корнеуборочная машина

Формула изобретения

1. Корнеуборочная машина, содержащая раму, копирующие колеса, лемех, элеватор, ротор и его привод, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным ротором, установленным за основным ротором, который выполнен в виде двухвальцового битера, причем оси его свободно вращающихся вальцов размещены параллельно в диаметральной плоскости оси вала основного ротора, приводной корпус дополнительного ротора имеет пару наклоненных к его оси плоских оппозитно закрепленных дисков, смонтированных в средней части корпуса и парой фигурных дисков, размещенных в зеркальном отражении на концевых участках корпуса.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый валец битера выполнен с отбортовками концевых участков.

3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что диаметр кромок отбортовок и диаметр вальца связаны отношением (1,03 - 1,15):1.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что вальцы битера с валом основного ротора соединены двуплечими рычагами, удаленные концы которых снабжены стаканами и подшипниковыми опорами, а с валом сопряжены посредством втулок и пары оппозитно смонтированных в прямоугольных пазах клиновых шпонок.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый фигурный диск имеет форму сопрягаемых полых цилиндра, усеченного конуса и плоского кольца.

6. Машина по п.5, отличающаяся тем, что диаметр плоского кольца каждого фигурного диска больше диаметра большего основания усеченного конуса.

7. Машина по пп.1, 2 или 5, отличающаяся тем, что отбортовки двухвальцового битера основного ротора и периферийные кромки плоских колец фигурных дисков дополнительного ротора размещены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях.

8. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что оси вращения основного и дополнительного ротора размещены в плоскости, параллельной плоскости элеватора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для уборки корней лекарственных растений, залегающих на значительной глубине, например корней солодки голой, солодки уральской, солодки Г.Г. Коржинского.

Известна машина для выкопки солодкового корня, содержащая раму на опорных колесах, подкапывающий лемех, которая с целью снижения нагрузок на ходовую систему трактора и увеличения производительности снабжена двумя закрытыми кожухами-редукторами, каждый из которых имеет вал с двумя параллельными крестовинами, который установлен на подшипниках, расположенных на раме корпусов с неподвижными коническими шестернями, при этом валы редукторов установлены параллельно друг другу и соединены между собой посредством зубчатых колес, которые образуют пару противоположного вращения, причем каждая ось крестовины вала имеет установленную у ее центра с возможностью вращения на ней коническую шестерню, на корпусе которой со стороны большего основания расположена цилиндрическая шестерня, сопряженная с цилиндрической шестерней соседней крестовины этого же вала, при этом каждая из неподвижных шестерен сопряжена со всеми коническими шестернями одной крестовины, все конические и цилиндрические шестерни имеют соответственно одинаковый диаметр, а последние из них снабжены дебалансными грузами (см. SU, авторское свидетельство, N 1824049. М. кл⁵. A 01 C 11/00. Машина для выкопки солодкового корня // Ежак П. И. , Ханазаров А.А., Абидов А. X., Давранбеков Х.Т., Косаев Е.К. Заявлено 09.01.1991, опубликовано 30.06.1993).

При правильном выборе конструктивных и геометрических параметров подкапывающего лемеха тягового усиления тракторов класса тяги 3 и 4 достаточно, чтобы беспрепятственно подрезать корнесодержащий пласт мощностью (сечением) 1,5 x 0,6 м. Результаты экспериментальных, исследований показали, что вибрационный привод подкапывающего лемеха не обеспечивает отделение пласты даже легких почв от корневой массы солодки. Описанные в отличительной части формулы изобретения два редуктора усложняют конструкцию машины и не обеспечивают выполнение технической задачи.

Известен также способ извлечения корнеотпрысковых сорняков и машина для их извлечения, которая содержит раму, копирующее колесо, лемех, элеватор, сепаратор с ротором и бункер, где с целью повышения эффективности в работе ротор выполнен подпружиненным и снабжен молотками и контрмолотками с гребенчатыми полозьями, причем контрмолотки смонтированы на роторе при помощи осевого стержня, при этом сепаратор установлен с возможностью плоскопараллельного движения; полозья закреплены в контрмолотках на различной длине, причем последняя уменьшается в направлении от продольной оси машины; полозья выполнены из эластичного материала; ротор установлен на раме с возможностью регулирования его положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях (см. RU, патент N 20117372 М.кл⁵. A 01 D 25/02, 91/02. Способ извлечения корневищ корнеотпрысковых сорняков и машина для их извлечения // Алшинбаев М.Р., Ибдиминов А.А., Садыков Ж. С., Сейтменбетов Т.О. Заявлено 25.02.1991, опубликовано 15.08.1994).

