ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Технология поверхностной обработки почвы с применение ротационного почвообрабатывающего орудия.

Рекомендуемая область пременения

Сельскохозяйственное производство.

Назначение, цели и задачи проекта

Рыхление почвы с обеспечением мелкокомковатой структуры. Задача, на решение которой направлен данный проект – упрощение конструкции, снижение тягового сопротивления и сбережение ресурсных затрат, формирование выровненного почвенного ложе для последующей укладки семян, повышения их всхожести и увеличения урожайности.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Известно ротационное почвообрабатывающее орудие, включающее горизонтальный барабан, выполненный из дисков, которые соединены между собой стяжками с рыхлящими зубьями, при этом зубья предыдущего  стержня по отношению к зубьям последующего расположены в шахматном порядке, на каждом из стержней установлены дополнительные зубья, каждый из которых расположен между двумя основными с угловым смещением относительно них. при этом диаметр окружности, проведенной через вершины режущих кромок дополнительных зубьев, меньше диаметра аналогичной окружности основных зубьев (SU, авторское свидетельство № 1042629. МПК³ А 01 В 21/02; А 01 В 35/28. Ротационное почвообрабатывающее орудие // В.В. Труфанов, В.А. Юзбашев, З.Г. Сонис, П.М. Гильштейн и Н.И. Чебан (СССР). Заявлено 11ю01ю1982, опублик. 23.09.1983. Бюл. № 35).

К недостаткам описанного орудия относятся недостаточное полное уничтожение сорной растительности, перемешивание и иссушение почвы.

Известно ротационное почвообрабатывающее орудие, содержащее установленные на горизонтальной оси диски, в котором с целью повышения качества обработки почвы, каждый снабжен закрепленными по его периметру ножами, каждый из которых имеет форму трапеции, обращенной меньшим основанием к диску, и расположен под углом к плоскости вращения диска (SU, авторское свидетельство № 1535395. А1. МПК⁵ А 01 В 21/04. Ротационное посвообрабатывающее орудие // А.Н. Коперин (СССР). Заявлено 19.04.1998, опублик. 15.01.1990. Бюл. № 2).

К недостаткам данной конструкции орудия относятся недостаточно полное подрезание сорняков, перемешивание влажных и сухих слоев почвы, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Известно также ротационное орудие для обработки почвы на клонах, содержащее на продольно-горизонтальном валу зубья, расположенные на валу по винтовой линии, а расстояние от носка зубьев до оси вращения вала увеличивается по ходу выполнения технологического процесса и определяется по формуле

R_i=R_max-H(n-i)/n,

при этом ширина захвата зубьев  уменьшается по ходу выполнения технологического процесса и определяется по формуле

в_ш=1,2^n+1-i.в_max,

где R_i – расстояние от носка до оси вращения вала i-го зуба;

R_max – расстояние от носка до оси вращения вала последнего зуба;

H- ширина рабочей части зуба;

n– количество зубьев на валу;

i– номер зуба;

в_i- ширина захвата первого зуба, а угол между смежными зубьями равен 30….90^о (SU, авторское свидетельство № 1376956. МПК⁴ А 01 В 33/04. Ротационное орудие для обработки почвы на склонах //В.Д. Демьянов, В.Н. Гнев и Б.М. Мильман (СССР). Заявлено 30.09.1986, опублик. 29.02.1988. Бюл. № 8).

К недостаткам этого ротационного орудия относятся сложность конструкции, повышенные энергетические затраты на обработку почвенного горизонта, недостаточно полное уничтожение сорняков, перемешивание и иссушение почвы, а также и снижение урожайности сельскохозяйственных культур.

Данное ротационное орудие принято нами в качестве ближайшего аналога.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Ротационное почвообрабатывающее орудие содержит раму 1 (см. рисунок), кронштейн автоматической сцепки 2, опорные колеса 3 и 4, установленный посредством поводков 5 и 6 на горизонтальной оси блок 7 дисков с ножами 8. Каждый нож 8 имеет форму плоского многоугольника с режущей кромкой 9 по периметру. орудие снабжено дополнительными блоками 10 и 11 Блоки 10 и 11 установлены уступами вперед к основному блоку 7. Каждый дополнительный блок 10(11) кинематически связан с опорным колесом 3(4). Блок 10 с опорным колесом 3, равным образом блок 11 с опорным колесом 4, кинематически связан механической передачей. В качестве последней может служить открытая цепная передача 12. Передаточное отношение передачи 12 определяется из выражения i=Дб/Дк, где Дб – диаметр описанной окружности по концам режущих кромок ножей блока дисков; Дк – диаметр обода опорного колеса; i= 0,5-0,7.

