ВЫКАПЫВАЮЩИЙ РАБОЧИЙ ОРГАН Российский патент 2001 года по МПК A01D25/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к выкапывающим рабочим органам корнеклубнеуборочных машин.

Известен выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий лемех и два сферических диска, установленные посредством осей на стойке, при этом диски выполнены с трапециевидными зубьями по периферии, причем передние кромки зубьев отогнуты внутрь сферических дисков, а задние кромки отогнуты наружу (авт. свид. СССР N 1139382, кл. A 01 D 25/04, 1985).

Однако, как показали лабораторно-полевые и хозяйственные исследования, такой выкапывающий рабочий орган характеризуется низкой производительностью и технологической надежностью, так как сферические диски с трапециевидными зубьями при подрезании клубненосного слоя грядки не обеспечивают качественного защемления стеблей ботвы и растительных остатков между диском и поверхностью поля, их захват, подрезание и продвижение стеблей по лемеху. Такое положение возникает при слишком большой величине угла защемления между касательной к лезвию трапециевидного зуба сферического диска и поверхностью поля, что приводит к перемещению стеблей ботвы и сорняков впереди диска и, следовательно, к сгруживанию почвы на лемехах машины (Родин К.И. Изыскание и исследование подкапывающих органов картофелеуборочных машин для работы на торфяных почвах: Дис. канд. техн. наук. - Рязань, 1968, - 165 с.).

Известен также выкапывающий рабочий орган картофелеуборочной машины, содержащий по крайней мере один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по логарифмической кривой с постоянным полярным углом резания (авт. свид. СССР N 1674723, кл. A 01 D 25/04, 1988).

В таком выкапывающем рабочем органе геометрическая форма режущей кромки зубьев диска и его конструктивные параметры обеспечивают постоянство угла защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля, причем близким к оптимальному для скользящего резания. При скользящем резании растительные остатки (ботва, сорняки, корневища и др.) почти полностью подрезаются, а не подрезанные сходят с зуба диска. В результате подкапывающий орган не забивается растительностью, не сгруживает и не разваливает пласт, что, в свою очередь, повышает технологическую надежность картофелеуборочных машин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по логарифмической кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски со стороны лемеха снабжены почвозацепами и связаны с приводом (авт. свид. СССР N 1813344, кл. A 01 D 25/04, 1991).

Положительной особенностью конструкции такого рабочего органа является наличие приводных зубчатых дисков с почвозацепами. Сообщение дискам принудительного вращения несколько повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины и снижает его тяговое сопротивление.

Однако следует отметить, что на уплотненных почвах и задернелых участках привод зубчатых дисков из-за жесткой связи их с приводным валом испытывает большие динамические нагрузки, при этом процесс резания растительных остатков характеризуется достаточно высокой энергоемкостью. Кроме того, в рассматриваемом рабочем органе отсутствует механизм, предохраняющий элементы привода зубчатых дисков от поломок при встрече со случайными предметами (камни и др. ), находящимися зачастую в почве, что снижает эффективное использование выкапывающего рабочего органа корнеклубнеуборочной машины.

Задача предлагаемого изобретения - повысить технологическую надежность выкапывающего рабочего органа картофелеуборочной машины за счет снижения сопротивления почвы при вибрационно-угловых колебаниях зубчатых дисков.

Поставленная задача достигается тем, что в выкапывающем рабочем органе корнеклубнеуборочной машины, содержащем лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по логарифмической кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом, согласно изобретению зубчатые диски связаны с приводным валом посредством втулки и упругих элементов, закрепленных одним концом на зубчатом диске, а другим на приводном валу, причем втулка на приводном валу установлена жестко, основания которой перпендикулярны оси приводного вала, а образующая цилиндрической поверхности втулки не параллельна оси вращения вала, при этом ось внутреннего отверстия ступицы зубчатого диска, установленной на втулке, параллельна образующей цилиндрической поверхности втулки.

На фиг. 1 изображен рабочий орган корнеклубнеуборочной машины; на фиг. 2 - вид A на фиг. 1; на фиг. 3 изображен схематически разрез привода зубчатого диска.

Выкапывающий рабочий орган включает по крайней мере один лемех 1, по обе стороны которого с внешней стороны установлены зубчатые диски 2, 3. Зубчатые диски 2 имеют привод от гидромоторов 4. На зубчатых дисках 2 имеются почвозацепы 5 с рабочей гранью 6. Диски 2, 3 имеют зубья 7, режущая кромка которых выполнена по кривой с постоянным углом резания.

Зубчатый диск 2 снабжен ступицей 8 и связан с приводным валом 9 посредством втулки 10 и упругих элементов 11, закрепленных одними концами на диске 2, а другими на приводном валу 9. На приводном валу втулка 10 закреплена жестко, а ступица 8 зубчатого диска 2 установлена на указанной втулке с возможностью поворота, причем основания втулки перпендикулярны оси OO приводного вала, а образующая цилиндрической поверхности втулки непараллельна оси вращения вала. В свою очередь, геометрическая ось O₁O₁ внутреннего отверстия ступицы 8 зубчатого диска, установленной на втулке, параллельна образующей цилиндрической поверхности втулки. Втулка 10 и ступица 8 зубчатого диска с обеих сторон закреплены шайбами 12 и 13 для предотвращения сдвига относительно друг друга по оси O₁O₁.

Выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины работает следующим образом.

