МАШИНА ДЛЯ ДОБЫЧИ КОРНЕЙ СОЛОДКИ Российский патент 1998 года по МПК A01D25/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для добычи корней растений, залегающих на значительной глубине, например корней солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.), солодки уральской (Glycyrrhiza uralensis Fisch) и солодки Г.Г.Коржинского (Glycyrrhiza korshinskyi G. Grig).

Известно орудие для выкопки корневищ, включающее рабочий орган для вырезания пласта, выполненный в виде вертикально установленных спаренных дисков и лемеха, транспортирующие устройства и бункер, в котором с целью недопущения защемления пласта спаренные диски установлены под углом один к другому с вершиной, обращенной в сторону, противоположную направлению движения (SU, авт. св. N 305842, кл. A 01 d 25/02, заявлено 27.11.68, опублик. 11.06.71).

Солодка (Glycyrrhiza, всего 13 экотипов) из семейства бобовых (Fabaceae Linde) - многолетнее дикорастущее (в условиях Нижнего Поволжья до 25 лет и старше, определенное по годичным кольцам), а в последние годы и как культура солодка, возделываемая на плантациях, созданных по рядовой схеме посадки с шириной междурядий 60 и 70 см, размножаемая вегетативно и семенами. Корни солодки представляют собой центральный, материнский корень диаметром до 12 - 18 см и ярусно расположенные корни и корневища, отходящие от центрального корня в основном в радиальных направлениях, и представленных корнями, корневищами, утолщениями, почками возобновления (карабаш), вегетативным и парциальными побегами. Площадь, занимаемая одним центральным материнским корнем достигает 30 - 40 м². Суммарная длина корней достигает до 2000 м. Длина радиальных корней превышает 30 м. Диаметр корневищ достигает 6 - 8 см. Диаметр шнуровых корней в возрасте от 3 до 5 лет превышает 3 - 4 см. Плотность корней меньше 1 т/м³. Плотность корневищ 1200 - 1350 кг/м³. Чем старше корневище, тем больше плотность материала. Солодка произрастает в ассоциации бобово-злаковых и других травосмесей. Верхний слой почвы 0 - 30 см максимально переплетен корнями дикорастущих растений.

В описанном орудии транспортирующие устройства, выполненные в виде вибрационного грохота, клавишного грохота и наклонного транспортера, не способны выделить корни солодки из вырезанного пласта толщиной до 60 см.

Известна машина для уборки корней растений, преимущественно корней солодки, включающая раму, копирующие катки, рабочий орган для подкапывания и вырезания пласта, сепарирующее устройство, транспортер и бункер, в которой с целью уборки кондиционных корней солодки и улучшения качества их сепарации машина снабжена лемехом с отвалом, установленным перед рабочим органом, выполненным в виде установленной в одной плоскости пары односторонних подкапывающих лап с пальцами, и размещенным над рабочим органом лучевым ротором с отбойным битером и подпружиненными пальцами, при этом лучи ротора размещены асимметрично между пальцами рабочего органа, а отвал лемеха наклонен в сторону обработанного поля; пальцы в средней части выполнены дугообразными, а на концах - прямоугольными, причем лучевой ротор установлен концентрично дугообразной части пальцев; передние концы пальцев прикреплены к задней части подкапывающих лап посредством кронштейнов с приспособлением для изменения положения пальцев; рабочие кромки подкапывающих лап обращены друг к другу, установлены с перекрытием и зазором для схода неперерезанных корней (SU, авт. св. N 904548, кл. A 01 D 25/02, заявлено 20.08.80, опублик. 15.02.82).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся неудовлетворительное качество очистки корней и корневищ солодки лучевым ротором, его отбойным битером, отбойными битерами нижнего яруса, прутковым транспортером и отбойным битером верхнего яруса, большие энергозатраты, а также высокая материалоемкость прицепной машины и низкая надежность выполнения технологического процесса.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является устройство для уборки корней растений, преимущественно лакрицы, содержащее последовательно установленные покровосниматель с отвальной поверхностью, рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы, в котором с целью улучшения воспроизводства лакрицы устройство снабжено сбрасывающим рабочим органом, расположенным со стороны отвальной части покровоснимателя и торца рабочего органа для первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы; сбрасывающий рабочий орган выполнен в виде цилиндрического барабана, ось которого размещена в горизонтальной плоскости перпендикулярно продольной оси устройства, а на наружной поверхности барабана закреплены лопасти под углом к его оси (SU, авт. св. N 1706438, кл. A 01 D 25/02, A 01 D 91/02, заявлено 22.12.89, опублик. 23.01.92).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся недостаточно широкие функциональные возможности.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - расширение функциональных возможностей машины.

