УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕТОВАРНЫХ ЧАСТЕЙ КОРНЕЙ СОЛОДКИ Российский патент 2001 года по МПК A01B49/02 A01B33/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для предварительной подготовки массивов с естественными (дикорастущими) зарослями солодки при промышленной добыче корневой массы в качестве исходного сырья ряда отраслей промышленности (химической, фармацевтической, пищевой, кондитерской, табачной, парфюмерной и др.).

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 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 большого 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 (SU, авторское свидетельство N 1824029. М.кл.⁵ A 01 C 11/00. Машина для выкопки лакричного корня //Ежак П.И., Ханазаров А.А., Абидов А. X., Давранбеков X.Т. и Косаев Е.К. Заявлено 09.01.1991, опубликовано 30.06.1993).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использования известной машины, относится некондиционность добываемых корней. После удаления надземных побегов солодки скашиванием навесными или прицепными косилками (КН-2,1; КС-2,1; КДП-4; КРН-2,1 и др.) на поверхности участка естественных зарослей солодки остается стерня высотой 8 ...12 см. Пазушные почки в верхней части корней и корневищ солодки в практике называют карабашем. Наличие стерни надземных побегов и карабаша в добываемых корнях солодки в качестве поставляемого сырья на мировые рынки недопустимо. Удаление с корней и корневищ солодки некондиционной части вручную трудоемко и малопроизводительно. Затраты на удаление карабаша и надземных побегов на каждую тонну сухих корней и корневищ солодки достигают до 15% от рыночной стоимости сырья.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является устройство для удаления нетоварных частей корней солодки, содержащее раму, кронштейны навески, стойки, фрезерный барабан с подрезающими ножами, привод фрезерного барабана в виде цилиндрического редуктора, промежуточного вала, конического редуктора и карданного телескопического вала с универсальными шарнирами по его концам, в котором каждый подрезающий нож выполнен в виде -образной скобы с односторонним лезвием на горизонтальном и продольном участках, при этом продольные участки смежных ножей размещены с взаимным перекрытием на дисках фрезерного барабана, а рама установлена на опорных лыжах посредством стоек (RU, патент N 2122778. C1. МПК⁶ A 01 D 25/02. Устройство для удаления нетоварных частей корней солодки //И.П.Кружилин, А.М.Салдаев. Заявлено 23.12.1997, опубликовано 10.12.1998).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся низкое качество подрезания мочки сопутствующих злаковых растений в ассоциациях и недорезание корней солодки с карабашем в стыках между смежными ножами фрезерного барабана, большие энергозатраты и низкое качество среза карабаша с корней солодки.

При работе в допаводковый период в поймах рек прошлогодние стебли солодки полностью забивают ножевой барабан. Частые остановки, связанные с разрезанием стеблей солодки, снижают производительность агрегата.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение качества среза карабаша с корней и корневищ солодки.

Технический результат - снижение энергоемкости процесса срезания карабаша, повышение эксплуатационной надежности и производительности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство для удаления нетоварных частей корней солодки, содержащее раму, кронштейны навески, стойки, фрезерный барабан с подрезающими ножами, привод фрезерного барабана в виде цилиндрического редуктора и карданного телескопического вала с универсальными шарнирами по его концам, согласно изобретению снабжено установленным с возможностью переустановки и перемещения по высоте рамы спереди фрезерного барабана бесприводным ножевым барабаном, ножи которого смонтированы с возможностью демонтажа, а обоюдоострые ножи фрезерного барабана имеют режущие кромки, выполненные симметрично геометрической оси крепежного паза на монтажной части, а рабочий криволинейный участок каждого ножа на его вогнутой части имеет в зеркальном отражении односторонние лезвия; каждый нож бесприводного барабана имеет односторонние лезвия, выполненные инверсионно оборотными.

За счет того, что устройство снабжено бесприводным ножевым барабаном, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, это 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, 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 изображено устройство для удаления нетоварных частей корнем солодки, вид слева.

На фиг. 2 - то же, вид в плане (карданный телескопический вал с шарнирами Гука демонтирован с ведущего вала конического редуктора).

На фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, сечение инверсионно-оборотного ножа бесприводного ножевого барабана в месте его сопряжения с одним из дисков каркаса.

На фиг. 4 - обоюдоострый нож фрезерного барабана, вид со стороны односторонних лезвий.

На фиг. 5 - то же, вид спереди.

На фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 4, заточка лезвия на плоской части ножа.

На фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 4, заточка лезвия на криволинейной части ножа.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Устройство для удаления нетоварных частей корней солодки (фиг. 1 и 2) содержит раму 1, кронштейны навески 2, 3 и 4, стойку 5 и раскос 6, фрезерный барабан 7 с подрезающими ножами, а также привод фрезерного барабана 7 в виде цилиндрического редуктора 8, промежуточного полого шлицевого вала 9, конического редуктора 10 со встроенной муфтой, карданного телескопического вала 11 с универсальными шарнирами 12 на его концах.

