Выкапывающее устройство для выкапывания корнеклубнеплодов
Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Выкапывающее устройство (2) для выкапывания корнеклубнеплодов (4) содержит по меньшей мере один копач (6) с передней, относительно направления (8) выкапывания, областью (10) захвата и задней, относительно направления (8) выкапывания, областью (12) выброса корнеклубнеплодов (4) и служащий опорой, связанный с рамой (14) выкапывающего устройства (2) и в процессе работы ведомый ею в направлении (8) выкапывания кронштейн (16) копачей, выполненный с возможностью бокового, относительно направления (8) выкапывания, движения относительно рамы (14) выкапывающего устройства (2) из исходного положения в положение смещения. Устройство дополнительно содержит направляющий узел (18), выполненный для направления движения кронштейна (16) копачей таким образом, что при движении кронштейна (16) копачей из исходного положения в положение смещения область (10) захвата перемещается в боковом направлении дальше, чем область (12) выброса. Уборочная машина (34), в частности для уборки корнеклубнеплодов, содержит приводной агрегат и вышеописанное выкапывающее устройство (2). Обеспечивается повышенная производительность в процессе выкапывания при большей загрузке. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к выкапывающему устройству для выкапывания корнеклубнеплодов. Выкапывающее устройство содержит по меньшей мере один кронштейн, служащий опорой для по меньшей мере одного выкапывающего рабочего органа (копача). Для выкапывания корнеклубнеплодов на копаче предусмотрены передняя, относительно направления выкапывания, область захвата и задняя, относительно направления выкапывания, область выброса. Кронштейн копачей связан с рамой выкапывающего устройства и в процессе работы перемещается ею в направлении выкапывания. Кронштейн копачей выполнен с возможностью бокового перемещения из исходного положения в положение смещения относительно рамы выкапывающего устройства, относительно направления выкапывания.
В процессе работы выкапывающее устройство движется в направлении выкапывания по полю с выращенными корнеклубнеплодами. При этом копачи частично погружаются в почву, захватывают корнеклубнеплоды в области захвата и поднимают их. Затем корнеклубнеплоды удаляются из области выброса копача. При этом кронштейн копачей может перемещаться поперек направления выкапывания, чтобы следовать ряду корнеклубнеплодов, имеющему локальное отклонение от направления выкапывания.
Уровень техники
Из уровня техники известны подобные выкапывающие устройства, у которых кронштейн копачей установлен с возможностью поворота относительно рамы выкапывающего устройства вокруг оси, простирающейся в направлении выкапывания, и фиксирован в прочих отношениях. Недостаток данной конструкции заключается в том, что в процессе работы корнеклубнеплоды локально удаляются из области выброса в существенно различающихся положениях, вследствие чего, в частности, имеет место их неравномерное распределение на транспортирующем устройстве, следующем за копачом. Кроме того, в процессе работы копач может следовать ряду корнеклубнеплодов лишь в незначительной степени, причем существенный перекос копача, сопровождающий его боковое движение, отрицательно влияет на подъем корнеклубнеплодов. В частности, использование выбрасывателя, у которого отсутствует возможность бокового перемещения и который предназначен для выбрасывания корнеклубнеплодов из по меньшей мере одного копача, еще больше ограничивает подвижность кронштейна копачей и, следовательно, область захвата.
Задачей настоящего изобретения является создание выкапывающего устройства в соответствии с ограничительной частью формулы изобретения, обладающего повышенной производительностью в процессе выкапывания при большей загрузке. В частности, необходимо повысить долю неповрежденных корнеклубнеплодов, захватываемых в почве в процессе работы, и сократить время простоя выкапывающего устройства.
Сущность изобретения
Согласно изобретению, данная задача решается с помощью выкапывающего устройства, соответствующего ограничительной части формулы изобретения и содержащего направляющий узел для направления движения кронштейна копачей. Этот узел выполнен таким образом, что при движении кронштейна копачей из исходного положения в положение смещения область захвата перемещается в боковом направлении дальше, чем область выброса.
Выкапывающее устройство предназначено для захвата корнеклубнеплодов, в частности свеклы, картофеля или моркови, в почве и, в частности, переноса их на транспортирующие устройства, следующие за выкапывающим устройством. При этом выкапывающее устройство предпочтительно содержит несколько, в частности от шести до двенадцати, кронштейнов копачей, расположенных рядом друг с другом в направлении выкапывания и соединенных с рамой выкапывающего устройства. В частности, выкапывающее устройство, предлагаемое в изобретении, предпочтительно используется в качестве передней части подвижной уборочной машины. В процессе работы каждому кронштейну копачей сопоставляется один ряд корнеклубнеплодов, простирающийся по меньшей мере в целом или по меньшей мере преимущественно в направлении выкапывания.
На практике термин "копач" употребляется применительно к разным изделиям и, в частности, так именуется (соответственно понятию, определяемому уровнем техники) выкапывающий рабочий орган, предлагаемый в изобретении.
В процессе работы с убираемыми корнеклубнеплодами сначала входит в контакт область захвата копача. Вслед за этим копач прикладывает к корнеклубнеплодам усилие, под действием которого они отделяются от почвы и, в частности, перемещаются вверх. Область захвата представляет собой, в частности, область копача, обращенную при выкапывании к корнеклубнеплодам и в предпочтительном варианте изначально взаимодействующую с ними, то есть вступающую с ними в контакт. При этом область захвата предпочтительно представляет собой неподвижную относительно кронштейна копачей область копача, неподвижного или вращающегося относительно своего кронштейна. В частности, по меньшей мере в процессе работы копач не может перемещаться относительно своего кронштейна, но его положение или положение оси его движения относительно этого кронштейна предпочтительно может быть изменено в период простоя. В частности, копач крепится на кронштейне съемным образом или, в альтернативном и предпочтительном варианте, выполняется с кронштейном как единое целое.
