Дисковые лущильники

Рис. 1. Мотокультиватор среднего класса, оснащенный лущильниками, в процессе работы практически весь травяной покров вывозит за пределы участка

Рис. 2. Дисковые лущильники

Совершенствуем мотокультиватор и приспособления к нему

Основная обработка почвы

Трудно себе представить начинающего огородника, который не сталкивался с проблемой первичной обработки определенного участка земли.

Если вы приобрели участок, который несколько лет не обрабатывался, то, скорее всего, он в конце лета будет выглядеть примерно так, как показано на рис. 1.

Что должен сделать начинающий огородник осенью?

Первое — скосить сорняки и вывезти их с участка или уложить в компостную кучу.

Второе — организовать глубокое рыхление почвы.

На участках до 5 соток эти процессы выполнить несложно, если вы молоды и у вас есть время и помощники с хорошим здоровьем, а также соответствующие инструменты и приспособления — коса, грабли, вилы, тачка, лопата и т.д. Само собой разумеется, что трудоемкость процессов возрастает с увеличением площади участка (количества соток), возраста огородника и уменьшением числа помощников.

Если вы огородник уже с солидным опытом и осенью на своих картофельных участках (и не только картофельных) для восстановления плодородия почвы сеете сидераты — рожь, люцерну, викоовсяную смесь и т.д., то проблема основной обработки почвы у вас возникает ежегодно.

Поэтому и у начинающего огородника, и у огородника с опытом работы рано или поздно появляется желание иметь надежного помощника, который в любой момент поможет выполнить даже самую трудоемкую операцию на земле — мотокультиватор.

Естественно, его следует выбрать с учетом площади обрабатываемого участка и функциональных возможностей, обеспеченности навесными инструментами.

Для первичной и основной обработки земли дисковыми лущильниками достаточно мотокультиватора среднего класса, имеющего одну передачу при движении в направлении «вперед».

Как показали испытания, с помощью такого мотокультиватора без особых физических нагрузок в течение 8 ч можно выполнить лущение поверхности почвы на участке площадью до 25 соток.



Назначение инструмента

Дисковые лущильники разработаны специально для высокоэффективной подготовки почвы в летне-осенний период, а именно: удаления надповерхностного травяного покрова и лущения поверхностного слоя на фиксированную глубину. Предназначены для установки на мотокультиваторы среднего класса.

Высокая эффективность работы лущильников при рыхлении почвы достигается за счет следующих технических решений:

реализация метода «резания со скольжением»;

наличие специальной защиты ступицы между корпусом редуктора и первой фрезой, а также в межфрезовом пространстве;

Рис. 3. Мотокультиватор, оснащенный дисковыми лущильниками и сцепным устройством с двумя сошниками, используется на участке с плотным травяным покровом и высотой стеблей до 0,6 м

Рис. 4. Поверхность почвы на участке до и после обработки

принудительное ограничение глубины рыхления поверхностного слоя почвы;

конструктивное исполнение левого и правого лущильника.

Реализация метода «резания со скольжением». В конструкции лущильников осуществлена идея обработки почвы (рыхление) по так называемому методу «резания со скольжением». Он, по сравнению с другими методами обработки, обеспечивает большее тяговое усилие, необходимое для поступательного перемещения мотокультиватора в прямолинейном направлении. При этом процесс рыхления выполняется плавно. Почва обрабатывается тремя плоскими дисковыми зубчатыми фрезами, закрепленными на ступице под углом меньше прямого и развернутыми друг к другу на определенный угол.

Защита ступицы. Специальная защита ступицы в зоне между корпусом редуктора и первой фрезой, а также в зонах межфрезового пространства уменьшает объем и плотность наматывания стеблей сорных растений. Конструктивно защита выполнена в виде секций цилиндрической формы, закрепленных на плоскостях фрез, при этом продольные оси ступицы и секций совпадают. Защита ступицы была введена в конструкцию лущильника после специальных испытаний, которые позволили определить объем и плотность наматывания стеблей сорных растений на ступицы разного диаметра.

Ограничение глубины. Лущение — процесс, который предваряет глубокую зяблевую обработку почвы. Основная цель лущения — разрушение поверхностного слоя почвы. Именно для повышения эффективности этого процесса конструкцией лущильника предусмотрено принудительное ограничение глубины рыхления поверхностного слоя при выполнении лущения.

Это обеспечивает равномерную глубину рыхления на всей площади участка, увеличивает скорость движения мотокультиватора, а соответственно, его производительность и качество лущения.