Фрезерный барабан 7, установленный на левой и правой стойках, содержит корпус из толстостенной трубы, установленные с заданным шагом на поверхности корпуса диски и соединительные фланцы по концам трубы. Фланцы корпуса соединены посредством таких же фланцев на торцевых участках корпуса с цилиндрическим редуктором 8 на раме 1. На проточках дисков фрезерного барабана 7 размещены подрезающие ножи 13.

Каждый подрезающий нож 13 фрезерного барабана 7 (см. фиг. 4 и 5) выполнен обоюдоострым и имеет режущие кромки 14, 15, 16 и 17. Режущие кромки 14, 15 и 16, 17 выполнены симметрично геометрической оси I-I (фиг. 4) крепежного паза 18 на монтажной части 19 ножа 13. Монтажная часть 19 ножа 13 имеет равноудаленные от паза 18 отверстия 20 и 21. Паз 18 и одно из отверстий 20 (21) используют для установки ножа 13 на проточку диска фрезерного барабана 7. Рабочий криволинейный участок 22 каждого ножа 13 на его вогнутой части имеет в зеркальном отражении односторонние лезвия 23 и 24. Криволинейный участок 22 выполнен с закруглением радиусом r₂ не менее 60 мм. Криволинейный участок 22 заканчивается горизонтальной полкой 25 длиной S (см. фиг. 5). Лезвия 23 выполнены заточкой под углом i₁ в пределах 13-18^o (см. фиг. 6). Лезвия 24 на криволинейном участке 22 имеют угол заточки i₂ до 30^o. Отверстия 20, 21 с пазом 18 на монтажной части 19 ножа 13 выполнены с удалением по радиусу r₁. Этим исключаются поломки ножа 13 при встрече с инородными (твердыми) включениями в верхнем слое почвы. Нож 13 выполнен из листовой стали толщиной не менее 6 мм. Материал - сталь 65 Г. Лезвия 23, 24 и режущие кромки 14-17 подвержены термообработке. Твердость лезвий 23, 24 должна быть не менее 50-55 HRC_э на глубину 0,8-1,5 мм.

Устройство для удаления нетоварных частей корней солодки снабжено установленными с возможностью переустановки и перемещения по высоте рамы 1 спереди фрезерного барабана 7 бесприводным ножевым барабаном 26.

Ножевой барабан 26 образован корпусом из полой трубы диаметром 103 мм с толщиной стенки 8 мм. В торцевой части трубы сварными швами закреплены фланцы с самоустанавливающимися радиальными шарикоподшипниками разовой смазки. На поверхности корпуса с равным шагом замкнутыми кольцевыми швами закреплены фасонные диски 27. Корпус ножевого барабана 26 на раме 1 соединен посредством стоек 28. Нижняя часть стоек 28 снабжена полуосями 29'. Посадочными местами полуоси 29' размещены в радиальных подшипниках качения корпуса. Стойки 28 на раме 1 установлены посредством кронштейнов и с ней дополнительно соединены винтовыми механизмами 29.

Периферийные кромки каждого диска 27 снабжены радиально ориентированными пазами 30, в которых установлены ножи 31, Каждый нож 31 бесприводного барабана 26 имеет односторонние лезвия 32 и 33, выполненные инверсионно оборотными,
Ножи 31 на дисках 27 смонтированы с возможностью демонтажа. Рабочее положение каждого ножа 31 зафиксировано стопором 34. Последний выполнен в виде резьбового штока 35. Один конец штока 35 имеет упор 36 с шаровой головкой, а другой конец - квадратный хвостовик 37. Стопор 34 размещен на срезе 38 диска 27. Стопор 34 своим пазом охватывает срез 38 диска 27 и с ним соединен сварными швами.

Ширина паза 30 больше толщины ножа 31. Каждый паз 30 в смежных дисках 27 выполнен с некоторым угловым опережением (см. фиг. 2), что позволяет лезвия 32 (33) ножей 31 разместить под углом к направлению движения устройства, отличным от 90^o.

На боковых поверхностях инверсионно оборотного ножа 31 выполнены локальные углубления 39. Углубления 39 выполнены в виде шаровых сегментов. Радиус шарового сегмента углубления 39 больше радиуса паровой головки упора 36. Количество пар углублений на каждом ноже 31 равно количеству дисков 27 на корпусе ножевого барабана. Длина ножей 31 больше чем ширина захвата фрезерного барабана 7. Переустановка ножевого барабана 26 к направлению движения устройства производится отсоединением стоек с винтовыми механизмами 29 от рамы 1 с последующим его выкатыванием из под нее. Поворотом ножевого барабана 26 в горизонтальной плоскости на угол 180^o изменяется режим работы ножей 31. Винтовые механизмы 29 позволяют бесступенчато в широком диапазоне изменять положение ножевого барабана 26 относительно рамы 1. Ножевой барабан 26 выполняет двоякую функцию, в т.ч. и устройства в качестве опорного элемента.

