СПОСОБ РАЗРЕЗКИ РУЛОНА СТЕБЕЛЬЧАТОГО МАТЕРИАЛА И РАЗРЕЗЧИК РУЛОНА Российский патент 2007 года по МПК A01F29/00 

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства и может быть использована при механизации трудоемких процессов на животноводческих фермах и комплексах для разрезки рулонов длинностебельчатых сельскохозяйственных растений (сено, солома), предназначенных для использования в кормопроизводстве в качестве кормового материала или при содержании животных в качестве материала для изготовления подстилки.

Известны способы разрезки рулонов сельскохозяйственных растений и разрезчики рулонов, которые обеспечивают разрезку лежащего рулона с использованием режущего аппарата возвратно-поступательного действия, перемещаемого в вертикальной плоскости с постоянной скоростью принудительного опускания аппарата под действием приводного механизма (см., например, заявка Франции №2551625, МПК А01F 29/00, 1985).

Известные способы при фиксированных кинематических показателях не обеспечивают надежную работу по разрезке рулона в оптимальном режиме, при котором скорость опускание пилы при внедрении режущих элементов в материал рулона устанавливается с учетом силы технологического сопротивления материала резанью, скорости резанья и плотности материала в зоне резанья, что может приводить к заклиниванию рабочего органа разрезчика при переходе режима резанья стеблей в режим их разрывания на части.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому способу является способ разрезки рулона сельскохозяйственных растений, включающий фиксацию рулона в вертикальном положении и его распиливание сверху вниз рабочим органом, оснащенным движущимися режущими элементами, внедряемым в торец рулона и перемещаемым при подаче под действием силы тяжести (см. описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1588320, МПК А01F 29/00, БИ №32, 1990 - ближайший аналог-прототип способа).

В известном способе рабочее перемещение рабочего органа с внедрением режущих элементов в рулон осуществляется под действием силы тяжести при силе веса органа, не согласованной с оптимальным усилием вертикальной подачи органа, которое не должно превышать при разрезке стеблей силу технологического сопротивления материала, определяемую плотностью стеблей рулона в зоне резанья, скоростью поперечного перемещения режущих элементов, количеством режущих элементов и количеством перерезаемых ими стеблей за один проход (глубиной резанья).

При превышении силы веса режущего аппарата и усилия вертикальной подачи органа указанной силы технологического сопротивления разрезаемого материала в результате прижатия рабочего органа под действием собственного веса к рулону происходит смятие верхнего слоя материала корпусом рабочего органа из-за того, что рабочий орган под действием силы тяжести внедряется в рулон быстрее, чем рулон успевает по вертикали разрезаться активными элементами рабочего органа. В этом случае происходит затирание рабочего органа в зазоре между разрезаемыми частями рулона материале рулона при резком увеличении сил трения, препятствующих перемещению рабочего органа, а также поперечному перемещению режущих элементов в материале, что приводит к переходу процесса резанья стеблей режущими элементами в процесс разрывания стеблей с существенным увеличением энергоемкости процесса разрезки рулона.

Задачей предлагаемого способа является снижение энергоемкости процесса разрезки рулона с достижение такого технического результата, при котором за счет реализации адаптивной технологии резанья скорость внедрения рабочего органа в рулон согласовывается со скоростью разрезания стеблей режущим элементом за один его рабочий ход и изменяется в пределах, обеспечивающих при фиксированной глубине резанья соответствие усилия давления рабочего органа на материал вертикальной составляющей силы резанья с учетом возможного изменения плотности распределения стеблей рулона в зоне резанья, что обеспечивает перемещение рабочего органа при его внедрении в рулон с оптимальной для резанья скоростью, поддерживаемой в фиксированном диапазоне для снижения технологического сопротивления материала рулона резанью и энергоемкости процесса разрезки рулона.

Решение поставленной для способа технической задачи достигается тем, что в способе разрезки рулона стебельчатого материала, включающем фиксацию рулона и его продольное распиливание сверху вниз движущимися режущими элементами рабочего органа, перемещаемого под действием силы тяжести, рулон фиксируют горизонтально с растяжением стеблей по окружности рулона в его верхней части и распиливают по продольной образующей, при этом скорость перемещения рабочего органа при подаче V_h поддерживают в диапазоне, определяемом из условия

где V_П - линейная скорость режущих элементов пилы в направлении их рабочего хода вдоль продольной образующей рулона;

h_p - глубина резанья режущего элемента за один его рабочий ход;

В - ширина рулона.

