ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ Российский патент 2008 года по МПК A01C7/04 

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к высевающим аппаратам посевных машин.

Известны пневматические высевающие аппараты, в частности по авторским свидетельствам: А.С. №981587 А01С 7/04 СССР, опубл. 30.09.82, бюллетень №36; А.С. №1456773 А01С 7/04 СССР, опубл. 15.01.89, бюллетень №2, включающие: бункер для семян, высевающий диск с пневмозахватами, распределитель воздуха с камерами вакуума и избыточного давления, эластичную крыльчатку и кольцо.

В высевающем диске выполнены семенные камеры с радиальными выбросными каналами.

Работают аппараты следующим образом. При вращении диска, а вместе с ним эластичной крыльчатки и кольца, находящихся в массе семян бункера, семена заполняют пространство между лопастями крыльчатки. Под действием всасывающего воздушного потока семена по одному втягиваются через отверстия в семенную камеру и присасываются к пневмозахватам высевающего диска, который, вращаясь, подводит каждое семя до зоны, где воздействие вакуума прекращается и включается повышенное давление воздуха, которое выбрасывает семя через выбросной радиальный канал в семяпровод и дальше в сошник.

К недостаткам данных высевающих аппаратов относится то, что они сложны по конструкции и кроме этого для их функционирования необходимо иметь дополнительные устройства по выработке и доставки к аппарату вакуума и избыточного давления воздуха, а следовательно, требуются дополнительные затраты на приобретение таких сложных устройств и приведение их в работу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототипом) является конструкция пневматического высевающего аппарата (С.А.Ивженко "К вопросу бессошниковой заделки семян в почву" автореферат диссертации, представленной Совету Саратовского сельскохозяйственного института на соискание ученой степени кандидата технических наук, Саратов, 1963, с.6-7), которое предназначено для активно-принудительной заделки семян в почву.

Данный пневматический высевающий аппарат состоит из рабочего цилиндра, имеющего внизу конус с разгонной трубкой, снабженной клапаном, поршня, кулачка, выполненного в виде крутообрывающейся спирали, рамки, соединяющейся с поршнем и штоком, и пружин. В рабочем цилиндре выполнено впускное отверстие.

Работает аппарат следующим образом. Приведенный во вращение кулачок поднимает через ролик рамку, шток и поршень. При подъеме поршня растягиваются пружины и рабочий объем цилиндра заполняется воздухом вначале через манжеты поршня (между поршнем и цилиндром), а после открытия впускного отверстия воздух проходит через впускное отверстие, через которое вместе с воздухом подается зерно. Так как кулачок имеет форму крутообрывающейся спирали, поэтому поршень плавно, дойдя до верхней точки (до обрыва спирали), а после обрыва спирали резко опускается под действием растянутых пружин. Опускающийся поршень перекрывает впускное отверстие, и воздух вместе с зерном выбрасывается через открытый клапан и разгонную трубку в дно борозды, выполненной сошником. После выброса воздуха и семени вращающийся кулачок снова поднимает поршень и цикл повторяется. Параметры поршня, разгонной трубки и профиля кулачка подобраны так, чтобы выполнялась активно-принудительная заделка семян в почву, которая заключается в том, что семенам с помощью воздушной пульсации придается скорость (20...30 м/с), при которой обеспечивается проникновение их в дно борозды на 2...3 мм с исключением их травмирования с последующим их прикрытием сверху рыхлой почвой.

Такая заделка семян в почву способствует их хорошему контакту с почвой, который обеспечивает улучшенное снабжение семян почвенной влагой, обуславливающее ускоренные всходы и более благоприятное дальнейшее развитие растений, а следовательно, и повышение урожая.

К недостатку данного пневматического высевающего аппарата (прототипа) относится то, что для его работы используется ручная подача семян во впускное отверстие (приемлемое для лабораторных исследований), или (для производственных целей) используется специальный пневматический отборочный аппарат, который имеет сложную конструкцию (требует дополнительной энергии для его функционирования), причем он недостаточно синхронно подает семена во впускное отверстие, что ведет к нарушению равномерности распределения семян вдоль рядка, ведущих к нарушению требований агротехники.

