Роторное устройство для скашивания и измельчения ботвы овощных культур

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Роторное устройство содержит закрепленные на раме вертикальные роторы, включающие вал. Вал установлен в корпусе подшипников с приводными шкивами и рабочими органами в виде дисков. На дисках закреплены катушки с режущими нитями. Вал с рабочим органом выполнен полым. Внутри вала установлен соосно в подшипниках внутренний вал с приводным шкивом наверху. В нижней части внутреннего вала установлены режущие ножи. На ножах жестко закреплены со стороны режущей части подъемные крючки. Обеспечивается расширение функциональных возможностей устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для скашивания и измельчения ботвы овощных культур (картофеля, сахарной свеклы, моркови) перед их выкопкой.

Известны различные устройства уборки ботвы овощных культур (аппарат ботвотеребильный, аппарат с цепным ротором, аппарат бильного действия).

Для удаления и сбора ботвы овощных культур в настоящее время в России применяются машины КИР-1,5 и УБД-ЗА [Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины, 1989, с.233]. Косилка-измельчитель КИР-1,5 применяется для скашивания и измельчения стеблей кукурузы, подсолнечника и картофельной ботвы. Измельчающий барабан представляет собой трубчатый вал, на котором по винтовой линии шарнирно закреплены молотковые ножи. Измельченная масса поступает в бункер или загружается в кузов транспортного средства, а также может распределяться по полю. Недостатки машины: невысокое качество измельчения массы и увеличение нагрузки на дробильный аппарат, в результате чего часто ломаются молотки, и нарушается динамическая уравновешенность дробителя, невозможность подрезания и измельчения полеглой ботвы.

Известны ботвоуборочные машины (RU 2034433, МКИ A0D 23/02,05.10,1995 г.), включающие ротационные рабочие органы с вертикальной осью вращения, рабочая поверхность которых имеет винтообразную форму, кожух для направления и устройство для выгрузки ботвы.

Недостатком известной ботвоуборочной машины является то, что при работе происходит разброс ботвы перед машиной, в результате чего снижается производительность машины. Ботва, которая остается за ботвоудаляющей машиной, мешает протеканию технологического процесса уборки картофеля. Кроме того, эти машины применяются только для уборки ботвы картофеля.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения использован патент №2456792 «Роторное устройство для скашивания и измельчения травяной растительности» (RU 2456792 C1 МПК А01D 33/02;23).

Согласно патенту скашивание и измельчение травяной растительности осуществляется посредством использования роторного устройства, представляющего собой закрепленные на раме плуга-картофелекопателя вертикальные роторы, включающие вал, установленный в корпусе подшипников, и закрепленный на валу рабочий орган, на верхнем конце вала установлен шкив, передающий вращение от вала отбора мощности трактора с помощью клиноременной передачи через конический редуктор, а рабочий орган состоит из нескольких рядов жестких звездчатых дисков с выступающими концами, на которых неподвижно установлены катушки со шпулями с фиксирующим устройством и намотанными на них гибкими режущими нитями. Ряды звездчатых дисков повернуты относительно оси вала по отношению друг к другу на угол 30…90°, что позволяет увеличить измельчение ботвы, а за пределами указанных величин измельчение фракций будет более крупным, что снизит качество измельчаемого продукта и увеличит сроки перегнивание ботвы. В качестве гибких режущих нитей использованы стальной канат или нейлоновая леска необходимой толщины. В качестве фиксирующего устройства для регулирования длины вытягиваемой нити со шпули использована цанга стопорного устройства, расположенная в корпусе катушки.

Недостатками данного устройства является возможность подрезания и измельчения ботвы овощных культур, находящихся только в вертикальном (стоящем) положении. При этом полеглая ботва, что часто имеет место в период скашивания ботвы, остается не подрезанной.

Заявителем была сформирована задача расширить функциональные возможности известного устройства, и на базе его разработать устройство для скашивания и измельчения полеглой ботвы овощных культур.

Поставленная задача решается предлагаемым изобретением, в котором скашивание и измельчение ботвы овощных культур осуществляется посредством использования роторного устройства, представляющего собой закрепленные на раме плуга-картофелекопателя вертикальные роторы, включающие вал, установленный в корпусе подшипников, и закрепленный на валу рабочий орган, на верхнем конце вала установлен шкив, передающий вращение от вала отбора мощности трактора с помощью клиноременной передачи через конический редуктор, а рабочий орган состоит из нескольких рядов жестких звездчатых дисков с выступающими концами, на которых неподвижно установлены катушки со шпулями с фиксирующим устройством и намотанными на них гибкими режущими нитями. Ряды звездчатых дисков повернуты относительно оси вала по отношению друг к другу на угол 30…90°, что позволяет увеличить измельчение ботвы, а за пределами указанных величин измельчение фракций будет более крупным, что снизит качество измельчаемого продукта и увеличит сроки перегнивание ботвы. В качестве гибких режущих нитей использованы стальной канат или нейлоновая леска необходимой толщины. В качестве фиксирующего устройства для регулирования длины вытягиваемой нити со шпули использована цанга стопорного устройства, расположенная в корпусе катушки, в отличие от прототипа вал с приводными шкивами и рабочими органами в виде дисков выполнен полым, внутри которого соосно в подшипниках установлен внутренний вал, вверху которого установлен приводной шкив, а в нижней части установлены ножи с крючками для подъема ботвы овощных культур и подрезания их. Для подачи подрезанной полеглой ботвы овощных культур вверх к режущим нитям для измельчения ножи выполнены сложной геометрической формы с увеличивающимся углом скручивания и загиба ножа от оси ротора к наружному концу ножа в направлении, противоположном вращению ротора.

