухудшаются. Указанный культиватор выбираем за прототип.

Таким образом, задачей изобретения является создание культиватора, пригодного как для сплошной, так и для междурядной обработки почвы с сохранением ее структуры. Техническим результатом изобретения является обеспечение качественной обработки почвы с сохранением ее структуры при высокой производительности процесса. Для достижения указанного технического результата фрезерный культиватор, как и прототип, содержит раму с шарнирно закрепленными секциями рабочих органов. Рабочие органы представляют собой обрабатывающие диски с ножами. Каждая секция состоит из двух полусекций с рабочими органами. Каждая полусекция рабочих органов снабжена индивидуальным боковым редуктором (правым и левым). Полусекции рабочих органов вместе со своими боковыми редукторами в каждой секции смещены в направлении движения культиватора друг относительно друга на некоторое расстояние, с возможностью изменения этого расстояния. Смещение должно обеспечивать не пересечение обрабатывающего диска одной полусекции с корпусом бокового редуктора другой полусекции, и в то же время обеспечивать самоочистку ножей рабочих органов. Для изменения расстояния смещения полусекций боковые редукторы целесообразно выполнить с возможностью разворота вокруг их верхних осей. При этом нижние части редукторов оказываются раздвинутыми друг относительно друга вдоль движения трактора на требуемое расстояние, большее диаметра фрезы.

В отличие от прототипа культиватор содержит центральный конический редуктор, соединенный с карданным валом трактора, при этом центральный конический редуктор через валы соединен с дополнительными редукторами, на выходных валах которых посажены ведущие шкивы клиноременных вариаторов, соединенные ремнями с ведомыми шкивами, соединенными с передающими редукторами, из которых выходят приводные валы с ведущими шестернями, взаимодействующие с промежуточными шестернями наклонных редукторов секций, приводящие во вращение шестерни боковых индивидуальных редукторов полусекций рабочих органов.

Предлагаемый фрезерный культиватор иллюстрируется графическими материалами, на которых изображено:

на фиг. 1 схематически показан культиватор, привод секций которого снабжен вариаторами, вид сверху;

на фиг. 2 вид сбоку на секцию культиватора, настроенного для сплошной обработки;

на фиг. 3 вид сверху на отдельный участок культиватора с двумя соседними секциями для сплошной обработки;

на фиг. 4 вид сбоку на секцию культиватора, настроенного для междурядной обработки;

на фиг. 5 вид сверху на отдельный участок культиватора с двумя соседними секциями для междурядной обработки;

на фиг. 6 показан общий вид одной секции со снятыми рабочими органами.

Культиватор в самом общем виде содержит раму 1, несколько почвообрабатывающих секций 2, шарнирно закрепленных на раме 1. Во время работы раму 1 поддерживают два опорных колеса 3. На фиг. 1 культиватор содержит 9 почвообрабатывающих секций. Передача вращения от трактора через карданный вал 4 передается на центральный конический редуктор 5. Привод секций снабжен двумя клиноременными вариаторами 6. Для уменьшения нагрузки на клиноременные вариаторы 6 предусмотрены два дополнительных редуктора 7, связанных с коническим редуктором 5 валами 8. На выходные валы редукторов 7 посажены ведущие шкивы 9 вариаторов 6, соединенные с ведомыми шкивами 10 клиновым ремнем 11. Ведомые шкивы 10 вариаторов 6 соединены с передающими редукторами 12, из которых выходят приводные валы 13. Плавное изменение скорости вращения вариаторов может производиться любым известным способом, например с помощью гидропривода из кабины трактора (на рисунке не показаны). Передача вращения к секциям 2 осуществляется через валы 13, проходящие через корпуса подшипниковых узлов 14. На валах 13 установлены ведущие шестерни 15 (см. фиг. 2), которые передают вращение промежуточным шестерням 16 наклонных редукторов секций. Те, в свою очередь, передают вращение шестерням 17, 18 и 19. Каждая секция рабочих органов выполнена из двух полусекций 20 и 21 с обрабатывающими внутренними 22 и наружными 23 дисками с Г-образными ножами. Привод полусекций осуществляется от индивидуальных боковых редукторов 24 и 25. Входные шестерни 26 левого бокового редуктора 24 связаны с шестернями 17, а входные шестерни 27 правого бокового редуктора 25 связаны с шестернями 19. Полусекции 20 и 21 вместе со своими боковыми редукторами 24 и 25 смещены друг относительно друга в направлении движения трактора на расстояние L₁, которое обеспечивает свободное вращение внутреннего диска 22 левой полусекции 20 без его касания корпуса редуктора 25 правой полусекции 21. В то же время это расстояние не должно превышать диаметр диска 22, так как в этом случае диски перекрывают друг друга, обеспечивая самоочистку ножей.

