ПРИВОДНОЙ РАБОЧИЙ ОРГАН МАШИНЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ КОРНЕЙ ЛАКРИЦЫ Российский патент 2000 года по МПК A01D31/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для добычи корневой массы лакрицы в качестве лекарственного и технического сырья.

Известна машина для извлечения корневищ корнеотпрысковых сорняков, в которой ротор выполнен подпружиненным и снабжен молотками и контрмолотками с гребенчатыми полозьями (RU, патент, N 2017372. МПК⁵ А 01 D 25/02, 91/02. Заявлено 1991, опубликовано 1994).

К недостаткам подобного приводного рабочего органа относятся ограниченные функциональные возможности и неприемлемость для работы в более тяжелых условиях при добыче корней лакрицы.

Известно также устройство для уборки корней растений, которое снабжено сбрасывающим рабочим органом, выполненным в виде цилиндрического барабана, на наружной поверхности которого закреплены лопасти под углом к его оси (SU, авторское свидетельство, N 1706438. МПК⁵ А 01 D 25/02, 91/02.- Заявлено 1989, опубликовано 1992).

Недостаток данного приводного рабочего органа, используемого в процессе уборки корней лакрицы, - низкие показатели качества и надежности работы. Это обусловлено значительными энергозатратами на отделение комьев почвы и грунта от скелетных корней и корневищ и повышенной повреждаемостью корней - их пробкового и лубяного слоев.

Техническая задача: повышение качественных показателей и надежности работы, снижение энергоемкости процесса добычи и степени засыпания извлеченных корней.

Поставленная задача реализуется тем, что в приводном рабочем органе машины для добычи корней лакрицы, содержащем цилиндрический барабан, на наружной поверхности которого закреплены лопасти, последние смонтированы в пакеты и установлены с равным шагом по длине барабана, при этом периферийные кромки лопастей каждого пакета размещены с удалением от оси барабана по координатам цепной линии, описываемой уравнением вида
y=a•ch(x/a),
где y - координата по оси ординат;
a - параметр цепной линии;
x - координата по оси абсцисс;
ch - гиперболический косинус.

Параметр цепной линии равен величине радиуса лопасти с минимальным удалением ее периферийной точки. Каждая лопасть имеет ступенчатую переднюю грань. Количество ступеней на лопастях варьируется от 2 до 7. Угол раствора между полками ступеней в направлении периферийной кромки лопасти увеличивается от π/2 до 3π/4.
На фиг. 1 изображен приводной рабочий орган машины для добычи корней лакрицы, вид в плане.

На фиг. 2 - то же, вид с правого торца.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Приводной рабочий орган для извлечения корней и корневищ из корнесодержащего пласта смонтирован на раме машины для добычи корней в технологической последовательности за подрезающим и извлекающим рабочими органами. Рабочий орган для извлечения корней содержит цилиндрический барабан 1, цапфы 2 и лопасти 3. Лопасти 3 закреплены на наружной поверхности цилиндрического барабана 1. Лопасти 3 каждого типоразмера установлены в пакетах 4, 5, 6, 7 и 8. Пакеты 4-8 смонтированы с равным шагом t по длине барабана 1. Периферийные кромки 9, 10, 11, 12, 13 лопастей 3 соответственно в пакетах 4, 5, 6, 7 и 8 размещены с удалением от оси x'-x барабана 1 по координатам цепной линии, описываемой уравнением вида
y=a•ch(x/a),
где y - координата по оси ординат;
а - параметр цепной линии;
x - координата по оси абсцисс,
ch - гиперболический косинус.

Параметр a цепной линии (1) равен величине радиуса лопасти 3 в пакете 4, имеющей минимальный радиус описанной окружности, т.е. отрезок 0-9 равен минимальному удалению периферийной точки 0 от продольной оси x'-x (а = R₁). Для надежного выполнения технологического процесса окружная скорость периферийных кромок лопастей 3 в пакете 4 должна быть в 8-10 раз больше поступательной скорости машины, т.е. V₁: V_м = 8...10,
где V₁ - окружная скорость лопасти 3;
V_м - поступательная скорость машины.

При поступательной скорости машины V_м = 2 м/с величина окружной скорости должна быть в диапазоне 16-20 м/с. При частоте вращения корпуса 1 приводного рабочего органа 4,5 с^-1 (270 об/мин) угловая скорость вращения приводного рабочего органа равна 28,26 рад/с. Отсюда следует величина минимального радиуса описанной окружности для лопастей 3 в пакете 4
R₁= V/ω; R₁ = 20/28,26 = 0,707 м.

При t = 150 мм радиусы описанных окружностей для лопастей 3 в пакетах 5, 6, 7 и 8 составляют соответственно R₂ = 723 мм; R₃ = 772 мм; R₄ = 855 мм; R₅ = 977 мм; R₆(x=707) = 1091 мм (справочное значение).

Каждая лопасть 3 имеет ступенчатую переднюю грань 14, На грани 14 выполнены ступени 15, 16, 17 и 18. Количество ступеней 15-18 на гранях 14 лопастей 3 в пакетах 4-8 варьирует от 2 до 7. Угол раствора α между полками 19, 20, 21 ступеней 16, 17 и 18 увеличивается от π/2 до 3π/4 в направлении к периферийной кромке лопасти.