Область выброса копача представляет собой, как и область захвата, неподвижную относительно кронштейна копачей область последнего, в которой происходит выброс корнеклубнеплодов, то есть их отделение и удаление от копача. При этом для выброса используется, в частности, выбрасывающий элемент, воздействующий, по меньшей мере частично, на корнеклубнеплоды с усилием выброса в направлении от области захвата в окружающее пространство и, в частности, в направлении, противоположном направлению выкапывания. В процессе работы область захвата копача находится, в частности, под поверхностью почвы, а область выброса над этой поверхностью.
Кронштейн копачей может быть, в частности, выполнен в виде жесткой консоли или распорки и служит для передачи усилия с рамы выкапывающего устройства на по меньшей мере один копач. В частности, в исходном положении кронштейн копачей предпочтительно и по существу простирается в продольной плоскости рамы либо в параллельном или сопряженном ей направлении и, в частности, разрезается этой плоскостью посередине. Продольная плоскость рамы образует, в частности, прямой угол с опорной поверхностью уборочной машины, оборудованной выкапывающим устройством. В частности, кронштейн копачей выполнен таким образом, что в исходном положении он расположен по меньшей мере по существу, в частности точно с зеркальной симметрией относительно продольной плоскости рамы.
Направление выкапывания представляет собой, в частности, направление, в котором в процессе работы перемещается вперед рама выкапывающего устройства и, следовательно, направление, в котором, в частности, движется уборочная машина, оборудованная выкапывающим устройством. Направление выкапывания является предпочтительно горизонтальным и параллельным продольной средней оси выкапывающего устройства. Ряды с убираемыми корнеклубнеплодами в процессе работы простираются, как правило, по существу параллельно направлению выкапывания, хотя и имеют локальные боковые, то есть поперечные, отклонения от этого направления. Таким образом, идеально расположенный ряд корнеклубнеплодов представляет собой линию, в частности прямую, параллельную направлению выкапывания, однако в процессе уборки урожая фактическое расположение корнеклубнеплодов характеризуется боковым отклонением от этой линии из-за их неравномерного роста.
Для обеспечения как можно большего захвата корнеклубнеплодов копачом вопреки этим отклонениям и следования ряду корнеклубнеплодов кронштейн копачей выполнен с возможностью бокового перемещения из исходного положения в положение смещения относительно рамы выкапывающего устройства. Боковое перемещение в положение смещения рамы выкапывающего устройства в процессе работы может предпочтительно происходить непрерывным или ступенчатым образом. В частности, при наличии в выкапывающем устройстве нескольких кронштейнов копачей каждый из них может следовать сопоставленному ему ряду, в то время как рама движется вперед только в направлении выкапывания. В исходном положении кронштейн копачей ориентирован таким образом, чтобы в процессе работы обеспечивался оптимальный сбор корнеклубнеплодов, чье фактическое положение соответствует идеальному. В этом случае вышеупомянутая воображаемая линия проходит по меньшей мере частично вдоль продольной оси рамы.
Кронштейн копачей имеет, в частности, два положения смещения, которые достигаются в результате его перемещения в разные стороны из исходного положения. В частности, кронштейн копачей оказывается в одном положении смещения при движении вправо от исходного положения и в другом положении смещения при движении влево от исходного положения. Таким образом, при движении копача из исходного положения в положение смещения он по меньшей мере частично перемещается по горизонтали в поперечном направлении, составляющем прямой угол с направлением выкапывания. В частности, кронштейн копачей может перемещаться из исходного положения как в положение смещения вдоль одного поперечного направления, так и в положение смещения вдоль противоположного поперечного направления. Тем самым в процессе работы обеспечивается захват корнеклубнеплодов слева и справа от их оптимального положения для выкапывающего устройства.
В процессе работы кронштейн копачей перемещается рамой выкапывающего устройства. Для этого рама выкапывающего устройства расположена в направлении выкапывания по меньшей мере частично перед кронштейном копачей, крепящимся на ней с возможностью перемещения. В частности, посредством рамы выкапывающего устройства к кронштейну копачей прикладывается тяговое усилие. Кронштейн копачей выполнен таким образом, что в процессе работы он следует за рамой выкапывающего устройства, вследствие чего, в частности, кронштейн копачей возвращается, предпочтительно автоматически, в исходное положение при прямолинейном движении выкапывающего устройства в направлении выкапывания и в отсутствие поперечных усилий, воздействующих на копачи или их кронштейн. В частности, возврат в исходное положение обусловлен, по меньшей мере, тем обстоятельством, что кронштейн с по меньшей мере одним копачом обладает в исходном положении минимальной потенциальной энергией, вследствие чего в процессе работы, в частности при извлечении копача из почвы, под действием силы тяжести происходит возврат в исходное положение.
Направляющий узел расположен, в частности, между кронштейном копачей и рамой выкапывающего устройства. При этом компоненты направляющего узла выполнены, в частности, несъемными относительно кронштейна копачей или рамы выкапывающего устройства либо как единое целое с ними. Посредством направляющего узла кронштейн копачей переводится при боковом движении из исходного положения в положение смещения, где позиционируется таким образом, что область захвата копача перемещается в поперечном направлении относительно своего местонахождения в исходном положении дальше, чем область выброса в поперечном направлении относительно своего местонахождения в исходном положении. Такое исполнение направляющего узла, характеризующееся подвижностью области захвата в поперечном направлении, обеспечивает захват копачом и тех корнеклубнеплодов, которые находятся далеко от их идеального положения, причем область выброса копача лишь незначительно отклоняется от своего местонахождения в исходном положении. Благодаря этому обеспечивается, с одной стороны, больший захват выкапывающим устройством находящихся в почве корнеклубнеплодов и, с другой стороны, в значительной степени неизменное и, следовательно, постоянное локальное расположение корнеклубнеплодов, выбрасываемых копачом. Тем самым производительность в процессе выкапывания может быть повышена как вследствие большей адаптивности кронштейна копачей и собственно копача к убираемым корнеклубнеплодам, так и вследствие обусловленного этим лишь незначительного бокового перемещения области выброса. Благодаря этому корнеклубнеплоды равномерным образом поступают на транспортирующее устройство (следующее за выкапывающим устройством, в частности оборудованным несколькими расположенными рядом друг с другом кронштейнами копачей), чем обеспечивается улучшенная загрузка последнего и исключается локальное забивание, ограничивающее скорость выкапывания.
