СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ КОМКОВ ОТ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК A01D33/08 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к элементам сепарации вороха и к почвоотделителям машин для уборки урожая корнеклубнеплодов и подобных им плодов.

Известны способы отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов и подобных им плодов, реализуемые на технических средствах под названием "горки". В основу способов заложены различия в геометрической форме тела или шероховатости поверхности (см. Сельскохозяйственный энциклопедический словарь / Ред. кол. В.К.Месяц (гл. ред.) и др. - М.: Сов. Энциклопедия, 1989. - C.110, 205).

К недостаткам описанных способов относится большая неполнота разделения вороха на комья почвы и плоды.

Известен также способ отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов и подобных им плодов на ленточном транспортере с наклонной гладкой поверхностью верхней ветви ленты, включающий подачу вороха на поверхность верхней ветви ленты, качение комьев под уклон до остановки их в устойчивом положении, сход плодов и комьев с указанной поверхности в разных направлениях (см., например. Учебник для с.-х. вузов. Н.И.Кленин, В.А.Сакун. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 1994. - С.513).

К недостаткам описанного способа относится низкая эффективность отделения плодов от почвенных комьев.

Известно устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов и подобных им плодов, содержащее транспортер и неподвижный разделитель (см., например, патент DE № 2943026 A1, М. кл. А 01 D 33/08, 1980).

К недостаткам описанного устройства относится то, что случайная ориентация части плодов осью длины вдоль уклона горки ведет к остановке их на ленте транспортера и сходу в комья.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту в части способа и устройства является устройство для отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов, включающее ленточный транспортер, наклоненный к горизонту в плоскости, перпендикулярной направлению движения ленты, и разделительный элемент, установленный под углом к продольной оси транспортера, нормально к его поверхности, в котором с целью повышения качества отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов, разделительный элемент выполнен в виде ленточного транспортера (см. SU, авторское свидетельство № 600980, М. кл.² А 01 D 33/08. Устройство для отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов/Ю.А.Колесников (СССР). - Заявка № 2150924/30-15; Заявлено 01.07.1975; Опубл. 05.04.1978, Бюл. № 13//Открытия. Изобретения - 1978. - № 13.

К недостаткам описанного устройства относятся относительно низкие производительность и полнота отделения плодов от почвенных комков.

Сущность заявленного изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение степени отделения плодов от почвенных комков.

Технический результат - повышение производительности и снижение затрат ручного труда на переборку вороха "плоды - комки почвы".

Указанный технический результат в части технологии достигается тем, что в известном способе отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов на ленточном транспортере с наклонной поверхностью верхней ветви ленты, включающем подачу смеси плодов и комьев на поверхность верхней ветви транспортера, качение комков и плодов до их остановки в устойчивом положении и сход плодов и комьев с этой поверхности в разных направлениях, согласно изобретению, качение плодов и комьев относительно поверхности верхней ветви ленты выполняют с постоянной скоростью, ось длины плодов ориентируют поперек наклона ветви транспортера на пути, близком к периметру комков, а сброс плодов осуществляют по траектории, расположенной выше траектории сброса комков.

Указанный технический результат в части технического средства достигается тем, что в известном устройстве для отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов, содержащем наклонный ленточный транспортер и разделительный элемент, выполненный в виде дополнительного транспортера, согласно изобретению, наклонный ленточный транспортер охвачен планчатым транспортером, планки которого закреплены поперечно к его тяговым элементам, причем планки прилегают к верхней ветви транспортера и имеют общее с ней направление движения, а скорость меньше скорости ленты на величину скорости качения комков и корнеклубнеплодов под уклон, шаг планок близок к периметру наибольших комков, при этом верхние тяговые колеса планчатого транспортера и валец наклонного ленточного транспортера установлены соосно, а радиус колес и высота планок выбраны с возможностью обеспечения центростремительного ускорения планки больше ускорения земного притяжения; рабочая поверхность планок отклонена назад от нормали к ленте.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично представлен процесс разделения вороха "плоды - комья почвы" посредством ленточного транспортера с гладкой внешней поверхностью и верхней ветвью ленты, установленной под углом α к направлению движения, вид сбоку.

