КОРНЕКЛУБНЕУБОРОЧНАЯ МАШИНА СМЫСЛОВА Российский патент 2002 года по МПК A01D17/00 A01D27/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к машинам для уборки корнеклубнеплодов, а именно к машинам для выкапывания корнеклубнеплодов с просеивающими и транспортирующими устройствами.

Известна картофелеуборочная машина, содержащая лемех, подъемник рядка в виде пруткового конвейера 8, подъемник растений в виде теребильного механизма 9, состоящий из 2-х бесконечных ремней 12, натянутых роликами с подъемом к корме и зажимающих ботву, отделитель клубней от растений в виде конического барабана 15 и шнека 16, переместитель плодов в накопитель в виде транспортера 17 /1/.

Недостатки этого аналога:
1. Сложность конструкции, ибо в ней много деталей, например в теребильном механизме 9.

2. Сложность изготовления, эксплуатации и ремонта, а также невысокая надежность из-за сложности конструкции и наличия ремней 12.

В качестве прототипа выбрана корнеклубнеуборочная машина, содержащая лемех 1, над которым установлен подъемник растений 3 /2/,
Недостатки прототипа:
1. Сложность конструкции, ибо для выполнения сложных уборочных действий она содержит много различных механизмов со многими деталями, например конические диски, закрепленные на концах ведущих валов, оси которых пересекаются, и детали, обеспечивающие их работу.

2. Сложность изготовления, эксплуатации и ремонта и невысокая надежность из-за сложности конструкции.

3. Невысокая производительность из-за простоев, вызываемых невысокой надежностью, в том числе из-за пневмобаллонов 4, быстро повреждаемых прочными комками и камнями.

Техническим результатом изобретения является простота конструкции благодаря исключению всех механизмов для выполнения уборочных действий, кроме простого дискового подъемника растений; простота производства, эксплуатации и ремонта и высокая надежность благодаря простоте конструкции; высокая производительность благодаря снижению простоев, благодаря высокой надежности, ибо трущиеся поверхности - металлические.

Этот технический результат достигается тем, что в корнеклубнеуборочной машине, содержащей лемех, над которым установлен подъемник растений, согласно изобретению, лемех выполнен совкообразным, а его передняя часть - в виде лотка, края лотка переходят в боковины, соединяющие лемех с корпусом, а лоток - в отгибатель рядка в виде части поверхности тора, отогнутой вверх, которая переходит в площадку с выступом для разваливания вороха в стороны и прорезями, расширяющимися назад, причем режущая кромка лотка отогнута наружу для образования зазора между лотком и стенкой борозды для уменьшения трения, от концов режущей кромки отходят направители ботвы в виде стержней, направленных наклонно в приемный зев, при этом подъемник растений содержит пару симметричных плоскости симметрии лемеха дисков, установленных на валу с возможностью регулирования междискового зазора и с возможностью вращения с нулевой тангенциальной скоростью их нижних точек относительно почвы, подъемник растений снабжен роликами для сгибания и разгибания краев дисков, при этом сгибающие ролики установлены позади вала: одна пара над площадкой, а другая - вверху машины, отгибающие ролики - перед валом, причем одна пара установлена вверху, а другая - на высоте ботвы, машина снабжена отделителями плодов, установленными с наружных сторон дисков, рукавами из полимерного материала с воронками для улавливания плодов и удалителем ботвы в виде междискового и поперечного желобов; кроме того, отделитель плодов выполнен в виде ножей.

На фиг.1 дана схема машины, вид слева, без левой стенки, на фиг.2 - лемех в рабочем положении. Некоторые части, понятные из описания и уровня техники, не имеют номеров позиций, их может не быть на фигурах.

