РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ ВЫКАПЫВАНИЯ КОРНЕПЛОДОВ Российский патент 2005 года по МПК A01D25/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для извлечения из почвы корнеплодов, в частности корней сахарной свеклы.

Известны рабочие органы для выкапывания корнеплодов, содержащие выжимную вилку, выполненную в виде встречно вращающихся конусообразных наконечников, установленных под углом к продольно-вертикальной плоскости [1].

Недостатком аналогов является повреждение корней при извлечении из почвы (в виде изломов и обрывов хвостовых частей корней из-за несимметричности прилагаемых к головкам усилий вытаскивания).

Прототипом изобретения является рабочий орган для выкапывания корнеплодов [2], включающий в себя активную вилку в виде двух встречно вращающихся валов с наконечниками и механизм привода, установленных на несущей платформе.

Недостатком прототипа также является излом хвостовых частей корней и их дробление из-за несимметричности прилагаемых сил при их вытаскивании из почвы, что вызывает большие потери сахароносной массы корней в процессе их уборки.

Изобретение позволяет получить новый технический эффект - исключение потерь сахароносной массы корней при автоматизации установления корневыкапывающего рабочего органа относительно извлекаемых из почвы корней, расположенных в рядках со случайными отклонениями.

Этот технический эффект достигается тем, что между валами наконечников и приводом установлен дифференциальный механизм с винтовой парой сравнения угловых скоростей в виде винта с гайкой, размещенных в корпусе, выполненном подвижно относительно несущей платформы в поперечной плоскости по направляющей балке, причем его винтовая пара снабжена упорами, а направляющая балка имеет криволинейную поверхность с вершиной, геометрически совпадающей с его продольной осью в направлении, противоположном направлению движения выкапывающего рабочего органа; что наружная поверхность каждого из наконечников выполнена в передней части в виде конической сферы с углублениями по многозаходным винтовым линиям.

На фиг.1 изображен вид рабочего органа сбоку; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А.

Выкапывающий рабочий орган корнеуборочной машины симметричен относительно своей продольной оси и имеет корпус 1, установленный на направляющей балке 2 с возможностями поперечных перемещений относительно несущей платформы 3. Вращающиеся в разные стороны валы 4 с наконечниками 5, составляющие активную вилку выкапывающего рабочего органа, снабжены дифференциальным механизмом. Дифференциальный механизм, состоящий из колеса 6 водила 7 и сателлитов 8, через шестерню 9 и карданный вал 10 связан с механизмом привода (на чертеже не показан), а его выходные конические шестерни 11 и 12 левого и правого ряда через колеса 13 связаны с валами 4 наконечников 5 выкапывающего рабочего органа.

Выходные шестерни 11 дифференциала также связаны с винтовой парой, причем одна из шестерен 11 (на фиг.2 - левая шестерня) связана с гайкой 14, а другая - с винтом 15 винтовой пары. Винт 15 выполнен с возможностью продольного перемещения относительно своей оси, а его упоры 16 установлены в направляющих 17 пазах подвижно.

Выкапывающий рабочий орган работает следующим образом.

При работающем двигателе механизма привода выкапывающего рабочего органа крутящий момент Мд через карданный вал 10, шестерню 9 передается к колесу 6 водила 7 дифференциального механизма. При равных значениях моментов сопротивлений Мс_л и Мс_пр левого и правого конусов 5 выкапывающего рабочего органа, соответствующие движущие моменты Мд_л и Мд_пр через водило 7, сателлиты 8, выходные конические шестерни передаются к левому и правому наконечникам 5. Одновременно через шестерни 11 приводятся во вращение с одинаковой угловой скоростью (Мс_л=Мс_пр) гайка 14 и винт 15 винтовой пары. Когда нет относительного перемещения винта 15, выкапывающий рабочий орган находится в равновесном состоянии, и при прямолинейном движении его ось совпадает с осью рядка.