Кроме того, для указанного натяжения стеблей рулон распиливают на весу при его фиксации за сердцевину.

Горизонтальная фиксация рулона обеспечивает возможность создания под действием веса левой и правой части рулона предварительного натяжения стеблей в верхней части рулона в зоне контакта рулона с режущими элементами рабочего органа, что является необходимым условием для осуществления вывода разрезанных стеблей под действием сил упругости из активной зоны рабочего органа.

Распиливание рулона по продольной образующей при предварительном растяжении стеблей в зоне контакта рулона с рабочим органом обеспечивает при нажатии рабочего органа на рулона принудительный вывод концов разрезанных стеблей под действием сил упругости стеблей из активной зоны рабочего органа в разные стороны от плоскости резанья, что предотвращает тормозящее воздействие разрезанных стеблей на режущие элементы и этим облегчает процесс заглубления режущих элементов в рулон при снижении технологическое сопротивление материала рулона процессу резанья.

Перемещение рабочего органа при внедрении в материал со скоростью подачи V_h, поддерживаемой в диапазоне, определяемом из условия , исключает возможность заглубления в материал режущего элемента за один его проход на величину, превышающую его возможную глубину резанья, определяемую высотой режущего элемента, что в зоне резанья предотвращает затирание рабочего органа в сминаемом им материале верхней части рулона и исключает переход режима резанья стеблей в процесс их разрывания, благодаря чему снижается энергоемкость процесса разрезки рулона.

Распиливание рулона на весу при его фиксации за сердцевину усиливает натяжение стеблей верхней части рулона под действием силы веса свисающей левой и правой части рулона, что интенсифицирует процесс вывода из зоны резанья концов разрезанных стеблей и облегчает процесс внедрения режущих элементов рабочего органа в рулон при снижении технологического сопротивления материала и энергоемкости процесса распиливания рулона.

Сущность способа разрезки рулона поясняется графическими материалами, где:

на фиг.1 представлена схема взаимного размещения рабочего органа и рулона в исходном положении;

на фиг 2. - схема взаимного размещения рабочего органа и рулона в рабочем положении.

Способ может быть реализован с использованием известных в технике режущих рабочих органов, например, в виде приводной цепной пилы - бесконечной гибкой связи, оснащенной по контуру плоскими режущими элементами (пластины с режущей кромкой), перемещаемой при взаимодействии с рулоном под действием силы тяжести сверху вниз, а также известных в технике средств управляемого торможения рабочего органа при опускании и опорных элементов для горизонтальной фиксации рулона, в том числе и в его подвешенном состоянии (захваты, прижимы, упоры, подъемные элементы).

Условие для определения скорости перемещения V_h рабочего органа при его внедрении в рулон получено из следующих соображений.

Режущий элемент, для осуществления режущего воздействия перемещаемый вдоль продольной образующей горизонтально зафиксированного рулона по ширине В рулона с линейной скоростью V_П, при опускании рабочего органа вниз и внедрении его в рулон с линейной скоростью перемещения при подаче V_h в предельном случае может углубиться в рулон за один рабочий проход на глубину резанья h_p, равную высоте режущего элемента. При большем значении скорости V_h каждый режущий элемент не успевает произвести разрезку стеблей на глубину h_p за один свой рабочий ход, поэтому в этом случае под действием собственного веса рабочего органа его рабочий орган начинает сминать и уплотнять под собой слой материала рулона, что приводит к увеличению сопротивления материала проникновению в него рабочего органа и повышению энергоемкости процесса разрезки рулона с затормаживанием поперечного движении режущих элементов.

Следовательно, для исключения этой ситуации время рабочего хода каждого режущего элемента, проходящего со скоростью V_П путь В, не должно быть меньше времени перемещения вниз рабочего органа со скоростью подачи V_h с заглублением в рулон режущего элемента на величину h_p, т.е. в предельном случае справедливо соотношение

Откуда в предельном случае , что и ограничивает диапазон изменения скорости перемещения V_h при подаче рабочего органа в интервале

т.к. с одной стороны при кратковременной остановке перемещения рабочего органа, т.е. при V_h=0, распиливание рулона прекращается, а с другой стороны при из-за сминания и уплотнения слоя материала рабочим органом под действием избыточной силы его веса происходит ухудшение условий разрезки рулона с зажатием в рулоне рабочего органа и переходом режима распиливания режущими элементами стеблей в режим их разрывания.