Направляющий узел предпочтительно содержит датчики для определения положения убираемых корнеклубнеплодов до достижения последними области захвата. На основе данных датчиков может быть выполнено боковое перемещение кронштейна копачей посредством исполнительных органов, предусмотренных в направляющем узле. Эта конструкция обеспечивает ориентирование, с высоким разрешением и высокой скоростью, выкапывающего устройства на ряд убираемых корнеклубнеплодов, благодаря чему существенно повышается доля корнеклубнеплодов, собранных неповрежденными.
В альтернативном варианте кронштейн копачей предпочтительно связан с рамой выкапывающего устройства таким образом, что движение из исходного положения в положение смещения происходит в процессе работы автоматически. В частности, это движение обусловлено лишь рядом корнеклубнеплодов, создающих поперечное усилие, воздействующее на копач. При этом в результате контакта копача с по меньшей мере одним корнеклубнеплодом кронштейн копачей по меньшей мере частично вытесняется в поперечном направлении. В этом случае в выкапывающем устройстве отсутствует, в частности, регулируемый исполнительный орган, активно смещающий кронштейн копачей в поперечном направлении. Преимущество данной конструкции заключается в малой подверженности выкапывающего устройства отказам и, следовательно, малой продолжительностью его простоев. Направляющий узел, описанный выше, позволяет преодолеть момент инерции массы копача при боковом движении области захвата, благодаря чему в процессе работы обеспечивается движение держателя копача при малых силах, действующих между ним и корнеклубнеплодами.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения направляющий узел выполнен таким образом, что выкапывающее устройство имеет ось поворота, простирающуюся под углом к горизонтали позади кронштейна копачей в вертикальной продольной плоскости рамы в направлении выкапывания. При движении из исходного положения в положение смещения кронштейн копачей совершает, по меньшей мере частично, поворот вокруг этой воображаемой геометрической оси поворота. При этом ось поворота простирается, в частности, под прямым углом к горизонтали и, в частности, к направлению выкапывания. Благодаря такому расположению оси поворота при движении кронштейна копачей из исходного положения в положение смещения передняя, в направлении выкапывания, область захвата перемещается, в частности, поперек продольной плоскости рамы дальше, чем задняя, в направлении транспортировки, область выброса. Благодаря такому расположению оси поворота и, в частности, ее малому расстоянию от копача и его области выброса в рамках изобретения достигается особенно надежное и по возможности простое конструктивное исполнение, обеспечивающее по существу постоянное положение области выброса относительно движения копача. В частности, поворот кронштейна копачей вокруг оси поворота при его движении из исходного положения в положение смещения перекрывается поворотом этого кронштейна вокруг другой оси или его смещением. Тем самым обеспечивается, дополнительно к вышеназванным преимуществам, благоприятная возможность дальнейшей оптимизации характеристики движения копача с целью повышения производительности в процессе выкапывания и, в частности, реализация функции автоматического возврата в исходное положение.
Выкапывающее устройство предпочтительно имеет ось качания, параллельную направлению выкапывания. При движении из исходного положения в положение смещения кронштейн копачей совершает, по меньшей мере частично, качание вокруг этой воображаемой геометрической оси качания. При этом, в частности, ось качания простирается, если смотреть в направлении выкапывания, над копачом. Такая конфигурация обеспечивает, в частности, преимущество, если область выброса находится в вертикальном направлении выше области захвата. В результате качания вокруг оси качания нижняя область копача отклоняется при его боковом движении дальше в поперечном направлении, чем область выброса и/или точка опоры копача. В частности, при этом происходит такая оптимизация движения, что область захвата либо нижняя или передняя сторона копача смещается в положении смещения на наибольшее расстояние в боковом направлении относительно исходного положения. Благодаря качанию копача в этом случае обеспечивается по меньшей мере частичное направление корнеклубнеплодов непосредственно после их захвата в почве в поперечном направлении (в направлении продольной плоскости рамы) с целью максимально равномерного распределения корнеклубнеплодов по ширине выкапывающего устройства, оборудованного несколькими кронштейнами копачей, для передачи их на следующий за копачом транспортирующий элемент. Тем самым осуществляется равномерная и полная загрузка последнего, благодаря чему в итоге может быть увеличена производительность в процессе выкапывания. Кроме того, это позволяет уменьшить момент инерции массы, который необходимо преодолеть для движения кронштейна копачей и, в частности, области захвата.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения направляющий узел выполнен таким образом, что кронштейн копачей выполнен с возможностью по меньшей мере частичного поворота вокруг диагональной оси поворота, которая по меньшей мере в исходном положении расположена в продольной плоскости рамы и поднимается в направлении транспортировки. В частности, диагональная ось поворота простирается по меньшей мере под по существу прямым углом к прямой, пересекающей в исходном положении область захвата и область выброса копача. Такое положение оси поворота обеспечивает дальнейшую оптимизацию движения копача из исходного положения в положение смещения и, в частности, позволяет снизить усилие, требуемое для существенного перемещения области захвата в поперечном направлении.
