ДВУХРОТОРНОЕ ЛОПАСТНОЕ ОРИЕНТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРНЕПЛОДОВ КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ Российский патент 2009 года по МПК A01C11/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для ориентации корнеплодов конической формы.

Известны устройства для ориентирования предметов конической формы (А.с. СССР №244162, Б.И. №7, 1969 г.; А.с. СССР №361934, Б.И. №2, 1973 г.; А.с. СССР №475973, Б.И. №25, 1969 г.) и др. Эти устройства просты по конструкции, но ориентируют лишь небольшой размерный диапазон корнеплодов конической формы, имеют низкую производительность и недостаточную надежность ориентирования.

Известна машина для посадки корнеплодов (А.с. СССР №1299536, МКИ А01С 11/02, Б.И. №12, 1987 г.). Ориентирующее устройство машины выполнено в виде криволинейного скребкового транспортера, движущегося в V-образном желобе. Корнеплоды, занявшие положение хвостовой частью вниз, на криволинейном участке V-образного желоба выпадают из захватов, и скребок уходит пустым. Корнеплоды, занявшие положение хвостовой частью вверх, через промежуточный лоток подаются в воронку распределительного устройства, а затем в накопитель.

Недостатком данного устройства является возможное повреждение корнеплодов из-за увеличения числа этапов ориентирования некоторых корнеплодов ввиду их сброса при неправильном ориентировании. Механизм ориентации сложен по конструкции, металло- и энергоемок.

Известно устройство для ориентации моркови (Великобритания, Заявка №1353706, приоритет Дании 21.06.1971 г., №3029; Публикация 22.05.1974 г. №4442). Ориентирующее устройство включает два диска, которые установлены на общем ведущем валу, на расстоянии друг от друга и сужаются к середине; стопорный элемент и упор, расположенные под углом к горизонтали по разные стороны в створе между этими дисками, а также направительный желоб, установленный над дисками вертикально.

При поступлении корнеплодов из направительного желоба головкой вниз морковь защемляется между дисками и вследствие вращения дисков ориентируется головкой в направлении вращения дисков. При поступлении корнеплодов из направительного желоба головкой вверх морковь проваливается между дисками и благодаря наличию упора и вращению дисков также ориентируется головкой в направлении вращения дисков. Набегая на стопорный элемент, корнеплод скользит по его поверхности вниз и сходит с ориентирующего устройства.

Недостатком данного ориентирующего устройства является его ненадежность, связанная с тем, что корнеплоды подаются в ориентирующее устройство вертикально, в результате чего при падении корнеплода возможен удар и отскок в любом произвольном направлении, т.е. процесс ориентации приобретает случайный характер; ориентируется небольшой размерный диапазон корнеплодов в связи с тем, что в створе между дисками упор для разворота хвостовой части корнеплода закреплен жестко на определенном уровне.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для ориентации корнеплодов к посадочной машине (Патент РФ №2237397, МКИ А01С 11/00, 11/02, Б.И. №28 от 10.10.2004 г.), содержащее бесконечный тяговый элемент с захватами, перемещающийся в V-образном желобе, открытом сверху и снизу и имеющем горизонтальный ориентирующий участок прямолинейной формы. Бесконечный тяговый элемент установлен сбоку от V-образного желоба и расположен параллельно одной из боковин V-образного желоба. Угол между боковинами V-образного желоба меньше минимального значения угла конусности хвостовой части корнеплода.

Корнеплоды поштучно подаются в ориентирующее устройство сверху, до соприкосновения с ориентирующими поверхностями V-образного желоба. Приобретенная центром масс корнеплода линейная скорость преобразуется в угловую скорость разворота. Корнеплод зависает на уровне плоскости максимального диаметра с опорой в двух точках, являющихся воображаемой осью вращения корнеплода при его развороте, и выносится к посадочному аппарату скребками. Если корнеплод фиксируется в створе ориентирующих поверхностей хвостовой частью вверх, то он принудительно разворачивается лопастями битерного барабана.