Предлагаемый способ разрезки рулона осуществляется следующим образом.

В исходном положении рулон фиксируется любым известным способом, например на горизонтальной опорной площадке, или в приподнятом над землей положении при внедрении в рулон упоров или осей, при этом под действием силы веса левой и правой частей рулона стебли слоев материала верней части рулона растягиваются по окружности рулона с возникновением их напряженного состояния.

Рабочий орган с горизонтально перемещаемыми со скоростью V_П режущими элементами устанавливается над рулоном и под действием силы тяжести, опускаясь, внедряется в рулон со скоростью перемещения при вертикальной подаче V_h, ограниченной диапазоном , в пределах которого производится разрезка натянутых стеблей верхней части рулона.

В случае увеличения скорости V_h с выходом за указанный верхний предел под действием резко возрастающего сопротивления материала производится торможение скорости опускания рабочего органа любым известным в технике способом, например, тормозящим по вертикали механическим воздействием на движущийся вниз рабочий орган, либо путем изменения ориентации рабочего органа относительно механизма его вертикального перемещения при использовании нежестких кинематических связей для выработки управляющего воздействия по торможению скорости опускания рабочего органа под действием собственного веса.

Разрезанные стебли благодаря предварительному натяжению под действием упругих сил выводятся из зоны резанья в противоположных направлениях от поверхности резанья с опусканием их вниз на опорную поверхность, что исключает тормозящее воздействие разрезанных стеблей на режущие элементы в процессе их дальнейшего заглубления в рулон при опускании рабочего органа.

При снижении под действием сопротивления материала скорости перемещения вниз рабочего органа V_h до величины, удовлетворяющей условию , тормозящее воздействие на рабочий орган прекращается и цикл разрезки рулона продолжается по описанной выше схеме.

В технике известны разрезчики рулона стебельчатых растений, содержащих приводную цепную пилу с бесконечным контуром, снабженную режущими пластинами и установленную на раме с возможностью поворота в вертикальной плоскости (см., например, заявка Франции №2551625, МПК А01F 29/00, 1985).

В устройствах такого типа разрезка рулона производится при неизменных кинематических режимах работы пилы и при постоянной скорости ее перемещения в вертикальном направлении без учета противодействующей нагрузки на пилу со стороны материала разрезаемого рулона, что приводит к неравномерному по энергоемкости процессу и перегрузке приводных механизмов пилы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому устройству для осуществления способа разрезки рулона является разрезчик рулона, содержащий раму с элементами подсоединения к трехточечной навеске трактора, продольную приводную цепную пилу с горизонтально перемещаемыми режущими пластинами, посредством держателей связанную с рамой, механизм подъема пилы с ее опусканием под действием силы тяжести и устройство для фиксации рулона в вертикальном положении (см. авторское свидетельство на изобретение SU №1588320, МПК А01F 29/00, БИ №32, 1990 - ближайший аналог-прототип устройства).

В известном устройстве в процессе резанья рулона пила с держателями способна оказывать давление на рулон с силой, равной своему весу, которая может превышать усилие, необходимое для разрезки материала рулона за один проход режущего элемента пилы, что приводит к смятию материала под действием корпуса пилы, затормаживает движение режущих элементов с переходом режима резанья стеблей на режим их разрывания на части, увеличивает технологическое сопротивление материала процессу резанья вплоть до заклинивания рабочего органа в рулоне.

В известном устройстве при разрезании вертикально стоящего рулона вдоль его продольной оси пила располагается внутри разрезанной части рулона, поэтому материал двух разрезаемых половинок рулона смыкается под действием собственного веса над линией разреза по мере заглубления пилы в рулон, защемляет режущие пластины и своим трением препятствует их рабочему перемещению с цепным контуром, что существенно повышает технологическое сопротивление процессу резанья и увеличивает энергозатраты на его осуществление.

Задачей предлагаемого устройства является исключения возможности защемления пилы в материале рулона с достижение такого технического результата, при котором пила способна оказывать на материал давление с усилием, не превышающим усилие резанья материала, за счет регулируемой при нежесткой связи пилы с держателями скорости внедрения пилы в материал, согласованной со скоростью поперечного перемещения режущих пластин с учетом максимальной глубины резанья пластины за один проход, что снижает энергоемкость процесса разрезки рулона, исключает режим перегрузки пилы и ее защемление в материале разрезаемого рулона.