Диагональная ось поворота, ось поворота и/или ось качания расположены, в частности в исходном положении, в продольной плоскости рамы. При перемещении кронштейна копачей в положение смещения они предпочтительно выходят из продольной плоскости рамы и являются поэтому динамическими. При перемещении из исходного положения в положение смещения кронштейн копачей предпочтительно совершает, по меньшей мере частично, поворот вокруг трех разных и расположенных под прямым углом друг к другу пространственных осей, в частности трех направлений в пространстве. Благодаря этому обеспечивается возможность такой оптимизации движения, что область захвата максимально далеко перемещается в поперечном направлении, в то время как область выброса остается расположенной максимально близко к своему местонахождению в исходном положении, вследствие чего в отсутствие убираемых корнеклубнеплодов сбоку от продольной плоскости рамы происходит самоцентрирование кронштейна копачей в исходном положении под действием поперечного усилия, оказываемого почвой на копач в положении смещения, вместе с усилием сопротивления выкапыванию, действующим в направлении, противоположном направлению выкапывания.
При движении из исходного положения в положение смещения копач предпочтительно перемещается, по меньшей мере частично, в направлении выкапывания. Для этого кронштейн копачей совершает поворот вокруг расположенной в направлении выкапывания перед кронштейном копачей и, соответственно, перед копачом передней оси поворота, простирающейся, по меньшей мере в исходном положении, в продольной плоскости рамы, в частности спускаясь в направлении транспортировки или образуя прямой угол с последним. С помощью такой конфигурации конструктивно простым образом обеспечивается перемещение кронштейна копачей вперед, благодаря чему достигается, в частности в отсутствие убираемых корнеклубнеплодов, самоцентрирование кронштейна копачей в исходном положении под действием усилия сопротивления выкапыванию, действующего в положении смещения в направлении, противоположном направлению выкапывания. Автоматическое центрирование обусловливает автоматический возврат копача в исходное положение, в котором в процессе работы копач находится чаще всего, благодаря чему сводится к минимуму время ручной регулировки кронштейна копачей перед началом выкапывания нового ряда корнеклубнеплодов.
Направляющий узел предпочтительно содержит несколько направляющих опор, выполненных, в частности, в виде шарнирных опор и расположенных между кронштейном копачей и рамой выкапывающего устройства. В частности, кронштейн копачей крепится на раме выкапывающего устройства лишь посредством этой направляющей опоры. При этом составные части направляющей опоры, в частности головка и/или опорный подшипник, являются предпочтительно неподвижными относительно кронштейна копачей или рамы выкапывающего устройства либо выполнены с ними как единое целое. Шарнирная опора отличается, в частности, тем, что ее опорные элементы выполнены с возможностью поворота относительно друг друга вокруг двух разных осей, в частности без возможности смещения относительно друг друга. Использование по меньшей мере одной шарнирной опоры позволяет конструктивно просто обеспечить передачу усилия с кронштейна копачей на раму выкапывающего устройства и реализовать сложное движение этого кронштейна относительно последней. Тем самым повышается эксплуатационная надежность и, следовательно, производительность выкапывающего устройства.
В частности, по меньшей мере в исходном положении в середине, то есть в продольной плоскости рамы, расположена по меньшей мере одна направляющая опора, выполненная в виде шарнирной опоры. Тем самым обеспечивается, в частности, возможность поворота кронштейна копачей из исходного положения вокруг разных осей поворота, при котором последовательности движений кронштейна копачей в противоположных поперечных направлениях являются одинаковыми, то есть зеркально-симметричными относительно продольной плоскости рамы. Благодаря этому обеспечивается одинаково хорошая достижимость копачом и, в частности, его областью захвата убираемых корнеклубнеплодов, расположенных как справа, так и слева от продольной плоскости рамы.
Кронштейн копачей предпочтительно устанавливается на трех направляющих опорах. Эти направляющие опоры определяют опорную плоскость, расположенную под углом (по меньшей мере в исходном положении и, в частности, в положении смещения) к продольной плоскости рамы. Это означает, что по меньшей мере две из трех направляющих опор расположены поперек направления выкапывания на некотором расстоянии друг от друга и, в частности, по разные стороны от продольной плоскости рамы. В частности, три направляющие опоры выполнены в виде шарнирных опор, а образуемый ими треугольник расположен зеркально-симметрично относительно продольной плоскости рамы. Такая конфигурация обеспечивает особенно стабильное выполнение движения кронштейна копачей из исходного положения в положение смещения и особенно надежную передачу усилия с кронштейна копачей на раму выкапывающего устройства в разных направлениях пространства. Благодаря этому еще более повышается производительность в процессе выкапывания, тогда как вероятность отказов в работе выкапывающего устройства сводится к минимуму.
Кронштейн копачей предпочтительно совершает принудительное движение относительно рамы выкапывающего устройства посредством направляющего узла, в частности посредством вышеупомянутой направляющей опоры. При этом кронштейн копачей движется в процессе работы относительно рамы выкапывающего устройства по геометрически определенной траектории, в частности стационарной относительно рамы выкапывающего устройства и зеркально-симметричной относительно ее продольной оси. Благодаря этому захват корнеклубнеплодов выкапывающим устройством осуществляется в особенно широком диапазоне и предотвращается возникновение толчков, то есть кратковременных больших усилий, воздействующих на кронштейн копачей и, следовательно, на раму выкапывающего устройства.
