Результат интеллектуальной деятельности: МАШИНА ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ СЕМЯН

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к оборудованию для предпосевной обработки семенного материала, и может быть использовано для подготовки к посеву семян мелкосемянных культур, например моркови.

Известна машина для шлифования семян свеклы, содержащая раму, механизм привода, бункер-дозатор, вращающийся горизонтальный шлифовальный барабан с образованной полусферическими выступами абразивной поверхностью, внутри которого находится рабочий орган, представленный валом, на котором установлены упругие, имеющие абразивные поверхности пластины, образующие с горизонтальным барабаном шлифовальные камеры с переменным зазором в поперечном сечении. Для выгрузки семян машина снабжена разгрузочным окном и выгрузным лотком (авт. свид. СССР №1470211, МКИ А01С 1/00, опубл. 07.04.1989 г. в Бюл. №13).

Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности поскольку указанная машина не приспособлена для шлифования мелкосемянных культур, например семян моркови, так как абразивные поверхности машины приводят к высокой степени травмирования указанных семян, вследствие чего резко снижаются посевные качества и всхожесть последних. Кроме того, машина имеет недостаточно высокую производительность.

Наиболее близким к предлагаемому является машин для шлифования семян моркови (патент №2251242, МКИ А01С 1/00, опубл. 10.05.2005 г., заявка 2004103436/12, 05.02.2004), содержащая бункер-дозатор, вращающийся с разгрузочным окном горизонтальный шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, внутри барабана установлен рабочий орган в виде рамки с упругими резиновыми пластинами с винтовыми рифлениями.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, сложность конструкции и недостаточно высокая производительность.

Техническим решением является расширение технологических возможностей, упрощение конструкции и повышение производительности.

Техническое решение достигается тем, что в машине для шлифования семян, содержащей шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, с разгрузочным окном, рабочий орган, бункер-дозатор, выгрузной лоток, шлифовальный барабан изготовлен в виде контейнера, упруго установленного на основании с вибратором и смонтированного из трех прямоугольных полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по внутреннему периметру трех ломанных криволинейных, винтовых поверхностей и трех ломанных винтовых канавок основного направления, для перемещения семян от загрузки к выгрузке, а также двух ломанных криволинейных винтовых поверхностей и двух винтовых канавок противоположного направления, для семян от выгрузки к загрузке, причем по наружному диаметру контейнера образованы три ломанные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломанные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25 S, в точках излома винтовых линий, в которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников, а рабочий орган выполнен в виде цилиндрической пружины, покрытой слоем резины, смонтированной внутри контейнера и оборудованной устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции машины для шлифования семян.

Новизна заключается в том, что семена совершают циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана не от вращающегося шлифовальный барабана (он не вращается), а от возмущающей силы вибратора через стенки шлифовального барабана (контейнера).

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что элементы ломанной криволинейной, винтовой поверхности шлифовального барабана выполненного в виде контейнера разно наклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии барабана, поэтому при работе вибратора семена, совершающие циркуляционное движение внутри контейнера в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу элементов ломанной криволинейной винтовой поверхности контейнера, и так как количество канавок (три) основного направления больше, чем количество винтовых канавок противоположного направления (два), то обеспечивается продольное перемещение частиц семян от загрузки к выгрузке, увеличивается интенсивность их взаимодействия, повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление машины с закрепленным внутри рабочим органом в виде цилиндрической пружины, покрытой слоем резины, смонтированной внутри контейнера и оборудованной устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, позволяет не только создать противопотоки движения семян, но и обеспечить их ускоренное продольное перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении шлифовального барабана и обеспечить интенсивное их перемешивание, что расширяет технологические возможности, повышает производительность.

Новизна заключается в том, что внутри по всей длине контейнера смонтирована цилиндрическая пружина, покрытая слоем резины, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении семян от выгрузке к загрузке в радикальном направлении, но и способствует интенсификации процесса их шлифовки (откалывания от семян шипиков и т.п.). Такое радикальное движение в обратном направлении обеспечивается за счет того, что семена, совершающие циркуляционное движение внутри контейнера в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии контейнера, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузке к загрузке, что создает противопотоки движения семян, увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри по всей длине контейнера цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения семян при изменении производительности машины для шлифования семян, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия семян, увеличивает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что скручивание каждой полосы в продольном и поперечном направлениях обеспечивает дополнительное искривление поверхности контейнера, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещений семян в соседних участках поверхности контейнера, при этом семена движутся по сложным траекториям, увеличивая частоту столкновений или иным образом интенсифицируя процесс обработки, что увеличивает производительность и увеличивает технологические возможности.