Для решения поставленной технической задачи в разрезчике рулона, содержащем раму, приводную цепную пилу с горизонтально перемещаемыми режущими пластинами, посредством держателей связанную с рамой, механизм подъема пилы с возможностью ее рабочего перемещения под действием силы тяжести и устройство для фиксации рулона, пила установлена поперек продольной оси рамы и связана с держателями посредством балансиров, в исходном положении зафиксированных относительно держателей в направлении рабочего перемещения пилы, а механизм подъема пилы выполнен в виде связывающих держатели с рамой гидроцилиндров с гибким трубопроводом для подключения к внешней гидросистеме подачи рабочей жидкости, по крайней мере у одного из которых трубопровод закреплен на держателе и снабжен запорным клапаном, кинематически связанным с балансиром, при этом устройство для фиксации рулона выполнено в виде двух поворотных Г-образных рычагов, кинематически связанных с рамой посредством дополнительных гидроцилиндров.

В разрезчике рулона также пластина своей рабочей гранью наклонена к продольной оси пилы под углом α_П, определяемым из условия

где α_Р - предельный угол резанья рабочей грани пластины;

h_П - рабочая высота пластины;

L - рабочая длина пилы.

Кроме того, запорный клапан выполнен в виде установленной на держателе емкости, вмонтированной в трубопровод, внутри которой с возможностью поперечного к трубопроводу смещения для перекрытия или открытия трубопровода установлена пробка с направляющим стержнем, выходящим наружу и кинематически связанным с балансиром; запорный клапан также выполнен в виде установленного на держателе шарового крана, исполнительный элемент которого жестко связан с балансиром; балансиры снабжены противовесами пилы.

Установка пилы на держателях с возможностью вертикального перемещения посредством шарнирно закрепленных на них балансиров придает пиле способность оказывать на материал давление с усилием, не превышающим усилие резанья материала, и внедряться в материал со скоростью, соответствующей скорости вертикального перемещения режущей пластины на глубину резанья за один проход, т.к. при большей скорости опускания держателей скорость рабочего перемещения закрепленной на балансирах пилы под действием сопротивления материала замедляется с поворотом пилы относительно держателей, что и обеспечивает работу запорного клапана по перекрытию магистрали вывода рабочей жидкости из полости гидроцилиндра для торможения движения вниз держателей пилы и соответственно скорости перемещения вниз и самой пилы.

Поперечное расположение пилы к продольной оси рамы обеспечивает равномерное по длине пилы внедрение ее в рулон по продольной образующей при горизонтальной фиксации рулона Г-образными рычагами.

Фиксация балансиров пилы на держателях в направлении опускания пилы обеспечивает при захвате рулона устойчивость пилы на держателе в исходном положении, т.к. не допускает возможность самопроизвольного поворота пилы относительно держателей в сторону внедрение пилы в рулон.

Выполнение механизма подъема пилы в виде связывающих держатели с рамой гидроцилиндров, подключаемых к внешней гидросистеме подачи рабочей жидкости, при разрезке рулона снижает скорость опускания держателей пилы на холостом ходу штока цилиндра за счет инертности процесса перетекания вязкой рабочей жидкости из рабочей полости цилиндра в трубопровод магистрали подачи жидкости, что повышает чувствительность кинематической связи балансиров пилы с держателями к изменению рабочей нагрузки на пилу в зоне резанья при рабочем перемещении пилы вниз.

Применение гибкого трубопровода для подачи в гидроцилиндр рабочей жидкости допускает закрепление запорного клапана трубопровода на подвижном в вертикальном направлении держателе, благодаря чему и создается возможность управляющего воздействия перемещаемого с держателем запорного клапана на подвижно закрепленный на раме гидроцилиндр.

Установка на держателе запорного клапана для трубопровода гидроцилиндра при кинематической связи клапана с балансиром, несущим корпус пилы, обеспечивает рабочий процесс разрезчика в режиме адаптации пилы к изменению внешней нагрузки с торможением процесса опускания пилы при превышении скорости опускания держателей пилы скорости проникновения в материал ее режущих пластин на глубину резанья за один рабочий ход и прекращением указанного торможения при соответствии этих скоростей.