Технический результат - повышение выхода товарной продукции извлекаемых корней солодки, степени их очистки и снижение энергозатрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для добычи корней солодки, включающем раму, опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы, рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, фронтальные части которого снабжены режущими кромками на съемных лезвиях, на удаленной части от фронтального лезвия размещены подъемники подрезанного пласта почвы, а рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде ротора с радиально направленными клыками, причем упомянутый ротор размещен на дополнительной раме, соединенной шарнирно с основной рамой и снабженный возможностью перевода с рабочее и транспортное положения, при этом дополнительная рама снабжена экранами, размещенными впереди ротора; рама выполнена П-образной формы из вертикальных и горизонтальных балок; рама снабжена блоками кронштейнов навески, выполненными с возможностью навешивания на подвески тракторов класса тяги 3, 4, 5 и 6 тс; кронштейны навески снабжены разновеликими пальцами; дополнительная рама выполнена Н-образной формы; машина снабжена гидропроводом, размещенным между кронштейнами на вертикальных балках П-образной рамы и кронштейнами на нижних гранях Н-образной рамы; привод ротора размещен на дополнительной раме; привод ротора снабжен главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами цепных передач, установленных в полостях Н-образной рамы; ось поворота дополнительной рамы в шарнирах основной рамы выполнена соосной геометрическим осям предохранительной муфты и главного редуктора; дополнительная рама ротора соединена с рамой машины транспортной тягой; опорно-копирующие колеса снабжены винтовыми механизмами; экран ротора выполнен в виде криволинейных дуг, обращенных консолями в направлении вращения клыков ротора, и гибких звеньев цепи, концы которых ориентированы в сторону U-образного подрезающего ножа; экран из криволинейных дуг снабжен возможностью поворота относительно поперечной балки дополнительной рамы.

За счет того, что рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора с клыками и размещен на дополнительной раме с гидроприводом таким образом, что ротор воздействует на подрезанный пласт снизу, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображена машина для добычи корней солодки, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид в плане.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Машина для добычи корней солодки содержит раму 1, блоки кронштейнов 2, 3 и 4, опорно-копирующие колеса 5 и 6, последовательно установленные рабочий орган 7 для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган 8 для вторичной сепарации слоя почвы (фиг. 1 и 2).

Рама 1 выполнена сварной конструкции из полых вертикальных и горизонтальных балок, взаимно установленных П-образно. Места сопряжения балок усилены косынками.

Блок кронштейнов 2 навески машины размещен на горизонтальной балке рамы 1. На кронштейнах 2 выполнены соосные отверстия 9 - 11. Отверстия 9 и 10 выполнены с диаметром 30^+0,3 мм, а отверстие 11 - диаметром 40^+0,5 мм. Блок кронштейнов 3 навески размещен на левой вертикальной балке рамы 1. Блоки кронштейнов 3 и 4 выполнены в зеркальном отражении. Блоки кронштейнов 3 и 4 содержат по три вертикальных параллельных плиты, в которых выполнены соосные разновеликие отверстия. В этих отверстиях установлена пара ступенчатых пальцев 12 и 13 с номинальными диаметрами 60 и 35 мм. Блоки кронштейнов 2 - 4 позволяют навешивать раму 1 машины на навески тракторов класса тяги 3, 4, 5 и 6 тс (марки тракторов ДТ-75М, ДТ-175С, Т-150К, Т-4М, К-701М и Т-130.01.МГС и др.).

Опорно-копирующие колеса 5 и 6 установлены на шпильках 14 рамы 1. Колеса 5 и 6 снабжены винтовыми механизмами 15, позволяющими изменять глубину подкапывания от 30 до 60 см.

Рабочий орган 7 для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, включающего две наклонные стойки 16, 17, и с горизонтальной подошвой сопряжены по дуге окружности. Фронтальные части наклонных стоек 16, 17 и горизонтальной подошвы 18 снабжены режущими кромками 19 съемных лезвий 20. На удаленной части от горизонтального лезвия 20 подошвы 18 размещены подъемники 21. Подъемники 21 соединены с горизонтальной подошвой 18 кронштейнами 22 с осями 23 в них.

