УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСЕВА НЕСЫПУЧИХ СЕМЯН КОРМОВЫХ РАСТЕНИЙ ШИРОКОРЯДНЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2016 года по МПК A01C7/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к высевающим устройствам для высева трудносыпучих и несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом.

Уровень техники

Известна травяная сеялка для высева семян дикорастущих трав, включающая отдельные емкости для семян, внутри которых смонтированы винтовые ворошители и высевающие звездочки-катушки, а также мундштуки для присоединения к ним семяпроводов, при этом в процессе работы винтовые лопасти одновременно осуществляют ворошение и подачу высеваемого материала принудительным движением к звездочкам, которые своими крючками также принудительным движением осуществляют высев (см. патент США №4030428, МКИ А01С 5/00).

Недостатками данной сеялки являются:

- сложность конструкции емкостей для семян;

- высокая энергоемкость процессов ворошения и подачи семенного материала к высевающим звездочкам;

- неустойчивость работы, связанная с цикличностью работы ворошилок - подавателей семян.

Известен также роторный высевающий аппарат выталкивающего действия (принудительным движением), включающий вал ротора, приводную звездочку, ротор с обрезиненными лопастями, лопатки для ворошения семян и подачи их к ротору и высевное отверстие с заслонкой, при этом отличительной особенностью рассматриваемого аппарата является принудительное движение как по подаче несыпучих семян лопатками к ротору, так и по выталкиванию их через высевное отверстие (см. дис. к.т.н. Т.М. Мусаева: Исследование и обоснование параметров высевающего аппарата для высева семян пустынных и полупустынных кормовых растений. - Ташкент, 1967).

Недостатком приведенного аппарата является отсутствие дозирующего устройства в виде катушки, поэтому процесс высева сводится к периодическому выталкиванию порций, содержащих разное количество семян.

Известно высевающее устройство, включающее бункер, внутри которого на валу размещены нагнетатели, винтовые ворошители и пружины-активаторы, причем пружины-активаторы и винтовые ворошители установлены по обе стороны от нагнетателя. В процессе работы устройства малосыпучие и несыпучие семена пружинами-активаторами перемещаются принудительным движением к нагнетателю, а винтовые ворошители, имея обратную навивку, передвигают их таким же способом в противоположную сторону, поддерживая тем самым рыхлое состояние материала внутри активаторов.

В дальнейшем нагнетатель принудительным движением подает высеваемый материал в семенную коробку, откуда высевающая катушка принудительно выгребает семена и выбрасывает их в семяпровод. В результате достигается непрерывный высев семенного материала (см. АС SU №14477306, кл. А01С 7/00, опубл. 30.12.1988, бюл. №48).

Недостатком данного устройства является неустойчивость общего высева. Например, при полном бункере коэффициент вариации высева несыпучих семян прутняка песчаного был равен 4,5%, а при заполнении его на 1/3 объема V=19,3% (см. дис. докт. техн. наук Малиева В.Х.: Разработка способов и технических средств для создания прототипов полупустынных пастбищ. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1996).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату и принятое авторами за прототип является устройство для высева несыпучих семян кормовых растений, содержащее бункер, вал с наружными спиралями левой и правой навивки, подающими семена к высевающей катушке, расположенной в средней части бункера, с нагнетателем, размещенным над высевающей катушкой и семяпровод, при этом бункер дополнительно снабжен двумя высевающими катушками с нагнетателями, двумя наружными спиралями левой и правой навивки и семяпроводами, причем высевающие катушки с нагнетателями установлены по краям бункера, у его торцевых стенок, а спирали меньшего диаметра установлены внутри дополнительных наружных спиралей левой и правой навивки, каждая из которых подает семена к своей торцевой высевающей катушке, и выполнены с возможностью большего шага и той же навивки по сравнению с соответствующими дополнительными наружными спиралями левой и правой навивки (см. патент на изобретение RU №2515724 МПК А01С 7/16, А01С 15/18, опубл. 20.05.2014, бюл. №14).

Недостатком данного устройства является также общая неустойчивость высева несыпучего семенного материала [см. статью Е.Д. Трухачева, Е.В. Кулаева, В.Х. Малиева: Влияние частоты вращения катушек, толщины слоя семян в бункере и его поперечного крена на высев семян прутняка простертого / Вестник АПК Ставрополья, 2013. - №4(12). - С. 90…95]. Например, при толщине слоя семян в бункере h=0,14 м коэффициент вариации высева не превышает 10,5%, что соответствует агротехническим требованиям. Однако среднее значение данного показателя при h=0,28 м составляет 28,66%.