Устройство для удаления нетоварных частей корней солодки работает следующим образом.

Работу устройства рассмотрим в трех принципиально и существенно разных условиях.

Устройство к работе готовят в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Тяги навесной системы агрегатируемого трактора класса тяги 1, 4 соединяют пальцами с кронштейнами навески 2-4. Раму 1 ими переводят в транспортное положение. Вторым шарниром 12 Гука карданный телескопический вал 11 соединяют с ВОМ трактора (МТЗ-80 и других модификаций). Частота вращения вала 11 и ведущего вала конического редуктора 10 должна быть равной 9 с^-1. На холостых оборотах двигателя трактора приводят во вращение фрезерных барабан 7. Крутящий момент в узлах привода барабана 7 передает кинематическая цепь из карданного вала 11, встроенной предохранительной муфты и конической пары редуктора 10, промежуточного вала 9 и цилиндрических прямозубых шестерен редуктора 8, а далее - фланцевая муфта и корпус барабана 7. Проверяют состояние подшипниковых узлов и наличие смазочных масел в полостях редукторов 8 и 10.

При радиусе закруглений на режущих кромках 14 и 16 ножей 13 фрезерного барабана 7 больше 2,5 мм производят либо переустановку самих ножей 13 (будут работать кромки 15 и 17) на смежные диски корпуса барабана 7, либо замену ножа на новый из комплекта ЗИП устройства.

Усилием руки приводят во вращение бесприводной ножевой барабан 26. С точностью до ±1 мм проверяют параллельность геометрической оси барабана 26 относительно нижней плоскости рамы 1. Визуально оценивают состояние лезвий 32 (33) ножей 31 барабана 26. При наличии выбоин или локальных механических повреждений площадью больше 5 см² ножи либо переустанавливают в новое положение, либо заменяют на новые. При обнаружении дефектов на ноже 31 тракторист, обслуживающий агрегат, выполняет следующие операции. За квадратный хвостовик 37 резьбовые штоки 35 свинчивают из стопоров 34 всех дисков 27 барабана 26. Нож 31 извлекают из паза 30. Путем разворота в горизонтальной плоскости ножа 31 на угол 180^o и поворота вокруг изношенного лезвия 32 ножа 31 на угол 180^o производят переустановку ножа в пазы 30 дисков 27.

После укладки изношенным лезвием 32 в пазы 30 дисков 27 оператор сферические диски упоров 36 подводит в углубления 39 на задней боковой стенке ножа 31. При ввинчивании резьбового штока 35 в упор 34 последний не только прижимает фронтальную боковую стенку ножа 31 к радиально-ориентированной грани паза 30, но и к ее наклонной части. Это достигается тем, что ось штока 35 направлена под острым углом (меньше 90^o) к боковой стенке ножа 31. Аналогичным образом проводят крепление в последующих дисках 27 бесприводного ножевого барабана 26. Вращением ножевого барабана 26 вокруг полуосей 29' проверяют радиальное биение режущих кромок лезвий 33 ножа 31 относительно фиксированной точки на левой и правой стойках 28. Радиальное биение более ±5 мм не допускается. Изменением длины верхней тяги навески агрегатируемого трактора добиваются в работе горизонтального положения рамы 1. Эту регулировку в полевых условиях уточняют после введенных корректировок в глубину обработки (фрезерования) верхнего слоя.

При работе устройства в летний период после скашивания надземных побегов солодки и сопутствующих дикорастущих злаковых трав на поверхности массива имеет место стерня высотой 6-10 см. При движении агрегата на заданной рабочей скорости (не более 2 км/ч) режущие кромки лезвий 32 (33) ножей 31 захватывают порцию стерни 40 (см. фиг. 1), отделяют от общего массива, наклоняют назад (относительно направления движения агрегата), прижимают к поверхности убираемого участка, а далее каждый нож производит рубку стерни на упругой основе и подрезание мочки корней растений. Подмятая стерня и частично подрезанный верхний слой в дальнейшем подвергаются интенсивной обработке ножами 13 фрезерного барабана 7. При встрече режущих кромок 14 и 16 односторонних лезвий 23 и 24 обоюдоострого ножа 13 сначала "влет" режущей кромкой 14 лезвия 23 с углом заточки i₁ подрезаются комлевые части растений. Эту операцию повторяет лезвие 24 с режущею кромкой 16, но с углом заточки i₂. В дальнейшем лезвие подрезает мочку растений и корни в верхнем слое вместе с мортмассой и почвой.