На фиг.1 изображена конструктивная схема машины для шлифования семян, общий вид, вид спереди; на фиг.2- разрез А-А на фиг 1; на фиг.3 - шлифовальный барабан, изготовленный в виде контейнера, общий вид; на фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.3; фиг.6 - вид полосы, из которой изготовлен контейнер с ослабленными сечения в плане; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.6; на фиг.8 - вид полосы после скручивания в вертикальной плоскости; на фиг.9 - вид полосы после изгиба на оправке, изогнутой по винтовой линии в поперечном направлении и согнутой по надрезам со скошенными стенками; на фиг.10 - сечение Г-Г на фиг.9; на фиг.11 - выносной элемент 1; на фиг.12 - сечение Е-Е на фиг.3; на фиг.13 - сечение Ж-Ж на фиг.3; на фиг.14 - сечение З-З на фиг.3; на фиг.15 - сечение К-К на фиг.3.

Машина для шлифования семян (фиг.1, фиг.2) содержит шлифовальный барабана, изготовленный в виде контейнера 1, смонтированного горизонтально на плите 2, которая жестко с помощью упругих элементов 3 закреплена на основании 4. Контейнер 1 снабжен вибратором 5, который прикреплен к плите 2. Продольное перемещение семян от загрузки к выгрузке в контейнере 1 обеспечивается тем, что количество винтовых поверхностей и винтовых канавок основного направления (три) превышает количество винтовых канавок противоположного направления (два). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения в противоположном направлении семян внутри контейнера 1 смонтирована цилиндрическая пружина 6, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины 6 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 6 может производиться также в процессе шлифования семян, т.е. в процессе работы машины.

В зависимости от вида семян, требуемого времени обработки устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям шлифования. Например, если требуется малое время обработки, то уменьшается шаг пружины 6 и, таким образом, изменяется поток семян в обратном направлении, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к загрузке. При шлифовании семян требующего длительное время пребывания в контейнере 1 шаг витков 6 увеличивают и таким образом изменяется поток семян в обратном направлении, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном положении пружину 6 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага пружины 6 может быть осуществлена также и в процессе шлифования семян. Цилиндрическая пружина 6 покрыта слоем резины 7.

Машина для шлифования семян (фиг.1, фиг.2) снабжена бункером-дозатором 8, закрепленным на плите 2, и выгрузным лотком 9. Внутренняя поверхность контейнера 1 покрыта слоем резины 10. Контейнер 1 (фиг.3, фиг.4) изготовлен из трех прямоугольных полос 11, 12, 13 с образованием по периметру по наружному диаметру контейнера 1 трех винтовых линий 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30, а по внутреннему диаметру трех ломанных винтовых канавок К₁ - 14-15-16-17-18-19; K₂ - 21-22-23-24-25; К₃ - 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° (фиг.5). На всех полосах 11, 12, 13 (фиг.6, фиг.7) под углом 60° к продольным кромкам 31 и 32 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 33, 34 со скошенными стенками (фиг.7), расположенными попарно под углом одна к другой посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 35.

Геометрия и величины углов λ, φ, ω, ψ, α, β скосов надрезов 33, 34 (фиг.6, 7) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 35 друг к другу по периметру контейнера 1. Полосы 11, 12, 13 свернуты в вертикальной плоскости (фиг.8) в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, а затем изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг.9) и согнуты по надрезам 33, 34 со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом одна к другой с обеих сторон полос, как, например, полосы 11 на фиг.6, 7, 8, 9. На фиг.8 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси с боковыми кромками 31 и 32. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на отправку 36 (фиг.9, фиг.10) и изгибают так, чтобы кромки 31 и 32 разместились по винтовым линиям в поперечном направлении.

После изгиба в поперечном направлении каждая из полос 11, 12, 13 повернута относительно продольной оси контейнера 1 так, что их кромки образуют и в поперечном направлении полос винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу снимают с отправки 36, либо фиксируют на отправке 36. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 12 и 13. После сгиба полосы, например полосы 11 (фиг.6, 7, 8, 9) надрезы 14-21, 21-15, 15-22, 22-16, 16-23, 23-17, 17-24, 24-18, 18-25 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 11, 12, 13 после сгиба соединяются одна с другой по продольным кромкам 31 и 32 под углом 70° (фиг.5), причем по наружному диаметру контейнера три ломанные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломанные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25 S.

