CZ282430B6

CZ282430B6 - Rotační kypřič půdy

Info

Publication number: CZ282430B6
Application number: CS895083A
Authority: CZ
Inventors: Benedek Horváth; Horváthné Cecilia Raffai; Ferenc Zöld
Original assignee: Agrikon Mezögazdasági Gépgyártó Üzletág
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1997-07-16
Also published as: FI894170A; FI894170A0; HUT52906A; DK442989A; CA1333761C; HU202702B; RU1804276C; EP0358014A2; YU170689A; EP0358014A3; DK442989D0; DD284575A5; CS8905083A2; US4991660A

Abstract

Rotační kypřič půdy má nosnou konstrukci (28) pro uchycení alespoň jednoho lopatkového kola (6), obsahujícího náboj (9), hřídel (10), ložiska (11) a kypřící lopatky (7). Nosná konstrukce (28) je upravena pro umožnění pohybu lopatkového kola (6) ve svislém směru. Kypřící lopatky (7) jsou spirálovitě tvarované s prodlouženými řeznými hranami a vyčnívají radiálně z náboje (9) a jsou rovnoměrně rozděleny po jeho obvodě. Rovina otáčení lopatkového kola (6) je skloněna vůči povrchu obdělávané půdy (24) o úhel (.alfa.) o velikosti 5.sup.o.n. až 75.sup.o.n., jehož rozevření směřuje proti směru (19) zpracování půdy (24), přičemž osa (25) souměrnosti příčného průřezu (16, 16a) každé lopatky (7) svírá s osou (15) otáčení lopatkového kola (6) úhel (.gama.), který je roven úhlu (.alfa.).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká rotačního kypřiče půdy, vhodného zejména pro kultivaci půdy, ničení plevele, drcení hrud, jakož i pro provádění jiných základních prací, spojených s obděláváním půdy.

Dosavadní stav techniky

V průběhu vývoje různého pracovního nářadí a nástrojů na zpracování půdy, v důsledku vzájemného působení úrovně techniky a agrotechnických znalostí, vznikaly různé stroje a zařízení pro kultivaci půdy, které časem nalezly větší či menší uplatnění v praxi.

Základním motivem pro vznik a výrobu různého nářadí tohoto druhu bylo zajištění výhodnějších podmínek pro pěstování užitkových kulturních rostlin.

Z dostupných zařízení se rozšířilo používání takových strojů a takového nářadí, které odpovídaly výnosu půdy a podmínkám zemědělské výroby. Aby se dosáhlo dobrého výnosu půdy, je třeba dobře upravit zhutněné a osazené záhony, zbavené plevele. Později je třeba vyplet plevel z řádků mezi záhony a povrch půdy je nutno provzdušnit do hloubky 2 až 6 cm. Zbytky stonků rostlin je třeba překrýt zeminou. Dalším úkolem je smísit s hlínou meliorační a plevel ničící přípravky a chemikálie.

Tyto pracovní operace dosud vyžadují použití řady jednoúčelových strojů a nářadí, což znamená, že po obdělávané půdě jednotlivě pojíždějí různé pracovní stroje.

Šetrné zpracování půdy vyžaduje používání takových zařízení, která mohou současně a při jednom průjezdu provádět několik pracovních operací.

Používání jednoúčelových strojů je spojeno s vyššími pořizovacími i provozními náklady. Dosud používané jednoúčelové stroje pro kultivaci půdy vyžadují také poměrně vysokou tažnou sílu potřebných tažných zařízení, což je opět spojeno s vysokými náklady.

Celkově lze konstatovat, že se v praxi požadují taková zařízení, jejichž nástroje provádějí pri jednom průjezdu terénem několik různých pracovních operací.

Z odborné literatury, patentové literatury i z praxe jsou známa různá řešení, která více či méně uspokojují tento požadavek.