Горизонтальной полкой 25 производится удаление базальных частей и карабаша солодки. За счет большой окружной скорости режущих кромок 16 лезвий 24 каждого ножа 13 и их числа на каждом диске длина резки измельченных растительных остатков, стерни и нетоварных корней не превышает 5-6 см.

Измельченные растительные части, мортмасса и разрыхленная почвенная масса до агрономически ценных фракций являются мульчей, надежно укрывающей поверхность обработанной полосы, корнеуборочный агрегат в дальнейшем перемещается по оси обработанной полосы. Извлеченные корни и корневища солодки на своих концах не содержат гнилых (базальных) частей и карабаша. Этим исключаются малопроизводительные ручные операции по переборке и индивидуальному удалению некондиционных частей лакричного сырья.

При работе корнеуборочных машин в допаводковый период (с 10 марта по 15 мая) в пойме р. Волги и ее рукавов в дельте на поверхности дикорастущих зарослей солодки пойменного экотипа стоят стебли прошлогодних растений и лежит неперегнившая масса сопутствующих злаковых и др. культур в естественном травостое. Для измельчения этой массы ножевой барабан 26 переустанавливают на раме 1 таким образом, чтобы каждое лезвие 32 (33) ножа 31 было обращено в сторону движения агрегата. Лезвиями 32 ножей 31 стебли отклоняются от рамы 1, укладываются на поверхность обрабатываемой полосы и измельчаются. Уложенные стебли и растительные остатки режущими кромками косопоставленных к направлению движения ножей 31 перерезаются на части. Прижатый к поверхности полосы слой растительной массы и верхний горизонт почвы подвергаются интенсивному крошению и измельчению ножами 13 фрезерного барабана. Разрубленные на куски стебли, дернина, растительные и корневые остатки и карабаш солодки не препятствуют выполнению технологического процесса.

Аналогичным образом выполняется технологический процесс удаления надземных побегов и карабаша при добыче лакричного сырья степного экотипа.

Описанным устройством проводят рекультивацию почвы и грунта на поверхности убранной полосы. При добыче корневой массы в послепаводковый период (июль - сентябрь) на юге Российской Федерации наблюдается острый дефицит влаги в верхнем горизонте (в слое 0-0,6 м). Ножевым барабаном 26 комья почвы и грунта разрезаются и деформируются на части со средним диаметром меньше 10 см. Верхний слой с комьями почвы фрезерным барабаном обрабатывается до агрономически ценных фракций. В дальнейшем поверхность полосы прикатывают в зависимости от конкретных условий работы либо гладкими водоналивными катками 3КВГ-1,4 или кольчато-шпоровыми катками ККШ-6А. Этим исключаются процессы водной, солнечной и ветровой эрозии в послеуборочный и доуборочный периоды.

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 заявителями технического результата.

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

Изобретение предназначено для предварительной подготовки массивов с естественными зарослями солодки при промышленной добыче корневой массы и может быть использовано в сельскохозяйственном машиностроении. Устройство содержит раму, кронштейны навески, стойки, фрезерный барабан с подрезающими ножами. Привод фрезерного барабана выполнен в виде цилиндрического редуктора, промежуточного вала, конического редуктора и карданного телескопического вала с универсальными шарнирами по его концам. Устройство снабжено бесприводным ножевым барабаном. Последний установлен с возможностью переустановки и перемещения по высоте рамы спереди фрезерного барабана. Ножи бесприводного барабана смонтированы на его каркасе с возможностью демонтажа и снабжены односторонними лезвиями, выполненными инверсионно-оборотными. Обоюдоострые ножи фрезерного барабана имеют режущие кромки. Последние выполнены на боковой поверхности ножа симметрично геометрической оси крепежного паза на монтажной части. Рабочий криволинейный участок каждого ножа на его вогнутой части имеет в зеркальном отражении односторонние лезвия. Такое конструктивное выполнение позволит снизить энергоемкость процесса срезания карабаша, повысить эксплуатационную надежность и производительность. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для удаления нетоварных частей корней солодки, содержащее раму, кронштейны навески, стойки, фрезерный барабан с подрезающими ножами, привод фрезерного барабана в виде цилиндрического редуктора, промежуточного вала, конического редуктора и карданного телескопического вала с универсальными шарнирами по его концам, отличающееся тем, что оно снабжено установленным с возможностью переустановки и перемещения по высоте рамы спереди фрезерного барабана бесприводным ножевым барабаном, ножи которого смонтированы с возможностью демонтажа, и обоюдоострые ножи фрезерного барабана имеют режущие кромки, выполненные симметрично геометрической оси крепежного паза на монтажной части, а рабочий криволинейный участок каждого ножа фрезерного барабана на его вогнутой части имеет в зеркальном отражении односторонние лезвия. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый нож бесприводного барабана имеет односторонние лезвия, выполненные инверсионно-оборотными.