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 корнеклубнеуборочных 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.

Известен также баллон-комкодавитель, включающий центральный вал, внутреннюю и внешнюю цилиндрические покрышки из эластичного материала, закрепленные на валу посредством торцовых дисков, причем торцовые диски выполнены в виде отдельных радиально закрепленных на валу упругих плоских пластин (авт. свид. СССР №654209, кл. А 01 D 33/00, 1977).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является комкодавитель картофелеуборочной машины, содержащий два встречно вращающихся цилиндрических баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на приводном валу торцовых дисков с закрепленной на них покрышкой из эластичного материала, при этом по меньшей мере верхний баллон посредством торцовых дисков упруго связан с приводным валом (авт. свид. СССР №1417818, кл. А 01 D 33/00, 1987).

Наличие упругой связи верхнего баллона с приводным валом обеспечивает со стороны его эластичной поверхности - покрышки стабильное силовое воздействие на поступающую кусково-сыпучую массу в комкодавитель и, следовательно, достаточно удовлетворительное разрушение почвенных комков.

Однако описанное устройство также характеризуется недостаточной эффективностью разрушения почвенных комков, в частности при работе устройства на средних и тяжелых почвах, а также отделения клубней от удерживающих их ботвы вследствие слабой активности рабочей поверхности баллонов комкодавителя.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - улучшение эксплуатационно-технологических характеристик комкодавителя картофелеуборочной машины за счет автоколебательных движений верхнего баллона и силового поля воздействия ее 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 приводном валу торцовых дисков с закрепленной на них покрышкой из эластичного материала, при этом по меньшей мере верхний баллон посредством спиральных витков торцовых дисков упруго связан с приводным валом, согласно изобретению, верхний баллон установлен на приводном валу посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин, каждая из которых закреплена одним концом на валу, а другим - на торцовом диске баллона, при этом баллон снабжен приспособлением возвратно-поступательного его перемещения, выполненным в виде ступенчатого кулачка и регулируемого упора, причем последний установлен на раме подшипниковой опоры с возможностью периодического взаимодействия с кулачком, который закреплен на торцовой части диска баллона.

На фиг.1 схематически изображен комкодавитель корнеклубнеуборочной машины, вид сбоку; на фиг.2 - баллон комкодавителя, продольный разрез (кинематическая схема баллона); на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид Б на фиг.2 (схема последовательности кинематического взаимодействия ступенчатого кулачка с упором - а, б, в, г); на фиг.5 - то же (конструктивное исполнение кинематической пары кулачок - упор); на фиг.6 - вид В на фиг.5.

Комкодавитель картофелеуборочной машины содержит установленные со смещением нижний 1 и верхний 2 цилиндрические баллоны, приводные валы 3 и 4, эластичную покрышку 5, концы которой закреплены на торцовых дисках 6. Верхний цилиндрический баллон 2 установлен на приводном валу 4 посредством коаксиально расположенных разнонаправленных цилиндрических винтовых пружин 7. Внутренние концы пружин 7 закреплены на опорных 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 6 баллона 2, свободно охватывающих приводной вал 4.

На диске 6 баллона 2 укреплен (фиг.4 и 5) ступенчатый кулачок 9, рабочая поверхность 10 которого имеет участки подъема и резкого обрыва. При вращении баллона 2 кулачок 9 периодически находится в кинематическом взаимодействии с роликом 11 винтового упора 12, расположенного в резьбовой опоре 13, укрепленной на раме комкодавителя.

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 технологической цепочки уборочной машины.

Ступенчатый кулачок 9, вращаясь вместе с баллоном 2, своей наклонной рабочей поверхностью 10 входит в контакт с роликом 11 неподвижного винтового упора 12. При этом первоначальный зазор S между роликом 11 (фиг.4а) и торцом баллона 2 начинает увеличиваться и достигает своего максимального значения (С + S фиг.4в) в момент, предшествующий сходу (соскоку) упора 12 с ролика 11.

Это происходит вследствие того, что ролик 11 неподвижного упора 12, перекатываясь по наклонному участку 10 кулачка 9, отжимает его вместе с баллоном 2, свободно перемещающимся вдоль вала 4 (в направлении стрелки К) влево (фиг.4б, в). При этом левая пружина 7 испытывает деформацию сжатия, а правая - растяжения. Одновременно обе пружины 7 закручиваются (на участке контакта кинематической пары кулачок 9 - упор 12) на угол α (фиг.3) при непрерывном вращении баллона 2.