Описанная прицепная машина малопроизводительна и неэффективна. Размещение ротора с молотками над подрезанным корнесодержащим пластом не обеспечивает отделение почвы и грунта от корней и корневищ солодки.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является машина для уборки корней растений, преимущественно корней солодки, включающая раму, копирующие катки, рабочий орган для подкапывания и вырезания пласта, сепарирующее устройство, транспортер и бункер, которая с целью уборки кондиционных корней солодки и улучшения качества их сепарации снабжена лемехом с отвалом, установленным перед рабочим органом, который выполнен в виде установленной в одной плоскости пары односторонних подкапывающих лап с пальцами, и размещенным над рабочим органом лучевым ротором с отбойным битером и подпружиненными пальцами, при этом лучи ротора размещены асимметрично между пальцами рабочего органа, а отвал лемеха наклонен в сторону обработанного поля; с целью снижения сгруживания почвы и корней на рабочем органе и исключения потерь корней при сепарации больших объемов вороха пальцы в средней части выполнены дугообразными, а на концах прямолинейными, причем лучевой ротор установлен концентрично дугообразной части пальцев; с целью регулирования зазора между пальцами и лучами ротора передние концы пальцев прикреплены к задней части подкапывающих лап посредством кронштейнов с приспособлением для изменения положения пальцев, с целью исключения зависания трудноперерезаемых корней сопутствующих растений рабочие кромки подкапывающих лап обращены друг к другу, установлены с перекрытием и зазором для схода неперерезанных корней (см. SU, авторское свидетельство N 904548. М.кл⁵ A 01 D 25/02. Машина для уборки корней растений// Бондаренко Ю. С. , Болотин В.М., Вайсман М.П., Варганов Л.А., Дятлев В.А., Магаляс Н. П. , Трегуб Н. Н., Швец А.В. Заявлено 20.08.1980, опубликовано 15.02.1982). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся низкое качество добываемых корней и сложность конструкции машины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение выхода товарной фракции добываемого сырья и качества корневой массы.

Технический результат - повышение производительности, снижение энергоемкости процесса и материалоемкости конструкции, повышение технологической и технической надежности при упрощении конструкции машины.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная корнеуборочная машина, включающая раму, копирующие колеса, лемех, элеватор, ротор и его привод, согласно изобретению снабжена дополнительным ротором, установленным за основным ротором и выполненным в виде двухвальцового битера, оси свободно вращающихся вальцов размещены параллельно в диаметральной плоскости оси вала основного ротора, приводной корпус дополнительного ротора имеет пару наклоненных к его оси плоских оппозитно закрепленных дисков, смонтированных в средней части корпуса, и парой фигурных дисков, размещенных в зеркальном отражении на концевых участках корпуса; каждый валец битера выполнен с отбортовками концевых участков; диаметр кромок отбортовок и диаметр вальца связаны отношением (1,03-1,15):1; вальцы битера с валом основного ротора соединены двуплечими рычагами, удаленные концы которых снабжены стаканами и подшипниковыми опорами, а с валом сопряжены посредством втулок и пары оппозитно смонтированных в прямоугольных пазах клиновых шпонок; каждый фигурный диск имеет форму сопрягаемых полых цилиндра, усеченного конуса и плоского кольца; диаметр плоского кольца фигурного диска больше диаметра большего основания усеченного конуса; отбортовки двухвальцового битера основного ротора и периферийные кромки фигурных дисков дополнительного ротора размещены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях; оси вращений основного и дополнительного роторов размещены в плоскости, параллельной плоскости элеватора.

За счет того, что машина снабжена дополнительным ротором, установленным за основным ротором, при этом кинематические режимы работы упомянутых роторов существенно принципиально и количественно разнятся, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена корнеуборочная машина, вид слева.

На фиг. 2 - то же, вид в плане.

На фиг. 3 - то же, вид спереди.

На фиг. 4 показано диаметральное сечение приводного ротора для первичной сепарации корнесодержащего пласта.

