МАШИНА ДЛЯ ДОБЫЧИ КОРНЕЙ И КОРНЕВИЩ ЛАКРИЦЫ В ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАРОСЛЯХ И НА ПЛАНТАЦИЯХ КУЛЬТУРЫ СОЛОДКИ GLYCYRRHIZA GLABRA L. И GLYCYRRHIZA URALENSIS FISCH Российский патент 2000 года по МПК A01D31/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для уборки корней лекарственных растений, залегающих на значительной глубине, например корней солодки голой, солодки уральской, солодки Г.Г. Коржинского.

Известна машина для выкопки солодкового корня, содержащая раму на опорных колесах, подкапывающий лемех, в которой, с целью снижения нагрузок на ходовую систему трактора и увеличения производительности, она снабжена двумя закрытыми кожухами-редукторами, каждый из которых имеет вал с двумя параллельными крестовинами, который установлен на подшипниках, расположенных на раме корпусов с неподвижными коническими шестернями, при этом валы редукторов установлены параллельно друг другу и соединены между собой посредством зубчатых колес, которые образуют пару противоположного вращения, причем каждая ось крестовины вала имеет установленную у ее центра с возможностью вращения на ней коническую шестерню, на корпусе которой со стороны большего основания расположена цилиндрическая шестерня, сопряженная с цилиндрической шестерней соседней крестовины этого же вала, при этом каждая из неподвижных шестерен сопряжена со всеми коническими шестернями одной крестовины, все конические и цилиндрические шестерни имеют соответственно одинаковый диаметр, а последние из них снабжены дебалансными грузами (см. SU, авторское свидетельство, N 1824049, М.кл.⁵ A 01 C 11/00. Машина для выкопки солодкового корня // Ежак П.И., Ханазаров А.А., Абидов А.Х., Давранбеков Х.Т., Косаев Е. К. Заявлено 09.01.1991, опубликовано 30.06.1993).

При правильном выборе конструктивных и геометрических параметров подкапывающего лемеха тягового усилия тракторов класса тяги 30 и 40 кН достаточно, чтобы беспрепятственно подрезать корнесодержащий пласт мощностью (сечением) 1,5х0,6 м. Результаты экспериментальных исследований показали, что вибрационный привод подкапывающего лемеха не обеспечивает отделение пласта даже легких почв от корневой массы солодки. Описанные в отличительной части формулы изобретения два редуктора усложняют конструкцию машины и не обеспечивают выполнение технической задачи.

Известен также способ извлечения корнеотпрысковых сорняков и машина для их извлечения, которая содержит раму, копирующее колесо, лемех, элеватор, сепаратор с ротором и бункер, где, с целью повышения эффективности в работе, ротор выполнен подпружиненным и снабжен молотками и контрмолотками с гребенчатыми полозьями, причем контрмолотки смонтированы на роторе при помощи осевого стержня, при этом сепаратор установлен с возможностью плоскопараллельного движения; полозья закреплены в контрмолотках на различной длине, причем последняя уменьшается в направлении от продольной оси машины; полозья выполнены из эластичного материала; ротор установлен на раме с возможностью регулирования его положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях (см. RU, патент, N 2017372, М.кл.⁵ A 01 D 25/02, 91/02. Способ извлечения корневищ корнеотпрысковых сорняков и машина для их извлечения // Алшинбаев М.Р., Ибдиминов А.А., Садыков Ж.С., Сейтменбетов Т.С. Заявлено 25.02.1991, опубликовано 15.08.1994).

Описанная прицепная машина малопроизводительна и неэффективна. Размещение ротора с молотками над подрезанным корнесодержащим пластом не обеспечивает отделение почвы и грунта от корней и корневищ солодки.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является 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, который выполнен 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; с целью снижения сопротивления почвы и корней на рабочем органе и исключения потерь корней при сепарации больших объемов вороха, пальцы в средней части выполнены дугообразными, а на концах прямолинейными, причем лучевой ротор установлен концентрично дугообразной части пальцев; с целью регулирования зазора между пальцами и лучами ротора, передние концы пальцев прикреплены к задней части подкапывающих лап посредством кронштейнов с приспособлением для изменения положения пальцев, с целью исключения зависания трудноперерезаемых корней сопутствующих растений, рабочие кромки подкапывающих лап обращены друг к другу, установлены с перекрытием и зазором для схода неперерезанных корней (см. SU, авторское свидетельство, N 904548, М.кл.³ A 01 D 25/02. Машина для уборки корней растений // Бондаренко Ю.С., Болотин В.М., Вайсман М.П., Варганов Л.А., Дятлев В. А., Магаляс Н.П., Трегуб Н.Н., Швец А.В. Заявлено 20.08.1980, опубликовано 15.02.1982).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся низкое качество добываемых корней и сложность конструкции машины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение качества добываемых корней и корневищ лакрицы.

