КОМКОДАВИТЕЛЬ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2005 года по МПК A01D33/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для разрушения почвенных комков, используемых в картофелеуборочных машинах.

Известен баллон-комкодавитель, содержащий эластичную покрышку с пневматической камерой, которая установлена на валу с торцовыми дисками (Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. М.: Машиностроение, 1972, с. 92-96, рис. 44, б).

Известны также комкодавители корнеклубнеуборочной машины, выполненные в виде двух встречно вращающихся цилиндрических баллонов, состоящих из вала с дисками и закрепленной на них эластичной покрышки (Патент ГДР №22775, кл. А 01 D 33/00, 1967). При этом с целью повышения надежности и эффективности работы за счет сокращения числа отказов при проколе баллонов покрышки могут быть армированы упругими спиралями (авт. свид. СССР №85823, кл. А 01 D 33/08, 1978) или содержать эластичный наполнитель (авт. свид. СССР №157162, кл. А 01 D 33/00,1962).

Недостатком таких устройств является неполное разрушение почвенных комков из-за низких упругих свойств армированной покрышки и эластичных элементов.

Известен комкодавитель, состоящий из полого эластичного корпуса, закрепленного на дисках с приводом, внутри которого расположено цилиндрическое тело с ребрами, при этом цилиндрическое тело выполнено в виде шнека и снабжено индивидуальным приводом для сообщения ему скорости, большей скорости вращения эластичного корпуса (авт. свид. СССР №1323008, кл. А 01 D 33/04, 1987).

Схемно-конструктивное решение комкодавителя направлено на повышение эффективности разрушения почвенных комков, поскольку при вдавливании последних в упругую поверхность полого эластичного барабана ребра винтовой поверхности шнека создают дополнительные боковые усилия, вызывающие в почвенном комке напряжение сдвига, при этом происходит и частичный отрыв клубней от ботвы.

Однако вследствие разных угловых скоростей эластичного барабана и витков шнека, в процессе прохождения клубненосной массы его эластичная оболочка при взаимодействии с витками шнека подвергается интенсивному износу, деформациям ее поверхности и разрыву, что снижает эксплуатационную надежность комкодавителя в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является комкодавитель картофелеуборочной машины, содержащий два цилиндрических баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу торцовых дисков и закрепленной на каждом из них покрышки из эластичного материала, причем верхний баллон установлен с возможностью осевого перемещения относительно вала (SU 1753988, кл. А 01 D 33/00, 15.08.1992).

Такое техническое решение комкодавителя направлено на повышение эффективности разрушения почвенных комков за счет осевого перемещения верхнего баллона относительно вала.

Однако такой комкодавитель также характеризуется недостаточной эффективностью разрушения почвенных комков, в частности при работе устройства на средних и тяжелых почвах (склонных к комкообразованию при подкапывании), а также при отделении клубней от удерживающей их ботвы вследствие слабой активности рабочей поверхности баллонов комкодавителя.

Задача предлагаемого изобретения - улучшение эксплуатационно-технологических характеристик комкодавителя картофелеуборочной машины за счет автоколебательных движений верхнего баллона и силового поля воздействия его рабочей поверхности на объемную массу картофельного вороха.

Поставленная задача достигается тем, что в комкодавителе картофелеуборочной машины, содержащем два встречно вращающихся цилиндрических баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу торцовых дисков и закрепленной на них покрышки из эластичного материала, причем верхний баллон установлен с возможностью осевого перемещения относительно вала, согласно изобретению, верхний баллон установлен на валу посредством коаксиально расположенных винтовых пружин с возможностью углового и осевого перемещения относительно вала, причем один конец каждой пружины закреплен на приводном валу, а другой - на торцовых дисках баллона, при этом по меньшей мере верхний баллон посредством имеющихся спиральных витков торцовых дисков связан с приводным валом.

На фиг. 1 схематически изображен комкодавитель картофелеуборочной машины, вид сбоку; на фиг. 2 - верхний баллон комкодавителя, продольный разрез (кинематическая схема баллона); на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Комкодавитель картофелеуборочной машины содержит установленные со смещением нижний 1 и верхний 2 цилиндрические баллоны, приводные валы 3 и 4, при этом каждый баллон 1 и 2 выполнен в виде установленных на соответствующем валу 3 и 4 торцовых дисков 5 и закрепленной на них покрышки 6 из эластичного материала. Верхний баллон 2 установлен на приводном валу 4 посредством коаксиально расположенных разнонаправленных цилиндрических винтовых пружин 7 растяжения - сжатия с возможностью углового и осевого перемещения относительно вала. Внутренние концы каждой пружины 7 закреплены на втулках 8, установленных на приводном валу 4 посредством скользящего соединения шпонка - паз с возможностью перемещения вдоль него. Внешние концы пружин 7 жестко укреплены на ступицах торцовых дисков 5 баллона 2, свободно охватывающих приводной вал 4.

