НЕТРАДИЦИОННЫЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Почвообрабатывающие машины с винтовыми Рабочими органами

Почвообрабатывающие машины с винтовыми рабочими орга­нами являются разновидностью машин с активными рабочи­ми органами. Их рабочими органами являются винтовые поверхности» применению которых большое значение прида­вал В. П. Горячкин. Он указывал, что "... сама собой воз­никает мысль, что в будущем рабочей частью плуга должен быть вращающийся винт, как это делается в фрезах" [75].

Винтовые рабочие органы давно привлекают внимание ис-г следователей и изобретателей во' многих ^странах [76] . Об этом свидетельствует значительное число патентов по машинам со шнеками.

3 машинах с винтовыми рабочими органами поверхность шнека подобно отвалу лемешного плуга принимает подрезан­ный пласт почвы и оборачивает его. Шнек, как правило, располагается перпендикулярно продольной оси трактора, качество работы винтового плуга примерно такое же, как дискового. При работе плуга сопротивление почвы дает слагающую, направленную в сторону движения, как во фре­зерных машинах.

Плуг с продольно расположенным шнеком в зависимости от частоты вращения шнека и рабочей скорости может вы­полнять различную 'обработку почвы: от вспашки с оборо­том' пластов до измельчения на мелкие комки (как при фре­зеровании) . Такой шнековый плуг несколько более энер­гоемок, чем обычный, но почти вся необходимая для его работы энергия передается через ВОН трактора. Прн работе, шнековый плуг создает реактивную силу, направленную впе­ред по ходу агрегата.

Плуг со шнеком, установленным вдоль направления дви­жения агрегата, не получил распространения, так как он имеет небольшую ширину захвата и сложен по устройст­ву.

Представляет интерес шнековый плуг К. Кюнле [77] . Этот плуг может быть выполнен в двух вариантах: с одним шне­ком, ось вращения которого расположена под углом к нап­равлению движения, и с двумя шнеками, расположенными под Углом друг к другу симметрично продольной оси агрегата. В первом случае двухзаходные шнеки плугов работают с Перекрытием н осуществляют сплошную обработку почвы. Не­достатком такого плуга является наличие боковой состав - лягащей силы резания почвы, которая стремится развернуть плуг в сторону вспаханного поля.

При симметричном расположении шнеков боковые состав­ляющие сил резания взаимно уравновешиваются."Однако в этом случае посередине плуга получается разъемная бо­розда (свальный гребень).

Стремление компенсировать боковые силы, действующие на шнековый рабочий орган, расположенный перпендикуляр­но направлению движения агрегата, привело к созданию машины, состоящей из двух горизонтальных шнеков, распо­ложенных один за другим и имеющих противоположное нап­равление витков. Перед первым шнеком установлен каток, шарнирно соединенный с рамой машины. Он служит для при - катывания сорной растительности и стерни, что облегча­ет ее измельчение шнеками. Шнеки получают вращение от ВОМ трактора. Разное направление витков шнеков также способствует интенсивному перемешиванию почвы с расти­тельными остатками и ее аэрации [78] . Эта машина служит дйя дополнительной обработки после вспашки плугом, для ухода за! парами и для весенней предпосевной обработки почвы.

Шнековые рабочие органы могут использоваться для об­разования гряд. Примером может служить машина англий­ской фирмы "Вэллич", . рабочие органы которой выполнены в виде ротора с двумя спиральными шнеками с разным направлением витков. Диаметр шнеков уменьшается к сво­бодному концу. Привод роторов - от ВОМ трактора. На ра­ме машины установлено три ротора. Они при вращении сдви­гают почву от середины к краям, образуя в месте прохо­да борозду. При таком способе нарезания гряд не образу­ется крупных и плотных комков, что облегчит в будущем комбайновую уборку картофеля. После такой обработки почвы создаются хорошие условия для раннего созревания картофеля. Ширина захвата грядоделателя -2м, ширина гряд может изменяться в пределах 65-80 см-. Ширина зах­вата одного ротора - 45 см, наибольший диаметр шнека - 325 мм, частота вращения - 100 мин"'

Модификацией машины "Вэллич" является грядоделатель с фрезой вместо центрального ротора. Фреза разравнива­ет почву, поднятую боковыми шнеками, образует широкую и ровную грядку с тщательно измельченной ПОНВОЙ, ПОДГОТОВ" ленной под посев или посадку. ,

Основные технологические недостатки винтовых рабо­чих органов - плохое крошение пласта при обработке су­хих или переувлажненных почв, получение глыбистой па-

Доты, а также неполная заделка растительных остатков.

Недостаточное крошение объясняется особенностью вин­товой поверхности. Как известно, плужные корпуса обыч-, кых плугов с винтовой поверхностью также обладают недос­таточной крошащей способностью. Качество обработки поч­вы винтовыми рабочими органами примерно такое же, как дисковых лущильников и ітугов, но машины с винтовыми рабочими органами имеют ограниченную ширину захвата из-за невозможности копирования рельефа рабочими орга­нами, расположенными на жесткой оси. Однако этот недос­таток в винтовом (шнековом) рабочем органе можно пре­одолеть, выполнив его безвальным. К тому же, за счет уменьшения жесткости появляется возможность получить колебания витков рабочего органа.

При этом крошение почвы может быть значительно улуч - вено. Все это расширяет перспективу использования таких рабочих органов.