Технический результат - повышение производительности, снижение материалоемкости, упрощение конструкции и повышение технологической и технической надежности машины.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной машине для добычи корней и корневищ лакрицы в естественных зарослях и на плантациях солодки Glycyrrhiza glabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch. , включающей раму, копирующие катки, рабочий орган для подкапывания и вырезания пласта и сепарирующее устройство в виде двух последовательно установленных приводных битеров, каждый из битеров снабжен радиально установленными клыками, периферийные кромки которых размещены по одноименной цепной линии в диаметральной плоскости каждого из них, при этом поверхность вращения одного из них имеет форму катеноида, а поверхность другого битера - бочкообразную; битеры и узлы их приводов размещены на дополнительной раме, соединенной шарнирно с рамой и связанной с ней посредством талрепа; привод битеров размещен в полости дополнительной рамы и снабжен последовательно установленными в кинематической цепи привода карданным телескопическим валом с шарнирами Гука по его концам, ведущего вала с двумя звездочками приводной зубчатой цепи с разделением потока передаваемой мощности на два параллельных русла посредством ведомых звездочек упомянутой цепи и валов, установленных в полостях продольных брусьев дополнительной рамы, концы которых соединены, например, цепными муфтами с приемными валами угловых конических редукторов, а шлицевые хвостовики выходных валов редукторов соединены с шлицевыми втулками корпусов битеров.

За счет того, что битеры снабжены клыками, концы которых размещены на корпусах с удалением периферийных точек по одноименной цепной линии, 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 которого 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.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена машина для добычи корней и корневищ лакрицы в естественных зарослях и на плантациях культуры солодки, вид в плане.

На фиг. 2 - то же, вид слева.

На фиг. 3 показана кинематическая схема привода битеров.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Машина для добычи корней и корневищ лакрицы в естественных зарослях и на плантациях культуры солодки Glycyrrhiza glabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch. содержит раму 1, копирующие катки 2 и 3, рабочий орган 4 для подкапывания и вырезания пласта, сепарирующее устройство в виде двух последовательно установленных приводных битеров 5 и 6 (см. фиг. 1 и 2).

Рама 1 выполнена из двух толстостенных труб 7 и 8, левой и правой стоек 9 и 10, кронштейнов навески 11, 12 и 13, кронштейнов 14 и 15 для установки копирующих катков 2 и 3, кронштейнов 16 и 17 для размещения рабочего органа 4 для подкапывания и вырезания корнесодержащего пласта лакрицы.

В кронштейнах 11-13 размещены с возможностью демонтажа пальцы 18, 19 и 20 соответственно с номинальными диаметрами 30 и 35 мм для соединения с тягами гидравлической навесной системы агрегатируемых тракторов класса тяги 30-40 кН (ДТ-75М, ДТ-175С "Волгарь", ВТ-100, ВТ-130, Т-150, Т-150К, Т-4М и др. ). Левая и правая стойки 9 и 10 образованы двумя боковинами из листовой стали толщиной 10 мм. Боковины стоек 9 и 10 дополнительно соединены стержнями 21. Это обеспечивает ажурную и прочную конструкцию рамы 1.

Копирующие катки 2 и 3 выполнены сферическими с радиусом сферы 300±2 мм. Ступицы с подшипниковыми опорами катков 2 и 3 размещены на полуосях 22 кронштейнов 14 и 15. Положение копирующих катков 2 и 3 конструктивно выполнено таковым, чтобы обеспечить устойчивое подкапывание корнесодержащего пласта рабочим органом 4 на глубине 0,45 м ± 3 см.