Машина содержит следующие основные части: корпус, лемех с механизмом вертикального перемещения и дисковый подъемник растений. Под корпусом 1 установлен лемех 2, выполненный совкообразным, его передняя часть выполнена в виде лотка 3, его края переходят в боковины 4п и 4л (здесь и далее "п" и "л" означают "правая" и "левая"), соединяющие лемех 2 с корпусом 1 с помощью механизма вертикального перемещения, а лоток 3 плавно переходит в отгибатель 5 рядка в виде части поверхности тора, отогнутой вверх, которая плавно переходит в площадку 6 с выступом 7 для разваливания вороха в стороны и прорезями, расширяющимися назад. Режущая кромка 8 лотка 3 отогнута наружу для образования зазора между лотком 3 и стенкой борозды для уменьшения трения между ними. От концов режущей кромки 8 отходят направители ботвы в виде стержней 9, направленных наклонно вверх и к плоскости симметрии лемеха 2 в приемный зев подъемника растений. Подъемник растений содержит пару А-образных опор 10 для ведущего вала 11 и пару симметричных плоскости симметрии лемеха 2 плоских дисков 12, установленных на вале 11 с возможностью регулирования междискового зазора перемещением дисков 12 по валу 11 применительно к поперечному сечению сжатой краями 13 дисков 12 ботвы, чтобы она свободно висела между дисками 12. Края 13 имеют только две устойчивые формы: встречно согнутую и отогнутую, образующие кольцевой зев, изменяющийся при вращении дисков 12, для чего подъемник снабжен роликами 14 нл и 14 нп (здесь и далее "н" - нижний, "в" - верхний, "л" - левый, "п" - правый) для сгибания краев 13 над площадкой 6 позади вала 11, роликами 14 вл и 14 вп (не показан) вверху машины позади вала 11, ролики 14 н и 14 в создают зажимающий зев для зажимания низа ботвы с силой, достаточной для подъема растений (несколько больше их веса и инерционных сил), но не пережимающей ботву до потери ею продольной прочности. Пары роликов 15 отгибают края 13, они установлены между краями 13, ролики 15 в - вверху перед валом 11, ролики 15 н - на высоте ботвы, ролики 15 создают открытый зев. Все ролики установлены на осях, закрепленных на опорах 10 с возможностью регулирования положения ролика относительно дисков 12. Ролики 15 установлены на Г-образных осях, огибающих края 13. Пары роликов образуют 4 кольцевых сектора зева: приемный от роликов 15 н до роликов 14 н, зажимающий - от 14 н до 14 в, разжимной от 14 в до 15 в, открытый от 15 в до 15 н. Подъемник снабжен отделителями плодов для клубней - в виде валиков 16 снаружи краев 13 на осях, закрепленных на опорах 10, в конце зажимающего сектора зева с зазором с диском 12, позволяющим протаскивать в нем только корни с низом ботвы, поэтому клубни отрываются и падают в рукава 17 из полимерного материала, преимущественно сетчатого, вверху расширенные в виде воронок 18 (для улавливания падающих клубней) на металлических рамках, закрепленных на опорах 10. Рукава 17 оканчиваются над накопителями плодов, они наклонно со слабиной натянуты между упомянутой рамкой и концом, закрепленным над накопителем, или проложены по наклонному желобу. Подъемник снабжен удалителем ботвы в виде продольного желоба 19, закрепленного в зазоре между дисками 12 к опорам 10 через внутренние концы корпусов подшипников вала 11, скрепленных с опорами 10, края желоба 19 упругие, они прижимаются к внутренним сторонам дисков при любом расчетном зазоре между ними, и поперечного желоба 20, закрепленного наклонно с началом под концом желоба 19 и концом над уже убранным рядком. Известный из уровня техники привод вала 11 обеспечивает при уборке вращение дисков 12 с нулевой тангенциальной скоростью из нижних точек, т.е. нижних точек краев 13, поскольку они скреплены со своими дисками 12, относительно почвы, эту скорость может настраивать комбайнер в зависимости от условий уборки, ведь скорость машины должна быть постоянна при уборке рядка. Для уборки корнеплодов вместо валика 16 устанавливают над воронкой 18 над краями 13 нож, отрезающий корнеплод от ботвы.