Рабочий орган внедряется в подкапываемую грядку. При движении машины снизу клубненосный пласт подрезается лемехом 1. Зубчатые диски 2,3 отрезают клубненосный пласт с обеих сторон, пласт защемляется между дисками и перемещается по лемеху 1 вверх на сепарирующий элеватор машины. Благодаря тому, что режущие кромки зубьев 2,3 выполнены по кривой с постоянным углом резания, обеспечиваются оптимально возможные условия защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля и резание их со скольжением.

Зубчатые диски 2 приводятся во вращение от гидромоторов 4. При повороте зубчатых дисков почвозацепы 5 внедряются в клубненосный пласт и обжимают его, смещая по лемеху 1. Форма рабочей грани 6 почвозацепов 5 обеспечивает постоянное направление силы воздействия на пласт и способствует передвижению почвы по лемеху 1. В результате внедрения почвозацепов 5 в клубненосный пласт, а также разницы скоростей клубненосного пласта и почвозацепов 5 происходит разрыв пласта. Дальнейшее крошение почвы происходит за счет различной частоты вращения приводных дисков 2 и дисков 3. Поскольку при вращении приводного вала 9 на зубчатый диск 2 с почвозацепами 5 действуют силы сопротивления со стороны почвы диск 2 и ступица 8 проворачиваются относительно втулки 10 и сжимают упругие элементы 11, причем их жесткость имеет определенную величину. Так как ось вращения ступицы 8 направлена под углом к оси приводного вала 9, то плоскость диска 2 отклоняется от вертикальной плоскости на некоторый угол. В этом случае качение диска происходит по криволинейной траектории, причем к силам сцепления и трения почвозацепов о клубненосный пласт добавляется сила бокового сдвига призмы пласта в сторону лемеха 1.

В процессе выполнения технологической операции силовое взаимодействие и силовой контакт зубчатого диска 2 с почвой непостоянны (т.е. непрерывно меняются в определенных пределах во времени) и зависят от физико-механических характеристик почвы. Воздействие переменных сил сопротивления почвы на диск одновременно сопровождается поворотом ступицы 8 с диском 2 относительно втулки 10 на разную величину и соответственно - переменной деформацией упругих элементов 11, которые стремятся в порядке обратной связи возвратиться в исходное состояние динамического упругого равновесия, что придает зубчатому диску 2 колебательные движения. Таким образом зубчатый диск 2 совершает помимо вращательного движения еще и угловые колебания. Вибрационно-колебательный режим движения зубчатых дисков относительно приводного вала 9, динамика и направленность силового поля их воздействия на структурно-агрегатное состояние почвы обеспечивают наиболее интенсивное разрушение структурных связей подрезаемого пласта и эффективную обрезку его клубненосной части контурной поверхностью диска 2 с боковых сторон лемеха 1 при значительном уменьшении сил сопротивления резанию, при этом исключается заклинивание почвенного пласта в пространстве между диском и лемехом, в том числе при работах на уплотненных почвах и задернелых участках поля. Это, в свою очередь, значительно снижает тяговое сопротивление выкапывающего рабочего органа и повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины.

Автоколебания в условиях влажного состояния почвы обеспечивают самоочистку зубчатого диска, при этом снижается коэффициент трения почвы по поверхности составляющих его элементов и уменьшается энергоемкость перемещения почвенного пласта по лемеху.

Автоколебательный процесс приводных зубчатых дисков является незатухающим и наиболее предпочтительным при скользящем резании корневой системы растительных остатков, обладающей достаточной внутренней связностью.

Упругокинематическая связь зубчатого диска с приводным валом также уменьшает динамические нагрузки, передаваемые на гидропривод.

Схемно-конструктивное решение привода зубчатого диска обеспечивает его работу и в режиме предохранительного устройства.

Воздействие на зубчатый диск 2 с почвозацепами 5 ударной динамической нагрузки высокого уровня, которая может возникнуть при соприкосновении диска с препятствием, например при наезде на крупный камень, сопровождается предельной деформацией упругих элементов 11, сглаживанием при этом импульса нагрузки на привод, а также максимальным угловым смещением плоскости диска и отклонением его режущей кромки от лемеха 1. При пропуске препятствия зубчатый диск 2 под действием сил упругого сопротивления элементов 11 возвращается в исходное рабочее положение, что предохраняет механизм привода диска от поломок Это ведет к повышению эксплуатационной надежности выкапывающего рабочего органа машины.

Выкапывающий рабочий орган, содержащий по крайней мере один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски. Режущая кромка дисков каждого зуба выполнена по кривой с постоянным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом. Зубчатые диски связаны с приводным валом посредством втулки и упругих элементов, закрепленных одним концом на зубчатом диске, а другим на приводном валу. Втулка на приводном валу установлена жестко. Основания втулки перпендикулярны оси приводного вала, а образующая цилиндрической поверхности втулки не параллельна оси вращения вала. Ось внутреннего отверстия ступицы зубчатого диска, установленной на втулке, параллельна образующей цилиндрической поверхности втулки. Повышается технологическая надежность выкапывающего рабочего органа. 3 ил.

Выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий по крайней мере один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом, отличающийся тем, что зубчатые диски связаны с приводным валом посредством втулки и упругих элементов, закрепленных одним концом на зубчатом диске, а другим на приводном валу, причем втулка на приводном валу установлена жестко, основания ее перпендикулярны оси приводного вала, а образующая цилиндрической поверхности втулки не параллельна оси вращения вала, при этом ось внутреннего отверстия ступицы зубчатого диска, установленной на втулке, параллельна образующей цилиндрической поверхности втулки.