Рабочий орган 4 для подкапывания и вырезания пласта имеет U-образную форму с односторонним лезвием 23 на внутренней части. Лезвие 23 выполнено заточкой под углом 20±3^o одной из граней листовой или полосовой конструкционной стали толщиной 14-16 мм с маркой стали 60-65. Лезвие 23 имеет режущую кромку 24 толщиной не более 0,4-0,5 мм на фронтальной части рабочего органа 4. Стойки 25 и 26 рабочего органа 4 сопряжены с горизонтальным ножом 27 по дуге окружности радиусом 130-150 мм. Режущие кромки 24 стоек 25 и 26 наклонены к горизонту под углом 70±5^o. На горизонтальном ноже 27 со смещением назад от режущей кромки 24 лезвия 23 с заданным шагом наклонно установлены подъемники 28. Угол наклона подъемников 28 к горизонту - не более 40^o. Толщина подъемников 28 - не менее 12 мм. Верхние части стоек 25 и 26 болтами М30х100 соединены с кронштейнами 16 и 17 нижней трубы 8 рамы 1.

Сепарирующее устройство в виде двух последовательно установленных приводных битеров 5 и 6 размещено на дополнительной раме 29, соединенной шарнирно с рамой 1 и связанной с ней посредством талрепа 30. Шарниры 31 для связи рамы 1 с дополнительной рамой 29 размещены на левой и правой стойках 9 и 10.

Дополнительная рама 29 образована левым продольным брусом 32, правым продольным брусом 33 и поперечным брусом 34. Брусья 32-34 выполнены полыми и герметичными. Брусья 32-34 взаимно соединены сварными швами, а места сопряжений усилены косынками.

Каждый из битеров 5 и 6 снабжен радиально установленными клыками 35 и 36, периферийные кромки которых размещены по линии 37 в диаметральной плоскости каждого из них. Для битера 5 вогнутая часть цепной линии 37 максимально приближена к оси симметрии битера 5. При вращении клыков 35 битера 5 образуется поверхность вращения - катеноид (поверхность вращения цепной линии около ее директрисы, при этом поверхность катеноиды обладает исключительным свойством, а именно: любой ее кусок по площади меньше, чем всякая другая поверхность, ограниченная тем же контуром). Для битера 6 вогнутая часть цепной линии 37 максимально удалена от оси симметрии, а ветви цепной линии 37 ориентированы к оси битера 6. При вращении клыков 36 битера 6 образуется бочкообразная поверхность вращения. Клыки 35 и 36 битеров 5 и 6 сварными швами закреплены на цилиндрических корпусах 38. Каждый каркас 38 имеет пару фланцев с шлицевыми втулками (8x42H11x48H8x8D9). Клыки 35 и 36 на корпусах 38 битеров 5 и 6 взаимно смещены на половину величины шага расстановки каждого из них.

Талреп 30 ограничивает крайнее нижнее положение периферийных концов клыков 35 и 36 битеров 5 и 6 относительно горизонтальной плоскости, совмещенной с нижней плоскостью ножа 27 рабочего органа 4. Резьбовой шток 39 талрепа 30 посредством оси 40 соединен шарнирно с кронштейном 41 дополнительной рамы 29. Верхний конец 42 талрепа 30 соединен с левой стойкой 9 рамы 1 посредством овального звена. Это позволяет удаленному концу дополнительной рамы 29 свободно поворачиваться на шарнирах 31 в сторону кронштейна 11 рамы 1 и тем самым исключать аварийные ситуации при непредвиденных обстоятельствах и встречах с препятствиями на полосе движения.

Привод битеров 5 и 6 размещен в герметичной полости дополнительной рамы 29 (см. фиг. 1-3). Привод снабжен последовательно установленными в кинематической цепи привода карданным телескопическим валом 43 с шарнирами Гука 44 и 45, ведущего вала 46 с двумя звездочками 47 и 48 приводной зубчатой цепи с шагом 15,875 мм шириной 70 мм и разрывным усилием 89 кН. Посредством двух контуров цепной передачи 49 и 50 поток передаваемой мощности делится на два параллельных русла посредством ведомых звездочек 51 и 52. Число зубьев звездочки 47 равно 25, а звездочки 51 - 26. Число зубьев ведущей звездочки 48 второго цепного контура 50 равно 25, а ведомой звездочки 52 - 41. Передаточное отношение первого контура 49 цепной передачи i₁ = 0,9615, а передаточное отношение второго контура 50 зубчатой приводной цепи i₂ = 0,609756. Вращение битера 5 обеспечивает ведомая звездочка 52 вала 53, установленная в полости левого продольного бруса 32 дополнительной рамы 29. Свободный конец вала 53 соединен, например, цепной муфтой 54 с приемным валом углового конического редуктора 55. Шлицевой хвостовик 56 выходного вала редуктора 55 соединен с шлицевой втулкой корпуса 38 битера 5.