На фиг.2 изображен фрагмент процесса отделения плодов от комьев на поверхности ленточного транспортера, вид сбоку.

На фиг.3 схематично показано заявленное устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов, вид сбоку.

На фиг.4 - вид А на фиг.3, положения планок планчатого транспортера над лентой транспортера в момент начала сбрасывания плодов.

На фиг.5 - место Б на фиг.3, исходное положение планки при броске плода и спадания комка над верхним вальцом ленточного транспортера.

На фиг.6 - место Б на фиг.3, моменты сбрасывания плода и спадания комка при транспортере с наклонными и смещенными планками.

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

Заявленный способ отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов и подобных им плодов на ленточном транспортере 1 с наклонной гладкой поверхностью верхней ветви 2 ленты 3 реализуют следующим способом (см. фиг.1 и 2). На гладкую поверхность верхней ветви 2 ленты по направлению U₁ подают ворох из комьев почвы 4 и плодов 5, прошедший предварительную сепарацию на устройствах картофеле- или томатоуборочного комбайна. Далее осуществляют качение комьев 4 под уклон α верхней ветви 2 ленты 3 до остановки их в устойчивом положении, а качение плодов 5 - без остановки на ленте 3. Окончательной фазой разделения плодов и комьев является сход плодов 5 и комьев 4 с наклонной поверхности верхней ветви 2 ленты 1 в разных направлениях U₃, U₅ и U₂, U₄. Для увеличения интенсивности разделения плодов 5 и комьев 4 (см. фиг.3) их качение выполняют с постоянной скоростью V_k=0,05...0,10 м/с относительно поверхности верхней ветви 2 ленты 3 транспортера 1 (см. фиг.3). Кроме того, осуществляют ориентацию оси l симметрии плодов 5 (см. фиг.4) поперек уклона α прокатывают плоды и комья на пути, равном периметру Р наибольшего комка 4 (см. фиг.2). Принципиальным отличием заявленного способа является то, что сход плодов и комьев с транспортера 1 выполняют путем свободного спадания комьев 4 и принудительного сброса плодов 5 (см. фиг.3, 5, 6).

Заявленный способ реализуют устройством для отделения почвенных комьев 4 от корнеклубнеплодов 5. Устройство (см. фиг.3, 4, 5, 6) включает в себя ленточный транспортер 1 и редкопланчатый транспортер 6. Ленточный транспортер 1 снабжен вальцами 7 и 8 и бесконечной гибкой лентой 3 с гладкой внешней поверхностью. Устройство снабжено ведущим валом 9 и опорным столом 10. Редкопланчатый транспортер 6 охватывает ленточный транспортер 1. Он смонтирован на тяговых колесах 11 и 12. Каждая планка 13 редкопланчатого транспортера 6 размещена посредством средств крепления 14 на гибких тяговых бесконечных элементах 15 таким образом, что планки 13 прилегают к верхней ветви 2 бесконечной гибкой ленты 3 над опорным столом 10. Планки 13 и ветвь 2 ленты 3 транспортера 1 имеют общее направление движения. Скорость V_n перемещения планок 13 меньше, чем скорость V верхней ветви 2 ленты 3. Шаг S планок 13 редкопланчатого транспортера 6 выполнен равным периметру Р наибольшего комка 4. Верхние тяговые колеса 11 гибких тяговых бесконечных элементов 15 редкопланчатого транспортера и верхний валец 7 ленточного транспортера 1 установлены соосно в зоне схода плодов и комьев с горки. Это позволяет планкам 13 за счет средств крепления 14 увеличить радиус сброса плодов с величины r¹ до R (см. фиг.5 и 6). Каждая планка 13 редкопланчатого транспортера 6 посредством средств крепления 14 может быть отклонена от нормали n на угол β в противоположную сторону от направления движения транспортера. Каждая планка 13 средствами крепления 14 может быть смещена назад на величину е от места ее крепления к паре гибких тяговых бесконечных элементов 15. Таким образом достигается плоскопараллельное перемещение планок 13 относительно верхней ветви 2 транспортера 1 до нормали n и вращение с угловой скоростью ω с подъемом плода по планке до радиуса R за нормалью перегиба n.

