RU2423810C1

RU2423810C1 - Method of deep soil cultivation

Info

Publication number: RU2423810C1
Application number: RU2010104588/21A
Authority: RU
Inventors: Алексей Феодосьевич Жук (RU); Алексей Феодосьевич Жук
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-07-20

Abstract

FIELD: agriculture. ^ SUBSTANCE: method includes preliminary strip tillage of topsoil with non-driven working elements and subsequent tillage of its lower layer with forcedly rotating rotor-gear working elements. Strips of preliminary tillage and cutting of soil during subsequent tillage coincide. Depth of preliminary tillage makes 0.2-0.4 of the depth of the latter. Width of preliminary tillage strips is less than the interval between their axes, which makes 0.75Ç1.5 of the preliminary tillage depth. When preliminary tillage is carried out, plant remains and turf are cut, and preliminary tillage strips are partially cleared from cultivated soil. ^ EFFECT: technology will make it possible to reduce energy intensity of deep soil tillage, to reduce power inputs for a drive and to ensure stable completion of agrotechnical process to treat foul agricultural backgrounds. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам глубокой обработки почвы.The present invention relates to the field of agriculture, in particular to methods of deep tillage.

Известен способ глубокой обработки почвы посредством отделения ее фрагментов (стружки) от монолита принудительно вращающимся роторным глубокорыхлителем с зубьями /1/. Отделения зубьями фрагментов пласта менее энергоемко, чем отрезание ножами. Однако в обоих вариантах нерациональны энергозатраты на вертикальное погружение зубьев или ножей в почву верхней части пласта, о чем свидетельствует траектория движения в почве точки носка зуба. Кроме того, горизонтальная составляющая сопротивления движению зуба в почве на нижнем участке траектории трансформируется в подталкивающее усилие, обеспечивающее тягу. В машинотракторном агрегате (МТА) появляется циркулирующая мощность (подталкивание трактора приводным ротором), что нерационально, так как при этом повышаются энергозатраты на обработку и ухудшается управляемость агрегатом. Кроме того, приводной зубовый ротор забивается растительными остатками, поэтому выполнение способа для обработки засоренных агрофонов затруднительно.A known method of deep tillage by separating its fragments (shavings) from the monolith by a forcibly rotating rotary subsoiler with teeth / 1 /. Separation of fragments of the formation with teeth is less energy intensive than cutting with knives. However, in both cases, energy costs for vertical immersion of teeth or knives in the soil of the upper part of the formation are irrational, as evidenced by the trajectory of the tooth sock point in the soil. In addition, the horizontal component of the resistance to tooth movement in the soil at the bottom of the trajectory is transformed into a pushing force that provides traction. In the machine-tractor unit (MTA), circulating power appears (pushing the tractor with the drive rotor), which is irrational, since this increases the energy consumption for processing and worsens the controllability of the unit. In addition, the driving tooth rotor is clogged with plant residues, therefore, the implementation of the method for processing clogged agricultural microphones is difficult.

Известен способ глубокой обработки почвы, выполняемый рыхлительно-роторным орудием /2/. Его лапы рыхлят пласт на всю глубину обработки, а ротор - верхний слой почвы. Способ обеспечивает снижение энергозатрат на привод ротора, но при этом сохраняется высокое тяговое сопротивление, так как подталкивающая реакция ротора, обрабатывающего небольшой слой почвы, разрыхленной лапами, незначительна. Из-за высокого тягового сопротивления такого рыхлительно-роторного орудия затруднено его агрегатирование с энергосредством приводной концепции. Также сохраняется проблема забивания растительными остатками, которую в иных бесприводных орудиях зачастую решают установкой плоских дисковых ножей для резания растительных остатков перед стойками лап.A known method of deep tillage, performed by a cultivating rotary implement / 2 /. His paws loosen the layer to the entire depth of processing, and the rotor is the top layer of the soil. The method provides a reduction in energy consumption for the rotor drive, but at the same time high traction resistance is maintained, since the pushing reaction of the rotor treating a small layer of soil loosened by paws is insignificant. Due to the high traction resistance of such a loosening rotary gun, it is difficult to aggregate it with the power of the drive concept. The problem of clogging with plant debris also remains, which in other non-powered tools is often solved by installing flat circular knives for cutting plant debris in front of the leg stands.