Выполнение устройства фиксации рулона в виде двух шарнирно закрепленных на раме поворотных Г-образных рычагов, кинематически связанных с рамой посредством дополнительных гидроцилиндров, обеспечивает возможность фиксации рулона на весу за сердцевину с расположением продольной оси рулона в горизонтальной плоскости, что усиливает предварительное растяжение стеблей верхней части подвешенного рулона, необходимое для последующего вывода концов разрезанных стеблей из активной зоны рабочего органа.

Применение зубчатой рабочей грани режущей пластины с наклоном ее к продольной оси пилы под углом α_п, определяемым из условия , обеспечивает распиливание стеблей при работе пилы, что снижает силу резанья пилы и соответственно энергоемкость процесса разрезки рулонов.

Выполнение запорного клапана в виде установленной на держателе емкости (первый пример исполнения), вмонтированной в трубопровод, внутри которой с возможностью поперечного к трубопроводу смещения для перекрытия или открытия трубопровода установлена пробка, кинематически связанная с балансиром, обеспечивает функциональную связь силы давления на материал опускаемой пилы с величиной воспринимаемого ею технологического сопротивления при разрезании материала рулона в режиме поддерживания оптимального диапазона скорости перемещения пилы, при котором исключается перегрузка на рабочий орган разрезчика рулона.

Выполнение запорного клапана в виде установленного на держателе шарового крана (второй пример исполнения), исполнительный элемент которого жестко связан с балансиром, повышает быстродействие срабатывания клапана за счет жесткого соединения его исполнительного элемента с управляющим элементом - балансиром, что повышает чувствительность механизма торможения пилы к изменению вертикальной нагрузки на режущие пластины.

Оснащение балансиров пилы противовесами обеспечивает возможность частичного обезвешивания пилы и регулировки при ее перемещении вниз под действием силы тяжести предельного усилия ее давления на материал, соответствующего заданным пределам диапазона изменения скорости рабочего перемещения пилы с учетом допускаемой вертикальной нагрузки на режущие пластины и интенсивности их заглубления в материал, что за счет выполнения условия обеспечивает минимальный по энергоемкости режим разрезания стеблей пластинами, а не энергоемкий режим резанья в условиях смятия материала корпусом пилы и затирания пилы в рулоне при резком увеличении сил трения корпуса пилы о материала.

Сущность предлагаемого устройства для осуществления способа разрезки рулона поясняется графическими материалами, где представлены:

на фиг.3 - общий вид разрезчика рулона в нерабочем положении;

на фиг.4 - вид на этот же разрезчик в плане;

на фиг.5 - общий вид разрезчика в исходном положении с рулоном;

на фиг.6 - вид в плане на этот же разрезчик с рулоном;

на фиг.7 - общий вид разрезчика с разрезанным рулоном;

на фиг.8 - общий вид пилы для разрезки рулона;

на фиг.9 - общий вид пилы в рабочем положении (первый пример конструктивного исполнения запорного клапана);

на фиг.10 - общий вид этой же пилы при избыточной нагрузке;

на фиг.11 - общий вид пилы в рабочем положении (второй пример конструктивного исполнения запорного клапана);

на фиг.12 - общий вид этой же пилы при избыточной нагрузке;

на фиг.13 - схема для обоснования угла наклона режущей грани к продольной оси пилы.

Разрезчик рулона для осуществления способа разрезки рулона содержит раму 1 с элементами подсоединения к трехточечной навеске трактора, поперечную к продольной оси рамы 1 приводную пилу с гибким цепным контуром 2 (рабочий орган), снабженным установленными в плоскости вращения контура ножевыми пластинами 3 (режущие элементы) с режущей гранью 4 - зубчатой в улучшенном варианте, установленной под углом α_п к продольной оси пилы.

Конструкция пилы представляет собой поперечную пластину 5, на которой в плоскости пластины 5 закреплены две звездочки 6, одна из которых - приводная, удерживающие цепной гибкий контур 2 (например, роликовая цепь) с ножевыми пластинами 3, огибающий по контуру пластину 5.