Технической задачей изобретения является создание высевающего аппарата для посева пропашных культур (кукурузы, нуга, гороха, сои и т.п.) с отборочно-подающим устройством более простой конструкции по сравнению с прототипом, способного выполнять точный отбор и синхронную подачу семян во впускное отверстие в моменты его открытия, обеспечивающего равномерное распределение семян вдоль ряда с активно-принудительной заделкой их в почву.

Решение технической задачи достигается предлагаемым пневмомеханическим высевающим аппаратом, содержащим рабочий цилиндр с впускным отверстием, разгонную трубку с клапаном, поршень, кулачок, рамку с роликом, шток, рабочую пружину, бункер для семян, заслонку, семенную камеру, отборочно-подающеее устройство, состоящее согласно изобретению из стержня, выходящего вниз за пределы семенной камеры, жестко соединенного со штоком и несущего на себе захватывающий элемент для семян, выполненного в виде ложечки, имеющей угол наклона дна к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал дна ложечки, а также направляющей пластины, жестко закрепленной под впускным отверстием на рабочем цилиндре и имеющей продольную выемку.

Отличие от прототипа предлагаемой конструкции заключается в том, что используется отборочно-подающее устройство, состоящее из стержня, выходящего вниз за пределы семенной камеры, жестко соединенного со штоком, несущего на себе захватывающий элемент для семян, выполненного в виде ложечки, имеющей угол наклона дна к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал дна ложечки (угол трения семян о сталь ложечки (ϕ=25°...30°), а также направляющей пластины, жестко закрепленной под впускным отверстием на рабочем цилиндре и имеющей продольную выемку.

Предлагаемое отборочно-подающее устройство обеспечивает поштучный отбор семян и синхронную подачу отобранных семян в подпоршневое пространство благодаря существенным отличиям его конструкции, которая содержит "стержень, выходящий вниз за пределы семенной камеры, жестко соединенный со штоком и несущий на себе захватывающий элемент".

Жесткое соединение стержня со штоком обеспечивает его движение совместно с поршнем, что необходимо для синхронной работы отборочно-подающего устройства с работой пневматического аппарата. Стержень выходит вниз за пределы семенной камеры для того, чтобы при опускании нижняя часть стержня не раздвигала семена в семенной камере, что затрудняло бы их забор, при быстротечном процессе их захвата. Стержень, скользя в массе семян, обеспечивает наиболее благоприятные условия для перемещения семян в захватывающий элемент. Кроме этого, выходящий вниз за пределы семенной камеры стержень не травмирует семена при резком его опускании под действием разжимающейся пружины, что сохраняет целостность семян.

Конструкция захватывающего элемента для семян выполнена "в виде ложечки, имеющей угол наклона дна к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал дна ложечки (угол трения семян о сталь ложечки (ϕ=25°...30°), а также направляющей пластины, жестко закрепленной под впускным отверстием на рабочем цилиндре и имеющей продольную выемку". Дно ложечки образует совместно с вертикальной направляющей пластиной клин с углом β=90-α, в который западает зерно, и, заклиниваясь, принимает устойчивое положение, причем эта устойчивость еще более усиливается в связи с тем, что заклинившееся зерно входит в продольную выемку направляющей пластины. Другие зерна, попавшие в область ложечного захвата при движении его вверх, скатываются с заклинившегося зерна, оставаясь в семенной камере. При подъеме ложечки заклинившееся зерно, упираясь в выемку направляющей пластины, скользит по ней до впускного отверстия, где пластина заканчивается, подпор с ее стороны прекращается и семя, потеряв опору и находясь на дне ложечки с наклоном под углом α в сторону цилиндра, попадает через впускное отверстие в подпоршневое пространство цилиндра. Причем скорость полета семени во впускном отверстии увеличивается за счет всасываемого воздуха, движущегося из атмосферы в подпоршневое пространство, где создается разрежение поднимающимся поршнем. Семя успевает проникнуть в цилиндр до резкого опускания поршня под действием сжатой рабочей пружины. Попавшее в цилиндр зерно под действием резкоопускающегося поршня, открыв клапан, выбрасывается вместе с порцией воздуха в разгонную трубку и дальше в почву, обеспечивая активно-принудительную заделку семян в дно борозды, выполненной сошником. После заделки семени в почву поршень снова поднимается кулачком, вращаемым с помощью приводного колеса движущейся сеялки и цикл повторяется. Таким образом, выполняется поштучный отбор и синхронная подача семян в цилиндр и дальше в почву простым по конструкции устройством, обеспечивая равномерное распределение семян вдоль ряда с пневматической активно-принудительной заделкой их в почву, то есть полностью решается поставленная техническая задача.