В случае встречи одного из наконечников с корнем свеклы, расположенным в почве несимметрично относительно оси выкапывающего рабочего органа, момент сопротивления М_с на наконечнике 5, встретившегося с корнем, увеличивается и наконечник 5 притормаживается. Момент сопротивления от наконечника 5 через вал 4, колесо 13 и шестерню 12 передается к выходной конической шестерне 11 дифференциального механизма. При этом возникает разность угловых скоростей шестерен 11: одна из них начинает вращаться быстрее, другая - медленнее, а разность их угловых скоростей выделяется в виде продольного перемещения винта 15. Это перемещение винта 15 через упоры 16 также под действием поперечной силы реакции вызывает поперечное перемещение корпуса 1 выкапывающего рабочего органа и соответствующее перемещение активной вилки с наконечниками 5. Оно происходит до тех пор, пока сила давления наконечника 5 на встретившейся корень не уменьшается или активная вилка не займет симметричное положение по воздействиям сил относительно обнаруженного корня. Когда моменты сопротивлений Мс_л и Мс_пр на наконечниках 5 активной вилки становятся приблизительно равными, перемещение винта 15 прекращается и обнаруженный корень вытаскивается без повреждений при равных моментах Мд_л и Мд_пр на наконечниках 5, передаваемых от двигателя через дифференциальный механизм.

Однако перемещение корпуса 1 выкапывающего рабочего органа осуществляется по криволинейной направляющей балки 2, а упоры 16 перемещаются по направляющим 17 пазам. При этом после вытаскивания несимметрично расположенного корня на наконечнике 5 активной вилки со стороны почвы будут действовать различные по величине моменты сопротивлений Мс_л и Мс_пр. Например, если корпус 1 выкапывающего рабочего органа к моменту извлечения корня будет смещен вправо при прямолинейном движении машины из-за изменений углов взаимодействующих с почвой поверхностей наконечников 5, на левом наконечнике 5 симметричного рабочего органа момент торможения со стороны почвы будет больше, а на правом наконечнике 5 меньше. При этом момент сопротивления Мс_л на левом наконечнике 5 будет больше, чем момент сопротивления Мс_пр на правом наконечнике 5. Это вызовет обратное изменение угловых скоростей выходных шестерен 11 дифференциального механизма и перемещение винта 15, вызывая обратное перемещение корпуса 1 выкапывающего рабочего органа.

Когда выкапывающий рабочий орган займет симметричное положение, соответствующее симметричному приложению моментов сопротивлений на поверхностях наконечников 5, его поперечное перемещение прекращается. Это при продольном движении корнеуборочной машины определяется положением вершины криволинейной поверхности направляющей балки 2. Она для симметричного выкапывающего рабочего органа геометрически совпадает с его продольной осью и осью рядка в направлении, противоположном направлению движения рабочего органа.

Таким образом, выкапывающий рабочий орган корнеуборочной машины представляется как некоторая автоматизированная активная вилка следящего типа по возмущению и при работе каждый раз относительно выкапываемого корнеплода занимает некоторое симметричное по прилагаемым силам положение. Корнеплоды под воздействием симметрично приложенных сил вращающихся наконечников с одной стороны и сил реакций почвы с другой выталкивается без изломов и повреждений.

Как показали результаты исследований, такая вилка работает лучше, когда наружная поверхность каждого из рабочих элементов (наконечников 5) выполнена в передней части в виде конической сферы с углублениями по многозаходным винтовым линиям.

Рабочий орган включает активную вилку в виде двух встречно вращающихся валов с наконечниками и механизмом привода, установленными на несущей платформе. Между валами наконечников и приводом установлен дифференциальный механизм с винтовой парой сравнения угловых скоростей в виде винта с гайкой, размещенных в корпусе, выполненном подвижно относительно несущей платформы в поперечной плоскости по направляющей балке. Винтовая пара снабжена упорами, а направляющая имеет криволинейную поверхность с вершиной, геометрически совпадающей с его продольной осью в направлении, противоположном направлению движения выкапывающего рабочего органа. Исключаются потери сахароносной массы корней. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рабочий орган для выкапывания корнеплодов, включающий в себя активную вилку в виде двух встречно вращающихся валов с наконечниками и механизмом привода, установленными на несущей платформе, отличающийся тем, что между валами наконечников и приводом установлен дифференциальный механизм с винтовой парой сравнения угловых скоростей в виде винта с гайкой, размещенных в корпусе, выполненном подвижно относительно несущей платформы в поперечной плоскости по направляющей балке, причем его винтовая пара снабжена упорами, а направляющая имеет криволинейную поверхность с вершиной, геометрически совпадающей с его продольной осью в направлении, противоположном направлению движения выкапывающего рабочего органа.2. Рабочий орган для выкапывания корнеплодов по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность каждого из наконечников выполнена в передней части в виде конической сферы с углублениями по многозаходным винтовым линиям.