Пила посредством двух балансиров в виде шарнирно поворотных рычагов 7, скрепленных с пластиной 5, связана с двумя держателями 8, подвижно установленными на раме 1 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, например, шарнирно закрепленными на раме 1 с возможностью поворота в вертикальной плоскости для подъема и опускания пилы, при этом рычаг 7 шарнирно закреплен на держателе 8 и установлен с возможностью фиксации в исходном положении относительно держателя 8 (например, с опорой на держатель 8) в направлении рабочего перемещения пилы вниз и одновременно с возможностью поворота вместе с пилой относительно держателя 8 в противоположном направлении вверх. Привод гибкого контура 2 пилы в предпочтительном варианте осуществляется от гидромотора, подключенного к внешней гидросистеме, например, к гидросистеме трактора. Возможно также применение для этой цели индивидуального электропривода или механического привода от вала отбора мощности трактора.

Разрезчик содержит также механизм подъема пилы в виде гидроцилиндров 9, у которых корпус шарнирно закреплен на раме 1, а шток - на соответствующем держателе 8, оборудованных гибким трубопроводом 10 для подключения рабочей полости цилиндра к внешней гидросистеме подачи рабочей жидкости, например, - к гидросистеме трактора.

По крайней мере у одного из гидроцилиндров 9 гибкий трубопровод 10 закреплен на держателе 8 и снабжен запорным клапаном 11, содержащим закрепленную на держателе 8 герметизированную емкость 12, вмонтированную в трубопровод 10, внутри которой установлена пробка 13 с направляющим стержнем 14, выходящим наружу и кинематически связанным с концом рычага 7 держателя 8, например, посредством шарнирного звена 15.

Пробка 13 установлена с возможностью поперечного к трубопроводу смещения и в нерабочем положении открывает трубопровод 10, обеспечивая свободный проход рабочей жидкости по трубопроводу 10 через емкость 12, а в рабочем положении перекрывает трубопровод 10, препятствуя этим проход рабочей жидкости по трубопроводу 10 для прерывания работы гидроцилиндров 9 и торможения опускания держателей 8 вместе с пилой под действием силы тяжести. В теле пробки 13 могут быть выполнены вертикальные сквозные отверстия для снижения торможения пробки 13 жидкостью при ее вертикальном перемещении в ту или иную сторону.

Во втором примере конструктивного исполнения запорный клапан выполнен в виде шарового крана, корпус 16 которого закреплен на держателе 8, а исполнительный элемент 17 со сквозным отверстием 18 для прохода жидкости жестко связан с рычагом 7 держателя 8. В исходном положении рычага 7 отверстие 18 сообщается с рабочей полостью трубопровода 10 для свободного прохода жидкости по трубопроводу 10.

Кроме того, разрезчик снабжен устройством для фиксации рулона в виде двух шарнирно закрепленных на раме 1 поворотных Г-образных рычагов 19 с ограничительным диском 20 на свободном заостренном конце рычага 19 для упора в торец рулона при введении конца рычага 19 в сердцевину горизонтально расположенного рулона. Рычаги 19 кинематически связаны с рамой 1 посредством дополнительных гидроцилиндров 21, у которых корпус шарнирно закреплен на раме 1, а шток - на рычаге 19, при этом в вертикальной плоскости радиус поворота пилы вместе с держателями 8 относительно рамы 1 превышает расстояние до рамы 1 от свободного конца рычага 19 в его горизонтальном рабочем положении при фиксации рулона.

Расстояние между держателями 8, рычагами 7 и звездочками 5, 6 в поперечном направлении рамы 1 превышает ширину горизонтально лежащего рулона вдоль его продольной оси.

Для регулировки предельного усилия давления пилы на материал и эквивалентного ему усилия поворота рычагов 7 с пилой относительно держателей 8 под действием материала рулона на концах рычагов 7 закреплены с возможностью регулируемого смещения вдоль рычага 7 (например, посредством резьбового соединения) противовесы 22, при этом противовес 22 и пила расположены по разные стороны от оси поворота рычага 7 относительно держателя 8. В оптимальном режиме регулировки усилия давления пилы на материал противовесами 22 остановка рабочего перемещения пилы при ее взаимодействии с рулоном должна быть исключена.

Условие для определения угла наклона α_п зубчатой рабочей грани ножевой пластины к продольной оси пилы получено из следующих соображений.

При движении рабочей грани ножевой пластины с результирующей скоростью V_Σ (геометрическая сумма скорости V_h - скорости перемещения рабочего органа при подаче и скорости V_П - линейной скорости режущих элементов в направлении их рабочего хода вдоль продольной образующей рулона) в направлении под углом β к продольной оси пилы процесс резанья стеблей возможен, если угол между режущей гранью ножевой пластины и направлением скорости V_Σ не превышает предельный угол резанья грани α_р.