По меньшей мере одна направляющая опора предпочтительно расположена в процессе работы в направлении выкапывания перед частью копача, наиболее заглубленной в почву в исходном положении. В частности, перед этой частью копача расположены все направляющие опоры направляющего узла. В частности, весь направляющий узел, включая одну или все направляющие опоры, расположен, в качестве альтернативы или дополнения, в направлении выкапывания перед осью вращения, вокруг которой в процессе работы вращается копач относительно своего кронштейна. Нахождение направляющей опоры в передней области кронштейна копачей облегчает передачу тягового усилия с этой опоры на кронштейн копачей, благодаря чему в процессе работы обеспечивается особенно простое направление движения как кронштейна, так и собственно копача вдоль ряда выкапываемых корнеклубнеплодов. В частности, эта конструктивно простая форма опоры обеспечивает в процессе работы самостоятельное перестроение кронштейна копачей в поперечном направлении, благодаря чему для этого не требуется активная регулировка. Задняя, относительно направления выкапывания, направляющая опора предпочтительно выступает в качестве упорного подшипника, поддерживающего усилие нажима кронштейна копачей на раму выкапывающего устройства, благодаря чему, в частности, обеспечивается большое абсолютное значение тягового усилия, передаваемого рамой выкапывающего устройства (в частности, несколькими направляющими опорами) на кронштейн копачей. При этом отклонение обусловлено усилием сопротивления выкапыванию, действующим на копач в направлении, противоположном направлению выкапывания, что обеспечивает, в частности, автоматический возврат кронштейна копачей в исходное положение. Благодаря такому расположению направляющей(-их) опоры(-) существенно упрощается работа выкапывающего устройства и, в частности, исключается использование сложных конструктивных деталей, находящихся, в частности, под действием тягового усилия и усилия нажима и, следовательно, обремененных высоким риском отказа.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения направляющий узел содержит по меньшей мере один направляющий элемент, связанный посредством направляющих опор как с кронштейном копачей, так и с рамой выкапывающего устройства. Направляющие опоры и в этом случае предпочтительно выполнены в виде шарнирных опор. Направляющий элемент выполнен, в частности, в виде соединительной тяги между рамой выкапывающего устройства и кронштейном копачей, подвижной как относительно рамы, так и относительно кронштейна. В частности, направляющий узел содержит по меньшей мере одну направляющую опору, выполненную, в частности, в виде шарнирной опоры, с помощью которой кронштейн копачей непосредственно устанавливается на раме выкапывающего устройства, а также по меньшей мере один направляющий элемент с расположенными с обеих сторон направляющими опорами, в частности выполненными в виде шарнирных опор, с помощью которого кронштейн копачей опосредованно устанавливается на раме выкапывающего устройства. Благодаря использованию направляющего элемента достигаются с помощью единственной детали, находящейся в процессе работы под тяговой нагрузкой, - повышенная подвижность и надежный перевод кронштейна копачей в положение смещения и, следовательно, дальнейшее снижение вероятности отказа.
Особенно предпочтительным является размещение направляющей опоры, служащей для соединения направляющего элемента с рамой выкапывающего устройства в направлении выкапывания, перед и над, относительно горизонтали, соответствующей направляющей опорой, служащей для соединения направляющего элемента с кронштейном копачей. В этом случае направляющий элемент простирается в направлении выкапывания с подъемом. Вследствие этого в процессе работы тяговое усилие передается с рамы выкапывающего устройства через направляющий элемент на кронштейн копачей по максимально прямому пути, что сводит к минимуму вероятность выхода из строя задействованных конструктивных деталей.
Направляющий узел предпочтительно содержит два направляющих элемента, расположенных - по меньшей мере в исходном положении и по меньшей мере частично, в частности полностью, - по разные стороны продольной плоскости рамы предпочтительно зеркально-симметрично относительно последней. В частности, эти направляющие элементы проходят в исходном положении параллельно друг другу, предпочтительно образуя тем самым параллелограмм. При этом параллельное смещение в процессе работы перекрывается, в частности, по меньшей мере одним поворотным движением. В альтернативном варианте направляющие элементы предпочтительно образуют трапецию.
Направляющие элементы предпочтительно совпадают по своей геометрии или выполнены с зеркальной симметрией относительно друг друга. Использование двух направляющих элементов, в частности расположенных перед частью копача, в процессе работы наиболее заглубленной в почву в исходном положении, позволяет реализовать конструктивно простое направление движения кронштейна копачей, при котором простым образом обеспечивается частичный поворот кронштейна копачей вокруг всех трех пространственных осей. В частности, благодаря дополнительному опиранию держателя копача непосредственно на раму выкапывающего устройства предпочтительно посредством шарнирной опоры, расположенной в продольной плоскости рамы, может быть реализовано особенно стабильное направление движения кронштейна копачей, при котором с минимальными затратами достигается большая подвижность копача.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения направляющие элементы выполнены с изменяемой длиной и содержат, в частности, возвратный элемент и/или демпфирующий элемент. Благодаря этому в процессе работы обеспечивается упругая опора копачей и возможность их перемещения по меньшей мере в двух разных направлениях. Эта упругость способствует бережному контакту копачей с убираемыми корнеклубнеплодами, при котором, в частности, случайное разрезание корнеклубнеплодов копачом предотвращается посредством того, что усилие, действующее между копачом и корнеклубнеплодами, вызывает по меньшей мере частичный и/или временный возврат кронштейна копачей в исходное положение. Тем самым снижается доля корнеклубнеплодов, поврежденных при уборке, и возрастает количество неповрежденных корнеклубнеплодов, выкапываемых в единицу времени.
В альтернативном варианте кронштейн копачей предпочтительно имеет относительно рамы выкапывающего устройства ровно одну степень свободы. При этом как кронштейн копачей, так и сам копач выполнены с возможностью перемещения вдоль геометрически определенной траектории. Такое исполнение выкапывающего устройства позволяет уменьшить число подвижных деталей в пользу стабильной конструкции и, следовательно, повысить эксплуатационную надежность.
На кронштейне копачей предпочтительно предусмотрены два копача, в частности расположенные в исходном положении зеркально-симметрично относительно продольной плоскости рамы и предпочтительно вращающиеся в процессе работы. В данном случае копачи представляют собой, в частности, дисковые выкапывающие рабочие органы, вращающиеся в процессе работы. В частности, оси вращения копачей не являются совпадающими или параллельными друг другу, а проходят, в частности, под углом друг к другу, так что при нахождении кронштейна копачей в исходном положении эти оси предпочтительно пересекаются в продольной плоскости рамы. При этом копачи имеют, в частности в направлении соответствующих осей вращения, по существу круглый контур и, предпочтительно, поперечное сечение с по меньшей мере частичной осевой симметрией.
