СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ КОМКОВ ОТ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2006 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.

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 недостатку описанных способов относится невысокая полнота разделения вороха на комья почвы и плоды.

Известен также способ отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов 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 недостатку описанного способа относится низкая эффективность отделения плодов от почвенных комьев.

Известно устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов, содержащее наклонный ленточный транспортер и неподвижный разделитель (см. например, патент DE №2943026. А1. М. кл. А 01 D 33/08, 1980).

К недостатку описанного устройства относится то, что случайная ориентация части плодов длинной осью симметрии 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 дополнительного 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 недостатку описанного устройства относится относительно низкая производительность.

Сущность заявленного изобретения

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение полноты отделения плодов от почвенных комьев.

Технический результат - повышение производительности и снижение затрат ручного труда на переборку вороха «плоды - комья почвы».

Указанный технический результат в части технологии достигается тем, что в известном способе отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов на ленточном транспортере с наклонной гладкой поверхностью верхней ветви ленты, включающем подачу плодов и комьев 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, согласно изобретению качение плодов и комьев относительно верхней ветви ленты выполняют с постоянной скоростью 0,05...0,10 м/с для округлых плодов, осуществляют ориентацию длинной оси симметрии плодов поперек уклона и прокатывают на пути, равном наибольшему периметру комка, а сход плодов и комьев с транспортера выполняют путем свободного спадания комьев и принудительного сброса плодов.

Указанный технический результат в части технического средства достигается тем, что устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов, включающее ленточный транспортер, снабженный ведущим и ведомым вальцами и бесконечной гибкой лентой с гладкой внешней поверхностью, наклоненной к горизонту, и разделительный элемент в виде дополнительного транспортера согласно изобретению снабжено смонтированным между ведущим и ведомым вальцами и под верхней ветвью бесконечной гибкой ленты опорным столом, установленным наклонно к горизонту вверх по направлению движения верхней ветви бесконечной гибкой ленты, а разделительный элемент, установленный по контуру ленточного транспортера, выполнен в виде планчатого транспортера, смонтированного на тяговых и поддерживающих колесах, при этом тяговые колеса бесконечных гибких элементов и ведущий валец ленточного транспортера установлены соосно, каждая планка транспортера размещена посредством средств крепления на гибких тяговых бесконечных элементах таким образом, что планки прилегают к верхней ветви бесконечной гибкой ленты над опорным столом, имеют общее с ней направление движения, скорость, меньшую, чем скорость ленты, а расстояние между планками разделительного элемента выполнено равным периметру наибольшего комка, рабочая поверхность каждой планки может быть расположена с отклонением назад от нормали к ленте и смещением средствами крепления назад от места ее крепления к паре гибких тяговых бесконечных элементов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично представлен процесс разделения вороха «плоды - комья почвы» посредством ленточного транспортера с гладкой поверхностью ведущей верхней ветви, установленной под углом 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 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 начало спадания комка над ведущим вальцом ленточного транспортера.

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

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

Заявленный способ отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов на ленточном транспортере 1 с наклонной гладкой поверхностью верхней ветви 2 ленты 3 реализуют следующим образом (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 овощеуборочной машины. Далее осуществляют качение комьев 4 под уклон 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 для округлых плодов по 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 и прокатывают плоды и комья на пути, равном наибольшему периметру Р комка 4 (см. фиг.2). Принципиальным отличием заявленного способа является также то, что сход плодов 5 и комьев 4 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 ленточный транспортер 1 и разделительный элемент 6 в виде дополнительного транспортера. Ленточный транспортер 1 снабжен ведущим 7 и ведомым 8 вальцами и бесконечной гибкой лентой 3 с гладкой внешней поверхностью. Устройство снабжено ведущим валом 9 и смонтированным между ведущим 7 и ведомым 8 вальцами и под верхней ветвью 2 бесконечной гибкой ленты 3 опорным столом 10. Опорный стол 10 вместе с верхней ветвью 2 ленты 3 установлен наклонно под углом к горизонту вверх по направлению движения верхней ветви 2 бесконечной ленты 3. Разделительный элемент 6 установлен по контуру ленточного транспортера 1 и выполнен в виде дополнительного планчатого транспортера. Он смонтирован на тяговых 11 и поддерживающих 12 колесах. Каждая планка 13 дополнительного 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. Расстояние S между планками 13 разделительного элемента 6 выполнено равным периметру Р наибольшего комка 4. Тяговые колеса 11 гибких тяговых бесконечных элементов 15 и ведущий 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 ρ сброса плодов с величины r¹ до R (см. фиг.5 и 6). Каждая планка 13 разделительного элемента 6 посредством средств крепления 14 отклонена от нормали n на угол β в противоположную сторону от направления движения транспортера. Каждая планка 13 средствами крепления 14 смещена назад на величину e от места ее крепления к паре гибких тяговых бесконечных элементов 15. Таким образом достигаются плоско-параллельное перемещение планок 13 относительно верхней ветви 2 транспортера 1 до нормали n и вращение с угловой скоростью ω и с подъемом планок до радиуса R после перегиба ленты 3.

