МАШИНА ДЛЯ ДОБЫЧИ КОРНЕЙ СОЛОДКИ Российский патент 2001 года по МПК A01D31/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для добычи корней солодки в качестве лакричного сырья.

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 подпруженными 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. Описанная машина агрегатируется только с трактором одного класса тяги, что снижает ее функциональные возможности.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является 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, в которой 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; 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; кронштейны навески снабжены разновеликими пальцами; дополнительная рама выполнена Н-образной формы; машина снабжена гидроприводом, 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 плоскостях Н-образной рамы; ось поворота дополнительной рамы в шарнирах основной рамы выполнена соосной с осями 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, концы которых ориентированы в сторону U-образного подрезающего ножа; экран из криволинейных дуг снабжен возможностью поворота относительно поперечной балки дополнительной рамы (RU, патент N 2116715 С1. МПК⁶ A 01 D 25/02. Машина для добычи корней солодки // Салдаев А.М., Колганов А.В., Бородычев В.В. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.08.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся недостаточно широкие функциональные возможности. Рассматриваемая машина имеет широкий спектр тяговых и энергетических устройств. Кроме этого, в агрегатируемых тракторах должны иметь место валы для съема мощности ВОМ для привода рабочих органов. В тракторах класса тяги 3, 4, 5 и 6 тонн силы выходные концевики шлицевых валов имеют широкий разброс их расположения по высоте относительно опорной поверхности (поверхности поля, луга, залежи). По этой причине универсальные шарниры Гука карданного телескопического вала, соединяющего ВОМ трактора с ВПМ машины, работают в критических угловых зонах при вращении упомянутых валов.

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

Технический результат - повышение технической и эксплуатационной надежности привода извлекающего рабочего органа в виде ротора независимо от марки и класса тяги агрегатируемого трактора.

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 и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган в виде ротора вторичной сепарации слоя почвы, а также его привод, снабженный главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами зубчатых приводных цепных передач, ведущий и ведомый валы с коническими шестернями главного редуктора снабжены дополнительным приемным валом, соединенным с основным приемным валом посредством цилиндрических шестерен с нечетным числом и с передаточным отношением 1:n/n, где n - частота вращения ВОМ тракторов класса тяги 3 и 4; n - частота вращения ВОМ тракторов класса тяги 5 и 6, при этом дополнительный приемный вал размещен над основным ведущим валом, а упомянутый ведущий вал снабжен механизмом регулировки зазора в зацеплении зубьев конической пары шестерен главного редуктора; дополнительный приемный вал установлен над ведущим валом главного конического редуктора на высоту, равную разнице координат по высоте хвостовиков ВОМ тракторов класса тяги 3; 4 и 5; 6.

За счет того, что главный редуктор снабжен двумя разнесенными по высоте приемными валами, а дополнительный приемный вал соединен с основным приемным валом посредством цилиндрических шестерен с передаточным отношением, не равным 1:1, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителем 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.

Изобретение поясняется фиг. 1-10.

На фиг. 1 схематично представлена машина для добычи корней солодки в агрегате с трактором класса тяги 3, вид слева.

На фиг. 2 - то же, вид в плане.

На фиг. 3 - машина для добычи корней солодки в агрегате с трактором класса тяги 5, вид слева.

На фиг. 4 - то же, вид в плане.

На фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 2, вертикальный разрез редуктора для привода ротора.

На фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5, вертикальное сечение дополнительного и основного приемных валов для соединения карданными телескопическими валами с ВОМ тракторов класса тяги 3; 4 и 5; 6.

На фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 5, горизонтальное сечение дополнительного приемного вала.

На фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 6, горизонтальное сечение основного приемного вала для соединения карданным телескопическим валом с ВОМ тракторов класса тяги 3 и 4 и выходного вала конического редуктора.

На фиг. 9 - сечение Д-Д на фиг. 6, горизонтальное сечение цилиндрического редуктора на уровне оси промежуточной цилиндрической шестерни.

На фиг. 10 - место I на фиг. 5, механизм изменения зазора в зацеплении между зубьями ведущей и ведомой конических шестерен.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключается в следующем.