На фиг. 5 изображен ротор с набором дисков для вторичной сепарации корнесодержащего пласта почвы, вид в плане.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.

Корнеуборочная машина (фиг. 1-3) содержит раму 1, копирующие колеса 2 и 3, лемех 4, элеватор 5, ротор 6 и его привод. Машина снабжена дополнительным ротором 7, установленным за основным ротором 6.

Рама 1 выполнена из двух параллельно по вертикали установленных толстостенных труб 8 и 9. На концевых участках, труб 8 и 9 размещены боковые полые балки 10 и 11. Верхняя труба 8 в своей средней части снабжена кронштейном навески 12 с быстроразъемным пальцем 13. Боковые полые балки 10 и 11 образованы листовым металлом толщиной 8 мм и ребрами жесткости 14 из полосовой стали шириной 100 мм и толщиной 6 мм. Ребра жесткости 14 балок 10 и 11 образуют герметичные полости, в которых размещены привода роторов 6 и 7. Пары выступающих листов полых, балок 10 и 11 образуют нижние кронштейны навески 15 и 16, в которых, размещены однотипные пальцы 17 навески. Пальцами 13 и 17 раму 1 соединяют с тягами навесной системы тракторов преимущественно класса тяги 5 (К-700, К-701, К-701М, К-703). Параметры пальцев 13 и 17 обеспечивают навеску рамы 1 машины на тяги тракторов класса тяги 6 (Т-100МГС, Т-130 и последних моделей Челябинского и Чувашского тракторных заводов). В средней части нижней трубы 9 размещен кронштейн 18 для установки конического редуктора 19 привода роторов 6 и 7. Рама 1 снабжена двумя опорами 20 и 21. Опоры 20 и 21 посредством кронштейнов 22 закреплены на внешних боковинах, балок 10 и 11. Рабочее и транспортное положения опор 20 и 21 в кронштейнах 22 фиксируются пальцами 23. Копирующие колеса 2 и 3 с рамой 1 соединены кронштейнами 24. Кронштейн 24 позволяет дискретно изменять глубину подрезания корнесодержащего пласта.

Лемех 4 имеет U-образную форму. Монтажная часть 25 лемеха 4 посредством двух пар болтов 26 (М30х100) соединена с рамой 1 машины. Фронтальная часть лемеха 4 имеет одностороннее лезвие 27 с углом зaточки менее 25^o. Тяжело нагруженная часть лезвия 27 имеет термически обработанный участок 28 с режущей кромкой 29 толщиной менее 0,5 мм. Стойкость лемеха 4 не менее 300 га обработанной площади. При радиусе галтели более 1,5 мм лемех 4 демонтируется с рамы 1 машины и подвергается повторной заточке. Горизонтальная часть U-образного лемеха 4 снабжена элеватором 5.

Элеватор 5 (фиг.1-3) представлен в виде наклонно установленных к горизонту ребер. Ребра выполнены из листовой стали толщиной не более 14 мм. Верхние грани 30 ребер элеватора 5 к горизонту выполнены с наклоном не более 30^o. Шаг расстановки ребер элеватора 5 на лемехе 4 выполнен в пределах 250-275 мм. Удаленные концы ребер элеватора 5 имеют превышение над горизонтальным участком U-образного лемеха 4 не менее чем на 300-375 мм.

Ротор 6 (фиг. 1-4) выполнен в виде двухвальцового битера. Оси 31 и 32 свободно вращающихся вальцов 33 и 34 размещены параллельно в диаметральной плоскости оси 35 вала 36 основного ротора 6.

Каждый валец 33 и 34 двухвальцового битера выполнен с отбортовками 37 концевых участков. Диаметр кромок отбортовок 37 и диаметр вальца 33(34) связаны отношением (1,03-1,15):1. Вальцы 33 и 34 битера с валом 36 основного ротора 6 соединены двуплечими рычагами 38 и 39. Удаленные концы двуплечих рычагов 38 и 39 снабжены стаканами 40 и подшипниковыми опорами 41. Каждый валец 33 и 34 имеет фланцы 42 и 43 с цапфами 44. Положение подшипниковых опор 41 в стаканах 40 зафиксировано стопорными кольцами 45. Двуплечие рычаги 38 и 39 с валом 36 сопряжены посредством втулок 46 и пары оппозитно смонтированных в прямоугольных пазах 47 клиновых шпонок 48.