Отмеченные недостатки приведенных высевающих устройств в основном связаны с нерегулярной подачей высеваемого материала к высевающим катушкам. Поэтому требуется, чтобы производительность спиралей незначительно превосходила производительность высевающих катушек.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом, обеспечивающего, согласно агротехническим требованиям, общую устойчивость высева и равномерность высева между отдельными катушками и упрощение конструкции.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к снижению общей неустойчивости высева, уменьшению неравномерности высева между отдельными катушками и упрощению конструкции устройства.

Технический результат достигается с помощью устройства для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом, содержащего бункер, вал со спиралями левой и правой навивки, подающими семена к нагнетателю, установленному на одном и том же валу со спиралями и расположенному над высевающей катушкой в средней части бункера, при этом бункер дополнительно содержит две высевающие катушки с нагнетателями, размещенными по краям бункера, у его торцевых стенок и спирали левой и правой навивки, транспортирующими семена к соответствующим нагнетателям.

Причем к среднему нагнетателю семенной материал доставляется четырьмя спиралями, две из которых левой навивки, а две - правой навивки. К каждому крайнему нагнетателю семена транспортируются тремя спиралями. Все спирали на валу установлены последовательно через равные промежутки.

Диаметр спиралей выбирается таким образом, чтобы между наклонными стенками бункера и витками спиралей был небольшой зазор 1-2 мм. При этом в процессе работы витки спиралей одновременно должны снимать слои семенного материала со стенок бункера и разрушать опоры сводов.

Сущность предлагаемого изобретения достигается с помощью устройства для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом, содержащего бункер, угол ската боковых стенок которого больше угла трения высеваемого материала о сталь. На валу по центру бункера над высевающей катушкой установлен сдвоенный трехлопастной нагнетатель, по обе стороны которого смонтированы по две спирали левой и правой навивки. Кроме того, бункер дополнительно содержит две высевающие катушки с нагнетателями, размещенными по краям бункера, у его торцевых стенок и спиралями левой и правой навивки, транспортирующими семена к соответствующим нагнетателям.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 дано устройство для высева несыпучих семян кормовых растений, схема продольного сечения устройства для высева несыпучих семян кормовых растений, вид спереди по сечению вала с нагнетателями и спиралями.

На Фиг. 2 - схема поперечного сечения устройства для высева несыпучих семян кормовых растений, вид с торца вала с нагнетателями и спиралями, а также высевающего аппарата (высевающей катушки, с регулирующей заслонкой на валу и семенной коробки).

На Фиг. 3 представлена схема образования свода в бункере и расположения спиралей относительно боковых стенок.

Осуществление изобретения

Устройство для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом содержит бункер 1, вал 2 со сдвоенным трехлопастным нагнетателем 3, установленным в средней части бункера 1, при этом вал 2 дополнительно снабжен сдвоенными трехлопастными нагнетателями 3, размещенными по краям бункера, у его торцевых стенок. Лопасти нагнетателей 3 смещены относительно друг друга на 60°, образуя углы между лопастями 60°, обеспечивая тем самым равномерную подачу высеваемого материала к высевающим катушкам.

С левой стороны от среднего сдвоенного трехлопастного нагнетателя 3 на валу 2 смонтированы две спирали правой навивки 4, а с правой его стороны смонтированы две спирали левой навивки 4, так же справа от крайнего левого сдвоенного трехлопастного нагнетателя 3, на валу 2 установлены три спирали левой навивки 4, а слева от крайнего правого сдвоенного трехлопастного нагнетателя 3 установлены три спирали правой навивки 4. При этом все спирали 4 на валу 2 установлены последовательно через расстояние, не превышающее значение ее радиуса. Устройство также содержит вал 5, на котором установлены высевающие катушки 6 в семенных коробках 7, непосредственно под соответствующими сдвоенными трехлопастными нагнетателями 3. Работает устройство для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом от привода 8.

После включения привода 8 высеваемый материал 9 с помощью спиралей 4 левой и правой навивки начинает передвигаться к соответствующим сдвоенным трехлопастным нагнетателям 3, подающим его в семенные коробки 7, откуда его высевающие катушки 6 выбрасывают в семяпроводы (на фиг. не показаны).

В процессе работы высевающего устройства доставка высеваемого материала 9 к сдвоенным трехлопастным нагнетателям 3 начинается с дальних концов спиралей 4, поэтому со временем над стыками спиралей левой и правой навивки 4, транспортирующих материал в разные стороны, образуются своды, устойчивость которых зависит от конструктивных параметров бункера 1 и спиралей левой и правой навивки 4.