Привод верхних вальца 7 ленточного транспортера 1 и тяговых колес 11 редкопланчатого транспортера 6 осуществлен на ведущий вал от единого источника мощности посредством механических передач.

Устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов и подобных им плодов функционирует следующим образом.

Ворох плодов 5 и комьев 4 подают на нижнюю зону верхней ветви 2 ленточного транспортера 1 после предварительного отсева мелких комьев в уборочной машине (см. фиг.3). Плоды 5 и комья 4 при подаче ударяются о верхнюю ветвь 2 ленты 3 и скатываются под уклон α до упора в планки 13 редкопланчатого транспортера 6. Соударением с ветвью 2 ленты 3 и планками 13 плоды 5 ориентируют осью длины l поперек уклона α для более надежного их качения под уклон (см. фиг.4).

После остановки на планках 13 плоды 5 и комья 4 в рабочей зоне L прокатывают планками 13 редкопланчатого транспортера 6 под уклон α верхней ветви 2 ленточного транспортера 1 и одновременно поднимают обоими транспортерами 1 и 6 к сходовому концу устройства. Угол наклона α верхней ветви 2 ленты 3 задают таким, чтобы максимальное количество плодов 5 катилось в контакте с планками 13, а максимальное количество комьев 4 при качении попадало в одно из присущих им устойчивых положений, останавливались на верхней ветви 2 ленты 3 и отходили от планок 13 вследствие большей скорости V ленты 3.

Это качение плодов 5 и комьев 4 по ветви 2 ленты 3 выполняют на пути, равном периметру Р наибольших учетных комьев 4 для поиска каждым из них его максимально устойчивого положения с углом опрокидывания ϕ_k, большим угла наклона α горки и при угле опрокидывания ϕ_п плодов 5, меньшем угла α. Это обеспечивает максимальную полноту разделения вороха от действия силы веса G объектов качения (см. фиг.2). Соответственно, расстояние между планками 13 принимают равным периметру Р наибольших учетных комьев, чтобы верхняя планка не скатила остановившийся комок 4.

Скорость качения V_k=V-V_n плодов 5 и комьев 4 под уклон ленты 2 (см. фиг.2 и 3) принимают достаточно малой (0,05...0,10 м/с) для уменьшения частоты опрокидывания комьев за счет кинетической энергии. Этим достигают максимального эффекта разделения плодов и комьев.

Опорный стол под ветвью 2 ленты 3 гарантирует постоянство угла α наклона ветви 2 ленты 3 и прилегания планок 13 к верхней ветви 2 ленты 3 транспортера 1.

В зоне Б (см. фиг.3) схода плодов 5 и комьев 4 с устройства, когда средство крепления 14 планки 13 переходит за нормаль n перегиба на верхнем вальце 7 ленты 3, планка 13 получает нормальное J и центростремительное j ускорения за счет замены поступательной скорости ωr на большую окружную ωρ (см. фиг.5). Посредством выбора радиуса r тяговых колес 11 редкопланчатого транспортера 6 и угловой скорости ω колес 11, центростремительное ускорение j планки 13 превышает касательную к планке 13 составляющую ускорения g свободного падения и плод 5 перекатывается к вершине планки 13 с меньшего радиуса ρ на больший радиус R сходит с нее по направлению U₅ с большей окружной скоростью. Нормальное ускорение J и ускорение Кориолиса создают силу прижатия плода к планке и обеспечивают качение плода 5 по ней. Плоды 5 сходят с горки посредством броска планками 13.