Вал 36 ротора 6 размещен в подшипниковых опорах: 49 боковых полых балок 10 и 11 (см. фиг. 1).

Дополнительный ротор 7 (фиг. 1-3,5) имеет пару наклоненных к оси приводного корпуса 50 плоских оппозитно закрепленных дисков 51 и 52. Диски 51 и 52 смонтированы в средней части корпуса 50. Фигурные диски 53 и 54 размещены в зеркальном отражении на концевых участках корпуса 50. Каждый фигурный диск 53 и 54 имеет форму сопрягаемых полых цилиндра 55, усеченного конуса 56 и плоского кольца 57. Диаметр плоского кольца 57 фигурного диска 53(54) больше диаметра большего основания усеченного конуса 56. Корпус 50 снабжен шлицевыми втулками 58. Привод вращения и потребный крутящий момент на корпус 50 передается прямобочными шлицами втулок 58. Втулки 58 корпуса 50 размещены в подшипниковых опорах 59 (см. фиг. 1 и 2).

Направления вращения основного ротора 6 и дополнительного ротора 7 показано стрелками на фиг. 1.

Отбортовки 37 двухвальцового битера основного ротора 6 и периферийные кромки плоских колец 57 дисков 53 и 54 дополнительного ротора 7 размещены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях (фиг. 2). Ось 35 вращения вала 36 основного ротора 6 и геометрическая ось корпуса 50 дополнительного ротора 7 размещены в наклонной плоскости, параллельной плоскости элеватора 5, совмещенной с верхними гранями 30 ребер. На фиг. 1 следы упомянутых плоскостей показаны линиями I-I и II-II. Это способствует плавному сходу подрезанного пласта с лемеха 4 и элеватора 5 на вальцы 33 и 34 основного ротора 6, а затем и на диски 51 и 52 корпуса 50 дополнительного ротора 7. Описанная последовательно установленная совокупность узлов лемеха 4, элеватора 5, основного и дополнительного роторов 6 и 7 обеспечивает непрерывную подачу и перемещение корнесодержащего пласта.

Корнеуборочная машина работает следующим образом.

Раму 1 машины посредством пальцев 13 и 17 соединяют с тягами навесной системы трактора класса тяги 5. Диаметр пальца 13 равен 40 мм, а диаметр пальцев 17 - 60 мм. Раму 1 машины с трактором К-701М соединяют тягами навесной системы таким образом, чтобы они образовали "трехточечную" схему навески. Нижние тяги навески трактора блокируют "крест на крест" ограничительными цепями. Управляя средней ручкой гидрораспределителя гидросистемы агрегатируемого трактора, силовыми гидроцилиндрами (2хЦ140х400) через тяги навески раму 1 машины переводят в полное транспортное положение. Вал отбора мощности трактора (ВОМ) соединяют карданным телескопическим валом (ВПМ) и шарнирами Гука 61 с ведущим валом 62 (фиг. 3) конического редуктора 19, установленного на горизонтальной плите 18 нижней трубы 9 рамы 1. Ведомый вал 63 конического редуктора 6S снабжен двумя дисковыми муфтами 64 и 65 сухого трения. В корпусе муфт 64 и 65 размещены демпферы ударных нагрузок.

Выходные валы муфт 64 и 65 сопряжены со шлицевыми хвостовиками ведущих валов, на которых размещены ступицы звездочек зубчатых приводных цепей. Валы ведущих звездочек, зубчатые приводные цепи и ведомые звездочки размещены в полостях герметичных балок 10 и 11 рамы 1. Крутящий момент и вращение от левой муфты 64 поступает на вал 36 основного ротора 6. Дополнительный ротор 7 получает привод посредством зубчатой приводной цепи, размещенной в полости правой полой балки 11.