Приводной рабочий орган машины для добычи корней лакрицы функционирует следующим образом,
Машина агрегатируется с тракторами класса тяги 30-60 кН. Колесные и гусеничные тракторы должны быть снабжены независимыми валами отбора мощности. При поступательном движении агрегата подрезающими рабочими органами машины производится срезка корнесодержащего слоя прямоугольного сечения с размерами 0,5-0,6 х 1,1-1,2 м. Наклонными подъемниками пласт приподнимается над канавой и направляется к вращающимся лопастям 3 в пакетах 4 - 8. Лопасти 3 в крайних пакетах 8, установленные по бокам цилиндрического барабана 1, первыми взаимодействуют с подрезанным пластом, т.к. периферийные кромки 13 лопастей 3 максимально удалены от оси вращения x'-x ротационного рабочего органа. Периферийные кромки 13 лопастей 3 в пакете 8 имеют максимальную окружную скорость. Удаленные кромки 12 лопастей 3 в левом и правом пакетах 7 вторыми взаимодействуют с корнесодержащим слоем. Так как радиус R₄ периферийной кромки 12 удаленных концов пакета 7 лопастей меньше радиусов R₅, то со стороны удаленных концов лопастей 3 в пакетах 8 возникают боковые составляющие сил от давления пласта. Эти составляющие по отношению к продольной оси пласта, совпадающей с направлением движения машины, создают пару изгибающих моментов. Этими моментами корнесодержащий пласт деформируется в направлении к координатной оси O-y. Для извлечения корней и корневищ лакрицы подрезанный корнесодержащий слой подвергается знакопеременным деформациям изгиба благодаря размещению кромок 9-13 лопастей 3 в пакетах 4-8 по кривой, описываемой цепной линией.

В данном случае корнесодержащий пласт подвергается максимальным деформациям в поперечной плоскости, т.к. усилие от веса пласта направлено вбок и связанные почвенные агрегаты претерпевают растягивающие воздействия. Известно, что для разрушения макросвязей в почвенных комьях при деформации почвы и грунта путем приложения изгибающих и растягивающих усилий требуются минимальные энергозатраты. Таким образом, удаление периферийных кромок лопастей 3 от оси вращения по координатам цепной линии способствует эффективному крошению переуплотненного и переувлажненного верхнего слоя почвы и нижнего горизонта грунта, связанных дерниной, корнями многолетних трав и лакрицы. Кроме этого, описанное конструктивное выполнение лопастей 3 с уменьшающимся радиусом описанной окружности R₅ - R₁ к середине барабана 1 за счет существенной разницы окружных скоростей удаленных кромок 9-13 лопастей 3 в пакетах 4-8 способствует укладке корней и корневищ лакрицы слоем с малой шириной на середине убранной полосы. При этом корни и корневища ориентируются по направлению движения агрегата. Интенсивность отделения почвенных агрегатов от скелетных корней обеспечивается тем, что ступени 15-18 наносят точечные удары по обрабатываемому слою, вызывая при этом наибольшие разрушения связей почвы в макроагрегатах. Ступенчатое выполнение передних граней 14 лопастей 3 в каждом пакете обеспечивает интенсивное извлечение корней и исключает их захлестывание на лопасти 3.

Расчет радиусов лопастей приведен в таблице.

Рабочий орган содержит цилиндрический барабан (1), на наружной поверхности которого закреплены лопасти (3). Лопасти (3) смонтированы в пакеты (4-8) и установлены с равным шагом по длине барабана (1). Периферийные кромки (9-13) лопастей (3) каждого пакета (4-8) размещены с удалением от оси барабана (1) по координатам цепной линии, описываемой уравнением у = а • ch(x/a), где у - координата по оси ординат, а - параметр цепной линии, х - координата по оси абсцисс, ch - гиперболический косинус. Применение рабочего органа позволит повысить качество показателей и надежность работы. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Приводной рабочий орган машины для добычи корней лакрицы, содержащий цилиндрический барабан, на наружной поверхности которого закреплены лопасти, отличающийся тем, что упомянутые лопасти смонтированы в пакеты и установлены с равным шагом по длине барабана, при этом периферийные кромки лопастей каждого пакета размещены с удалением от оси барабана по координатам цепной линии, описываемой уравнением
у = а • ch(х/а),
где у - координата по оси ординат;
а - параметр цепной линии;
х - координата по оси абсцисс;
ch - гиперболический косинус. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что параметр а цепной линии равен величине радиуса лопасти с минимальным удалением ее периферийной точки от продольной оси. 3. Рабочий орган по п. 1, отличающийся тем, что каждая лопасть имеет ступенчатую переднюю грань. 4. Рабочий орган по п.3, отличающийся тем, что количество ступеней на лопастях варьируется от 2 до 7. 5. Рабочий орган по п. 3, отличающийся тем, что угол раствора между полками ступеней увеличивается в направлении к периферийной кромке лопасти от π/2 до 3π/4.