Машина для добычи корней солодки (см. фиг. 1-4) содержит раму 1, опорно-копирующие колеса (в силу известности узлов не показаны), последовательно установленные рабочий орган 2 для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган в виде ротора 3 для вторичной сепарации слоя почвы, а также привод ротора 3. Привод ротора 3 снабжен главным редуктором 4, предохранительной муфтой 5 и двумя контурами 6 и 7 зубчатых приводных цепных передач.

Рама 1 снабжена кронштейнами 8, 9 и 10 для навески на тяги 11, 12 и 13 навесной системы агрегатируемого трактора 14 (15). Кронштейны 8, 9 и 10 снабжены возможностью соединения посредством пальцев с тягами 11, 12 и 13 соответственно тракторов 14 класса тяги 3 и 4 (тонн силы) и тракторов 15 класса тяги 5 и 6. Наиболее известные марки тракторов класса тяги 3 и 4 - ДТ-75М, ДТ-175С, ВТ-100, ВТ-130, Т-150К, Т-150, Т-4М и др. К тракторам 15 класса тяги 5 и 6 следует отнести К-701М и Т-130.01 и др.

Ротор 3 получает привод от ВОМ 16 и 17 тракторов 14 и 15. Вал отбора мощности 17 (ВОМ) трактора 15 (К-701М) имеет частоту вращения n₂-1020 об/мин) (17 с^-1). Вал отбора мощности 16 тракторов 14 имеет частоту вращения n₁-540 об/мин (9 с^-1). Несоответствие частот вращения вала ротора 3 агротехническим требованиям приводит к нарушению технологического процесса отделения корневой массы солодки от почвы и грунта.

Рабочий орган 2 имеет или U-образную форму и снабжен подъемниками 18 корнесодержащего, переплетенного корнями пласта.

Ротор 3 на своей поверхности имеет клыки 19, которыми отделяется почва и грунт от скелетных корней солодки.

Главный редуктор 4 (фиг. 5-9) выполнен двухсекционным. Задняя секция 20 имеет ведущий вал 21 и ведомый вал 22 с коническими шестернями 23 и 24. Передний конец вала 21 снабжен шлицевым хвостовиком 25 для соединения посредством универсальных шарниров Гука 26 и карданным телескопическим валом 27 с ВОМ 16 тракторов 14 класса тяги 3 и 4 (фиг. 1-4). Главный редуктор 4 снабжен дополнительным приемным валом 28, установленным в передней секции 29 редуктора. Приемный вал 28 соединен с основным приемным валом 21 посредством цилиндрических шестерен 30, 31 и 32 с нечетным числом и передаточным отношением 1: n₁/n₂, где n₁ - частота вращения ВОМ 16 трактора 14 класса тяги 3 (4); n₂ - частота вращения ВОМ 17 трактора 15 класса тяги 5 (6).

Дополнительный приемный вал 28 размещен над основным ведущим валом 21. Дополнительный приемный вал 28 установлен над ведущим валом 21 главного конического редуктора 4 на высоту (H), равную разнице координат по высоте h₁ и h₂ хвостовиков ВОМ 16 и 17 тракторов 14 и 15 класса тяги 3; 4 и 5; 6, т.е. H-h₂-h₁ (см. фиг. 1, 3 и 5).

Дополнительный приемный вал 28 (см. фиг. 5-7) установлен в передней секции 29 посредством пары радиальных шарикоподшипников 33. Подшипники 33 вместе с валом 28 размещены в корпусе секции 29 посредством соосных стаканов 34. Стаканы 34 закрыты крышками 35, сальниковым уплотнением 36 и прокладками 37. Ступица цилиндрической шестерни 30 с валом 28 соединена прямобочными шлицами 38. Дополнительный вал 28 имеет шлицевой хвостовик 39 с кольцевой канавкой 40 для соединения с шарниром Гука 26 карданного телескопического вала 27 для кинематической связи с ВОМ 17 трактора 15 класса тяги 5(6) К-701М (Т-130.01). Между парой шарикоподшипников 33 и ступицей шестерни 30 в соосных стаканах 34 установлены маслоотражательные кольца 41 (см. фиг. 1).