Для снижения энергозатрат и устранения циркулирующей мощности совмещают глубокое рыхление пассивными рабочими органами (лапами) и приводным зубовым ротором - на такую же или несколько меньшую глубину /3 - прототип/. Способ глубокой обработки почвы включает предварительное полосное рыхление верхнего слоя почвы бесприводными рабочими органами и последующее рыхление ее нижнего слоя принудительно вращающимися роторно-зубовыми рабочими органами. Такой способ обработки почвы требует меньших энергозатрат на привод, чем обработка роторным глубокорыхлителем без лап, и в МТА отсутствует циркулирующая мощность. Однако для глубокого рыхления почвы лапами требуется большое тяговое усилие, которое не обеспечивают энергосредства приводной концепции, несмотря на достаточную мощность двигателя, которая при этом, в значительной мере, тратится на буксование.To reduce energy consumption and eliminate circulating power, deep loosening is combined with passive working bodies (paws) and a driving tooth rotor - to the same or somewhat lesser depth / 3 - prototype /. The method of deep tillage includes preliminary strip loosening of the upper soil layer with non-driven working bodies and subsequent loosening of its lower layer by forced rotating rotor-tooth working bodies. This method of cultivating the soil requires less energy to drive than treating with a rotary subsoiler without paws, and there is no circulating power in the MTA. However, for deep loosening of the soil by the paws, a large pulling force is required, which does not provide the energy means of the drive concept, despite the sufficient engine power, which at the same time is largely spent on slipping.

Кроме того, при совмещении глубокого рыхления лапами и зубовым ротором или при его работе без лап обработка агрофонов с высокостебельной сорной растительностью затруднена или невозможна из-за забивания рабочих органов (ротора и стоек лап) растительными остатками.In addition, when combining deep loosening with paws and a tooth rotor or when it is working without paws, the processing of agrophones with highly stalky weed vegetation is difficult or impossible due to clogging of the working organs (rotor and racks of paws) with plant residues.

Итак, при отсутствии предварительного рыхления хотя бы верхнего слоя почвы нерационально тратится энергия на погружение зубьев в верхний слой почвы, и в системе МТА появляется циркулирующая (паразитная) мощность. При рыхлении пласта лапами на всю глубину тяговое сопротивление возрастает настолько, что нельзя рационально использовать мощность энергосредства приводной концепции из-за его буксования. При всех приведенных способах затруднена или невозможна обработка почвы засоренных агрофонов зубовым роторным глубокорыхлителем из-за обволакивания растительными остатками его зубьев и стоек лап.So, in the absence of preliminary loosening of at least the upper soil layer, energy is wasted on immersing the teeth in the upper soil layer, and a circulating (parasitic) power appears in the MTA system. When the formation is loosened by the paws to the entire depth, the traction resistance increases so that it is impossible to rationally use the power of the drive concept because of its slipping. With all of the above methods, it is difficult or impossible to treat the soil of clogged agronomic teeth with a rotary rotary deep-ripper due to enveloping plant residues of its teeth and racks of paws.

Задачей изобретения является снижение энергоемкости глубокого рыхления почвы, затрат мощности на привод и обеспечение устойчивого выполнения агротехпроцесса обработки засоренных агрофонов роторно-зубовым глубокорыхлителем.The objective of the invention is to reduce the energy intensity of deep loosening of the soil, the cost of power on the drive and ensuring the sustainable implementation of the agrotechnological process for the processing of clogged agrophones with a rotary-tooth subsoiler.