Рабочий орган 8 для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора 24 с радиально направленными клыками 25. Клыки 25 ротора 24 установлены по бокам подъемников 21 рабочего органа 7. Ротор 24 снабжен подшипниковыми опорами и размещен на дополнительной раме 26. Дополнительная рама 26 выполнена Н-образной формы. Рама 26 содержит две полые продольные балки и поперечную полую балку 27. Передние концы продольных балок дополнительной рамы 26 соединены с рамой 1 посредством двух пар кронштейнов 28 и снабжены возможностью перевода в рабочее и транспортное положение. Дополнительная рама 26 снабжена гидроприводом 29. Основания силовых цилиндров ЦС-75 гидроприводов 29 размещены на кронштейнах 30, установленных на вертикальных балках П-образной рамы 1. Штоки силовых цилиндров ЦС-75 шарнирно соединены с кронштейнами 31, установленными на нижних гранях дополнительной рамы 26. Привод ротора 24 снабжен телескопическим карданным валом 32 с шарнирами Гука, главным редуктором 33, предохранительной муфтой 34, двумя контурами цепных передач, размещенных в полостях продольных балок Н-образной рамы 26 и контрприводного вала, установленного внутри поперечной полой балки 27. Ось поворота дополнительной рамы 26 в кронштейнах 28 выполнена соосной осям предохранительной муфты 34 и главного редуктора 33. Дополнительная рама 26 с рамой 1 связана транспортной тягой 35, один конец которой соединен с поперечной полой балкой 27 дополнительной рамы 26, а другой конец установлен в блоке 2 кронштейнов навески. Транспортная тяга 35 снабжена винтовой муфтой 36. На поперечной балке 27 размещен экран 37 в виде гибких звеньев цепи, концы которых ориентированы в сторону U-образного подрезающего ножа 18. Второй экран 38 из криволинейных дуг, обращенных консолями в сторону вращения, снабжен возможностью поворота относительно поперечной балки 27 дополнительной рамы 26. Экраны 37 и 38 размещены впереди ротора 24.

Машина для добычи корней солодки работает следующим образом.

Экспериментальными данными установлено, что в слое 0 - 30 см содержится 40 - 45% корней солодки от запасов в метровом слое. В слое почвы 30 - 60 см находится еще 30 - 35% корней солодки. Увеличение выхода товарной массы добываемых корней солодки разумно добиваться увеличением толщины подрезанного пласта почвы, переплетенного корнями растений и солодки.

Машина может работать как на дикорастущих зарослях солодки, так и на плантациях культуры солодки. Надземные стебли предварительно скашивают и вывозят за пределы плантации.

С помощью блоков кронштейнов 2 - 4 навески агрегатируемый трактор переводит машину из транспортного положения в рабочее. Перед извлечением корней солодки винтовыми механизмами 15 опорнокопирующих колес 5 и 6 устанавливают глубину подрезания пласта в пределах 40 - 60 см с учетом залегания основных корневищ и корней солодки. Изменением длины центральной верхней подвески агрегатируемого трактора добиваются вертикального положения боковых балок рамы 1, а тем самым - горизонтального положения подошвы 18 наклонных стоек 16 и 17. При движении машины и включенном ВОМ трактора в результате взаимодействия режущих кромок 19 съемных лезвий 20 стоек 16, 17 и подошвы 18 производится подрезание почвенного пласта с корнями солодки. При дальнейшем движении машины подрезанный пласт поступает на наклонные подъемники 21 в направлении к ротору 24. Подъем пласта происходит при одновременном отделении почвы из подрезанного почвенного горизонта. При дальнейшем перемещении пласта почвы подъемниками 21 корни солодки встречаются с клыками 25 ротора 24. Они интенсивно деформируют пласт. Клыки 25 сепарируют почву между подъемниками 21 и частично ее отбрасывают назад в канаву. За счет вертикальных перемещений периферийных точек клыков 25 почва, находящаяся между скелетными и сосущими корнями и корневищами солодки, интенсивно деформируется и отделяется. Вследствие этого корни солодки отряхиваются, а плодородная почва сепарируется с них между подъемниками 21 в канаву. Очищенные корни солодки от почвы и тем самым облегченные от 2 до 10 раз (масса вертикальных корней солодки без почвы при диаметре 15 см достигает до 25 кг, а с почвой в корнях составляет 152-196 кг) резко отбрасываются назад клыками 25 на поверхность канавы. Кроме того, полет крупных корней и комьев почвы в сторону кабины трактора ограничен экранами 37 и 38, установленными над зоной работы клыков 25 вращающегося ротора 24.