Отклонение планки 13 под углом β от нормали n ветви 2 ленты 3 назад от направления движения ленты 3 (см. фиг.6) ориентирует траекторию U₅ плодов 5 вверх, а смещение е планки 13 средствами крепления 14 от места крепления к паре гибких бесконечных тяговых элементов 15 назад увеличивает скорость сброса плодов 5 большим радиусом R конца планки 13.

Комья 4, остановившиеся на верхней ветви 2 ленты 3 и отведенные от планок 13 разностью V_k скоростей V и V_n ленты 3 и планок 13 транспортеров 1 и 6, сходят с ленты 3 по направлению U₄ с меньшей, чем у плодов 5, скоростью ωr' и направленной вниз. Дальнейшие движения плодов 5 и комьев 4 происходит по разным параболам свободного падения.

Повышение производительности устройства и полноты разделения вороха достигается прямоточностью процесса, исключающего изменение направления движения комьев 4 и плодов 5 в зоне подачи и неблагоприятную ориентацию плодов, и сочетанием большой скорости транспортеров с малой скоростью качения плодов и комьев под уклон до попадания большинства комьев в максимально устойчивое положение.

Способ включает подачу смеси плодов и комьев на наклонную поверхность верхней ветви транспортера, качение плодов и комьев до их остановки в устойчивом положении и сход плодов и комьев с этой поверхности в разных направлениях. Качения плодов и комьев относительно поверхности верхней ветви ленты выполняют с постоянной скоростью. Ось длины плодов ориентируют поперек наклона ветви транспортера на пути, близком к периметру комков. Сброс плодов осуществляют по траектории, расположенной выше траектории сброса комков. Устройство содержит наклонный ленточный транспортер и разделительный элемент, выполненный в виде дополнительного транспортера. Наклонный ленточный транспортер охвачен планчатым транспортером. Планки транспортера закреплены поперечно к его тяговым элементам. Планки прилегают к верхней ветви транспортера и имеют общее с ней направление движения, а скорость меньше скорости ленты на величину скорости качения комков и корнеклубнеплодов под уклон. Шаг планок близок к периметру наибольших комков. Верхние тяговые колеса планчатого транспортера и валец наклонного ленточного транспортера установлены соосно. Радиус колес и высота планок выбраны с возможностью обеспечения центростремительного ускорения планки больше ускорения земного притяжения. Повышается производительность и снижаются затраты ручного труда. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов на ленточном транспортере с наклонной поверхностью верхней ленты, включающий подачу смеси плодов и комьев на поверхность верхней ветви транспортера, качение комков и плодов до их остановки в устойчивом положении, и сход плодов и комьев с этой поверхности в разных направлениях, отличающийся тем, что качение плодов и комьев относительно поверхности верхней ленты выполняют с постоянной скоростью, а ось длины плодов ориентируют поперек наклона ветви транспортера на пути, близком к периметру комков, а сброс плодов осуществляют по траектории, расположенной выше траектории сброса комков.2. Устройство для отделения почвенных комков от корнеклубнеплодов, содержащее наклонный ленточный транспортер и разделительный элемент, выполненный в виде дополнительного транспортера, отличающийся тем, что наклонный ленточный транспортер охвачен планчатым транспортером, планки которого закреплены поперечно к его тяговым элементам, причем планки прилегают к верхней ветви транспортера и имеют общее с ней направление движения, а скорость меньше скорости ленты на величину скорости качения комков и корнеклубнеплодов под уклон, шаг планок близок к периметру наибольших комков, при этом верхние тяговые колеса планчатого транспортера и валец наклонного ленточного транспортера установлены соосно, а радиус колес и высота планок выбраны с возможностью обеспечения центростремительного ускорения планки больше ускорения земного притяжения.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что рабочая поверхность планок отклонена назад от нормали к ленте.