Привод ведущего вальца 7 ленточного транспортера 1 и тяговых колес 11 разделительного элемента 6 осуществлен на ведущий вал 9 от единого источника мощности посредством механических передач.

Устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов 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 овощеуборочной 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 дополнительного разделительного транспортера 6. Соударением с ветвью 2 ленты 3 и планками 13 плоды 5 ориентируются длинной осью l симметрии поперек уклона для более надежного их качения под уклон (см. фиг.4).

После остановки на планках 13 плоды 5 и комья 4 в рабочей зоне L прокатываются планками 13 разделительного транспортера 6 под уклон верхней ветви 2 ленточного транспортера 1 и одновременно поднимаются обоими транспортерами 1 и 6 к сходовому концу устройства. Угол наклона 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 попадали 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 горки, и при угле опрокидывания ϕ_п плодов 5, меньшем угла Это обеспечивает максимальную полноту разделения вороха от действия силы веса G объектов качения (см. фиг.2). Соответственно расстояние S между планками 13 принимают равным периметру Р наибольших учетных комьев 4, 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 постоянной достаточно малой (0,05...0,10 м/с для округлых плодов) для уменьшения частоты опрокидывания комьев за счет кинетической энергии. Этим достигают максимального эффекта разделения плодов и комьев.

Опорный стол 10 под ветвью 2 ленты 3 гарантирует постоянство угла 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 ω на большую окружную скорость ωρ (см. фиг.5). Посредством выбора радиуса r тяговых колес 11 разделительного 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. 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 e планки 13 средствами крепления 14 назад от места крепления к паре гибких бесконечных тяговых элементов 15 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 происходят по траекториям разных парабол свободного падения.

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

Способ включает подачу плодов и комьев на поверхность верхней ветви ленты, качение комьев под уклон до остановки их в устойчивом положении, сходу плодов и комьев с указанной поверхности в разных направлениях. Качение плодов и комьев на поверхности верхней ветви ленты выполняют с постоянной скоростью 0,05...0,10 м/с. Осуществляют ориентацию длинной оси симметрии плодов поперек уклона и прокатывают на пути, равном наибольшему периметру комка. Сход плодов и комьев с транспортера выполняют путем свободного спадания комьев и принудительного сброса плодов. Устройство включает ленточный транспортер, снабженный ведущим и ведомым вальцами и бесконечной гибкой лентой с гладкой внешней поверхностью, наклоненной к горизонту, и разделительный элемент в виде дополнительного транспортера. Устройство имеет смонтированный между ведущим и ведомым вальцами и под верхней ветвью бесконечной гибкой ленты опорный стол, установленным наклонно к горизонту вверх по направлению движения верхней ветви бесконечной гибкой ленты. Разделительный элемент, установленный по контуру ленточного транспортера, выполнен в виде планчатого транспортера, смонтированного на тяговых и поддерживающих колесах. Тяговые колеса гибких тяговых бесконечных элементов и ведущий валец ленточного транспортера установлены соосно. Каждая планка размещена посредством средств крепления на гибких тяговых бесконечных элементах таким образом, что планки прилегают к верхней ветви бесконечной гибкой ленты над опорным столом, имеют общее с ней направление движения, скорость, меньшую, чем скорость ленты. Расстояние между планками разделительного элемента выполнено равным периметру наибольшего комка. Повышается производительность и снижаются затраты ручного труда на переборку вороха. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов на ленточном транспортере с наклонной гладкой поверхностью верхней ветви ленты, включающий подачу плодов и комьев 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, отличающийся тем, что качение плодов и комьев на поверхности верхней ветви ленты выполняют с постоянной скоростью 0,05...0,10 м/с, осуществляют ориентацию длинной оси симметрии плодов поперек уклона и прокатывают на пути, равном наибольшему периметру комка, а сход плодов и комьев с транспортера выполняют путем свободного спадания комьев и принудительного сброса плодов.2. Устройство для отделения почвенных комьев от корнеклубнеплодов, включающее ленточный транспортер, снабженный ведущим и ведомым вальцами и бесконечной гибкой лентой с гладкой внешней поверхностью, наклоненной к горизонту, и разделительный элемент в виде дополнительного транспортера, отличающееся тем, что оно снабжено смонтированным между ведущим и ведомым вальцами и под верхней ветвью бесконечной гибкой ленты опорным столом, установленным наклонно к горизонту вверх по направлению движения верхней ветви бесконечной гибкой ленты, а разделительный элемент, установленный по контуру ленточного транспортера, выполнен в виде планчатого транспортера, смонтированного на тяговых и поддерживающих колесах, при этом тяговые колеса гибких тяговых бесконечных элементов и ведущий валец ленточного транспортера установлены соосно, каждая планка размещена посредством средств крепления на гибких тяговых бесконечных элементах таким образом, что планки прилегают к верхней ветви бесконечной гибкой ленты над опорным столом, имеют общее с ней направление движения, скорость, меньшую, чем скорость ленты, а расстояние между планками разделительного элемента выполнено равным периметру наибольшего комка.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая планка разделительного элемента посредством средств крепления отклонена от нормали ленты в противоположную сторону от направления движения транспортера.4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждая планка средствами крепления смещена назад от места их крепления на паре гибких тяговых бесконечных элементов.