Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам корнеклубнеуборочных машин. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей содержит наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель. Клубнеотражатель выполнен в виде установленного на приводном валу отбойного валика, снабженного пластинами с эластичным покрытием. Пластины установлены перпендикулярно относительно оси валика. Клубнеотражатель снабжен механизмом вторичной очистки, выполненным в виде отбойного валика с установленным храповым механизмом для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода. На отбойном валике установлены отдельно закрепленные пластины, подпружиненные пружиной-скрепкой. Изобретение обеспечивает повышение эффективности разделения компонентов картофельного вороха и снижение повреждения клубней при повышении надежности устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам корнеклубнеуборочных машин.

Известно устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей, содержащее наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика, который снабжен лопатками, установленными перпендикулярно относительно оси валика и закрепленными под углом относительно его продольной оси, причем четный и нечетный ряд имеет зеркальное отражение относительно продольной оси валика (RU №95960, кл. А01D 33/08, 20.07.2010).

Однако конструкция устройства имеет низкую надежность, допускает повышенное повреждение клубней, а также не обеспечивает необходимого качества отделения корнеклубнеплодов от примесей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей (RU №2245011, кл. А01D 33/08, 27.01.2005), включающее расположенную на отдельной раме разделительную горку в виде наклонного транспортера, транспортерная лента которого выполнена в виде пальчикового полотна, и размещенный в верхней части горки на приводном валу отбойный валик, выполненный в виде набора эластичных дисков, установленных на приводном валу под углом к его оси, при этом диски установлены на валу с возможностью их колебаний в направлении оси вала посредством дополнительного привода.

Однако сложность и энергоемкость конструкции дополнительного привода колебаний эластичных дисков отбойного валика в значительной степени снижает надежность устройства, а также не обеспечивает необходимого качества отделения корнеклубнеплодов от примесей.

Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности разделения компонентов картофельного вороха и снижения повреждения клубней при повышении надежности устройства.

Технический результат заключается в повышении качества очистки картофеля от примесей и ботвы, снижении повреждения клубней, повышении надежности устройства и как следствие производительности и сепарирующего эффекта.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для отделения корнеклубнеплодов от примесей, содержащем наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика, снабженного отдельно подпружинеными пластинами с эластичным покрытием, установленными перпендикулярно относительно оси валика, причем клубнеотражатель снабжен механизмом вторичной очистки, выполненным в виде отбойного валика с установленным храповым механизмом, для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода, при этом на отбойном валике установлены отдельно закрепленные пластины, подпружиненные пружиной-скрепкой, причем работа механизма вторичной очистки осуществляется при выполнении следующей зависимости:

Мд_в.<М_{сопр(кр.)};

где М_{сопр(кр.)} - критическое значение;

М_дв. - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму.

М_дв.=F_дв.·h_х.к.;

где F_дв. - сила воздействия двигателя (величина заданная конструктивно);

h_x.к - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса.

где F_дв. - сила воздействия двигателя (величина, заданная конструктивно);

h_х.к. - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса;

F_{вор.(кр.)} - сила воздействия вороха (критическое значение);

h_вор. - расстояние от центра вращения до характерной точки воздействия вороха;

F_упр. - сила упругости;

h_пруж. - расстояние от точки крепления пружины к собачке до оси вращения механизма;

a - расстояние от места крепления пружины до оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг.

Следовательно

Целесообразно храповый механизм выполнить в виде храпового колеса и обратной подпружиненной собачки, вращающующейся вокруг оси.

Предпочтительно, пластины выполнить с эластичным покрытием и закрепить продольными рядами по всей рабочей поверхности отбойного валика на равном расстоянии друг от друга, а также выполнить в форме прямоугольного параллелепипеда, большие грани которого расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси валика.

На фиг.1 изображена схема устройства, вид сбоку; на фиг.2 изображен клубнеотражатель, вид сверху; на фиг.3 изображен храповый механизм; на фиг.4 изображен принцип крепления пластины с эластичным покрытием.

Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей содержит разделительную горку 1, выполненную в виде наклонного транспортера, бесконечная транспортерная лента которого имеет рабочую 2 и обратную 3 ветви с упругими пальцами 4, транспортер загрузки 5 картофельного вороха и транспортер выгрузки 6 корнеклубнеплодов. В верхней части горки над головным барабаном наклонного транспортера расположен клубнеотражатель 7.

Клубнеотражатель выполнен в виде установленного на приводном валу 8 отбойного валика 9, снабженного механизмом вторичной очистки, представленным пластинами с эластичным покрытием 10, установленными перпендикулярно относительно оси валика, а также храповым механизмом 11, содержащим корпус 13, диск 14, закрепленный на отбойном валике, обратную подпружиненную собачку 15, вращающуюся вокруг оси 16, закрепленной на диске 14 и храповое колесо 17, закрепленное на приводном валу 8, для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода, а пластины закреплены на отбойном валике посредством пружин-скрепок 12.

Устройство работает следующим образом. Картофельный ворох, включающий клубни, комки почвы, ботву и растительные остатки, транспортером 5 подается на разделительную горку 1. При падении клубней и комков почвы на наклонную поверхность горки благодаря различным значениям упругих и фрикционных свойств компонентов, коэффициента трения качения, размеров и удельного веса, на рабочей ветви 2 пальчатого полотна происходит процесс сепарации картофельного вороха, то есть процесс отделения клубней от почвенных комков и примесей. При этом основная масса клубней скатывается по поверхности пальцев 4 на выгрузной транспортер 6 устройства, а примеси удерживаются пальцами полотна и поднимаются вверх к клубнеотражателю 7, который от привода получает вращательное движение навстречу вороху. Часть клубней с удерживающей их ботвой также пальчатым полотном горки подается к клубнеотражателю 7. Перед выбросом примесей непосредственно на поле последние (комки почвы, камни и растительные остатки) вступают в контакт с пластинами 10, покрытие которых эластичное, клубнеотражателя 7, размещенными продольными рядами по всей рабочей поверхности отбойного валика 9 на равном расстоянии друг от друга, и имеющими форму прямоугольного параллелепипеда, большие грани которых расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси валика 9, причем у пластин 10 каждого четного и нечетного продольного ряда соответственно эти углы равны по модулю, но зеркально отображены относительно плоскости, перпендикулярной оси валика 9.

В процессе вращения отбойного валика 9 обрезиненные пластины 10 совершают круговые движения, в результате чего каждый из них воздействует на поступающую массу картофельного вороха. При этом стебли ботвы и растительные примеси проходят в рабочий зазор между пальчатой поверхностью горки и отбойным валиком 9 и выносятся за пределы уборочной машины на поле, а клубни в результате взаимодействия с пластинами 10 отбойного валика 9 скатываются вниз по наклонному полотну горки на транспортер выгрузки 6 корнеклубнеплодов. Основной рабочей поверхностью пластин 10 при этом являются их большие грани, ориентация которых в пространстве зависит от того, в каком продольном ряду (четном или нечетном) они установлены, что позволяет существенно увеличить сепарирующий эффект устройства за счет различной направленности силовых воздействий выступов на компоненты разделяемого вороха.

В экстремальном режиме работы, например, при попадании под клубнеотражатель 7 крупного камня или иных посторонних предметов, а также большого объема вороха (что по многочисленным данным исследователей зачастую случается в реальных условиях работы), механизм рабочего органа воспринимает резкую ударную нагрузку, что может привести к поломке механизма. В этом случае тяговое сопротивление диска 14 многократно возрастает, усилие пружины 18 оказывается недостаточно для прижимания собачки 15 к поверхности храпового колеса 17, в результате чего диск 14 проворачивается на некоторый угол относительно храпового колеса 17 в направлении, обратном направлению вращения вала 8 привода, что снижает динамические нагрузки на элементы клубнеотражателя и его привода.

Работа храпового механизма в математическом виде:

Для нормальной работы механизма необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

М_дв.<M_{сопр(кр.)};

M_{сопр(кр.)} - момент сопротивления вращению (критическое значение);

М_дв. - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму.

М_дв.=F_дв.·h_х.к.;

F_дв. - сила воздействия двигателя (величина, заданная конструктивно);

h_х.к. - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса.