Технический результат применения предлагаемого устройства достигается за счет того, что роторное устройство для скашивания и измельчения ботвы овощных культур, содержащее закрепленные на раме вертикальные роторы, включающие вал, установленный в корпусе подшипников с приводными шкивами и рабочими органами в виде дисков с закрепленными на них катушками с режущими нитями, в отличие от прототипа, для подъема полеглой растительности, ее подачи на рабочие органы и измельчения вал с рабочим органом выполнен полым, внутри него установлен соосно в подшипниках внутренний вал с приводным шкивом наверху, в нижней части внутреннего вала установлены режущие ножи с жестко закрепленными на них со стороны режущей части подъемными крючками.

Режущие ножи выполнены сложной геометрической формы, с увеличивающимся углом скручивания β<37° и углом загиба ножа α<45° от оси роторов к наружному концу ножа, изогнутые в направлении, противоположном вращению внутреннего вала ротора, расстояние между подъемными крючками равно не менее двукратной среднестатистической ширины основания выступающих из почвы ботвы овощных культур.

Кроме того, полый вал и внутренний вал установлены с возможностью регулирования скорости вращения, причем необходимая скорость вращения полого вала роторов задана в пределах 1000-3500 об/мин, а скорость вращения внутреннего вала с режущими ножами - в пределах 300-1000 об/мин.

Предлагаемое техническое решение позволяет при необходимости трансформировать плуг-картофелекопатель в устройство для скашивания и измельчения ботвы овощных культур, выполнять несколько функций, обеспечить расширение функциональных возможностей плуга-картофелекопателя за счет его использования для скашивания как стоящей, так и полеглой ботвы овощных культур.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлена общая схема роторного устройства на базе плуга-картофелекопателя с элементами привода (вид сверху); на Фиг.2 - ротор с элементами рабочего органа; на Фиг.2a - сечение A-A.

Устройство содержит (Фиг.1) раму 1 трехкорпусного роторного плуга, на котором установлены два вертикальных ротора 2. Ротор 2 (Фиг.1 и 2) состоит из корпуса 12 (Фиг.2), внутри которого на подшипниках 20 расположен вращающийся полый вал 11, на верхнем конце которого установлен шкив 4, а в нижней части вала установлен съемный рабочий орган 13 для скашивания и измельчения ботвы овощных культур. Съемный рабочий орган 13 состоит из нескольких рядов жестких дисков 18, на которых неподвижно установлены катушки 17 со шпулями и намотанными на них гибкими режущими нитями 16 (нейлоновая леска или металлический тросик). Ряды дисков 18, на которых катушки повернуты относительно оси вала по отношению друг к другу на угол 30…90°. Внутри катушки 17 находится шпуля с намотанными на нее гибкими режущими нитями 16. Для регулирования длины вытягиваемой нити со шпули установлена цанга стопорного устройства, расположенного в катушке. Внутри полого внешнего вала 11 пропущен внутренний вал 19, установленный в подшипниках 21, на верхнем конце которого установлен шкив 3, а в нижней части внутреннего вала 19 установлены режущие ножи 15 с подъемными крючками 14 для подъема полеглой ботвы овощных культур и подрезания их.

Рабочий орган 13 и режущие ножи 15 с подъемными крючками 14 получают вращение от вала отбора мощности трактора через карданный вал 10 (Фиг.1), редуктор 9, ведущие шкивы 7 и 8 и клиноременные передачи 5 и 6. При этом рабочий орган 13 (Фиг.2) получает вращение через шкивы 4 и 8 (Фиг.1) и клиноременную передачу 5, а режущие ножи 15 (Фиг.2) через шкивы 3 и 7 (Фиг.1) и клиноременную передачу 6. В ротор 2 (Фиг.1 и 2) входит 3 комплекта сменных шкивов 3, 4, 7 и 8 (Фиг.1), которые позволяют регулировать обороты рабочего органа 13 (Фиг.2) и режущего ножа 15 в указанных в описании пределах.