Вращение битера 6 обеспечивает ведомая звездочка 51 вала 57, установленная в полости правого продольного бруса 33 дополнительной рамы 29. Свободный конец вала 57 соединен также цепной муфтой 58 с приемным валом углового конического редуктора 59. Шлицевой хвостовик 60 выходного вала редуктора 59 сопряжен с шлицевой втулкой корпуса 38 битера 6.

Машина для добычи корней и корневищ лакрицы в естественных зарослях работает следующим образом.

Перед началом массовой заготовки лакричного сырья проводят технологические и технические подготовительные работы. К последней относится подготовка агрегата к работе и выполнение только двух регулировок.

Агрегатируемый трактор задним ходом подают к кронштейнам навески 11-13 и посредством пальцев 18-20 соединяют с тягами навесной системы трактора. Тяги трактора устанавливают по схеме "трехточечной наладки". Блокировочными цепями ограничивают боковые колебания рамы 1 при ее переводе в транспортное положение. Боковые колебания клыка 36 битера 6 от продольно-вертикальной плоскости симметрии агрегата не должны превышать ±3 см.

На выбранном участке (полигон, поле) рабочий орган 4 машины заглубляют на полную величину. Далее отвесом проверяют вертикальное положение центров труб 7 и 8 рамы 1. Изменением длины центральной верхней тяги устраняют несоответствие проверяемой величины - вертикального положения рамы 1. Далее при перемещении агрегата проверяют глубину колеи под копирующими катками 2 и 3. При глубине колеи в пределах 2-3 см технологический процесс машиной будет выполняться устойчиво при минимальном тяговом сопротивлении. Далее приступают к выполнению второй регулировки. Навинчиванием резьбовой втулки с помощью воротка (см. фиг. 1) на резьбовой шток 39 талрепа 30 добиваются зазора между удаленными концами левого и правого продольных брусьев 32 и 33 дополнительной рамы 29 относительно поверхности поля в пределах 6-8 см. Шарнир Гука 44 соединяют с шлицевым хвостовиком ВОМ трактора. Частота вращения ВОМ 9 или 17 с^-1. При работе под нагрузкой на чистой (паровом) поле, не занятом посевами других сельскохозяйственных культур, проверяют работу узлов привода битеров 5 и 6 и качество разделки почвенных агрегатов. Размер разрушенных почвенных агрегатов не должен превышать 6-8 см в поперечнике. Агрегат готов к длительной эксплуатации.

На выбранном массиве естественных зарослей с продуктивностью не менее 15 т/га корня-сырца (влажность 42-45%) надземные (вегетативные) побеги скашивают косилкой-измельчителем КИР-1,5Б в агрегате с колесным трактором ЛТЗ-60 и измельчают с длиной резки 5-8 см. Измельченные стебли равномерно распределяют по поверхности подготовленной площади. Вслед за трактором ЛТЗ-60 и КИР-1,5Б перемещается агрегат для удаления стерни и нетоварных частей солодки (карабаша). Агрегат включает трактор класса тяги 14 кН МТЗ-80 и навесное устройство для удаления карабаша УДК-2,0, которое измельчает корни сопутствующих злаковых растений в солодковой ассоциации и стерню солодки. Измельченные части растительных и корневых остатков равномерно укладываются на поверхности полосы шириной 1,5-2,0 м в качестве мульчи. Ширина подготовленной полосы равна ширине захвата рабочего органа 4 машины для добычи корней или больше в пределах 10- 15%.