Jsou známy rotorové kypřiče, které mají centrální náboj a radiálně dopředu čnící ozuby, které jsou vzhledem k přirozenému směru otáčení ohnuty dozadu. Společným znakem těchto zařízení je, že osa otáčení ozubů je souběžná s povrchem obdělávané půdy. Kola s ozuby jsou také uspořádána skupinově na společném hřídeli. Vzhledem ke směru vlečení tohoto zařízení je osa otáčení skupinově uspořádaných kypřících kol nakloněna o 90°. Dalším znakem těchto zařízení je, že jsou vhodná výlučně pro kypření půdy mezi řádky. Nevýhodou je, že šířka pásu půdy, který mohou zpracovat, je velmi malá, hmotnost tohoto zařízení je poměrně vysoká a obsluha obtížná.

V souhrnu lze říci, že tato zařízení neuspokojují funkční požadavky, kladené na obdělávání půdy. Vzhledem k vysoké hmotnosti dochází často ke zlomení ozubů, vnikání ozubů do půdy není v žádném případě uspokojivé a schopnost ničení plevele je nedostatečná a nesplňuje příslušnou normu.

- 1 CZ 282430 B6

Jiné známé řešení spočívá ve vytvarování profilu ozubů nebo lopatek kultivačního zařízení, který má usnadnit jejich pronikání do půdy ve vertikálním směru.

Podle dalšího známého řešení jsou kypřiči kola zavěšena jednotlivě, čímž se má zabránit lámání 5 ozubů či lopatek.

Jak je tedy z uvedených příkladů provedení různých kultivačních zařízení zřejmé, používají se tyto stroje jen v určité omezené oblasti a k provádění speciálních prací. Vhodné zařízení by přitom mělo plnit několik funkcí, zejména nakypřit a rozdrobit 1 až 2 cm silnou povrchovou kůru 10 půdy, která brání pronikání klíčků kulturních rostlin, ničit plevel, provzdušnit půdu mezi řádky a umožnit vytváření menších hřbetin z nakypřené zeminy. Doba používání těchto zařízení v zemědělské výrobě představuje jen asi 1 až 2 % celkové doby, potřebné k obdělávání půdy.

Z uvedeného vyplývá, že se v současné době podílejí známá kultivační zařízení na celkových 15 zemědělských pracích jen v malé míře. Jiná zařízení na zpracování půdy jsou odlišného typu a provedení.

Je také třeba se zmínit, že se ke kypření půdy v současné době používají také různé výkopové stroje, k překrývání zbytků rostlinných stonků běžné pluhy a talířové pluhy, a ke zhutňování 20 půdy různé válce. Pro ničení plevele se používají kultivační plečky, k rozbíjení hrud drticí válce, zbytky rostlinných stonků se dělí a ničí speciálními řeznými kotouči, chemikálie pro ničení plevelů a půdní meliorační materiály se mísí s půdou pomocí kotoučových nebo lopatkových nožů, atd. O těchto zařízeních lze říci, že mají vedle výhodných vlastností také nedostatky, jejichž odstraněním by se dosáhlo značných ekonomických přínosů.

Jako příklad je možno uvést, že pluhy a kotoučové stroje na zpracování půdy hroudy převracejí, současně však mají negativní vliv na vlhkost obdělávané půdy. Výkopové stroje a kultivační plečky zase shromažďují plevel, zbytky rostlinných stonků a úlomky větví, čímž se rychle zanášejí a ucpávají. Kultivátorové plečky, sloužící k ničení plevele, je třeba každý druhý den 30 ručně ostřit, jinak nepronikají dosti dobře do půdy.

S výjimkou pluhů lze většinu uvedených zařízení na zpracování půdy úspěšně používat jen na málo vlhkých půdách. Hřbetinu z malých hrud lze vytvořit pomocí těchto známých zařízení jen velmi obtížně a nákladně a stejně obtížné je i ničení plevele po stranách hřbetin, překrývání 35 zbytků rostlinných stonků ajejich smísení se zeminou. Známá zařízení také vůbec nepřispívají k vyřešení problému osevu do slehlých půd.