Работа. Известные действия, в т.ч. подготовительные, по технике безопасности и т.д. не упоминаются, но имеются ввиду. Исходное положение: машина стоит в походном положении (лемех 2 поднят) в нескольких метрах на линии рядка. Водитель освобождает лемех 2, он упирается в почву, начинает движение, нижняя часть режущей кромки 8 врезается в почву весом лемеха 2, на кромке 8 появляется отвесная составляющая реакции почвы, лемех 2 углубляется, этому способствует отогнутая вниз нижняя часть кромки 8, образующая зазор под лотком 3. Кроме того, водитель сам может ускорять углубление известным из уровня техники винтовым приводом на медленном ходу, это может сделать его помощник, а также известный электропривод. Лемех 2 останавливается на нужной глубине ограничителем, настроенным заранее водителем, подрезанный рядок продавливается по лотку 3, упирается в отгибатель 5, где он оказывается в условиях анизотропного сжатия, при наибольшем сжатии в продольном направлении и при отсутствии ответной силы, кроме веса вышележащих слоев почвы, естественные связи в рядке разрушаются, он превращается в ворох, он уплотняется в продольном направлении, прочность вороха в этом направлении становится больше сил сцепления почвенной корки с клубнем, но меньше прочности клубня, корка разрывается и сдвигается в виде осколков с клубня. Ворох выдавливается вверх по отгибателю 5, при сжатии столоны не натягиваются, клубни не отрываются. С началом подрезания направители 9 поднимают полегшие стебли ботвы, сплачивают ее, направляют в приемный зев, на нее наезжают диски 12 приемным зевом, края 13 продолжают ее сплачивать и слегка зажимают ее низ еще перед своими нижними точками и при повороте дисков 12 несколько опускают ее навстречу выдавливаемым вместе с ворохом корням над отгибателем 5, поэтому столоны даже несколько увеличивают свою слабину. Ворох вытесняется вверх перед площадкой 6 над почвой, края вороха ссыпаются через края лотка 3 после боковин 4 и средняя часть вороха с клубнями поступает на площадку 6, разваливается в стороны выступом 7, ссыпается с краев площадки 6 и просыпается сквозь расширяющиеся назад прорези, так что на кромке площадки остаются только клубни с корнями. Ворох ссыпается постепенно, начиная с краев, где нет клубней, и с нижних слоев, поэтому не увлекает с собой клубни, столоны не обрываются, рядом могут лежать твердые комки, поднятые с ворохом. К этому времени диски повернулись настолько, что низ ботвы оказался зажатым в зажимающем зеве, ботва двигается с увеличивающейся скоростью от нулевой назад и вверх, столоны натягиваются и поднимают клубни с площадки 6 вместе с корнями, а остатки вороха и комки остаются, а затем сбрасываются с площадки 6 новыми порциями вороха, этому способствует вибрация лемеха 8, как и вообще движению вороха по лемеху 2. Это обеспечивает то, что все клубни подвергаются уборочным действиям, с них удаляется почвенная корка, они отделяются от почвы, в том числе от твердых комков, без потерь и повреждений и без различных сложных механизмов для отделения клубней от почвы, отделения и раздавливания твердых комков и т.д., описанных в аналогах. Зажатые растения поднимаются и переворачиваются, клубни висят точно под зажимающим зевом до горизонтального диаметра дисков 12, а далее переваливаются через края 13 налево или направо в зависимости от крена машины, что не имеет значения благодаря симметричности подъемника, вместе с корнями обходят воронки 18 по их наклонным козырькам, скользя по наружным сторонам краев 13 и дисков 12 в сторону их центров, нижняя часть ботвы с корнями протаскивается между валиками 16 и дисками 12 с их краями 13, этому способствует то, что свободно установленные валики 16 поворачиваются корнями, почти не натягивают их, а клубни больше зазора под валиками 16, поэтому отрываются от корней и падают в воронки 18, скользят в рукавах 17, очищаясь от остатков почвы, которые просыпаются сквозь ячейки сетчатых рукавов 17, и падают с небольшой высоты с небольшой начальной скоростью в накопители без повреждений. Водитель следит, правильно ли работает подъемник, не заполнился ли накопитель. В разжимном зеве ботва освобождается, своим весом перетягивает корни через края 13, ботва с корнями падает на желоб 19, соскальзывает по нему в желоб 20, этому способствуют вибрации желоба 19, и соскальзывает на убранный участок. Во всех случаях движения со скольжением ему помогают вибрации от колебаний машины, вибрации двигателя: продавливание подрезанного рядка, затем вороха по лемеху 2, плода в рукаве 17, ботвы с корнями по желобам 19 и 20. После конца рядка водитель поднимает лемех 2, останавливает машину, после падения последнего плода в накопитель останавливает подъемник, ботва успевает соскользнуть. Корнеплоды, торчащие из краев 13 вверх, отрезает нож, установленный над краями 13, корнеплоды падают в воронку 18.

Преимущества предложенной машины:
1. Она использует природные свойства и положение частей растений, а не нарушает их, как аналоги, благодаря анизотропному сжатию вороха вызывает соскальзывание почвенной корки с плода, зажимает низ ботвы при нулевой и близкой к ней скорости краев 13, поэтому столоны не натягиваются и не обрываются, плоды медленно поднимаются за ботву без сопротивления со стороны почвы, т. е. растения отделяются от почвы, а потом плоды отделяются от растения, плоды подаются в накопитель своим весом, а ботва с корнями - на поле.

2. По этой причине простота конструкции машины, ибо нет сложных механизмов, единственный постоянно работающий при уборке механизм - вал 11 с дисками 12, один из простейших.

3. По этой же причине - простота технологии уборки, ибо все части растения и почвы перемещаются по простым расчетным траекториям.