Основной блок 7 снабжен тормозом, встроенным в полости блока 7 дисков. Тормоз имеет фрикционные и нажимные диски. Диски тормоза взаимно сопряжены упругими элементами. Каждому ножу 8 придана форма ромба. Нож 8 имеет режущие кромки 9,45 выполненные по периметру ножа 8. Каждый нож 8 наклонен к диаметральной плоскости блока 7 дисков под углом r, равным 50….70^о. Режущая кромка 9 ножа 8 образована заточкой внешней плоскости под углом а . Рабочая поверхность 13 ножа 8 покрыта износостойким материалом (напыление, наплавка разных сплавов). Угол g при вершине ромба между режущими кромками 9 выполнен равным 70-80о. ножи 8 сопряжены с блоком 7 (10, 11) дисков посредством стоек 14, имеющих параболическую форму. Меньшая диагональ ромба каждого ножа 8 выполнена больше в 1,05-1,10 раза шага расстановки смежных стоек 14 на поверхности блока 7 (10, 11) дисков. Каждая пара поводков 5 и 6 соединена с рамой 1 посредством горизонтального и поперечного расположенного к направлению движения шарнира 15 и горизонтального шарнира 16 с продольной осью качания. Каждый блок 7(10,11) дисков с кронштейном автоматической сцепки 2 связан гибкой тягой 17. Стойки 14 к блокам 7, 10 и 11 закреплены средствами крепления 18. Каждый нож на привалочной плоскости стойки 14 зафиксирован парой винтов 19.

Орудие для поверхностной обработки почвы работает следующим образом. Трактор с навешенным орудием выезжает на поле, подлежащее обработке, и с помощью гидравлической навески механизатор опускает орудие на поверхность поля до касания дневной поверхности поля опорными колесами 3,4. При движении по полю лапы рабочих органов 10, 11 входят в зацепление с почвой и начинают вращаться. При этом они передают вращение через цепную передачу 12 и крутящий момент на звездочки, установленных на цапфах опорных колес 3 и 4. Это обеспечивает снижение тягового сопротивления орудия, так как величина противодействия опорных колес 3,4 значительно больше крутящего момента, передаваемого от рабочих органов 10, 11. цепная передача обеспечивает тормозной момент рабочих органов 10, 11 и проскальзывание  режущих ножей 8 в слое почвы. Режущие кромки 9 подрезают сорняки и рыхлят поверхностный слой почвы. Блок дисков 7 с ножами 8, оборудованный встроенным тормозом, противодействует вращению и обеспечивает проскальзывание режущих кромок ножей 8. Это приводит к полному подрезанию сорняков и рыхлению почвы. Как только ножи 8 при вращении выходят на поверхность поля, сорняки  сбрасываются со стоек 14 благодаря ромбической форме ножей. Это предотвращает наматывание сорной растительности на режущие кромки 9 ножей 8. Для увеличения срока службы и самозатачивания ножи 8 имеют наплавку 13 твердыми сплавами – напылены износостойким материалом. Перед поворотом агрегата в конце гона орудие с помощью гидросистемы поднимают, блоки 7, 10, 11 с помощью гибких тяг 17 выглубляются. Агрегат осуществляет поворот, так как ножи 8 со стойками 14 размещены с перекрытием e=20-30 мм, то происходит полное подрезание сорняков. В описанной конструкции блоков 7, 10 и 11 стойки 14 размещены по винтовым линиям. Это обеспечивает равномерную нагрузку на рабочие органы и устойчивое выполнение технологического процесса: механическое подрезание корней и стеблей сорняков и рыхление верхнего почвенного слоя.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Повышение производительности на 20%, снижение энергетических затрат на 15%, увеличение урожайности на 15-20%, уменьшение технологических операций и общей трудоемкости на обработку на 20%.

Повышение производительности и снижение энергетических затрат обеспечивается за счет использования тягово-сцепных свойств орудия, что повышает коэффициент поливного действия

Увеличение урожайности обуславливается более качественным крошением почвы и созданием благоприятных условий для роста и развития растений.

Уменьшение технологических операций происходит за счет выполнения орудия как комбинированного агрегата. После его прохода по полю не требуется боронования, культивации и т.д.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Снижение энергетических затрат на 15%, уменьшение трудовых затрат в результате уменьшения технологических операций на 20%, сохранение структуры почвы и ее плодородия, обеспечение сохранности почвы в структурном состоянии и экономического развития.

Снижение энергетических затрат происходит из-за того, что орудие производит рыхление и крошение почвы на мелкокомковатую структуру за один проход, это же позволяет уменьшить число технологических операций.

Уменьшение числа проходов машин по полю снижает нагрузку на почвенный покров, уменьшает распыление почвы и обеспечивает сохранение структуры и ее плодородия.

Новые потребительские свойства продукции

Снижение металлоемкости технологического процесса на 30%, так как обработка производится комбинированным агрегатом, заменяющим несколько орудий.
Обеспечивается мелковатая структура почвы, формируется выровненное почвенное ложе для укладки семян, вследствие чего повышается их всхожесть и увеличивается урожайность.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам, предъявляемым к обработке почвы.

Стадия и уровень разработки

Разработан монетный образец, проведены контрольные испытания.

Предлагаемые инвестиции

2 млн. руб.

Рынки сбыта

Российская федерация, ближнее и дальнее зарубежье.

Возможность и эффективность импортозамещения

При проведении патентных исследований. Зарубежные аналоги не установлены.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

17.07.2007