Изложенные соображения легли в основу принципиальной схемы комбинированного агрегата [79] . Агрегат (рис. 22) состоит из безвального винтового режущего элемента 1 (ти­па безвального шнека), расположенного внутри него шнека, включающего вал 2 и навивку 3, бортовых редукторов 4, шарниров 5, рамы б и механизма подвески 7 для присоеди­нения к навесной системе трактора. Винтовой режущий ра­бочий орган 1 и шнек 3 приводятся во вращение от вала отбора мощности трактора с помощью любого известного в технике привода.

При движении агрегата винтовой рабочий орган заглуб­ляется в почву и крошит ее. Улучшению крошения почвы и компенсации боковых сил способствует шнек 3, расположен­ный внутри винтового рабочего органа 1. Этот шнек должен "меть навивку, противоположную винтовому рабочему орга - 5У, или вращаться в противоположную сторону. Наличие Двух таких рабочих органов дополнительно к перечислен­ным создает гладкую (без свальных гребней и развальных 'орозд) обработанную поверхность. Такой рабочий орган Дает возможность за счет регулировки частоты вращения винтовой части 1 и шнековой 3 в широких пределах ^менять качество обработки и приспосабливаться к изме­няющимся свойствам почвы.

В дополнение к изложенному у данного рабочего органа есть большие преимущества перед существующими комбинирован­ными агрегатами, Все известные комбинированные агрегаты ■ имеют большую длину (порядка 5-Ю м). Данный агрегат при диаметре пружины 400-600 мм будет иметь длину примерно 1-1,5 м. Он выполнен навесным^ поэтому легко может пере­водиться в транспортное положение.

Для повышения качества обработки гребневой поверхнос­ти почвы был предложен ротационный рыхлитель [80] , в котором спирально-пластинчатый рабочий орган выполнен в виде двух конических спиралей с противоположным направ­лением навивки. При этом меньшими основаниями спирали обращены вовнутрь, т. е. в сторону продольной оси рыхли­теля. Каждая спираль подпружинена относительно осн и на­ружного фланца.

Ротационный рыхлитель, Перемещаясь по откосу гребня, обрабатывает его на глубину 4 - 5 см. Под действием уси­лия пружины спирально-пластинчатый рабочий орган прижима­ется наружным фланцем к откосу гребня и в зависимости от изменения профиля гребня копирует его. При выполнении технологического процесса элементы спирали постоянно ко­леблются, т. е. перемещаются вдоль своей оси, чем и обес­печивается их очищение от налипшей почвы и растительных остатков, и исключается их. забивание почвой.

Использование ротационного рыхлителя позволяет за один проход агрегата разрыхлять поверхность откосов гребня |и подрезать раннюю сорную растительность. , Проведенные исследования [81] различных вариантов однорядного спирально-винтового рыхлителя показали, что он в режиме свободного качения не удовлетворяет требова­ниям предпосевной обработки гребнистой поверхности поля и дна борозды.

На устранение этих недостатков, а также на улучшение мульчирования почвы и заделку^растительных"остатков после уборки, например зерновых культур, направлено пока­занное на рис.-23 почвообрабатывающее орудие [82}., смонтированное на жат^е.

В почвообрабатывающем орудии рабочий орган выполнен в ввде четырех пружинных рыхлителей 1-4, расположенных' Попарно с образованием двух батарей. Рыхлители 1 и 3 имеют правостороннюю навивку, а рыхлители 2 и 4 - лево­стороннюю. При этом витки пружин 1 и 2 смещены в осе­вом направлении относительно витков рыхлителей 3 и 4 на

Рис.23. Почвообрабатывающее орудие, смонтированное на жатке зерноуборочной машины

Половину шага пружин. Такое выполнение и расстановка рых­лителей приззаны обеспечивать качественное измельчение поверхности почвы и выравнивание микрорельефа поля. Рых­лители монтируются снизу днища жатки 5. Пара рыхлителей кинематически связана с другой парой посредством цепной передачи 6.

При движении жатки по полю рыхлители 4 и 2 за счет взаимодействия с почвой приводятся во вращение. Кинема­тическая снязь 6 обеспечивает также вращение рыхлителей 3 н 4 с подрезанием жнивья. Вращающиеся рыхлители, ко­пируя рельеф поля, осуществляют смещение верхнего слоя почвы на глубине 4-5 см, дробление почвенной корки, из­мельчение жнивья, корневищ сорняков и выравнивание мик­рорельефа поля.

Качественная работа рыхлителей обеспечивается при диаметрах спирали 210-240 мм и 360-400 мм и ее ширине * соответственно 60-80 мм и 120-140 мм [81] . Совмещение 4 операций скашивания жаткой ЖРБ-4,2и лущения стерни спирально-винтовым почвообрабатывающим орудием позволя­ет накопить продуктивную влагу в пахотном слое почвы. По сравнению с существующей технологией снижаются тру - : доемкость процесса на 40,7%, металлоемкость и энергоем­кость - соответственно на 9,8 и 29,4%.

Описанная схема расстановки спирально-винтовых почво­обрабатывающих рабочих органов использована и в ротаци­онной бороне [83] .

В машине для обработки почвы [84] спирали расположен­ных друг за другом приводных рабочих органов заходят одна в пространство другой с возможностью контактирова­ния их витков. Спирали могут иметь одинаковый или раз­личные диаметры. Недостатком этой машины является то, что витки каждой спирали имеют жесткую связь с проходя­щим внутри нее валом, что не дает ей возможности копи­ровать микрорельеф почвы.