Глубину лущения ограничивают колеса цилиндрической формы, закрепленные на наружных плоскостях крайних фрез, при этом продольные оси колес и ступиц, на которых крепятся фрезы, совпадают. Радиус колес меньше радиуса образующей, по которой вращаются зубья фрез.

Эта разница и определяет глубину рыхления почвы. Ширина ободов колес выбрана по результатам испытаний.

Конструктивное исполнение лущильников. В процессе лущения участвуют два лущильника, которые закрепляются соответственно на левую и правую полуоси редуктора мотокультиватора. Фрезы лущильников жестко закреплены на ступицах под углом меньше прямого (имеют «угол атаки» по отношению к направлению движения мотокультиватора), причем конец полосы рыхления, выполняемого одной фрезой, является началом полосы рыхления, выполняемого следующей фрезой. Фрезы при рыхлении создают горизонтальное (радиальное относительно полуоси редуктора) усилие для перемещения мотокультиватора, а также осевое усилие, смещающее мотокультиватор перпендикулярно направлению движения. Осевое усилие нежелательно, поскольку увеличивает физические нагрузки на оператора при движении мотокультиватора в прямолинейном направлении. Чтобы этого избежать, углы атаки фрез правого и левого лущильников выполнены зеркально относительно направления движения. При таком расположении фрез осевые усилия взаимно уравновешиваются, что исключает причину нежелательного изменения направления движения и уменьшает физические нагрузки на оператора.

Мотокультиватор и приспособления

Лущильники предназначены для установки на мотокультиваторы среднего класса, имеющие, как минимум, одну передачу для движения в направлении «вперед».

Лущильники устанавливают на полуоси редуктора мотокультиватора в соответствии с маркировкой: «ЛЕВ» на левую полуось, «ПР» на правую полуось. Крепление лущильников на полуосях осуществляют через отверстия в полуосях с помощью винтов с головками с выпрессовкой под внутренний шестигранный ключ.

На раму мотокультиватора закрепляют сцепное устройство, на крайние посадочные места его поперечной планки устанавливают два сошника (рис. 3).

Лущильники, установленные на мотокультиватор среднего класса, обеспечивают ширину обработки поверхности почвы 60 см, глубину 5— 8 см.



Испытания

Лущильники прошли испытания на участках с плотным травяным покровом с хорошо развитой корневой системой (рис. 4). Высота стеблей травяного

Рис. 5. Дисковые лущильники с зубчатыми фрезами, установленные на мотокультиваторе среднего класса

Рис. 6. Мотокультиватор после ручной очистки лущильников от сорняков

покрова на первом участке составляла до 0,6 м, на втором — до 1,5 м.

Испытания проводились на мотокультиваторах среднего класса при движении в направлении «вперед» на повышенной, регулируемой по числу оборотов двигателя, передаче.

В ходе испытаний оценивались показатели, определяющие трудоемкость выполнения операции лущения:

степень физических нагрузок на оператора по поддержанию мотокультиватора при движении в прямолинейном направлении;

обеспечение конструкцией лущильников требуемой минимальной глубины разрушения поверхностного слоя и степени удаления из почвы травяного покрова при первичном проходе мотокультиватором полосы на испытательном участке;

объем травяного покрова и плотность наматывания стеблей на наружные поверхности лущильников;

трудоемкость последующей ручной очистки лущильников от стеблей;

средняя скорость выполнения операции лущения на участках с различной высотой стеблей травяного покрова.



Результаты испытаний

Результаты испытаний мотокультиватора с лущильниками на первом участке показали следующее.

В начале процесса лущения при отсутствии поступательного движения зубья фрез начинают разрыхлять структуру поверхностного слоя почвы. Рыхление почвы сопровождается одновременным частичным удалением (перемещением) ее из-под лущильников в сторону, противоположную направлению движения, и в направлении, перпендикулярном направлению движения. При этом почва под ободами ограничительных колес не рыхлится. Лущильники заглубляются в почву до тех пор, пока обода ограничительных колес не коснутся поверхности почвы (рис. 5).

При наличии на поверхности травяного покрова процесс рыхления сопровождается одновременным удалением из почвы стеблей растений вместе с корневой системой. При поступательном движении мотокультиватора лущильники наклоняют стебли растений по направлению движения, а затем полностью удаляют их из почвы или отделяют от корневой части.