Расположенные напротив друг друга копачи образуют между собой зазор, изменяющийся вдоль их контура или направления вращения. В частности, вдоль направления вращения этот зазор является наиболее узким между областью захвата и областью выброса обоих копачей, в частности в направлении выкапывания позади оси вращения копача и в вертикальном направлении под точками опоры. Область захвата обоих копачей является (предпочтительно как и область выброса) стационарной относительно кронштейна копачей. В процессе работы убираемые корнеклубнеплоды движутся относительно кронштейна копачей и входят в зазор между обоими копачами, сужающийся в направлении вращения копачей и обусловливающий поэтому контакт с нижней, также сужающейся, половиной корнеклубнеплодов, в результате чего при восходящем движении контактирующей с корнеклубнеплодами части копача последние поднимаются из почвы. Затем зазор расширяется в направлении вращения и корнеклубнеплоды покидают пространство между обоими копачами в области выброса последних. Данная конструкция и число копачей, расположенных на их кронштейне, позволяют реализовать особенно надежное извлечение корнеклубнеплодов из почвы и бережное обращение с ними.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения выкапывающее устройство содержит выбрасывающий элемент для отделения захваченных корнеклубнеплодов от копачей, в частности от их областей выброса. Выбрасывающий элемент устанавливается, в частности, на раме выкапывающего устройства с возможностью вращения и, в частности, прохождения через пространство между обоими копачами. В частности, выбрасывающий элемент выполняется в виде лопастного колеса, установленного поперек направления выкапывания и расположенного горизонтально с возможностью вращения в направлении выбрасывания. При этом ширина выбрасывающих лопастей, радиально простирающихся от оси вращения выбрасывающего элемента, меньше зазора между областями выброса обоих копачей. При движении кронштейна копачей из исходного положения или обратно в исходное положение выбрасывающий элемент не может, в частности, совершать движение в поперечном направлении. Преимущество использования выбрасывающего элемента заключается в получении непрерывного потока корнеклубнеплодов, поступающих в процессе работы с выкапывающего устройства на следующий за ним транспортирующий элемент, причем вследствие описанного выше движения кронштейна копачей относительно рамы выкапывающего устройства в выбрасывающем элементе могут быть предусмотрены выбрасывающие лопасти, простирающиеся особенно далеко в поперечном направлении, потому что в этом направлении происходит лишь незначительное смещение областей выброса при движении кронштейна копачей. Тем самым обеспечивается, наряду со значительной подвижностью копачей в поперечном направлении, оптимальное обращение с корнеклубнеплодами и их надежная дальнейшая транспортировка.
Выкапывающее устройство содержит, в частности, средство регулировки, в частности гидравлический цилиндр, с помощью которого обеспечивается перемещение кронштейна копачей в вертикальном направлении и, следовательно, подъем из почвы. Для этого на раме выкапывающего устройства предусмотрен, в частности, качающийся рычаг с возможностью качания вокруг своей оси, простирающейся в поперечном направлении. В частности, на качающемся рычаге с одной стороны расположен, с помощью шарнирной опоры, кронштейн копачей, а с другой стороны средство регулировки. Благодаря этому может быть конструктивно просто и, следовательно, особенно надежно реализован подъем кронштейна с по меньшей мере одним копачом.
Вышеупомянутая задача также решается с помощью подвижной уборочной машины, содержащей приводной агрегат и выкапывающее устройство, описанное выше. Уборочная машина предназначена, в частности, для уборки урожая корнеклубнеплодов, таких как свекла, картофель или морковь, и предпочтительно содержит по меньшей мере три совершающих в процессе работы вращение и опирающихся на почву опорных элемента колесного или гусеничного типа, кабину водителя, бункер для размещения корнеклубнеплодов и/или приводной агрегат. Выкапывающее устройство расположено, в частности, в направлении выкапывания перед опорными элементами и в процессе работы движется впереди них.
Преимущество конструкции выкапывающего устройства, предлагаемого в изобретении, для работы уборочной машины заключается прежде всего в малой, в целом, величине сопротивления движению, преодолеваемого при прохождении локальных криволинейных участков. В устройствах, соответствующих уровню техники, кронштейн копачей достигает бокового упора уже при незначительном отклонении ряда убираемых корнеклубнеплодов, что делает невозможным дальнейшее отклонение копача. Для криволинейного, или поворотного, движения уборочной машины в случае, когда кронштейн копачей уже находится у соответствующего упора, должно быть приложено значительное усилие, поскольку при этом по меньшей мере один копач должен частично совершать движение сквозь почву в поперечном направлении. Благодаря обеспечиваемым в изобретении параметрам движения и большей степени свободы области захвата копача относительно рамы выкапывающего устройства в процессе работы отпадает необходимость в таких повышенных усилиях и в значительной степени предотвращается возникновение обусловленных ими нагрузок. Тем самым снижается риск отказа уборочной машины.
Описанные выше преимущества изобретения облегчают, в частности, применение систем или вспомогательных устройств управления, в частности на основе GPS. Неизбежные в процессе работы локальные отклонения от идеальной, в оптимальном случае, линии движения, зависящие от конфигурации ряда убираемых корнеклубнеплодов, более не ограничивают результат выкапывания, поскольку по меньшей мере одна область захвата может следовать обрабатываемому ею ряду с особенно широким диапазоном отклонения в поперечном направлении. Благодаря необходимой коррекции ориентации посредством соответствующих систем или вспомогательных устройств кронштейн копачей практически не достигает упора, что значительно снижает сопротивление движению, преодолеваемое при поворотах или криволинейном движении и воздействующее на копач, заглубляемый в почву.