Ступицы нижних шестерен 28 боковых редукторов 24 и 25 выполнены полыми с резьбовой нарезкой, куда вставляются сменные валы 25 нужной длины для установки на них различных рабочих органов. На фиг. 3 (в секции, изображенной в верхней части рисунка) рабочие органы представляют собой обрабатывающие диски 22 и 23 с ножами. Смещенный влево и вперед боковой редуктор 24 позволяет установить на валы 29 внутренние обрабатывающие диски 22 так, чтобы их ножи доходили до плоскости симметрии секции с левой стороны. Смещенный вправо и назад боковой редуктор 25 позволяет установить внутренние обрабатывающие диски 22 так, чтобы их ножи доходили до той же плоскости симметрии справа. Таким образом, обработка почвы в пределах секции может вестись без пропусков, с созданием сплошного рыхлого слоя. Для реализации режима сплошной обработки валы 29 соседних секций выполняют такой длины, чтобы не оставалось пропуска между соседними секциями, как это показано на фиг. 3. При этом из-за того, что расстояние между полусекциями вдоль движения трактора выбрано меньшим, чем диаметр диска рабочего органа, то траектории движения рабочих органов будут пересекаться, ножи полусекций будут вращаться в непосредственной близости друг от друга и способствовать взаимной очистке ножей. Это позволит культиватору работать на более влажной и с остатками растительности почве.

На фиг. 3 одна из секций (на рисунке верхняя) имеет рабочий орган в виде дисков 22 и 23 с Г-образными ножами. На соседней секции (на рисунке она изображена ниже) показаны диски с пальцами 30 эллиптического сечения. Можно устанавливать и другие рабочие органы, например игольчатые, ножевые фрезы, прутковые с предварительным натяжением и т.п. Секции закрыты кожухом, который состоит из двух частей неподвижной 31 и подвижной 32, скрепляемых друг с другом.

Глубина обработки задается двумя опорными колесами 33 в каждой секции. Так как каждая секция шарнирно прикреплена к раме, то благодаря собственным опорным колесам она может повторять сложный рельеф почвы, и культиватор в целом будет иметь одинаковую глубину обработки, не зависящую от рельефа почвы. Подъемно-нажимное устройство 34 удерживает секции в транспортном положении. В рабочем положении пружина 35 (см. фиг. 2 и 4) прижимает обрабатывающую секцию 2 к почве, уравновешивая вертикальную составляющую реакции почвы, тем самым не позволяя обрабатывающей секции изменять глубину обработки.

Почвообрабатывающие секции для сплошной обработки на фиг. 3 могут быть очень просто переоборудованы для обработки междурядий (см. фиг. 4 и 5). Для этого необходимо снять диски 22 и 23 с Г-образными ножами и дистанционные втулки 36, вывернуть приводные валы 29 и сменить их на более короткие валы 37 для междурядной обработки. Затем вновь надеть диски 22 и 23 с ножами, и сменные дистанционные втулки 38 для заданной зоны защиты растений, закрепив их на валах. Чтобы можно было использовать диски 22 и 23 тех же самых размеров, необходимо развести нижние концы боковых редукторов с рабочими органами вдоль направления движения трактора на расстояние L2, большее диаметра рабочих дисков 22 и 23. Для этого необходимо ослабить крепление боковых редукторов 24 и 25 полусекций и развернуть редуктор 24 влево, а редуктор 25 - вправо вокруг их верхних осей O₁ и О₂, увеличивая расстояние между центрами приводных валов 37 полусекций 20 и 21 до величины, большей, чем диаметр обрабатывающего диска. Это позволит внутренним дискам 22 полусекций не задевать при вращении друг друга. В то же время, между наружными дисками 23 соседних секций появляется расстояние, которое не рыхлится и образует защитную зону для ряда растений. Подвижные кожухи 32 сдвигают друг к другу и закрепляют на неподвижных кожухах 31.