M_{сопр(кр.)}=M_{вор.(кр.)}-M_упр.;

M_{вор.(кр.)} - момент, создаваемый ворохом (критическое значение);

M_упр. - момент, создаваемый пружиной.

M_{вор.(кр.)}=F_{вор.(кр.)}·h_вор.;

F_{вор.(кр.)} - сила воздействия вороха (критическое значение);

h_вор. - расстояние от центра вращения до характерной точки воздействия.

М_упр.=F_упр.·h_пруж.;

F_упр. - сила упругости;

h_пруж. - расстояние от точки крепления пружины к собачке до оси вращения механизма.

F_упр.=E·S·ε;

Е - модуль упругости;

S - диаметр пружины;

ε - относительное удлинение.

h_пруж.=(a+b)·cosα;

a - расстояние от места крепления пружины до оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг;

b - расстояние от оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг до зуба храпового колеса.

Объединив эти уравнения в одно, получаем:

F_дв.·h_х.к.<M_{вор.(кр.)}-M_упр.;

Далее рассмотрим равновесие рычага храпового механизма. Для нормальной его работы необходимо:

F_упр.≤F_{крит.давл.};

-F_упр.·a≤F_{крит.давл.}·b;

a=f(b, F_упр., F_{крит.давл.}).

F_{крит.давл.}~F_{вор.(кр.)}

Вставив выраженное значение b (2) в уравнение (1), получаем:

Или

Из этого следует, что путем регулировки жесткости пружины 18 либо подбора пружины с соответствующими характеристиками Е и S, а также изменением точки крепления пружины к собачке 15, имеется возможность регулирования момента проворачивания диска 14 относительно оси привода, исходя из реальных условий работы, например, при работе на уплотненных почвах, на задернелых участках, на участках с повышенным содержанием камней и т.п.

Применение данного рабочего органа в корнеклубнеуборочных машинах позволит повысить эффективность отделения корнеклубнеплодов от примесей, снизить количество повреждений клубней, а также повысить надежность всего агрегата.

Предлагаемое схемно-конструктивное решение устройства по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, позволяет повысить эффективность отделения корнеклубнеплодов от стеблей ботвы и растительных остатков, снизить количество повреждений клубней, что в свою очередь будет способствовать снижению косвенных потерь клубней при уборке. А установленный храповый механизм позволяет повысить надежность всего устройства.

Использование изобретения улучшает эксплуатационно-технологические характеристики устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей.

Описанный рабочий орган конструктивно прост, обладает малой энергоемкостью и надежен в работе.

1. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей, содержащее наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика, снабженного пластинами с эластичным покрытием, установленными перпендикулярно относительно оси валика, отличающееся тем, что клубнеотражатель снабжен механизмом вторичной очистки, выполненным в виде отбойного валика с установленным храповым механизмом, для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода, при этом на отбойном валике установлены отдельно закрепленные пластины, подпружиненные пружиной-скрепкой, причем работа механизма вторичной очистки осуществляется при выполнении следующей зависимости:
М_дв.<М_{сопр.(кр.)};
где М_{сопр.(кр.)} - критическое значение;
М_дв. - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму;
где М_{сопр.(кр.)} - критическое значение;
М_дв. - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму;
М_дв.=F_дв.·h_х.к.;
где F_дв. - сила воздействия двигателя (величина, заданная конструктивно);
h_х.к. - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса;

где F_{вор.(кр.)} - сила воздействия вороха (критическое значение);
h_вор. - расстояние от центра вращения до характерной точки воздействия вороха;
F_ynp. - сила упругости;
h_пруж. - расстояние от точки крепления пружины к собачке до оси вращения механизма;
а - расстояние от места крепления пружины до оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг;
следовательно,

2. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей по п.1, отличающееся тем, что храповый механизм имеет храповое колесо и обратную подпружиненную собачку, вращающуюся вокруг оси.

3. Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей по п.1, отличающееся тем, что пластины с эластичным покрытием, выполненные закрепленными продольными рядами по всей рабочей поверхности отбойного валика на равном расстоянии друг от друга, имеют форму прямоугольного параллелепипеда, большие грани которого расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси валика.