Поставленная задача достигается тем, что выполняют предварительное полосное рыхление верхнего слоя почвы бесприводными рабочими органами и последующее рыхление ее нижнего слоя принудительно вращающимися роторно-зубовыми рабочими органами, при котором полосы предварительного рыхления и резания почвы при последующем рыхлении совпадают, глубина предварительного рыхления составляет 0,2-0,4 глубины последующего, ширина полос предварительного рыхления меньше интервала между их осями, который составляет 0,75…1,5 глубины последующего рыхления, кроме того, при выполнении предварительного рыхления режут растительные остатки и дернину и его полосы частично освобождают от разрыхленной почвы. При этом ширина полосы резания роторно-зубовым рабочим органом при последующем рыхлении меньше ширины полосы предварительного рыхления, которое выполняют сферическими дисками, установленными с углом атаки.The task is achieved in that they perform preliminary strip loosening of the upper soil layer with non-power working bodies and subsequent loosening of its lower layer by forcibly rotating rotor-tooth working bodies, in which the bands of preliminary loosening and cutting of the soil with subsequent loosening coincide, the depth of preliminary loosening is 0.2 -0.4 depths of the subsequent, the width of the preliminary loosening strips is less than the interval between their axes, which is 0.75 ... 1.5 of the depth of the subsequent loosening I, in addition, when performing preliminary loosening, crop residues and turf are cut and its strips are partially exempted from loosened soil. At the same time, the width of the cutting strip by the rotary-tooth working body during subsequent loosening is less than the width of the preliminary loosening strip, which is performed with spherical disks installed with an angle of attack.

Сравнение заявленного способа обработки почвы с прототипом показывает, что новым является то, что полосы предварительного рыхления верхнего слоя и резания пласта при последующем глубоком рыхлении совпадают, глубина предварительного рыхления составляет 0,2-0,4 глубины последующего, ширина полос предварительного рыхления меньше интервала между их осями, который составляет 0,75…1,5 глубины последующего рыхления, кроме того, при выполнении предварительного рыхления режут растительные остатки и дернину и его полосы, частично, освобождают от разрыхленной почвы, при этом ширина полос резания пласта при последующем рыхлении зубовыми рабочими органами меньше ширины полос предварительного рыхления, которое выполняют сферическими дисками, установленными с углом атаки.Comparison of the claimed method of soil cultivation with the prototype shows that it is new that the strip of preliminary loosening of the upper layer and the cutting of the formation with subsequent deep loosening coincide, the depth of the preliminary loosening is 0.2-0.4 of the depth of the next, the width of the bands of preliminary loosening is less than the interval between their axes, which is 0.75 ... 1.5 depths of the subsequent loosening, in addition, when performing preliminary loosening, crop residues are cut and the turf and its strips are partially freed from p zryhlennoy soil, the width of cut strips formation during subsequent loosening teeth working bodies smaller than the width pre-loosening strips which operate spherical disk mounted with an angle of attack.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «новизна».Thus, the invention meets the criterion of "novelty."

Заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень», так как не является очевидным для специалиста и позволяет снизить энергоемкость глубокого рыхления почвы, затраты мощности на привод.The inventive method meets the criterion of "inventive step", as it is not obvious to a specialist and can reduce the energy intensity of deep loosening of the soil, the cost of power for the drive.

Предложенный способ соответствует критерию «промышленная применимость», так как может найти применение в сельском хозяйстве при разуплотнении почв, в том числе залежей, площадь которых к настоящему времени в России составляет более 40 млн. га. Наибольшую эффективность способ обеспечит при работе энергосредств приводной концепции с высокой энергонасыщенностью, имеющих малую массу и большую мощность двигателя. При этом будут исключены циркулирующая мощность в системе МТА и буксование «легкого» энергосредства.The proposed method meets the criterion of "industrial applicability", as it can be used in agriculture for decompression of soils, including deposits, the area of which to date is more than 40 million hectares in Russia. The method will provide the greatest efficiency during operation of the energy means of the drive concept with high energy saturation, having a low mass and high engine power. In this case, circulating power in the MTA system and slipping of the “light” energy facility will be excluded.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлено поперечное сечение пласта, обработанного при выполнении способа; на фиг.2 - пример выполнения способа дисковым и зубово-роторным рабочими органами.Figure 1 presents the cross section of the reservoir processed during the execution of the method; figure 2 is an example of the method of the disk and the tooth-rotary working bodies.