Рассмотрим работу предлагаемого фрезерного культиватора в варианте сплошной обработки. Вращение от вала отбора мощности трактора передается через центральный конический редуктор 5 через валы 8 на боковые редукторы 7 правой и левой ветвей культиватора. Боковые редукторы 7 вращают ведущие шкивы 9 клиноременных вариаторов 6. С выхода вариаторов 6 вращение через передающие редукторы 12 передается на приводные валы 13. Вращение приводных валов 13 передается на шестерни 16 наклонных редукторов каждой секции, которые вращают шестерни 17, 18 и 19 боковых редукторов 24 и 25 полусекций 20 и 21. В свою очередь, это вращение передается валам 29 с рабочими органами 22 и 23 (см. фиг. 3). Как уже было показано выше, взаимное расположение боковых редукторов 24 и 25 и размеры и установка валов 29 не только обеспечивают сплошную обработку почвы, но и осуществляют самоочистку рабочих органов. При обработке почвы необходимо получить сплошной рыхлый слой с максимально возможным сохранением структуры. Степень воздействия рабочих органов на почву определяется по разности скорости движения трактора и линейной скорости рабочих органов. Вариатор, управляемый из кабины трактора, позволяет менять скорость рабочих органов, добиваясь щадящего воздействия на почву при оптимально высоких скоростях движения трактора. Тем самым агрегат работает высокопроизводительно на грани допустимого разрушения почвы, сохраняя структуру и качественно обрабатывая ее за один проход. Управление вариатора может осуществляться, например, с помощью рычагов распределителя гидросистемы.

Для оценки качества рыхления почвы могут использоваться типовые методы контроля на основе определения ее водопрочности в агрохимических лабораториях.

Предположим, что при данной влажности и составе почвы и при заданной скорости движения трактора скорость вращения фрез такая, что плохо измельчает почву, т.е. ухудшает ее структуру. В этом случае необходимо увеличить скорость вращения фрез при той же скорости движения трактора или уменьшить скорость движения трактора. Наличие вариатора позволяет регулировать скорость вращения фрезы так, чтобы при разной скорости движения трактора обеспечивалось максимальное качество обработки почвы. Тем самым обеспечивается высокопроизводительная обработка почвы на грани ее допустимого разрушения, максимально сохраняя структуру за один проход культиватора под контролем агрохимической лаборатории. Культиватор - прототип может регулировать качество обработки только изменением скорости движения трактора, что приводит к резкому снижению производительности труда.

Для междурядной обработки в этом культиваторе (см. фиг. 4 и 5) достаточно сменить в каждой полусекции приводные валы 29 на более короткие валы 37, дистанционные втулки 36 на втулки 38 для требуемой ширины защитной зоны. Кроме того, необходимо увеличить расстояние между приводными валами 37 полусекций 20 и 21 до размера, большего, чем диаметр обрабатывающего диска, чтобы рабочие органы соседних полусекций не задевали друг друга. Это осуществляют путем разворота в разные стороны боковых редукторов 24 и 25 (см. фиг. 4). Затем сдвигают подвижные кожухи 32 и закрепляют их на неподвижных кожухах 31. В дальнейшем работа культиватора происходит так же, как и в режиме сплошной обработки.

Таким образом, предлагаемый культиватор позволяет с минимальными переналадками использовать его в различных способах обработки, обеспечивая при этом сохранность структуры почвы при максимально возможной производительности.

Фрезерный культиватор, содержащий раму, на которой шарнирно закреплены секции рабочих органов в виде дисков с ножами, при этом каждая секция состоит из двух полусекций рабочих органов, причем привод каждой полусекции рабочих органов обеспечивается индивидуальным боковым редуктором, и полусекции рабочих органов вместе со своими боковыми редукторами в каждой секции смещены в направлении движения культиватора друг относительно друга, отличающийся тем, что содержит центральный конический редуктор, соединенный с карданным валом трактора, при этом центральный конический редуктор через валы соединен с дополнительными редукторами, на выходных валах которых посажены ведущие шкивы вариаторов, соединенные ремнями с ведомыми шкивами, соединенными с передающими редукторами, из которых выходят приводные валы с ведущими шестернями, взаимодействующими с промежуточными шестернями наклонных редукторов секций, приводящие во вращение шестерни боковых индивидуальных редукторов полусекций рабочих органов.