Необходимое направление вращения шлицевых хвостовиков 39 и 25 дополнительного вала 28 и основного ведущего вала 21 достигнуто постановкой третьей шестерни 31 (нечетное количество шестерен) в передней секции 29 редуктора 4 (см. фиг. 5, 6 и 9). Шестерня 31 размещена на оси 42 посредством прямобочных шлицев 43. Ось 42 установлена в соосных стаканах 44 посредством пары радиальных шарикоподшипников 45. Шарикоподшипники 45 в стаканах 44 размещены между крышками 47 и маслоотражательными кольцами 48 (см. фиг. 9).

Ведущий вал 21 главного конического редуктора 4 установлен в передней секции 29 и задней секции 20. Вал 21 установлен в соосных стаканах 49 и 50 посредством трех подшипников. Подшипник 51 и 52 - конические роликовые радиально-упорные, а подшипник 53 - шариковый радиальный. Радиальный подшипник 53 установлен между парой конических подшипников 51 и 52 в стакане 54. Стакан 54 имеет упорный буртик. Осевой зазор в роликоподшипниках 51 и 52 регулируется прокладками 55, установленными между стаканом 49 и крышкой 56.

Вал 21 имеет три участка с прямобочными шлицами. Первый участок шлицев образует шлицевой хвостовик 25. На втором участке прямобочных шлицев 57 размещена ступица ведомой цилиндрической шестерни 32. На третьем участке 58 установлена ступица ведущей конической шестерни 23. Радиальный шарикоподшипник 53 и радиально-упорный подшипник 52 размещены в полости стакана 50 и относительно друг друга смещены буртиками 59 и 60.

Ведущая коническая шестерня 23 на шлицевом хвостовике 58 закреплена упорной шайбой 61, болтами 62 и фиксатором 63 в виде [-образной планки. На валу 21 между посадочным местом конического радиально-упорного подшипника 52 и третьим шлицевым участком 58 выполнен резьбовой участок 64, на котором размещен механизм регулировки зазора в зацеплении зубьев конической пары шестерен 23 и 24. Он представлен двумя резьбовыми фасонными гайками 65 и 66. Гайка 65 выполняет дополнительную роль маслоотражательной шайбы, фасонная гайка 66 - функции контргайки (см. фиг. 10).

Ведомый вал 22 размещен в задней секции 20 редуктора 4 посредством пары роликоподшипников 67. Роликоподшипники 67 установлены в соосной паре стаканов 68. Подшипники 67 в стаканах 68 зафиксированы крышками 69 через регулировочные прокладки 70. Вал 22 имеет шлицевой хвостовик 71. На хвостовике 71 установлена предохранительная муфта 5.

Требуемый зазор в пределах 0,13-0,17 мм между зубьями шестерен 23 и 24 достигается их последовательным взаимным смещением. Последнее достигается благодаря фасонным гайкам 66 и 65 на валу 21 и комплекту прокладок 70 между крышками 69 и стаканами 68 ведомого вала 22.

Редуктор 4 снабжен крышками 72 и 73 передней и задней секции 29 и 20. На крышках 72 и 73 размещены рым-болты 74 и 75 и сапуны 76 и 77. Каждая секция 20(29) имеет свою сливную пробку 78 (79) и контрольную пробку 80.

Машина для добычи корней солодки работает следующим образом.

Рассмотрим технологический процесс добычи лакричного сырья при агрегатировании, например, с тракторами Т-150К (класс тяги 3) и К-701М (класс тяги 5).

Трактор 14 (Т-150К, фиг. 1 и 2) штатно готовят к работе с выполнением всех технических уходов. Трактора 14 задним ходом подают к раме 1 машины. Тяги навески 11-13 соединяют быстросъемными пальцами с диаметром соответственно 30 и 35 мм с кронштейнами навески 8-10 таким образом, чтобы получить базовый присоединительный треугольник с высотой и горизонтальной базой 900х900 мм. Тяги 11-13 должны быть соединены с кронштейнами 8-10 по "трехточечной" схеме навески. ВОМ 16 трактора 14 соединяют карданным телескопическим валом 27 с основным приемным валом 21 редуктора 4. Требуемая частота вращения при включенном ВОМ 16 трактора 14 передается на вал 21 редуктора 4, а далее - от шлицевого хвостовика 71 ведомого вала 22 на предохранительную муфту 5. От муфты 5 требуемый момент передается посредством двух контуров 6 и 7 зубчатых приводных цепей на ступицу ротора 3.