Это фазовое закручивание обусловлено возникновением в зоне силового контакта ролика 11 с поверхностью 10 кулачка 9 силы нормального давления N (фиг.5), которая геометрически интерпретируется в осевую Р и тангенциальную Т силовые составляющие. Осевая составляющая Р, деформируя пружины 7 вдоль вала 4, одновременно перемещает баллон 2 в том же направлении (стрелка К фиг.4б, в), а тангенциальная силовая составляющая Т способствует закручиванию обеих пружин 7 на вышеупомянутый угол α.

При сходе (соскоке) вращающегося кулачка 9 с ролика 11 неподвижного упора 12 (фиг.4в, г) происходит освобождение возбужденных (деформированных в осевом и фазовом направлениях) пружин 7 от силовых воздействий Т и Р. Возбужденные (деформированные) упругие элементы 7, свободные от указанных силовых воздействий, начинают резко, высокочастотно колебаться в осевом (с амплитудой ±Δ фиг.2 и 4г) и фазовом (с амплитудой ±α) направлениях, приводя в соответствующие резкие и высокочастотные колебательные движения баллон 2 относительно вала 4. Таким образом, непрерывно вращаясь вместе с приводным валом 4, баллон 2 совершает осевые ±Δ и фазовые (амплитуды угловые ±α, а также дуговые – линейные ±е фиг.4 г) колебания.

Такое осциллирующее движение баллона повышает его активность в зоне контакта с кусково-сыпучей массой картофельного вороха, поскольку 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 верхнего и нижнего баллонов комкодавителя картофелеуборочной машины.

Резкие высокоскоростные под действием возбужденных пружин, большой частоты колебания баллона 2 способствуют также более эффективному разрушению почвенных комков за счет обеспечения тангенциально направленного воздействия - сдвига его эластичной поверхности одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом сложные пространственные траектории колебательных движений баллона, динамика и силовое поле воздействия позволяют реализовать режим подвижности рабочей поверхности баллона во взаимосвязи с периодическими изменениями сил сопротивления почвенных комков картофельного вороха при их деформации и разрушении.

Автоколебательный процесс баллона 2 носит самопроизвольный (без наличия каких-либо специальных энергетических приводов) характер с регулируемыми первоначальными амплитудами (Δ и α) колебаний. Регулировка осуществляется поджатием или ослаблением пружин 7 и установкой винтового упора 12 по отношению к кулачку 9 (изменением первоначального зазора S между роликом 11 и торцом баллона 2).

Резкие (особенно фазовые) колебания в свою очередь обеспечивают самоочистку рабочей поверхности баллонов комкодавителя от адгезионных с ними частиц почвы.

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

Комкодавитель содержит два, с возможностью вращения, цилиндрических баллона. Каждый баллон выполнен в виде установленных на приводном валу торцовых дисков с закрепленной на них покрышкой из эластичного материала. По меньшей мере верхний баллон посредством спиральных витков торцовых дисков имеет упругую связь с приводным валом. Верхний баллон установлен на приводном валу посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин. Каждая пружина закреплена одним концом на валу, а другим - на торцовом диске баллона. Баллон снабжен приспособлением возвратно-поступательного перемещения, выполненным в виде ступенчатого кулачка и регулируемого упора. Упор установлен на раме подшипниковой опоры с возможностью периодического взаимодействия с кулачком, который закреплен на торцовой части диска баллона. Улучшаются эксплуатационно-технологические характеристики комкодавителя. 6 ил.

Комкодавитель картофелеуборочной машины, содержащий два встречно вращающихся цилиндрических баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на приводном валу торцовых дисков с закрепленной на них покрышкой из эластичного материала, при этом по меньшей мере верхний баллон посредством спиральных витков торцовых дисков имеет упругую связь с приводным валом, отличающийся тем, что верхний баллон установлен на приводном валу посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин, каждая из которых закреплена одним концом на валу, а другим - на торцовом диске баллона, при этом баллон снабжен приспособлением возвратно-поступательного перемещения, выполненным в виде ступенчатого кулачка и регулируемого упора, причем последний установлен на раме подшипниковой опоры с возможностью периодического взаимодействия с кулачком, который закреплен на торцовой части диска баллона.