Полосы 1 предварительного рыхления на глубину h и полосы 2 резания почвы при последующем рыхлении на регулируемую глубину Н совпадают, при этом h=0,2…0,4 Н. Указанный диапазон h обусловлен главным образом изменением глубины Н от 25 до 45 см. При выполнении способа фактическая глубина h=10±2 см.Stripes 1 of preliminary loosening to a depth of h and strip 2 of cutting the soil with subsequent loosening to an adjustable depth of H coincide, with h = 0.2 ... 0.4 N. The indicated range of h is mainly due to a change in depth H from 25 to 45 cm. the method, the actual depth h = 10 ± 2 cm

За счет бокового скалывания почвы под углом ψ трещины от дна полос 2 выходят к смежным разрыхленным полосам 1, при этом зоны 3 последующего рыхления смыкаются в нижнем слое почвы. Ширина b₁ полос предварительного рыхления меньше интервала В между их осям и больше ширины b полос резания почвы при последующем рыхлении. Интервал В между полосами составляет 0,75…1,5 глубины Н последующего рыхления и обусловлен возможностью выхода поверхностей скалывания от зубьев, проникающих в полосу 2, к смежным полосам предварительного рыхления.Due to lateral cleavage of the soil at an angle ψ, cracks from the bottom of strips 2 go to adjacent loosened strips 1, while zones 3 of subsequent loosening are closed in the lower soil layer. The width b ₁ of the preliminary loosening strips is less than the interval B between their axes and greater than the width b of the soil cutting strips during subsequent loosening. The interval B between the strips is 0.75 ... 1.5 of the depth H of the subsequent loosening and is due to the possibility of the exit of the cleaving surfaces from the teeth penetrating into the strip 2 to adjacent strips of preliminary loosening.

Дневная поверхность почвы показана линией a, минимальная глубина H₁ полос 2 резания пласта при последующем глубоком рыхлении - линией d, максимальная глубина Н₂ - линией е.The day surface of the soil is shown by line a, the minimum depth H _{1 of the} strips 2 of the formation cutting, followed by deep loosening, by line d, and the maximum depth of H ₂ , by line e.

При движении в направлении V предварительное полосное рыхление выполняют сферическими дисками D, установленными с углом атаки. При этом они режут растительные остатки и дернину, рыхлят почвенные полосы шириной b₁ на глубину h, равную 0,2…0,4 глубины Н последующего рыхления, которое выполняют приводными роторно-зубовыми рабочими органами R. Почву 4 из разрыхленных полос диски отбрасывают в сторону, и она укладывается на неразрыхленные полосы и частично попадает в борозды, образованные сферическими дисками 1. Так как в полосах 1 в зоне погружения зубьев R ротора растительные остатки перерезаны, то они не нависают на зубьях, не обволакивают и не забивают их, что повышает устойчивость выполнения процесса глубокого рыхления.When moving in the V direction, preliminary strip loosening is performed by spherical disks D mounted with an angle of attack. At the same time, they cut plant debris and turf, loosen soil strips with a width of b ₁ to a depth h equal to 0.2 ... 0.4 of the depth N of the subsequent loosening, which is carried out by rotary-tooth working bodies R. The soil 4 is discarded from the loosened strips into side, and it lays on non-loosened strips and partially falls into grooves formed by spherical disks 1. Since plant residues are cut in strips 1 in the immersion zone of the R teeth of the rotor, they do not hang on the teeth, do not envelop and do not clog them, which increases mustache stability of the deep loosening process.