Недостатки данного устройства: строгий, жестко фиксированный угол между ориентирующими поверхностями V-образного желоба ограничивает размерный диапазон ориентируемых корнеплодов и снижает качество ориентирования (из-за большого разброса угла конусности хвостовой части корнеплодов); ориентирующие поверхности V-образного желоба в процессе работы загрязняются остатками почвы, что меняет угол между ориентирующими поверхностями, их конфигурацию и коэффициент трения, процесс ориентации приобретает случайный характер, изменяются кинематические режимы подачи корнеплодов от ориентирующего устройства, что ведет к пропускам в работе посадочного аппарата и снижает качество ориентирования; механизм ориентации сложен по конструкции, имеет много кинематических передач, низкую производительность и требует постоянного контроля своей работы.

Заявленное изобретение направленно на устранение вышеотмеченных недостатков, улучшение качества ориентирования и упрощение конструкции ориентирующего устройства.

Задача решена тем, что в предлагаемом двухроторном лопастном ориентирующем устройстве для корнеплодов конической формы симметричный V-образный желоб образуют совмещенные лопасти двух роторов, которые установлены параллельно друг другу на одном уровне, причем лопасти роторов плоские, прямоугольной формы, одинаковы по размеру и установлены относительно друг друга таким образом, что в горизонтальной плоскости две совмещенные лопасти роторов находятся на одном уровне с минимальным зазором S₀, наименьшая длина лопастей роторов определяется из условия:

где D_max - максимальный размер корнеплода в плоскости наибольшего диаметра, мм;

- угол между соседними лопастями ротора, град.,

где z_л - количество лопастей ротора, шт.,

причем под совмещенными лопастями роторов установлен сужающийся к концу вогнутый приемный лоток под углом к горизонтали больше угла трения скольжения корнеплодов по его поверхности.

Остальные признаки заявляемого устройства частные, поскольку характеризуют лишь конкретное исполнение того или иного узла.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема двухроторного лопастного ориентирующего устройства для корнеплодов конической формы на двух видах: а - вид сверху; б - вид сбоку.

На фиг.2 представлены схемы последовательности ориентирования корнеплода двухроторным лопастным ориентирующим устройством для корнеплодов конической формы: а - вид сбоку; б - вид сверху.

Двухроторное лопастное ориентирующее устройство для корнеплодов конической формы (фиг.1) представляет собой два ротора 1 с одинаковым количеством лопастей 2 (z_л1=z_л2), которые установлены параллельно друг другу на одном уровне и вращаются навстречу друг другу синхронно (n_p1=n_p2). Лопасти 2 роторов 1 плоские, прямоугольной формы, одинаковы по размеру (L_л1=L_л2; B_л1=B_л2) и установлены относительно друг друга таким образом, что в горизонтальной плоскости две совмещенные лопасти 2 роторов 1 находятся на одном уровне с минимальным зазором S₀. Наименьшая длина лопастей 2 роторов 1 определяется из условия:

где D_max - максимальный размер корнеплода в плоскости наибольшего диаметра, мм;

- угол между соседними лопастями ротора, град.,

где z_Л - количество лопастей ротора, шт.

Под совмещенными лопастями 2 роторов 1 установлен сужающийся к концу, вогнутый приемный лоток 3 под углом к горизонтали больше угла трения скольжения корнеплодов по его поверхности. При синхронном вращении роторов 1 их совмещенные лопасти 2 образуют симметричный V-образный желоб, открытый сверху и снизу.