При изменении глубины извлечения корней солодки силовыми цилиндрами ЦС-75 гидропривода 29 поднимают дополнительную раму 26 с ротором 24 при движении машины таким образом, чтобы корни из подрезанного пласта почвы выбрасывались без почвы на поверхность полосы и в направлении, обратном движению машины. Экраны 37 и 38 позволяют визуально оценить качество извлеченных корней, не выходя из кабины трактора. После корректировки положения ротора 24 по отношению к подъемникам 21 винтовой муфтой 36 убирают провис в транспортной тяге 35. Оптимальное положение клыков 25 ротора 24 по отношению к подъемникам 21 устанавливается при непрерывном движении машины и вращении ротора 24 с одновременным подъемом гидроприводом 29 дополнительной рамы 26. Привод ротора 24 в этом случае не выключается, так как ось шарниров дополнительной рамы 26 в кронштейнах 28 совмещена с геометрическими осями предохранительной муфты 34 и главного редуктора 36.

Извлеченные корни в течение 4 - 5 дн. сохнут на поверхности полосы, а затем их собирают механизированным способом для дальнейшей переработки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Машина предназначена для сельского хозяйства и может быть применена для добычи корней солодки. Машина содержит раму 1, опорно-копирующие колеса 5 и 6, последовательно установленные рабочий орган 7 для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы. Рабочий орган 7 для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, фронтальные части которого снабжены режущими кромками 19 на съемных лезвиях 20. На удаленной части от горизонтального лезвия 20 размещены подъемники 21 подрезанного слоя почвы. Рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора 24 с радиально направленными клыками, причем ротор 24 размещен на дополнительной раме 26, соединенной шарнирно с основной рамой 1, и снабженный возможностью перевода в рабочее и транспортное положения. Дополнительная рама 26 снабжена экранами 37 и 38, размещенными впереди ротора 24. Применение предложенного изобретения позволяет повысить выход товарной продукции извлекаемых корней солодки, степень их очистки и снизить энергозатраты. 1 с. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Машина для добычи корней солодки, содержащая раму, опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы, отличающаяся тем, что рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, фронтальные части которого снабжены режущими кромками на съемных лезвиях, на удаленной части от горизонтального лезвия размещены подъемники подрезанного слоя почвы, а рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора с радиально направленными клыками, причем упомянутый ротор размещен на дополнительной раме, соединенной шарнирно с основной рамой и снабженной возможностью перевода в рабочее и транспортное положения, при этом дополнительная рама снабжена экранами, размещенными впереди ротора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что рама выполнена П-образной формы из вертикальных и горизонтальных балок. 3. Машина по каждому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что рама снабжена блоками кронштейнов навески, выполненными с возможностью навешивания на подвески тракторов класса тяги 3, 4, 5 и 6. 4. Машина по каждому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что кронштейны навески снабжены разновеликими пальцами. 5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная рама выполнена Н-образной формы. 6. Машина по каждому из пп.2 и 5, отличающаяся тем, что она снабжена гидроприводом, размещенным между кронштейнами на вертикальных балках П-образной рамы и кронштейнами на нижних гранях Н-образной рамы. 7. Машина по каждому из пп.1 и 5, отличающаяся тем, что привод ротора размещен на дополнительной раме. 8. Машина по каждому из пп.1, 4 и 7, отличающаяся тем, что привод ротора снабжен главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами цепных передач, установленных в плоскостях Н-образной рамы. 9. Машина по каждому из пп.1, 4 и 7, отличающаяся тем, что ось поворота дополнительной рамы в шарнирах основной рамы выполнена соосной с осями предохранительной муфты и главного редуктора. 10. Машина по каждому из пп.1 и 5, отличающаяся тем, что дополнительная рама ротора соединена с рамой машины транспортной тягой. 11. Машина по п.1, отличающаяся тем, что опорно-копирующие колеса снабжены винтовыми механизмами. 12. Машина по п.1, отличающаяся тем, что экран ротора выполнен в виде криволинейных дуг, обращенных консолями в направлении вращения клыков ротора, и гибких звеньев, концы которых ориентированы в сторону U-образного подрезающего ножа. 13. Машина по каждому из пп.1 и 12, отличающаяся тем, что экран из криволинейных дуг снабжен возможностью поворота относительно поперечной балки дополнительной рамы.