Как отмечается в книге Р.Л. Зенкова (Механика насыпных грузов. - М.: ГНТИ машиностроительной литературы, 1952. - с. 138-141), явления сводообразования над выпускными отверстиями бункеров наблюдаются даже при открытии бункерного затвора для выпуска любых насыпных грузов. Это объясняется тем, что после заполнения бункера насыпным грузом и предварительной его деформации вертикальная касательная сила, действующая по всему периметру выпускного отверстия, может воспринимать вес груза, лежащего над отверстием, следствием чего является свод, очертания которого будут совпадать с траекториями наибольших главных напряжений. В связи с изложенным задача обеспечения свободного опорожнения, например для щелевого бункера, решается нахождением наибольшего размера а выпускного отверстия, при котором еще может возникнуть сводообразование (фиг. 3).

В толще насыпного груза, образовавшего свод над отверстием элементарный объем abcd по плоскостям ab и cd действуют полные напряжения Р, разлагаемые на касательные напряжения σ_δ и нормальные напряжения τ_δ. Вес выделенного элемента G равен

G≈aΔhγ,

где Δh - высота выделенного элемента;

γ - объемный вес насыпного груза.

Условием равновесия является

Значение а для случая, когда напряжение τ_δ получает предельное значение, определяется из формулы

где τ₀ - начальное сопротивление сдвигу;

φ - угол внутреннего трения материала, насыпанного в бункер.

Подставив значения τ_δ из формулы (2) в формулу (1), получим:

Если принять средние значения для несыпучих семенных материалов τ₀=3,95 кг/м², φ=56° и γ=184,7 кг/м³, то

Полученный результат a=0,078 м указывает на то, что диаметр спирали должен быть больше ширины щели на дне бункера, что исключает возможность образования устойчивых сводов. В данном случае можно принять Д_сп≥100 мм.

При таком значении диаметра спиралей и угле ската боковых стенок бункера, превышающего угол трения высеваемого материала о сталь, зазор между витками спиралей и стенками бункера должен находиться в диапазоне 1-2 мм, благодаря чему в процессе работы предлагаемого устройства слои высеваемого материала с нижней части стенок передвигаются к нагнетателям, обеспечивая тем самым разрушение опор сводов, возникающих над спиралями.

В результате предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующее преимущества:

- повышение общей устойчивости высева несыпучего семенного материала;

- снижение неравномерности высева между отдельными катушками;

- упрощение конструкции.

Устройство для высева несыпучих семян кормовых растений содержит бункер, спирали правой и левой навивки, установленные на валу, подающие высеваемый материал к трем высевающим катушкам. Две катушки расположены по краям семенного ящика, а третья - посередине. При этом промежутки между спиралями равны радиусу спиралей. Над каждой высевающей катушкой установлен сдвоенный трехлопастной нагнетатель. При этом лопасти нагнетателей смещены относительно друг друга на 60°. К среднему нагнетателю семена доставляются двумя спиралями правой навивки, установленными с левой его стороны, и двумя спиралями левой навивки, установленными с правой его стороны, к левому крайнему нагнетателю семена доставляются тремя спиралями левой навивки, а к крайнему правому нагнетателю - тремя спиралями правой навивки. Между боковыми стенками бункера и наружными поверхностями спиралей выполнен зазор 1-2 мм. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом, содержащее бункер, вал со спиралями левой и правой навивки, подающими семена к нагнетателю, расположенному в средней части бункера над высевающей катушкой, спирали левой и правой навивки, смонтированные на том же валу и транспортирующие высеваемый материал к нагнетателям, размещенным по краям бункера у его торцевых стенок над соответствующими высевающими катушками, отличающееся тем, что к среднему нагнетателю семена доставляются двумя спиралями правой навивки, установленными с левой его стороны и двумя спиралями левой навивки, установленными с правой его стороны, к левому крайнему нагнетателю семена доставляются тремя спиралями левой навивки, а к крайнему правому нагнетателю - тремя спиралями правой навивки, причем все спирали на валу размещены через промежутки, равные их радиусу, при этом диаметр спиралей больше, чем расстояние между опорами сводов, а зазор между витками спиралей и боковыми стенками бункера составляет 1-2 мм, кроме того, установленные на валу по центру бункера и по краям над высевающими катушками нагнетатели выполнены сдвоенными и трехлопастными, причем лопасти нагнетателей смещены относительно друг друга на 60°.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол ската боковых стенок бункера к горизонту больше, чем угол трения несыпучих семян о сталь.