При перемещении рамы 1 на заданной глубине подрезается пласт почвы с корнями солодки. Рабочий орган 2 подрезает пласт почвы по периметру прямоугольника и подъемниками 18 поднимается над канавой. Клыками 19 ротора 3 пласт деформируется, а корни выбрасываются на поверхности убранной полосы. При частоте вращения ВОМ 16 540 об/мин (9 с^-1) клыки 19 ротора 3 воздействуют на почвенный пласт с частотой 270 об/мин (4,5 с^-1).

При продуктивности корневой массы солодки свыше 40 т/га сырых корней и корневищ добычу сырья экономически целесообразно вести мощными энергонасыщенными тракторами класса тяги 5, например К-701М (см. фиг. 3 и 4).

Тяги 11 - 13 навески трактора 15 соединяют с кронштейнами 8-10 таким образом, чтобы иметь базовый присоединительный треугольник с параметрами 1200х1200 мм. Диаметр присоединительных быстросъемных пальцев равен 40 и 60 мм.

ВОМ 17 трактора 15 карданным телескопическим валом 27 с универсальными шарнирами Гука 26 соединяют с дополнительным приемным валом 28 редуктора 4. Вращение выходного ведомого вала 22 обеспечивается последовательным зацеплением зубьев цилиндрических шестерен 30, 31 и 32 и конических шестерен 23 и 24. При частоте вращения ВОМ 17 1020 об/мин (17 с^-1) ротор 3 своими клыками 19 воздействует на корнесодержащий пласт с частотой 270 об/мин (4, 5 с^-1).

Представленная конструкция главного редуктора 4 обеспечивает нормальную работу всех приводных узлов машины независимо от класса тяги и марки трактора. Таким образом, достигается расширение функциональных возможностей заявленной машины для добычи корневой массы солодки в качестве лакричного сырья ряда отраслей промышленности.

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 возможностью 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), опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган (2) для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего пласта почвы и рабочий орган в виде ротора (3) для вторичной сепарации слоя почвы, а также его привод, снабженный главным редуктором (4), предохранительной муфтой (5) и двумя контурами (6, 7) зубчатых приводных цепных передач. Ведущий и ведомый валы с коническими шестернями главного редуктора (4) снабжены дополнительным приемным валом (28), соединенным с основным приемным валом посредством нечетного числа промежуточных цилиндрических шестерен с передаточным отношением 1:n₁/n₂, где n₁ - частота вращения вала отбора мощности тракторов класса тяги 3 и 4; n₂ - частота вращения вала отбора мощности тракторов класса тяги 5 и 6. Дополнительный приемный вал (28) размещен над основным ведущим валом, а упомянутый ведущий вал снабжен механизмом регулировки зазора в зацеплении зубьев конической пары шестерен главного редуктора. Повышается техническая и эксплуатационная надежность привода извлекающего рабочего органа. 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Машина для добычи корней солодки, содержащая раму, опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации корнесодержащего слоя почвы, а также его привод, снабженный главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами зубчатых приводных цепных передач, отличающаяся тем, что ведущий и ведомый валы с коническими шестернями главного редуктора снабжены дополнительным приемным валом, соединенным с основным приемным валом посредством нечетного числа промежуточных цилиндрических шестерен с передаточным отношением 1:n₁/n₂, где n₁ частота вращения вала отбора мощности тракторов класса тяги 3 и 4; n₂ - частота вращения вала отбора мощности тракторов класса тяги 5 и 6, при этом дополнительный приемный вал размещен над основным ведущим валом, а упомянутый ведущий вал снабжен механизмом регулировки зазора в зацеплении зубьев конической пары шестерен главного редуктора. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный приемный вал установлен над ведущим валом главного конического редуктора на высоту, равную разнице координат по высоте хвостовиков валов отбора мощности тракторов класса тяги 3; 4 и 5; 6.