Podstata vynálezu

Cílem řešení podle vynálezu není tedy jen odstranění nedostatků známých řešení, ale také rozšíření oblasti použití jednoho zařízení pro různé účely, zajištění lepších parametrů a vytvoření univerzálního a víceúčelového stroje na zpracování půdy, který bude schopen nahradit celou řadu dosud používaných jednoúčelových zařízení a u kterého navíc budou odstraněny nedostatky 45 známých zařízení.

Úkolem vynálezu je vyvinout nástroj pro obdělávání půdy, který šetří energii, je vhodný pro více typů půdy, provádí najednou větší počet půdních operací, který se za provozu nezanáší a neucpává, vhodně ničí plevel, zabezpečuje dobré drcení hrud, dobře mísí půdu, vhodně překrývá 50 zbytky rostlinných stonků, urovnává půdu, zhutňuje ji a umožňuje tvoření hřbetin. Tento nástroj musí také mít vysokou životnost ozubů či lopatek, které musí být vyměnitelné a odolné proti zlomení.

-2CZ 282430 B6

Předmětem vynálezu je tedy rotační kypřič půdy, vhodný k provádění všech základních pracovních operací při zpracování půdy. Podstatou řešení podle vynálezu je, že rotační kypřič je samostatně zavěšen na nosné konstrukci tak, že rovina otáčení lopatkového kola je skloněna vůči povrchu obdělávané půdy o úhel a 5 až 75°, přičemž rozevření úhlu směřuje proti směru zpracování půdy a osa souměrnosti příčného průřezu každé lopatky svírá s osou otáčení lopatkového kola úhel, který je roven úhlu a.

Těleso kypřiče sestává z náboje a spirálovitě tvarovaných lopatek, radiálně vyčnívajících z náboje, ohnutých proti směru přirozeného otáčení v průběhu otáčení pracovní operace. Lopatky jsou uspořádány tak, že při vlečení vnikají do půdy, ve které vykonávají pohyb ve směru příčném na směr zpracování půdy. Poloha lopatky, vnikající do půdy, je vzhledem k ose otáčení nastavena tak, že v okamžiku dosednutí na povrch půdy je možný řez půdy ve svislé poloze, to znamená, že úhel který svírá rovina otáčení lopatkového kola s povrchovou plochou půdy, je stejný jako úhel, který svírá osa souměrnosti průřezu lopatky s osou otáčení.

U výhodného provedení vynálezu prodloužené řezné hrany lopatek leží v jedné rovině.

Dále je výhodné, když podélné zaoblení lopatek tvoří evolventu, přičemž lopatky jsou v náboji upevněny rozebíratelným spojem.

Podle dalšího výhodného provedení má každá lopatka symetrický lichoběžníkový průřez, takže lopatka může být obrácena po opotřebení jedné hrany a lze ji použít jako pravostrannou nebo levostrannou.

Dále je výhodné mezi lopatkové kolo a nosnou konstrukci umístit nastavitelný pružný spojovací člen, např. pružinu.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení rotačního kypřiče podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 - znázorňuje spojení mezi tělesem kypřiče, pracovním strojem a tažným zařízením, obr. 2 - představuje konstrukční uspořádání tělesa rotačního kypřiče a řezy kypřícími lopatkami, obr. 3 - pohled na těleso kypřiče v jeho jednotlivých pracovních polohách, obr. 4 - pohybové vztahy součástí tělesa kypřiče.

Příkladné provedení vynálezu

Těleso kypřiče 3, upevněné na nosné konstrukci 28, vyžaduje, aby jeho úhlová poloha byla konstantní, přičemž však má sledovat terénní nerovnosti ve vertikálním směru. Jinou podmínkou bezporuchové funkce kypřiče 3 je, že při uvíznutí jeho lopatek 7 nesmí dojít k jejich porušení nebo zlomení, kypřič 3 se musí z půdy 24 zvednout a po přejetí překážky vrátit do původní pracovní polohy. Kolo 4 umožňuje sledovat nerovnosti terénu a při uvíznutí kypřícího ústrojí zabraňuje zlomení lopatek 7 pružina 5 a ústrojí, znázorněné na obr. 1.