Рыхление полос 1 в зонах 2 погружения в почву зубьев R ротора и частичное освобождение этих полос от почвы позволяет снизить нерациональные энергозатраты на вертикальное погружение зубьев R в пласт без скалывания фрагментов почвы. На более низком участке траектории появляется горизонтальная составляющая сопротивления движению зуба и подталкивающая реакция. При этом зубья от пласта отрывают его фрагменты, и от дна полос к поверхности поля, точнее к смежным полосам 1 предварительного рыхления, идут линии (поверхности) скалывания. При подаче на зуб, например, 20 см и глубине полос 1h=10 см энегозатраты на резание диском и на пути 20 см и погружение зуба в верхний слой неразрыхленной почвы приблизительно одинаковые. Однако из-за выхода трещин от полосы 2 к смежным разрыхленным полосам 1 усилие на отделение фрагментов почвы от монолита заметно снижается. Работа зубьев без нависших на них растительных остатков (их режут диски) не только устойчива, но и менее энергозатратна. Так как предварительное рыхление выполняется полосно, то энергозатраты на его выполнение, по крайней мере, в два раза ниже, чем на сплошное предварительное рыхление.Loosening of strips 1 in zones 2 of immersion of the R rotor teeth in the soil and partial liberation of these strips from the soil can reduce irrational energy consumption for vertical immersion of R teeth in the formation without chipping soil fragments. At a lower portion of the trajectory, a horizontal component of resistance to tooth movement and a pushing reaction appears. In this case, the fragments tear off the teeth from the formation, and chipping lines (surfaces) go from the bottom of the strips to the field surface, more precisely, to the adjacent strips 1 of preliminary loosening. When applying to a tooth, for example, 20 cm and a strip depth of 1h = 10 cm, the energy costs for cutting with a disc and on a path of 20 cm and immersing a tooth in the upper layer of unhilled soil are approximately the same. However, due to the exit of cracks from lane 2 to adjacent loosened lanes 1, the effort to separate soil fragments from the monolith significantly decreases. The work of the teeth without plant residues hanging on them (discs cut them) is not only stable, but also less energy-consuming. Since preliminary loosening is performed in a strip, the energy consumption for its implementation is at least two times lower than for continuous preliminary loosening.

Впервые предложенное совмещение на поверхности поля полос предварительного и глубокого последующего рыхления, заданное соотношение их глубины и интервала между их осями, совмещение рыхления полос верхнего слоя почвы с измельчением на них растительных остатков и дернины сферическими дисками может быть выполнено при двух проходах, а лучше - при одном проходе агрегата с дисковыми рабочими органами на передней навеске и роторно-зубовыми - на задней.For the first time, the proposed combination of preliminary and deep subsequent loosening strips on the field surface, a predetermined ratio of their depth and interval between their axes, combining loosening of the topsoil strips with crushing of plant residues and sod on them with spherical disks can be performed in two passes, and better - with one passage of the unit with disk working bodies on the front linkage and rotary-tooth - on the rear.

Также для выполнения способа разрабатывается комбинированный роторный плуг к универсальному энергосредству приводной концепции УЭС-350.Also, to perform the method, a combined rotary plow is developed for a universal power tool of the drive concept UES-350.

Источники информацииInformation sources

1. Жук А.Ф., Халилов М.Б. Изыскание типов рабочих органов роторного плуга. Научно-технический бюллетень ВИМ, №79, с.3…6, 1990.1. Zhuk A.F., Khalilov M.B. Research of types of working bodies of a rotary plow. VIM Scientific and Technical Bulletin, No. 79, pp. 3 ... 6, 1990.

2. АС СССР №1391517. МПК 5 А01В 49/02.2. The USSR AS No. 1391517. IPC 5 А01В 49/02.

3. Жук А.Ф., Борисенко И.Б., Шапошников И.А. Теоретическое обоснование рациональной технологической схемы и параметров ротационного плуга. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. Сб. научных трудов ВИМ, т.120, с.146-157, 1989 /прототип/.3. Zhuk A.F., Borisenko I.B., Shaposhnikov I.A. Theoretical substantiation of a rational technological scheme and parameters of a rotary plow. Theory and calculation of tillage machines. Sat scientific works of VIM, t.120, p.146-157, 1989 / prototype /.

Claims

1. A method of deep tillage, including preliminary strip loosening of the upper soil layer with non-driven working bodies and subsequent loosening of its lower layer by forcibly rotating rotor-tooth working bodies, characterized in that the bands of preliminary loosening and cutting of the soil with subsequent loosening coincide, the depth of preliminary loosening is 0.2-0.4 depths of the subsequent, and the width of the preliminary loosening strips is less than the interval between their axes, which is 0.75 ... 1.5 of the depth of the subsequent p hleniya, moreover, when the preliminary loosening cut crop residues and turf and his band partially freed from the loosened soil.

2. The method of deep tillage according to claim 1, characterized in that the width of the strips of cutting the formation during subsequent cultivation by rotary-tooth working bodies is less than the width of the strips of preliminary cultivation, which is performed by spherical disks installed with an angle of attack.