3.2. Обґрунтування конструкції ґрунтообробного робочого органу

У культиваторів для обробітку ґрунту забезпечується ешелонованість розміщення робочих органів та збільшення загальної ширини захвату. Широко використовуються підпружинені робочі органи з розпушувальними або полольними лапами 30-330 мм завширшки, подрібнювачі грудок та вирівнювачі поверхні. До основних робочих органів розпушувачів належать плоскорізна та чизельна лапи, дисковий подрібнювач, котки та ротаційні борони (різних типів). Допоміжними елементами конструкції розпушувача є рама, опорні та транс­портні колеса. Розпушувач для різноглибинного обробітку ґрунту є одним із найскладні­ших ґрунтообробних знарядь типу чизелів.

Різноглибинний чизельний обробіток ґрунту передбачає поєднання мілкого суцільного та глибокого смужного розпушення за певного взаємного роз­міщення робочих органів чизельного типу. Основні агротехнічні вимоги до основних робочих органів наступні:

- поєднання двох типів чизельних робочих органів - для мілкого розпушення орного шару ґрунту та його поглиблення;

- глибина суцільного мілкого розпушення 12...22 см;

- глибина ходу робочих органів для смужного поглиблення шару ґрунту Н₁;

- ширина глибокорозпушувача 5 - 20 см;

- відстань D між розпушеними смугами в нижньому шарі ґрунту.

- відстань S між стояками суміжних робочих органів у ряду, що відповідає умові незаклинювання скиби.

При недостатній відстані між робочими ор­ганами верхнього і нижнього ярусів виникає згруджування ґрунту, оскільки елементи верхньої скиби стикаються з нижніми до падіння їх на дно бороз­ни. Розпушення ґрунтового середовища клином є одним із найпоширеніших способів поліпшення його властивостей. Обсяги застосування розпушення ґрунту без обертання скиби знаряддями неполицевого типу зростають і найближчим часом можуть становити 25 - 35 % всіх посівних площ в Україні.

Агротехнічні вимоги до розпушувачів передбачають їх роботу на глибину 5 - 22 см, а при розущільненні підорного шару ґрунту до 35 см, з 75 %-м розпушен­ням ґрунту, збереженням 60 - 80 % рослинних решток на поверхні поля та гребінчастістю поверхні, що не перевищує 5 см. Плоскорізи та розпушувачі (чизелі) доцільно ширше використовувати в зонах недостатнього зволоження, а також на агрофонах з незначною кількістю рослинних решток замість оран­ки, особливо весняної. Це дає змогу скоротити на 20 - 40 % терміни проведен­ня обробітку ґрунту, зменшити на 6 - 12 кг/га витрати пального, вирішити загальні проблеми ґрунтозахисту при лімітованому енергозабезпе­ченні.

Передпосівний або суцільний обробіток виконують залежно від глибини загортання на­сіння та потрібної щільності обробленого шару ґрунту. На полях з підвище­ною вологістю ґрунту перевагу слід віддавати додатковому комплектуванню агрегатів зубовими боронами, культиваторними лапами, а в посушливих умовах котками різних типів.

Виконання кількох операцій обробітку ґрунту цими машинами пов'язане з багаторазовим переміщенням їх по полю, яке призводить до значного ущіль­нення і розпилення ґрунту ходовими системами агрегатів. Для зменшення цих негативних явищ останніми роками широко застосовують комбіновані машини та агрегати.

Передпосівний обробіток ґрунту на попередньо обробленому агрофоні найефективніше здійснюють комбіновані ґрунтообробні агрегати, які залежно від стану ґрунтового середовища можуть мати різні набори робочих органів.

Перевагами цих ґрунтообробних машин є:

- заміна 5 - 6 одноопераційних агрегатів;

- скорочення на 30 % витрат пального, праці, термінів виконання робіт;

- збереження вологи в ґрунті;

- створення однорідного за щільністю посівного шару ґрунту.

Виходячи з огляду літературних джерел за обраною темою магістерської роботи та аналізу напрацювань у галузі вдосконалення ґрунтообробних робочих органів, можна виділити основні напрями розвитку машин та основних робочих органів. Першим напрямом розвитку знарядь для поверхневого та мілкого обробіт­ку ґрунту є суміщення кількох різнопланових робочих органів в одній комбі­нованій машині, збільшення ширини захвату нових знарядь. Агрегати на їх­ній основі порівняно з аналогічними мають продуктивність на 40...60 % ви­щу, економлять час, зберігають вологу в ґрунті, сприяють відтворенню родю­чості ґрунтів. Конструкція широкозахватного важкого секційного культивато­ра-розпушувача КПШ-10, який має ширину захвату 10 м, розроблена для аг­регатування з тракторами класу тяги 30 кН.

Другим напрямом є удосконалення і розроблення нових конструкцій культиваторів з активними робочими органами, що дає можливість ефекти­вніше використовувати потужні енергонасичені трактори.

В результаті проведеного аналізу сучасних проблем обробітку ґрунту нами запропонована конструкція ґрунтообробного робочого органу з можливістю повертання культиваторної лапи в горизонтальній площині.

Ґрунтообробний робочий орган (рис. 3.2) складається з нерухомого циліндричного стояка та Г-подібного стояка культиваторної лапи, які з'єднуються між собою обертовою кінематичною парою.

Рис. 3.2. Кінематична схема ґрунтообробного робочого органу

з можливістю обмеженого повертання культиваторної лапи

в горизонтальній площині:

А - носок різальної лапи; С-С - вісь обмеженого повертання Г - подібного стояка різальної лапи; 8 - центр мас різальної лапи; 0-0 - вісь Г - подібного стояка різальної лапи; 2а - кут розхилу різальної лапи; 2φ - кут обмеженого повертання різальної лапи в горизонтальній площині

Для підвищення ефекту повертання культиваторної лапи в симетричне положення відносно напрямку руху вісь Г-подібного стояка лапи необхідно наблизити до її носка. Щоб забезпечити рівномірність глибини обробітку ґрунту, необхідно пустотілий циліндричний стояк жорстко прикріпити до рами ґрунтообробної машини. Повертання культиваторної лапи конструктивно обмежено кутом . Для пом'якшення удару стояка лапи по пустотілому стояку встановлені демпферні пластини (пара 4-го кінематичного класу).

Під час роботи лапа розпушує ґрунт, підрізає бур'яни та залишає на полі рослинні рештки. При цьому бажаними є максимальне звільнення робочого органу від рослин та ґрунту при мінімальних витратах енергії для виконання заданого технологічного процесу.