Двухроторное лопастное ориентирующее устройство работает следующим образом (фиг.1, фиг.2). Корнеплоды поштучно захватываются одной из лопастей 2 ротора 1 и за счет момента от силы тяжести занимают горизонтальное положение между соседними лопастями 2 ротора 1, длинной осью вдоль оси вращения ротора 1. При повороте от горизонтали на величину угла трения качения корнеплода лопасти 2 ротора 1 корнеплод перекатывается по поверхности лопасти 2 и занимает устойчивое положение между двумя совмещенными лопастями 2 роторов 1, которые образуют V-образный желоб, открытый сверху и снизу. При дальнейшем синхронном вращении роторов совмещенные лопасти 2 роторов 1 «раскрываются», корнеплод разворачивается хвостовой частью вниз и зависает на уровне плоскости максимального диаметра между совмещенными лопастями 2 роторов 1 с опорой в двух точках, являющихся опорными точками воображаемой оси вращения корнеплода, относительно которой происходит разворот. Самоориентация (разворот) корнеплода хвостовой частью вниз происходит за счет конусной формы хвостовой части корнеплода и момента силы тяжести, возникающего в V-образном желобе, образованном совмещенными лопастями 2 роторов 1, за счет смещения центра тяжести корнеплода от плоскости наибольшего диаметра в сторону хвостовой части. На наклонной вогнутой поверхности приемного лотка 3 корнеплод окончательно ориентируется хвостовой частью вниз и, сохраняя исходное сориентированное положение, сходит с приемного лотка 3.

По двухроторному лопастному ориентирующему устройству для корнеплодов конической формы проведены лабораторные исследования, получены положительные результаты. По сравнению с прототипом двухроторное лопастное ориентирующее устройство обеспечивает ориентирование большого размерного диапазона корнеплодов конической формы независимо от их геометрических параметров и повышение производительности. При частоте вращения роторов n_р до 31 мин^-1

(Q_op.ycmp=124 шт./мин) количество «неправильно» сориентированных маточных корнеплодов сахарной свеклы с максимальным размером в плоскости наибольшего диаметра от 45 до 130 мм, длиной от 90 до 270 мм и углом конусности хвостовой части от 14 до 47 град. составило до 1%.

Ориентирующее устройство состоит из двух роторов с лопастями и приемного лотка. Лопасти роторов плоские, прямоугольной формы, одинаковые по размеру и установлены относительно друг друга таким образом, что в горизонтальной плоскости две совмещенные лопасти роторов находятся на одном уровне с минимальным зазором S_o. Наименьшая длина лопастей роторов определяется из условия:

,

где D_max - максимальный размер корнеплода в плоскости наибольшего диаметра, мм; - угол между соседними лопастями ротора, град., , где z_л - количество лопастей ротора, шт. Приемный лоток установлен под совмещенными лопастями роторов под углом к горизонтали больше угла трения скольжения корнеплодов по его поверхности. Приемный лоток выполнен вогнутым и сужающимся к концу. Совмещенные лопасти двух роторов, которые установлены параллельно друг другу на одном уровне, образуют при перемещении симметричный V-образный желоб. Изобретение позволяет повысить надежность ориентирования большого размерного диапазона корнеплодов конической формы независимо от их геометрических параметров и обладает повышенной производительностью. 2 ил.

Двухроторное лопастное ориентирующее устройство для корнеплодов конической формы, ориентирующие поверхности которого образуют V-образный желоб, открытый сверху и снизу, отличающееся тем, что симметричный V-образный желоб образуют совмещенные лопасти двух роторов, которые установлены параллельно друг другу на одном уровне, причем лопасти роторов плоские, прямоугольной формы, одинаковые по размеру и установлены относительно друг друга таким образом, что в горизонтальной плоскости две совмещенные лопасти роторов находятся на одном уровне с минимальным зазором S_o, а наименьшая длина лопастей роторов определяется из условия

где D_max - максимальный размер корнеплода в плоскости наибольшего диаметра, мм; - угол между соседними лопастями ротора, град.;

где z_л - количество лопастей ротора, шт.,
причем под совмещенными лопастями роторов установлен сужающийся к концу вогнутый приемный лоток под углом к горизонтали больше угла трения скольжения корнеплодов по его поверхности.