Краткое описание чертежей
Прочие особенности и преимущества изобретения представлены в нижеследующем описании примеров его осуществления, схематически изображенных на чертежах, на которых показано:
на фиг. 1 вид сбоку уборочной машины, предлагаемой в изобретении,
на фиг. 2 - увеличенное изображение передней части уборочной машины, показанной на фиг. 1,
на фиг. 3 изометрическое изображение передней части уборочной машины, показанной на фиг. 2,
на фиг. 4 - изометрическое схематическое изображение выкапывающего устройства, предлагаемого в изобретении,
на фиг. 5 вид сбоку выкапывающего устройства, предлагаемого в изобретении,
на фиг. 6 и 7 - изометрические изображения выкапывающего устройства, показанного на фиг. 5,
на фиг. 8 вид спереди в процессе работы выкапывающего устройства, показанного на фиг. 5,
на фиг. 9 и 10 - изометрические изображения в процессе работы выкапывающего устройства, показанного на фиг. 5.
Описание примеров осуществления изобретения
Признаки, описываемые в приведенных ниже примерах осуществления изобретения, могут представлять собой предмет изобретения как в отдельности, так и в других комбинациях, отличающихся от изображенных или описанных в настоящей заявке, но в любом случае по меньшей мере в комбинации с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения. Там, где это целесообразно, функционально схожим элементам присвоены одинаковые ссылочные численные обозначения.
На фиг. 1-3 показана предлагаемая в изобретении уборочная машина 34, содержащая предлагаемое в изобретении выкапывающее устройство 2. В процессе работы выкапывающее устройство 2 находится в направлении 8 выкапывания перед колесами уборочной машины 34. Выкапывающее устройство 2 содержит несколько кронштейнов 16 копачей с установленными на каждом из них двумя копачами 6, расположенных друг за другом в поперечном направлении 36, составляющем прямой угол с направлением 8 выкапывания.
На фиг. 4-10 представлены разные изображения предлагаемого в изобретении выкапывающего устройства 2, показанного с разной перспективы. Изображенное там выкапывающее устройство 2 содержит кронштейн 16 с двумя копачами 6. Копачи 6 содержат переднюю, относительно направления 8 выкапывания, область 10 захвата и заднюю, относительно направления 8 выкапывания, область 12 выброса (см. фиг. 8-10). В процессе работы выкапывающее устройство 2 движется вперед в направлении 8 выкапывания, при этом корнеклубнеплоды 4 попадают в пространство между областями 10 захвата копачей 6. При этом вследствие вращения копачей 6 корнеклубнеплоды 4 извлекаются из почвы, после чего выталкиваются из пространства между двумя копачами 6 областями 12 выброса последних. Оба копача 6 установлены с возможностью вращения относительно кронштейна 16 и в исходном положении выкапывающего устройства 2 расположены зеркально-симметрично относительно продольной оси 20 рамы (см. фиг. 7 и 8). Оси 40 вращения копачей (см. фиг. 6) расположены относительно продольной оси 20 рамы зеркально-симметрично и под углом менее 90°, соответственно пересекаясь на оси 20.
Кронштейн 16 копачей связан с рамой 14 выкапывающего устройства посредством направляющего узла 18, причем в процессе работы к кронштейну 16 прикладывается с рамы 14 тяговое усилие. Направляющий узел 18 обеспечивает возможность бокового отклонения кронштейна 16 относительно направления 8 выкапывания и рамы 14 выкапывающего устройства. Тем самым обеспечивается перемещение рамы 14 выкапывающего устройства из исходного положения (см. фиг. 4-7) в положение смещения (см. фиг. 8).
Направляющий узел 18 выполнен таким образом, что при движении кронштейна 16 копачей из исходного положения в положение смещения область 10 захвата перемещается в боковом направлении дальше, чем область 12 выброса. Для этого кронштейн 16 копачей совершает при движении из исходного положения в положение смещения по меньшей мере частичный поворот вокруг оси 22 поворота, простирающейся под углом, в частности прямым, к горизонтали в вертикальной продольной плоскости 20 рамы. Кроме этого, при движении из исходного положения в положение смещения кронштейн 16 копачей совершает, по меньшей мере частично, качание вокруг оси 24 качания, параллельной направлению 8 выкапывания и простирающейся, если смотреть в этом направлении, над копачом 6. На фиг. 5 представлен вид сбоку под прямым углом к продольной плоскости 20 рамы, где отмечено положение оси 22 поворота и оси 24 качания.
В примерах осуществления изобретения, показанных на фиг. 4-10, направляющий узел 18 содержит в общей сложности пять направляющих опор 26, выполненных в виде шарнирных опор, причем кронштейн 16 копачей непосредственно установлен на трех направляющих опорах 26. Эти три направляющие опоры 26 определяют опорную плоскость 28, расположенную под углом к продольной плоскости 20 рамы (см. фиг. 4). Наряду с направляющими опорами 26, направляющий узел 18 содержит два направляющих элемента 30, выполненных в виде соединительных тяг и связанных с каждой стороны посредством одной направляющей опоры 26 с держателем 16 копачей и с рамой 14 выкапывающего устройства. В исходном положении направляющие элементы расположены по разные стороны от продольной оси 20 рамы и, в частности, параллельно ей. Та из трех направляющих опор 26, которая не скомпонована с одним из направляющих элементов 30, расположена посередине, то есть совпадает с продольной осью 20 рамы.
Все направляющие опоры 26 расположены в направлении 8 выкапывания перед частью 29 копача (см. фиг. 5), которая в процессе работы является наиболее заглубленной в почву в исходном положении. Тем самым в процессе работы обеспечивается, посредством направляющих элементов 30, передача тягового усилия с рамы 14 выкапывающего устройства на кронштейн 16 копачей
В представленном примере осуществления изобретения предусмотрен выбрасывающий элемент 32 (см. фиг. 6 и 7), прочесывающий пространство между копачами 6. В процессе работы выбрасывающий элемент 32, выполненный в виде лопастного колеса, вращается вокруг оси 38, которая в процессе работы простирается, независимо от положения кронштейна 16 копачей, под прямым углом к продольной оси 20 рамы.