Эффективность этого процесса зависит от линейной скорости поступательного движения мотокультиватора и линейной скорости вращения зубьев фрез. При этом вторая должна быть больше первой. Соотношение скоростей движения мотокультиватора и вращения фрез выбирает оператор, как правило, практическим путем.

При таком соотношении скоростей вращения лущильников и движения мотокультиватора удаленные из почвы растения частично выбрасываются фрезами из зоны рыхления в направлении, противоположном направлению движения, частично цепляются за острые края зубьев фрез и наматываются на защиту ступиц.

Ранее проведенные испытания конструкций лущильников с разными диаметрами защиты ступицы показали, что плотность и объем наматывания стеблей тем больше, чем меньше диаметр защиты ступицы. Исходя из этого, диаметр защиты ступиц сделан максимально возможным.

Как показали испытания, такая конструкция лущильников обеспечивает требуемую глубину разрушения поверхностного слоя и достаточно высокую степень удаления из почвы травяного покрова при минимальных физических нагрузках на оператора.

Объем и плотность наматывания стеблей травяного покрова длиной до 0,6 м на наружные поверхности лущильников были незначительны, не было потребности в периодической очистке поверхностей лущильников.

Средняя скорость движения мотокультиватора при лущении достигала до 20 м/мин.

Во время испытаний было замечено, что плотность наматывания в большей степени зависит от диаметра ступицы и в меньшей — от длины стеблей. Чтобы подтвердить эти выводы, для испытаний выбрали участок с высотой травяного покрова до 1,5 м (см. рис. 1).

При лущении участка стебли сорных растений частично цеплялись не только за острые зубья фрез, но и друг за друга, постепенно наматываясь на защиту фрез образовывали вокруг лущильников своеобразный «сноп».

В процессе лущения по мере увеличения объема «снопа» наблюдалось явление «рыскания» мотокультиватора. Это увеличивало физические нагрузки на оператора, что приводило к ухудшению качества лущения. В определенный момент проведение лущения вообще становилось невозможным. Чтобы нормализовать процесс лущения, оператору приходилось через определенные промежутки времени делать вынужденные остановки и проводить ручную очистку лущильников. При этом было замечено, что при большом диаметре защиты ступицы наматывание стеблей происходит, но не настолько плотно, как при малом, и их легко можно очистить вручную (рис. 6).

После очистки лущильников от стеблей процесс лущения нормализуется, обеспечивая при этом требуемую минимальную глубину разрушения поверхностного слоя и достаточно высокую степень удаления из почвы травяного покрова.

Заключение

В процессе испытаний проводилось сравнение эффективности работы дисковых зубчатых лущильников и штатных ножевых фрез, входящих в комплект мотокультиватора, по основному параметру, определяющему эффективность инструмента, а именно: уровню физических нагрузок на оператора при выполнении лущения.

При выполнении лущения штатными фрезами, особенно в начале процесса, на плотной почве наблюдалась повышенная вибрация мотокультиватора (причина — ударное резание ножей фрез), что приводило к его «рысканию» и увеличению физических нагрузок на оператора из-за сложности удержания движения мотокультиватора в прямолинейном направлении. Лущение первого испытательного участка с высотой травяного покроя до 0,6 м сопровождалось частыми вынужденными остановками для выполнения очистки фрез от стеблей травы, наматываемой на фрезы. Объем стеблей был настолько значителен, что процесс дальнейшего лущения продолжать было практически невозможно. Ручная очистка фрез тоже оказалась непростым занятием, к тому же небезопасным в связи с высокой вероятностью травмирования кистей рук, так как плотность наматывания стеблей травы на ступицу фрез была весьма высокой.

Лущение второго испытательного участка с высотой травяного покрова до 1,5 м вообще оказалось невозможным из-за большого объема наматывания стеблей на фрезы и высокой его плотности.

Сравнение результатов испытаний позволило еще раз убедиться в том, что для выполнения операции лущения необходим принципиально новый инструмент, особенно для обработки значительных по площади участков.

Итак, в конструкции дисковых зубчатых фрез учтены те недостатки, которые присущи ножевым фрезам, причем для их изготовления потребовались минимальная номенклатура металла и достаточно недорогие технологические процессы.

Как показали испытания, дисковые зубчатые фрезы позволяют выполнять лущение больших по площади участков с высоким травяным покровом без дополнительных физических затрат на предварительное скашивание.



Олег КЛИБАНСКИЙ,

г. Киев.

Тел.: (044) 355-08-00,

(067) 307-07-58.