Но из треугольника скоростей следует, что , а из условия равенства времени одного рабочего хода ножевой пластины 3, проходящей со скоростью V_П путь В (ширина рулона), и времени перемещения вниз пилы со скоростью подачи V_h с максимальным за один рабочий ход заглублением в рулон ножевой пластины 3 на величину, равную высоте режущей пластины h_П, следует, что , поэтому т.е. .

Но угол β=α_р-α_П, откуда при равенстве длины рабочего участка пилы L ширине рулона В (L=B) получаем, что

При больших значениях угла α_п процесс разрезки стеблей гранью 4 пластины 3 прекращается с переходом в энергоемкий процесс выдирания стеблей из монолита рулона с разрывом стеблей, что существенно затрудняет процесс заглубления пилы в рулон и увеличивает технологическое сопротивление материала процессу разрезки рулона.

Работа разрезчика рулона по осуществлению способа разрезки рулона производится следующим образом.

Разрезчик рамой 1 навешивается на трактор посредством трехточечной навески с подсоединением трубопроводов гидроцилиндров 9, 21 и гидромотора привода пилы к внешней автономной гидросистеме, например гидросистеме трактора, после чего разрезчик устанавливается в исходное положение без рулона, при котором рычаги 19 разведены в сторону под действием гидроцилиндров 21, а держатели 8 под действием гидроцилиндров 9 подняты в крайнее верхнее положение, при котором рычаги 7 под действием веса пилы опираются на держатели 8.

Для подъема держателей 8 шток гидроцилиндра 9 выводится из его корпуса за счет подачи под давлением в рабочую полость гидроцилиндра жидкости по трубопроводу 10 при отключенном запорном клапане, у которого в этом положении в варианте исполнения (фиг.9) пробка 13 занимает открытое верхнее положение со свободным проходом жидкости по трубопроводу 10, а в варианте исполнения (фиг.11) для этого у элемента 17 в исходном положении отверстие 18 располагается вдоль трубопровода 10.

Разрезчик трактором надвигают на горизонтально лежащий на земле рулон, у которого продольная ось расположена поперек продольной оси рамы 1 разрезчика, после чего гибкий контур пилы 2 приводят в движение с горизонтальным перемещением ножевых пластин 3, а под действием гидроцилиндров 21 рычаги 19 сближают с вводом в сердцевину рулона в торцевой его части своих заостренных концов до упора в торцы рулона дисков 20, сжимающих сердцевину рулона в горизонтальном направлении вдоль его продольной оси, затем наклоном рамы 1 под действием гидронавески трактора рулон отрывается от земли и переводится в подвешенное состояние на весу в исходном положении разрезчика, в результате чего происходит обвисание левой и правой части рулона и натяжение слоя стеблей по окружности рулона в верхней его части.

Рабочий процесс разрезки рулона производится за счет сбрасывания давления в гидроцилиндрах 9 и перевода их в плавающий режим вытеснения жидкости из рабочей полости со сливом ее по трубопроводу 10 во внешнюю гидросистему под действием собственного веса пилы с рычагами 7 и держателей 8, принуждающего опускаться шток гидроцилиндра 9 и держатели 8, в результате чего пила внедряется в рулон и под действием зубчатых режущих граней 4 ножевых пластин 3 происходит распиливание стеблей материала рулона по его продольной образующей с заглублением пилы в материал верхней части рулона.

Разрезанные стебли за счет их предварительного натяжения при подвешивании горизонтально расположенного рулона под действием упругих сил интенсивно выводятся из рабочей зоны ножевых элементов 3, открывая этим доступ элементов 3 к последующим неразрезанным слоям стеблей рулона.