Предлагаемое роторное устройство для удаления измельчения ботвы овощных культур имеет следующие технические характеристики. Ширина захвата, при ширине междурядья B=70 см, составляет 140 см, высота ротора 550 мм, диаметр режущего элемента - нейлоновой лески 3…4 мм, стального каната - 2…3 мм, способ соединения устройства с трактором - навесной. Привод ротора - механический от вала отбора мощности трактора.

Устройство работает следующим образом. С целью скашивание ботвы плуг-картофелекопатель трансформируют, для чего снимают пассивный и активный рабочие органы и на место первого и третьего активных рабочих органов устанавливают предлагаемые ротора 2 (Фиг.1). Обороты режущих элементов и вращающихся ножей регулируют при помощи сменных шкивов 3, 4, 7 и 8. Рабочим органом 13 (Фиг.2) производят резку ботвы овощных культур, при этом кусочки измельченной ботвы, падая вниз, попадают под вращение нижерасположенных режущих нитей 16. В результате действия центробежных сил, срезанные кусочки будут иметь хаотичное движение в пространстве, а расщепление стеблей массы будет иметь как поперечное, так и продольное направления, что позволяет не просто срезать ботву и превращать ее в мульчу (то есть сильно измельчать), но и распределять по поверхности поля, что способствует обогащению почвы. Для подрезания ботвы овощных культур непосредственно от поверхности поля, а также для поднятия полеглой ботвы и подачи ее вверх для измельчения установлены режущие ножи 15 (Фиг.2) сложной геометрической формы, снабженные крючками для поднятия полеглой ботвы 14, с увеличивающимся углом скручивания β и загиба ножа α от оси ротора к наружному концу ножа в направлении, противоположном вращению ротора ω.

Расчетами установлено, что при значениях углов β>37° и α>45° растительная масса будет отброшена в сторону от режущих элементов и не обеспечится качественное измельчение растительности.

Опытные данные показывают, что при расстоянии между подъемными крючками менее двукратной среднестатистической ширины основания выступающих из почвы стеблей травяной растительности происходит забивание стеблей между крючками и нож потеряет работоспособность.

Частота вращения рабочего органа 13 для измельчения ботвы овощных культур и частота вращения режущего ножа 15 выбраны из опытных данных, полученных в результате наших исследований. При малых значениях частоты теряется работоспособность рабочих органов, а при больших оборотах происходит разбрасывание массы на большее расстояния, недопустимое согласно требованиям безопасности.

Частота вращения рабочего органа для измельчения ботвы овощных культур регулируется в пределах от 1000 до 3500 об/мин, а частота вращения режущего ножа в пределах 300… 1000 об/мин при помощи сменных шкивов в зависимости от размеров и массы ботвы убираемых культур.

После скашивания и измельчения ботвы устройство трансформируют в плуг-картофелекопатель и производят уборку картофеля или других овощных культур.

Испытание опытного образца устройства показало его успешную работу как плуга-картофелекопателя, так и роторного устройства для измельчения и скашивания ботвы овощных культур. Получены следующие технические результаты: снизилась энергоемкость и металлоемкость машины, уменьшилась ее стоимость, увеличилась производительность и полнота скашивания ботвы. Кроме того, улучшилось качество убираемого продукта и обогащение почвы за счет эффективного измельчения ботвы овощных культур и перехода ее в гумус.

Изобретение особенно необходимо фермерским хозяйствам, так как позволяет сократить в хозяйстве парк машин.

1. Роторное устройство для скашивания и измельчения ботвы овощных культур, содержащее закрепленные на раме вертикальные роторы, включающие вал, установленный в корпусе подшипников, с приводными шкивами и рабочими органами в виде дисков, с закрепленными на них катушками с режущими нитями, отличающееся тем, что для подъема полеглой ботвы овощных культур, ее подачи на рабочие органы и измельчения вал с рабочим органом выполнен полым, внутри него установлен соосно в подшипниках внутренний вал с приводным шкивом наверху, в нижней части внутреннего вала установлены режущие ножи, с жестко закрепленными на них со стороны режущей части подъемными крючками.

2. Роторное устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие ножи выполнены сложной геометрической формы с увеличивающимся углом скручивания β<37° и загиба ножа α<45° от оси ротора к наружному концу ножа, изогнутые в направлении, противоположном вращению внутреннего вала ротора, расстояние между подъемными крючками равно не менее двукратной среднестатистической ширины основания выступающих из почвы стеблей ботвы овощных культур.

3. Роторное устройство по п.1, отличающееся тем, что полый вал с рабочим органом и внутренний вал с ножом установлены с возможностью регулирования скорости вращения, причем необходимая скорость вращения полого вала задана в пределах 1000÷3500 об/мин, а скорость вращения внутреннего вала - в пределах 300÷1000 об/мин.