Lopatkové kolo 6 s kypřícími lopatkami 7 je s pracovním strojem spojeno pomocí hlavy.8. Na obr. 2 je také znázorněno účelné uložení lopatkového kola 6, jehož náboj 9, hřídel 10 a lopatky 7, upevněné na náboji 9, tvoří konstrukční jednotku, otočnou v ložiskách 11 hlavy 8.

-3CZ 282430 B6

Lopatkové kolo 6 je spojeno s nábojem 9. Na lopatkovém kole 6 je upevněno několik lopatek 7, které jsou vzhledem k náboji 9 uspořádány ve stejném vzájemném rozestupu. Každá lopatka Ί má podélně obloukovitý tvar aje zahnuta proti smyslu otáčení lopatkového kola 6, vyvolávaného obdělávanou půdou. Rozestup mezi lopatkami 7 lopatkového kola 6 se zvětšuje směrem od náboje 9 k vnějšímu průměru lopatkového kola 6.

Příčné průřezy obloukovitě prohnutých lopatek 7, radiálně vyčnívajících z náboje 9 lopatkového kola 6, jakož i lopatky 7 v rovině osy otáčení 15. mají v příčném směru tvar rovnoramenného trojúhelníku, přičemž šířka 17 lopatky 7 tvoří ramena tohoto rovnoramenného trojúhelníku, a výška 18 lopatky 7 tvoří jeho základnu. Ramena rovnoramenného trojúhelníku vytvářejí ostří lopatek 7, svírají stabilní ostrý úhel, nebo jsou jinak upravena pro řezání.

Se zřetelem k pronikání do půdy je u konstrukce lopatkového kola 6 výhodné, je-li úhel γ, který svírá osa souměrnosti 25 příčného průřezu 16 a lopatky 7 s osou otáčení 15 lopatkového kola 6, stejný jako úhel a, který svírá lopatkové kolo 6, případně jeho rovina otáčení s povrchem obdělávané půdy. Tento vztah je zřejmý z obr. 3/a.

Opravy rotačního kypřiče usnadňuje, jsou-li lopatky 7 uloženy v náboji 9 lopatkového kola 6 vyměnitelně. Na obr. 2 je znázorněno vhodné upevnění lopatek 7. Za tímto účelem jsou ve spojovacích třmenech 12 upínací šrouby 13 s pojistnou maticí.

Tažné zařízení J vleče pracovní stroj 2 ve směru 19 zpracování půdy 24. Vlečením přichází lopatkové kolo 6 do otáčivého pohybu a jeho lopatky 7 prořezávají půdu 24.

Rovina otáčení lopatkového kola 6 je skloněna vůči povrchu obdělávané půdy 24 o úhel a o velikosti 5 až 75°, přičemž rozevření úhlu směřuje proti směru 19 zpracování půdy 24. Osa 25 souměrnosti příčného průřezu 16. 16a každé lopatky svírá s osou 15 otáčení lopatkového kola 6 úhel y, který je roven úhlu a.

Těleso kypřiče je prostorově relativním pohybem svých lopatek 7 vhodně uzpůsobeno pro plnění agrotechnických funkcí.

Při zkouškách kypřiče bylo ověřeno, že lopatkové kolo 6 se při záběru s půdou 24 otáčí ve směru svého vnějšího průměru, daného hroty lopatek 7 - obr. 4.

Okamžitý střed 23 otáčení lopatkového kola 6 se nyní nachází na vnějším průměru na straně lopatek 7 lopatkového kola 6, v bodě nejvíce vzdáleném od osy otáčení 15.

Z obr. 4 jsou zřejmé pohybové vztahy lopatkového kola 6. Relativní pohybové vztahy vzhledem k půdě 24 jsou dány okamžitým středem 23 otáčení lopatkového kola 6. V oblasti označené „A“ na obr. 4 je posuv bodů lopatkového kola 6 ve směru 19 zpracování půdy 24 zanedbatelně malý. V průběhu vstupu do oblasti „A“, případně výstupu z této oblasti, dochází k pohybu ,J1“ ve svislém směru, a tento pohyb představuje již významný posuv - obr. 3. Tak lze zjistit, že se lopatky 7 pohybují v oblasti „A“ prakticky ve vertikálním směru.