Новизна и оригинальность изобретения заключаются в том, что за счет использования отборочно-подающего устройства, состоящего из стержня, выходящего вниз за пределы семенной камеры, жестко соединенной со штоком и несущего на себе захватывающий элемент для семян, выполненного в виде ложечки, имеющей угол наклона дна к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семени о материал дна ложечки, а также направляющей пластины, имеющей продольную выемку, жестко закрепленной под впускным отверстием на рабочем цилиндре, осуществляется поштучный отбор семени из семенной камеры и синхронная подача их во впускное отверстие в те моменты, когда оно открывается поднимающимся поршнем, благодаря чему осуществляется точный посев с активно-принудительной заделкой семян в почву.

На фиг.1 изображен пневматический высевающий аппарат, вид сбоку, разрез по В-В на фиг.2 изображен разрез по А-А.

Предлагаемое изобретение состоит из кулачка 1, рамки 2, снабженной роликом 3, штока 4, жестко соединяющего рамку 2 с поршнем 5, рабочей пружины 6, одетой на шток 4 над поршнем 5, опорных катков 7, цилиндра 8, плавно переходящего в разгонную трубку 9, клапана 10, расположенного в разгонной трубке 9, впускного отверстия 11, выполненного в цилиндре 8, бункера для семян 12, заслонки 13, семенной камеры 14, в которой расположен стержень 15 с ложечкой 16, имеющей дно 17, наклоненное к горизонтали под углом α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал ложечки, направляющей пластины 18, снабженной продольной выемкой 19, сошника 20 и амортизационной пружины 21, одетой на штоке 4 под горизонтальной частью стержня 18.

Пневматический высевающий аппарат работает следующим образом: при движении сеялки по направлению стрелки υ, от приводного колеса (не показано) приводится во вращение кулачок 1, который, имея форму крутообрывающейся спирали, плавно поднимает рамку 2 через ролик 3, которая, в свою очередь, с помощью штока 4 поднимает поршень 5, сжимая рабочую пружину 6. Для предотвращения отклонения рамки 2 от вертикального положения установлены опорные катки 7, по которым перекатывается рамка 2.