4. По этой же причине - экономия топлива, ибо нет многих механизмов, работающих с приложением сил на преодоление сил трения в механизмах, на вырывание растений из почвы, на отдельные ботвы от корней и т.д., на преодоление сил инерции различных крупных частей комбайна. Затраты энергии на подрезание рядка не превышают обычные значения, зазор между лотком 3 и почвой снижает их, затраты энергии на подъем вороха до площадки 6 меньше обычных, где ворох поднимают на большую высоту транспортерами с большими потерями даже при движении без вороха, затраты на подъем растений без почвы меньше обычных, где поднимают сначала с почвой, причем конвейерами. Других затрат нет, а у других есть затраты на перемещение плодов и ботвы тоже конвейерами.

5. Высокая производительность труда, ибо нет ручного труда, она повышается с повышением скорости машины: выше скорость машины - выше скорость вращения дисков 12, разумеется, до определенного значения, при котором силы инерции вызовут отклонения траекторий плодов от расчетных и превысят прочность частей растений, например столонов.

6. Дешевизна из-за простоты конструкции делает ее доступной для покупки владельцами небольших участков, в то же время установка на одной раме нескольких подъемников для многорядной уборки с небольшими доработками, например, для регулировки расстояний между подъемниками на различные расстояния между рядками и для сброса ботвы из правых подъемников не на левый рядок позволит производить машины, достаточно дешевые для владельцев крупных хозяйств.

7. Возможность убирать различные культуры от картофеля до свеклы: отрезанная свекла будет падать толстой частью вниз, даже при некотором отклонении вниз узкого конца он заденет за край воронки 18 раньше и толстая часть войдет в рукав 17.

Источники информации
1. Савелов А. М. Картофелеуборочная машина. А.С. 160050, А 01 D 17/02, 1960/64 г.

2. Пастухов Г. И. Подкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины. А.С. 1255073, А 01 D 33/00, 1984/86 г. прототип.

Машина содержит лемех, над которым установлен подъемник растений. Лемех выполнен совкообразным, а его передняя часть - в виде лотка. Края лотка переходят в боковины, соединяющие лемех с корпусом, а лоток - в отгибатель рядка, выполненный в виде части поверхности тора, отогнутой вверх, которая переходит в площадку с выступом для разваливания вороха в стороны и прорезями, расширяющимися назад. Режущая кромка лотка отогнута наружу для образования зазора между лотком и стенкой борозды для уменьшения трения. От концов режущей кромки отходят направители ботвы в виде стержней, направленных наклонно в приемный зев. Подъемник растений содержит пару симметричных плоскости симметрии лемеха дисков, установленных на вале с возможностью регулирования междискового зазора и с возможностью вращения с нулевой тангенциальной скоростью их нижних точек относительно почвы. Подъемник снабжен роликами для сгибания и отгибания краев дисков. Сгибающие ролики установлены позади вала: одна пара над площадкой, а другая - вверху машины. Отгибающие ролики установлены перед валом: одна пара установлена вверху, а другая - на высоте ботвы. Машина снабжена отделителями плодов, установленными с наружных сторон дисков, рукавами из полимерного материала с воронками для улавливания плодов и удалителем ботвы в виде междискового и поперечного желобов. Упрощается конструкция, повышается производительность и надежность устройства. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Корнеклубнеуборочная машина, содержащая лемех, над которым установлен подъемник растений, отличающаяся тем, что лемех выполнен совкообразным, а его передняя часть - в виде лотка, края лотка переходят в боковины, соединяющие лемех с корпусом, а лоток - в отгибатель рядка, выполненный в виде части поверхности тора, отогнутой вверх, которая переходит в площадку с выступом для разваливания вороха в стороны и прорезями, расширяющимися назад, причем режущая кромка лотка отогнута наружу для образования зазора между лотком и стенкой борозды для уменьшения трения, от концов режущей кромки отходят направители ботвы в виде стержней, направленных наклонно в приемный зев, при этом подъемник растений содержит пару симметричных плоскости симметрии лемеха дисков, установленных на вале с возможностью регулирования междискового зазора и с возможностью вращения с нулевой тангенциальной скоростью их нижних точек относительно почвы, подъемник растений снабжен роликами для сгибания и отгибания краев дисков, при этом сгибающие ролики установлены позади вала: одна пара - над площадкой, а другая - вверху машины, отгибающие ролики - перед валом, причем одна пара установлена вверху, а другая - на высоте ботвы, машина снабжена отделителями плодов, установленными с наружных сторон дисков, рукавами из полимерного материала с воронками для улавливания плодов и удалителем ботвы в виде междискового и поперечного желобов. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что отделитель плодов выполнен в виде ножей.