Toto zjištění je vlastní podstatou pracovní činnosti lopatkového kola 6 a z něho také vyplývá vhodné a účelné konstrukční provedení lopatek 7.

Lopatky 7, pohybující se ve vertikálním směru, rozřezávají zbylé rostlinné stonky, kořeny a hroudy, pokud to umožňuje odpor, který tomuto zařízení klade půda 24 ve formě reakční síly.

-4CZ 282430 B6

Má-li půda 24 kyprou strukturu, nedochází k přetínání rostlinných zbytků, lopatky 7 je pouze zatlačují do půdy 24. U hrud je tomu obdobně. Ve vrstvě, která se nachází pod vrstvou zpracované půdy 24, dochází k zatlačování hrud, čímž se tato spodní vrstva zhutňuje a struktura půdy 24 se homogenizuje.

V důsledku otáčení lopatkového kola 6 se v oblasti ,J3“ zrychluje pohyb lopatek 7 ve směru vlečení a ve směru příčném, čímž lopatky 7 prořezávají půdu 24, to znamená, že ve směru 19 zpracování je půda 24 prořezána příčným pohybem lopatek Ί. Přitom jsou přeřezány kořeny rostlin, půda 24 se kypří a drobí, načež se lopatky 7 z půdy 24 vertikálně zvedají a překrývají zbytky rostlinných stonků.

V průběhu posuvu z okamžitého středu 23 otáčení je možno pohyb lopatek Ί charakterizovat jako kontinuálně se zrychlující. Na této skutečnosti je založena dobrá samočisticí schopnost lopatkového kola 6.

Oblast „C“ představuje oblast samočištění, ve které se lopatka 7 pohybuje vůči povrchu půdy 24 ve směru 19 zpracování půdy 24 dvojnásobnou rychlostí V_e=2Vh a zvedá se z půdy 24 ve vertikálním směru.

V oblasti „D“ protínají lopatky 7 zbývající půdu 24 ve směru 19 pohybu, čímž se převrací plevel, půda 24 se mísí a srovnává.

Okamžité pohybové poměry lopatkového kola 6 jsou dány relativní polohou okamžitého středu 23 otáčení. Na obr. 4 je znázorněna konstrukce, velikost a směr nebo smysl výsledné pohybové rychlosti V_£ daných bodů lopatkového kola 6.

Výslednou rychlost V» lze rozložit do dvou složek, a to ve směru 19 zpracování půdy 24 na rychlost Vh a v příčném směru na rychlost V^. Na obr. 4 jsou znázorněny výsledné pohybové poměry rychlosti V_s některých důležitějších obvodových bodů, jakož i relativní hodnoty některých rychlostních složek ve směru 19 zpracování půdy 24, označené jako rychlost Vh, a v příčném směru, označené jako rychlost Vt.

Charakter a kvalita agrotechnických úkolů, které je třeba řešit, je také ovlivňována úhlem a. který svírá rovina otáčení 26 lopatkového kola 6 s povrchem půdy 24. Má-li úhel a malou hodnotu, je také pracovní hloubka, dosažitelná lopatkovým kolem 6, menší, se zvětšujícím se úhlem se úměrně zvětšuje i hloubka záběru.

Při malé hodnotě úhlu a a při menší šířce lopatek 7 má vedení v půdě 24 menší účinnost. Při zvětšeném úhlu a a větší šířce lopatek 7 může mít lopatkové kolo 6 i plnicí funkci, přičemž se dosahuje i příznivějšího promísení zeminy. Proveditelné agrotechnické práce tedy závisejí na průřezu lopatek 7 ajejich poloze.

Úhel a, který svírá rovina otáčení 26 lopatkového kola 6 s povrchem půdy 24 je stejný jako úhel y, který svírá osa souměrnosti 25 příčného průřezu 16 lopatek 7 s osou otáčení 15.