Устройство работает следующим образом.

Картофельный ворох, состоящий из клубней, ботвы и почвенных комков, наклонным элеватором картофелеуборочной машины подается в рабочий зазор между встречно вращающимися - нижним 1 и верхним 2 баллонами комкодавителя.

При прохождении объемной массы картофельного вороха в зазоре между нижним и верхним цилиндрическими баллонами корнеклубнеплоды и почвенные комки, прочность которых одинакова с клубнями или выше, вдавливаются в их эластичную покрышку. Почвенные комки, которые имеют прочность меньше чем клубни, проходя между баллонами 1 и 2, разрушаются и после выхода из комкодавителя отсеиваются от корнеклубнеплодов. Далее компоненты картофельного вороха передаются на следующий рабочий орган по технологическому процессу уборочной машины.

В рабочем режиме технологической операции разрушения почвенных комков силовое взаимодействие и силовой контакт верхнего баллона 2 с поверхностью объемной массы картофельного вороха, поступающей в комкодавитель, непрерывно меняются по времени как по длине баллона, так и углу его поворота. Это объясняется изменяющейся формой поступающей массы картофельного вороха, причем в широком диапазоне изменений объема и составляющих ее компонентов, неравномерностью площади их контакта с поверхностью баллона и переменным удельным давлением баллона на перемещаемую массу сыпучекускового материала, что вызывает соответствующее его взаимодействие с последней.

Указанные непрерывно-воздействующие на баллон 2 комкодавителя со стороны клубненосной массы переменные возмущающие силы (в том числе и в момент передачи крутящего момента от привода) вызывают возбуждение пружин 7, то есть их деформацию (закручивание с растяжением - сжатием). В порядке обратной связи возбужденные пружины, стремясь возвратиться в исходное состояние динамического упругого равновесия, непрерывно колеблются как в осевом направлении - вдоль вала 4, так и окружном (угловом) - вокруг вала 4, что, в конечном счете, проявляется в непрерывном автоколебании баллона 2 (поскольку он упруго связан с приводным валом) в осевом - с амплитудой ±Δ и в угловом - с амплитудой ±α направлениях относительно вала при одновременном непрерывном его вращении.

Такое осциллирующее (знакопеременное колебательное) движение баллона в осевом и угловом направлениях повышает его активность в зоне контакта с кусковосыпучей массой картофельного вороха, причем вектор динамического воздействия со стороны поверхности баллона способствует формированию и развитию объемных сдвиговых деформаций в структурной массе материала, поступающей на комкодавитель. Тем самым создаются условия для достаточно качественного и полного отделения клубней от ботвы в зоне комкодавителя картофелеуборочной машины.

Указанные автоколебания баллона 2 способствуют также наиболее эффективному разрушению почвенных комков за счет обеспечения тангенциально направленного воздействия - сдвига его эластичной поверхности в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом сложные пространственные траектории колебательных движений баллона, динамика и силовое поле их воздействия позволяют реализовать режим подвижности баллона во взаимосвязи с периодическими изменениями сил сопротивления почвенных комков картофельного вороха при их деформации и разрушении. За счет приложения знакопеременных нагрузок к почвенным комкам по различным периодически меняющимся направлениям, в процессе которых они испытывают сложное напряженное состояние (деформация сжатия, изгиба и сдвига), увеличивается вероятность воздействия баллона 2 на почвенные комки в направлении, наиболее благоприятном для их разрушения.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, позволяет повысить эффективность разрушения почвенных комков, при этом улучшаются условия для отделения клубней от столонов ботвы, и обеспечивается более качественная очистка клубней.

Предлагаемое техническое решение просто в конструктивном исполнении и при использовании улучшает эксплуатационно-технологические характеристики комкодавителя картофелеуборочной машины.

Комкодавитель содержит два баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу торцовых дисков и закрепленной на них покрышки из эластичного материала. Верхний баллон установлен на валу посредством коаксиально расположенных винтовых пружин с возможностью углового и осевого перемещения относительно вала. Один конец каждой пружины закреплен на приводном валу, а другой – на торцовых дисках баллона. По меньшей мере верхний баллон посредством имеющихся спиральных витков торцовых дисков связан с приводным валом. Улучшаются эксплуатационно-технологические характеристики комкодавителя. 3 ил.

Комкодавитель картофелеуборочной машины, содержащий два баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу торцовых дисков и закрепленной на них покрышки из эластичного материала, причем верхний баллон установлен с возможностью осевого перемещения относительно вала, отличающийся тем, что верхний баллон установлен на валу посредством коаксиально расположенных винтовых пружин с возможностью углового и осевого перемещений относительно вала, причем один конец каждой пружины закреплен на приводном валу, а другой – на торцовых дисках баллона, при этом по меньшей мере верхний баллон посредством имеющихся спиральных витков торцовых дисков связан с приводным валом.