В случае, если скорость опускания держателей 8 превышает скорость рабочего перемещения пилы V_h, ограниченную условием , в том числе и при колебаниях плотности прессования стеблей в рулоне, в результате увеличения сопротивления проникновению пластин 3 в рулон происходит отставание пилы от держателей 8 при их движении вниз под действием силы тяжести, вызывающее поворот рычагов 7 вместе с пилой в противоположном к опусканию держателей 8 направлении, при котором кинематически связанный с рычагом 7 запорный клапан перекрывает трубопровод 10, препятствуя проходу по трубопроводу 10 рабочей жидкости, что затормаживает движение штока гидроцилиндра и опускание держателей 8. Для этого в варианте исполнения (фиг.7, 8) звено 15 при повороте рычага 7 воздействием на стержень 14 перемещает пробку 13 в рабочее крайнее нижнее положение, при котором пробка 13 перекрывает трубопровод 10, а в варианте исполнения (фиг.11, 12) элемент 16 при повороте вместе с рычагом 7 перекрывает трубопровод 10, что вызывает торможение штока гидроцилиндров 9 вплоть до кратковременной остановки и соответственно прекращения опускания держателей 8 с сохранением под действием веса пилы скорости ее рабочего перемещения вниз V_h с рычагами 7 в пределах, ограниченных условием .

По мере распиливания стеблей элементами 3 сопротивление заглублению пилы в материал снижается, пила при опускании вниз под действием силы тяжести поворачивает рычаги 7 в сторону их исходного положения с опорой на держатели 8, что приводит к выключению запорного клапана с возобновлением прохода жидкости по трубопроводу 10 для дальнейшей реализацией описанного выше цикла при подъеме пробки 13 в крайнее верхнее положение или при повороте элемента 16 рычагом 7 с открытием трубопровода 10.

После внедрения в рулон пилы на глубину, более его радиуса, рулон, удерживаемый на весу за сердцевину, теряет свою монолитность и стебельчатый материал далее дорезается в рассыпном состоянии благодаря перемещению пилы вместе с держателями 8 по радиусу, превышающему расстояние внедренных в сердцевину рулона концов рычагов 19 до рамы 1.

По окончании рабочего процесса разрезчик переводится в исходное положение, для чего под действием гидроцилиндров 10 держатели 8 при опоре на рычаги 7 поднимают пилу в верхнее положение, а гидроцилиндры 21 обеспечивают поворот рычагов 19 с выводом из зоны контакта с материалом рулона их свободных концов, после чего разрезчик отводится от разрезанного рулона.

Предлагаемые технические решения обеспечивают адаптивный процесс разрезки рулона с минимальным энергопотреблением при усилии давления рабочего органа на материал, соответствующем усилию технологического сопротивления материала при разрезке стеблей, что реализует управляемый процесс разрезания стеблей со скоростью заглубления режущих элементов в материал, согласованной со скоростью разрезания стеблей в направлении продольной образующей рулона, и исключает заклинивание пилы в материале рулона.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству и могут быть использованы при механизации трудоемких процессов в кормопроизводстве. При реализации способа рулон стебельчатого материала фиксируют горизонтально с растяжением стеблей по окружности рулона и распиливают по его продольной образующей. Перемещение рабочего органа с режущими элементами сверху вниз в процессе резки осуществляют под действием силы тяжести. Для достижения растяжения стеблей рулон распиливают на весу при фиксации его за сердцевину. Разрезчик рулона содержит раму и связанную с ней посредством держателей приводную цепную пилу с режущими пластинами. Пила установлена поперек продольной оси рамы и связана с держателями посредством закрепленных на них балансиров. Механизм подъема пилы выполнен в виде связывающих держатели с рамой гидроцилиндров с гибким трубопроводом. Устройство для фиксации рулона выполнено в виде кинематически связанных с рамой дополнительными гидроцилиндрами поворотных Г-образных рычагов. За счет предварительного растяжения стеблей в верхней части рулона обеспечивается разрезание рулона с минимальным энергопотреблением. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ разрезки рулона стебельчатого материала, включающий фиксацию рулона и его продольное распиливание сверху вниз движущимися режущими элементами приводного рабочего органа, перемещаемого под действием силы тяжести, отличающийся тем, что рулон фиксируют горизонтально с растяжением стеблей по окружности рулона в его верхней части и распиливают по продольной образующей, при этом скорость перемещения рабочего органа V_h поддерживают в диапазоне, определяемом из условия

где V_П - линейная скорость режущих элементов в направлении их рабочего хода вдоль продольной образующей рулона;

h_p - глубина резанья режущего элемента за один его рабочий проход;

В - ширина рулона,

а для указанного растяжения стеблей рулон распиливают на весу при его фиксации за сердцевину.

где α_p - предельный угол резанья рабочей грани пластины;

h_П - рабочая высота пластины;

L - длина рабочего участка пилы.