При подъеме поршня 5 в цилиндре 8 под поршнем 5 возникает разрежение, благодаря которому закрывается в разгонной трубке 9 клапан 10. Разрежение под поршнем 5 нарастает, пока поршень 5, дойдя до впускного отверстия 11, не соединит пространство под поршнем 5 с атмосферой через отверстие 11. В то же время, то есть во время подъема поршня происходит процесс отбора и синхронной подачи семян во впускное отверстие 11 в следующей последовательности. Семена из бункера 12 проходят под заслонку 13 в семенную камеру 14. Стержень 15, жестко соединенный со штоком 4 и несущий на себе ложечку 16, имеющую наклон дна 17 к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал ложечки (угол трения семени о сталь ложечки ϕ=25°...30°), поднимается вместе со штоком 4 и поршнем 5. Между ложечкой 16 с наклонным дном 17 и вертикальной направляющей пластиной 18 образуется клин с углом β=90-α, в который западает зерно, и, заклиниваясь, занимает устойчивое положение, усиливаясь еще тем, что часть заклинившегося зерна входит в продольную выемку 19 направляющей пластины 18. Другие зерна, попавшие в область ложечки 16, скатываются с заклинившегося зерна, оставаясь в семенной камере 14. Уровень семян в семенной камере регулируется заслонкой 13. Заклинившееся семя, упираясь в выемку 19 направляющей пластины 18, скользит вместе со стержнем 15 до впускного отверстия 11, где подпор со стороны направляющей пластины 18 прекращается (пластина 18 доходит только до впускного отверстия 11), и семя, потеряв опору и имея наклон дна 17 в сторону цилиндра 8, попадает через впускное отверстие 11 под поршень 5. Скорость семени при входе во впускное отверстие 11 увеличивается за счет всасывающегося воздуха из атмосферы в цилиндр 8. Благодаря этому попавшее в цилиндр 8 семя успевает до момента опускания поршня 5 дойти до клапана 10. При резком опускании поршня 5 (под действием разжимающейся пружины 6) клапан 10 открывается и зерно вместе с порцией сжатого воздуха выбрасывается через клапан 10 в разгонную трубку 9, приобретая на выходе скорость в пределах 20...25 м/с.Такая скорость семени обеспечивает внедрение его в дно борозды без травмирования на глубину 2...5 мм, обеспечивая снизу плотный контакт его с почвой. Сверху семя закрывается рыхлой почвой. Такая заделка семени в почву создает благоприятные условия подачи к нему влаги и питательных веществ к каждому семени, что ускоряет всходы семян и обуславливает лучшее развитие растений, то есть выполняется пневматическая активно-принудительная заделка семян в почву. Для уменьшения удара опускающегося поршня 5 и жестко соединенных с ним деталей под действием разжимающейся рабочей пружины 6 на штоке 4 установлена амортизационная пружина 21.

После опускания поршня 5 и выброса семени через разгонную трубку 9 в дно борозды вращающийся кулачок 1, приводимый от колеса движущейся сеялки (не показано), снова плавно поднимает поршень 5, создавая разрежение в цилиндре 8, и стержень 15 с ложечкой 16, обеспечивающие захват семени из семенной камеры 14, и цикл повторяется, то есть выполняется равномерное распределение семян вдоль рядка с активно-принудительной их заделкой в почву. Такой посев не требует последующего послепосевного прикатывания, исключая дополнительные затраты и уменьшая воздействие на почву со стороны рабочих органов, что ведет к повышению экономических и экологических показателей посева.

Высевающий аппарат состоит из рабочего цилиндра с впускным отверстием, разгонной трубки с клапаном, поршня, кулачка, рамки с роликом, рабочей пружины, бункера для семян, семенной камеры, заслонки и отборно-подающего устройства. Рамка с поршнем соединена штоком. Отборно-подающее устройство выполнено в виде стержня, расположенного внутри семенной камеры и выходящего вниз за ее пределы. Стержень жестко соединен со штоком и имеет захватывающий элемент для семян. Последний выполнен в виде ложечки. Дно ложечки наклонено к горизонту под углом α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал ложечки. Захватывающий элемент имеет направляющую пластину с выполненной на ней продольной выемкой. Пластина жестко закреплена под впускным отверстием на рабочем цилиндре. Использование изобретения позволит повысить точность отбора семян разных видов пропашных культур и равномерность распределения семян вдоль ряда с активно-принудительной заделкой их в почву. 2 ил.

Пневмомеханический высевающий аппарат, содержащий рабочий цилиндр с впускным отверстием, разгонную трубку с клапаном, поршень, кулачок, рамку с роликом, шток, соединяющий рамку с поршнем, рабочую пружину, бункер для семян, заслонку, семенную камеру, отличающийся тем, что он снабжен отборочно-подающим устройством, которое состоит из стержня, расположенного внутри семенной камеры и выходящего вниз за ее пределы, причем стержень жестко соединен со штоком и несет на себе захватывающий элемент для семян, выполненный в виде ложечки, имеющей угол наклона дна к горизонту α≥ϕ, где ϕ - угол трения семян о материал дна ложечки, кроме того, захватывающий элемент имеет направляющую пластину, жестко закрепленную под впускным отверстием на рабочем цилиндре, на которой выполнена продольная выемка.