Поворотом кронштейнов 24 относительно оси нижней полой трубы 9 ободья колес 2 и 3 устанавливают относительно горизонтальной режущей кромки 29 на взаимное удаление, равное требуемой глубине (мощности) подрезания корнесодержащего пласта. После дискретного изменения положения кронштейнов 24 относительно трубы 9 кронштейны 24 фиксируют болтами на раме 1. Для устойчивого выполнения технологического процесса, выполняемого заявленной машиной, необходимо выполнить одну существенную регулировку. При поступательном движении трактора его гидронавеской раму 1 переводят в рабочее положение. При соприкосновении с поверхностью предварительно подготовленного участка режущая кромка 29 U-образного лемеха 4 подрезает корнесодержащий пласт и углубляется на заданную глубину. Этому способствуют два условия: активная вертикально направленная сила от массы машины и лобовое сопротивление лемеха 4. При воздействии этих сил одностороннее лезвие 27 на расстоянии трех-четырех метров пути достигает заданной глубины. Опорные колеса 2 и 3 исключают дальнейшее заглубление лемеха 4. Режущие кромки 29 лезвий 27 боковых стоек, заканчивающихся монтажными участками 25, выполняют два вертикальных среза на глубину 0,5-0,6 м с удалением друг от друга на расстоянии 1,55-1,85 м. Переуплотненный грунт с глубин от 60 до 30 см срезает режущая кромка 29 упрочненного участка 28 лемеха 4. Криволинейные галтели U-образного лемеха 4 в местах перехода боковых стоек и горизонтального лезвия исключают налипание почвы и грунта, а также нависание корней и корневищ добываемого растительного сырья.

Подрезанный корнесодержащий пласт поступает на верхние грани 30 ребер элеватора 5. Ими пласт поднимается над дном канавы и с незначительными деформациями перемещается в направлении бесприводных вальцов 33 и 34 битера основного ротора 6. При встрече корнесодержащего пласта с вальцами 33 и 34 последними перемещаемый пласт с поверхности элеватора 5 поднимается вверх над канавой на половину длины двуплечих рычагов 38 и 39. Каждый валец 33(34) обкатывает нижнюю грань подрезанного пласта. При таком воздействии пласт, переплетенный корнями, подвергается знакопеременным деформациям. Малосвязанные корни выдавливаются снизу вверх. Изгиб пласта сначала направлен в сторону лемеха 4, а затем - в направлении корпуса 50 дополнительного ротора 7. Отбортованные кромки 37 вальцов 33 и 34 не только ориентируют подрезанный пласт в нужном направлении, но исключают обваливание комьев почвы и грунта в боковых направлениях. Окружная скорость цапф 44 вальцов 34 и 33 в два-три раза больше поступательной скорости корнеуборочного агрегата. Предварительно деформированный пласт в дальнейшем поступает на дополнительный ротор 7. Частота вращения ротора 7 равна 6-9 с^-1. При вращении корпуса 50 каждый наклоненный диск 51 и 52 подхватывает пласт, его комья и корневую массу. Плоскостями дисков 51 и 52 пласт подвергается ударному воздействию снизу вверх, от середины в бок и с боков на середину. При таком воздействии пласт подвергается интенсивным разрушающим видам деформации: сжатию, удару, растяжению, изгибу и взаимным пространственным перемещениям. Пласт разрушается на агрономически ценные почвенные агрегаты и комья грунта. Последние оседают в разрыхленном состоянии в канаву с исходным генетическим положением. Этим сохраняется верхний плодородный слой почвы. Извлекаемые корни и корневища растений укладываются на поверхность обработанной полосы. Фигурные диски 53 и 54 при вращении корпуса 50 дополнительного ротора 7 выполняют двоякую роль. При обработке мощного почвенного горизонта поверхность каждого фигурного диска 53(54) выполняет функции контрмолотка, который воспринимает ударные нагрузки комьев и дополнительно их крошит. Одновременно с этим диски 53 и 54 исключают обваливание деформированного пласта в бок, как правило, на необработанные полосы. Этим исключается негативное воздействие при выполнении последующих технологических операций (сбор корней, рекультивация поверхности полос, сохранение растительного покрова в резервациях).

Извлеченные корни с поверхности обработанной полосы убирают одной из известных машин в агрегате с колесным трактором класса тяги 1,4.

Технико-эксплуатационные показатели корнеуборочной машины представлены в таблице.

Описанными пассивными (лемех, элеватор) и приводными (основной и дополнительный роторы) рабочими органами корневая масса выдавливается вверх из корнесодержащего пласта. Этим достигается снижение повреждаемости поверхности корней (лубяного и пробкового слоев) и увеличивается степень их извлечения на дневную поверхность.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителями технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.