Заявленная машина вместе с трактором, например ВТ-130 АООТ "Волгоградский тракторный завод", движется по подготовленной полосе. В рабочем положении машины ее рама 1 опирается на копирующие катки 2 и 3. Последними ограничивается заглубление рабочего органа 4 не более 0,45 м. Перемещение рамы 1 приводит к тому, что режущая кромка 24 лезвия 23 U-образной формы рабочего органа 4 подрезает корнесодержащий пласт почвы и грунта шириной 1,2-1,6 м и глубиной 45±3 см. Режущей кромкой 24 производится срезание пласта почвы и перерезание корней и корневищ солодки на упругой основе. Диаметр корневищ солодки голой в пойме реки Волги в Астраханской области достигает 180-190 мм. Средний диаметр - 50-60 мм. Подрезанный пласт за счет подпора при перемещении рабочего органа 4 поступает на наклонные подъемники 28. Клыками 35 битера 5 при частоте вращения 329-330 мин^-1 производится предварительная обработка пласта. Вращающимися крайними клыками 35 битера 5 пласт почвы и грунта поднимается не только в вертикальном направлении, но и деформируется в боковых направлениях. Вертикально срезанные грани подрезанного пласта крайними клыками 35 деформируются в боковом направлении в сторону геометрического центра битера 5. Далее пласт поступает на клыки 36 вращающегося битера 6. Частота вращения последнего - 500-520 мин^-1.

При поступлении предварительно деформированного пласта на средние клыки 36 последний подвергается интенсивной подработке. Битер 6 имеет бочкообразную форму. По этой причине средняя часть пласта, менее деформированная, поступает на вращающиеся клыки 36 и последними подвергается интенсивному крошению в вертикальном и боковых направлениях. Почвенные фракции отделяются от корней и корневищ солодки и укладываются в исходное положение с сохранением генетического строения почвенных горизонтов. Плотность горизонтов изменяется от 1,38-1,43 т/м³ до 0,8-0,9 т/м³. Подрезанная корневая масса укладывается на поверхность убранной полосы. В зависимости от целей добычи сырья заготавливаемая масса либо сразу убирается, подвергается мойке и сушке активным вентилированием под навесами, либо сушится в естественных условиях при температуре воздуха окружающей среды больше +10^oC в ночное время.

При добыче корневой массы на плантациях культуры солодки голой Glycyrrhiza glabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch. упомянутые агрегаты движутся вдоль междурядий в плантациях. В остальном все технологические операции выполняются вышеописанной последовательностью.

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 сельском хозяйстве и 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 Заявителями технического результата.

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

Машина содержит раму (1), копирующие катки (2,3), рабочий орган (4) для подкапывания и вырезания пласта и сепарирующее устройство в виде двух последовательно установленных битеров (5,6). Каждый из битеров (5,6) снабжен радиально установленными клыками (35,36), периферийные кромки которых размещены по линии в диаметральной плоскости каждого из них. Поверхность вращения битера (5) имеет форму катеноида, а поверхность битера (6) - бочкообразную. Применение машины позволит повысить производительность, снизить материалоемкость, упростить конструкцию и повысить технологическую и техническую надежность. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Машина для добычи корней и корневищ лакрицы в естественных зарослях и на плантациях культуры солодки, включающая раму, копирующие катки, рабочий орган для подкапывания и вырезания пласта и сепарирующее устройство в виде двух последовательно установленных приводных битеров, отличающаяся тем, что каждый из битеров снабжен радиально установленными клыками, периферийные кромки которых размещены по линии в диаметральной плоскости каждого из них, при этом поверхность вращения одного из них имеет форму катеноида, а поверхность другого битера - бочкообразную. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что битеры размещены на дополнительной раме, соединенной шарнирно с рамой и связанной с ней посредством талрепа. 3. Машина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что привод битеров размещен в полости дополнительной рамы и снабжен последовательно установленными в кинематической цепи привода карданным телескопическим валом с шарнирами Гука по его концам, ведущего вала с двумя звездочками приводной зубчатой цепи с разделением потока передаваемой мощности на два параллельных русла посредством ведомых звездочек зубчатой цепи и валов, установленных в полостях продольных брусьев дополнительной рамы, концы которых соединены, например, цепными муфтами с приемными валами угловых конических редукторов, а шлицевые хвостовики выходных валов редукторов соединены с шлицевыми втулками корпусов битеров.