В процессе работы направляющий узел 18 обеспечивает возможность следования кронштейна 16 с копачами 6 ряду убираемых корнеклубнеплодов 4 даже в том случае, когда этот ряд простирается не в точном соответствии с направлением 8 выкапывания. При движении кронштейна 16 копачей из исходного положения в положение смещения происходит поворот кронштейна 16 вокруг всех трех пространственных осей и, в частности, область 10 захвата перемещается в боковом направлении дальше, чем область 12 выброса (см. фиг. 8). Благодаря этому выкапывающим устройством 2 могут быть захвачены и корнеклубнеплоды 4, находящиеся сравнительно далеко в боковом направлении от продольной оси 20 рамы, а не имеющий возможности совершать движение в этом направлении выбрасывающий элемент 32 может быть, тем не менее, использован для выбрасывания корнеклубнеплодов 4 из пространства между копачами 6. Тот факт, что при движении копачей 6 из исходного положения в положение смещения они перемещаются в направлении 8 выкапывания, обусловливает в отсутствие корнеклубнеплодов 4 автоматический возврат кронштейна 16 копачей в исходное положение под действием усилия сопротивления выкапыванию, действующего в направлении, противоположном направлению 8 выкапывания.
1. Выкапывающее устройство (2) для выкапывания корнеклубнеплодов (4), содержащее:
- по меньшей мере один копач (6) с передней, относительно направления (8) выкапывания, областью (10) захвата и задней, относительно направления (8) выкапывания, областью (12) выброса корнеклубнеплодов (4), и
- служащий опорой, связанный с рамой (14) выкапывающего устройства (2) и в процессе работы ведомый ею в направлении (8) выкапывания кронштейн (16) копачей, выполненный с возможностью бокового, относительно направления (8) выкапывания, движения относительно рамы (14) выкапывающего устройства (2) из исходного положения в положение смещения,
отличающееся тем, что оно содержит направляющий узел (18), выполненный для направления движения кронштейна (16) копачей таким образом, что при движении кронштейна (16) копачей из исходного положения в положение смещения область (10) захвата перемещается в боковом направлении дальше, чем область (12) выброса.
2. Выкапывающее устройство (2) по п. 1, отличающееся тем, что под углом, в частности прямым, к горизонтали и в вертикальной продольной плоскости (20) рамы в направлении (8) выкапывания позади кронштейна (16) копачей простирается ось (22) поворота, вокруг которой совершает, по меньшей мере частично, поворот кронштейн (16) копачей при движении из исходного положения в положение смещения.
3. Выкапывающее устройство (2) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что параллельно направлению (8) выкапывания проходит ось (24) качания, вокруг которой совершает, по меньшей мере частично, качание кронштейн (16) копачей при движении из исходного положения в положение смещения, причем ось (24) качания простирается, в частности, над копачом (6), если смотреть в направлении (8) выкапывания.
4. Выкапывающее устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что при движении из исходного положения в положение смещения кронштейн (16) копачей перемещается, по меньшей мере частично, в направлении (8) выкапывания.
5. Выкапывающее устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что направляющий узел (18) содержит несколько направляющих опор (26), выполненных, в частности, в виде шарнирных опор и расположенных между кронштейном (16) копачей и рамой (14) выкапывающего устройства (2).
6. Выкапывающее устройство (2) по п. 5, отличающееся тем, что кронштейн (16) копачей установлен на трех направляющих опорах (26), определяющих, по меньшей мере в исходном положении, опорную плоскость (28), расположенную под углом к продольной плоскости (20) рамы.
7. Выкапывающее устройство (2) по п. 5 или 6, отличающееся тем, что по меньшей мере одна, в частности все направляющие опоры (26) расположены в процессе работы в направлении (8) выкапывания перед частью (9) копача, наиболее заглубленной в почву в исходном положении.
8. Выкапывающее устройство (2) по одному из пп. 5-7, отличающееся тем, что направляющий узел (18) содержит по меньшей мере один направляющий элемент (30), связанный посредством направляющих опор (26) с кронштейном (16) копачей и рамой (14) выкапывающего устройства (2).
9. Выкапывающее устройство (2) по п. 8, отличающееся тем, что одна из направляющих опор (26), служащая для соединения направляющего элемента (30) с рамой (14) выкапывающего устройства (2), расположена в направлении (8) выкапывания перед и относительно горизонтали над другой направляющей опорой (26), служащей для соединения направляющего элемента (30) с кронштейном (16) копачей.
10. Выкапывающее устройство (2) по п. 8 или 9, отличающееся тем, что направляющий узел (18) содержит два направляющих элемента (30), расположенных по меньшей мере в исходном положении и по меньшей мере частично, в частности полностью, по разные стороны продольной плоскости (20) рамы и предпочтительно зеркально-симметрично относительно последней.
11. Выкапывающее устройство (2) по одному из пп. 8-10, отличающееся тем, что направляющие элементы (30) выполнены с изменяемой длиной и содержат, в частности, возвратный элемент и/или демпфирующий элемент.
12. Выкапывающее устройство (2) по одному из пп. 1-10, отличающееся тем, что кронштейн (16) копачей имеет относительно рамы (14) выкапывающего устройства (2) ровно одну степень свободы.
13. Выкапывающее устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что на кронштейне (16) копачей предусмотрены два копача (6), в частности, расположенные в исходном положении зеркально-симметрично относительно продольной плоскости (20) рамы и предпочтительно вращающиеся в процессе работы.
14. Выкапывающее устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит выбрасывающий элемент (32) для отделения захваченных корнеклубнеплодов (4) от копачей (6), установленный на раме (14) выкапывающего устройства (2), совершающий в процессе работы вращение и, в частности, частично проходящий через пространство между двумя копачами (6), опорой которым служит один и тот же кронштейн (16) копачей.
15. Уборочная машина (34), в частности для уборки корнеклубнеплодов, содержащая приводной агрегат и выкапывающее устройство (2) по одному из предыдущих пунктов.
16. Уборочная машина (34) по п. 15, выполненная в виде свеклоуборочной машины.