Je-li úhel a větší než úhel y, zvyšuje se schopnost záběru lopatky 7. Je-li úhel a menší než úhel y, snižuje se schopnost záběru lopatky 7 a současně se zvyšuje zhutňovací účinek. Schopnost záběru je také závislá na úhlu sklonu lopatky 7 a na tloušťce jejího příčného průřezu 16.

Je-li příčný průřez 16 a ostrý úhel břitu lopatky 7 menší, je schopnost pronikání lopatky Ί do půdy 24 uspokojivá, stupeň zhutňování se snižuje, zatímco při zvětšeném ostrém úhlu břitu lopatky 7 se zhoršuje její schopnost pronikání do půdy 24, ale zvyšuje se zhutňování půdy 24.

-5CZ 282430 B6

Na obr. 4/a je znázorněna lopatka 29, která má lichoběžníkový příčný průřez 16a. Tento průřez umožňuje upínání lopatky 29 v náboji 9 i v opačném směru.

Výhodou řešení podle tohoto vynálezu je vytvoření zařízení pro kultivaci půdy, které je vhodné pro celou řadu pracovních operací, spojených se zpracováním půdy. Toto řešení odstraňuje nedostatky známých kultivačních zařízení a umožňuje využívat dosud v omezené míře používaných rotačních kypřičů pro nejrůznější agrotechnické práce.

Navíc toto zařízení zabezpečuje bezporuchový provoz, nezanáší se zeminou a zbytky rostlin, dostatečně ničí plevel, účinným drcením hrud se na nakypřené půdě překrývají rostlinné stonky a mísí se s půdou, a ve tvrdých půdách se stonky rozsekávají. Zařízení také umožňuje regulovat zhutnění obdělávané vrstvy půdy na 20 až 30 cm hloubky.

Rotační kypřič podle vynálezu je vhodný ke kultivaci půdy zcela vyschlé i velmi mokré, k přehmování malých hrud a rozvolňování zeminy, k ničení plevele a k obdělávání okopanin mezi řádky, zejména proto, že odpadá nutnost častého ostření lopatek. Nedochází také k poškozování kulturních rostlin nánosy plevele a zeminy mezi lopatkami.

Zařízení umožňuje také obrácenou funkci, čímž se zachovává vlhkost půdy. Používání tohoto zařízení je hospodárné, snižuje počet průjezdů tažného zařízení, čímž se čelí nežádoucímu zhutňování půdy a naopak, toto zařízení umožňuje dosáhnout kvalitní půdní struktury.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rotační kypřič půdy je tvořen nosnou konstrukcí pro uchycení alespoň jednoho lopatkového kola, obsahující náboj, hřídel, ložiska a kypřiči lopatky, přičemž nosná konstrukce je upravena pro umožnění pohybu lopatkového kola ve svislém směru a kypřiči lopatky, spirálovitě tvarované a s prodlouženými řeznými hranami, radiálně vyčnívají z náboje a jsou rozděleny rovnoměrně po obvodě náboje, vyznačující se tím, že rovina otáčení lopatkového kola (6) je skloněna vůči povrchu obdělávané půdy (24) o úhel (a) o velikosti 5 až 75°, jehož rozevření směřuje proti směru (19) zpracování půdy (24), přičemž osa (25) souměrnosti příčného průřezu (16, 16a) každé lopatky (7) svírá s osou otáčení (15) lopatkového kola (6) úhel (γ), který je roven úhlu (a).

2. Rotační kypřič půdy podle nároku 1, vyznačující se tím, že prodloužené řezné hrany lopatek (7) leží v jedné rovině.

3. Rotační kypřič půdy podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podélné zaoblení lopatek (7) tvoří evolventu, přičemž lopatky (7) jsou v náboji (9) upevněny rozebíratelným spojem.

4. Rotační kypřič půdy podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že lopatka (7) má symetrický lichoběžníkový příčný průřez (16a).

5. Rotační kypřič půdy podle nároku 4, vyznačující se tím, že mezi lopatkovým kolem (6) a nosnou konstrukcí (28) je nastavitelný pružný spojovací člen, zejména pružina (5).