Такое соединение трех полос 11, 12, 13 становится возможным, так как после сгиба полос 11, 12, 13 по прямым линиям надрезам 33, 34 (фиг.8, фиг.9) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны (фиг.3) на полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 35, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам полос 11, 12, 13, точнее по периметру наружного диаметра контейнера 1 трех ломанных винтовых линий основного направления 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30 с шагом S (фиг.3), одна из которых утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 показана на фиг.3, и двух ломанных винтовых линий противоположного направления, одна из которых на фиг.3 показана утолщенной линией 25- 29-17-23-27-15-21 с шагом 0,25 S. На фиг 3 показана утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 одна из трех ломанных винтовых линий основного направления с шагом S, в каждой из точек излома которой в вершинах ломанных винтовых линий основного направления (фиг.3, 11) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников T₁, T₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Например, в точке 17 (фиг.11) сходятся стороны 37, 38, 39, 40, 41, 42 шести равносторонних треугольников T₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Соединение полос 11, 12, 13 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.

В такой конструкции по длине контейнера 1 каждое поперечное сечение-проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг.12, 13, 14, 15), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения семян, увеличивает интенсивность их взаимодействия, расширяет технологические возможности. В такой конструкции контейнера 1 образованы по внутреннему периметру три ломанные винтовые канавки основного направления К₁ - 14-15-16-17-18-19; К₂ - 21-22-23-24-25; К₃ - 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° и шагом S (фиг.3) и две ломанные винтовые канавки противоположного направления с шагом 0,25 S, одна из которых показана на фиг.3 утолщенной линией 25-29-17-23-27-15-21. Эти канавки не только способствуют перемещению семян от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают интенсивное их движение, увеличивают интенсивность их взаимодействия, расширяют технологические возможности.

Машина для шлифовки семян работает следующим образом. Возмущающая сила вращающегося вибратора 5 через плиту 2 и стенки контейнера 1 передается семенам (фиг.1, фиг.2), которые непрерывным потоком загружаются с помощью бункера-дозатора 8. Под влиянием вибрации семена совершают вращательное движение - циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных продольной оси контейнера 1. Радиальное движение семенам от загрузки к выгрузке обеспечивается за счет ломанных винтовых канавок основного направления 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° и шагом S и ломанными винтовыми поверхностями основного направления, точнее свернутым и изогнутым полосам 11, 12, 13, треугольные грани которых в виде равносторонних треугольников 35, покрытые слоем резины, встречаясь с семенами, совершающими под воздействием вибрации вращательное движение - циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных продольной оси контейнера 1, направляют их в сторону выгрузки. Радиальное движение семенам от выгрузки к загрузке, т.е. в обратном направлении, обеспечивается за счет того, что семена, совершающие циркуляционное движение внутри барабана (контейнера) 1 в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана, встречаясь с витками неподвижно закрепленной пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузки к загрузке, т.е. в обратном направлении. При этом семена движутся вдоль винтовых навивок пружины 6, обеспечивая перемещение их в обратном направлении. Частота движений и соударений семян определяется не только частотой виброактиватора и количеством граней 35 по периметру контейнера 1, но и наличием витков и шагом цилиндрической пружины 6, смонтированной стационарно (неподвижно) внутри контейнера 1. Поэтому в предлагаемой конструкции машины для шлифовки семян обеспечивается повышение не только частотных характеристик, но и частот и амплитуд их движения, обеспечивается также активная циркуляция и взаимодействие.

Таким образом, процесс шлифовки активизируется еще и витками смонтированной неподвижно внутри контейнера 1 цилиндрической пружины, которые изменяют направление движение семян, направляя их в радиальном направлении в сторону загрузки, т.е. в обратном направлении, что увеличивает интенсивность их циркуляции, увеличивает частоты взаимодействия, создает противопотоки, повышает производительность шлифовки и расширяет технологические возможности. В результате, семена, преодолевая сопротивление встречных их потоков от витков пружины 6, совершают сложное пространственное движение, происходит интенсивное шлифование семян, при этом от семян откалываются шипики, и семена благодаря трению о резиновое покрытие барабана 3 и витков пружины 6, а также между собой интенсивно шлифуются и затем выгружаются из контейнера 1 в выгрузной лоток 9.

Технико-экономическое преимущества возникают за счет обеспечения продольного перемещения семян и создания их встречных потоков стенками-гранями пространственной формы контейнера в виде равносторонних треугольников, расположенных под углом не только друг к другу, но и к продольной оси контейнера, за счет того, что внутри по всей длине контейнера смонтирована неподвижно цилиндрическая пружина, которая обеспечивает не только перемещение в обратном радиальном направлении, но и способствует интенсификации осуществления взаимодействия семян друг с другом и со стенками контейнера за счет того, что цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения семян, для изменения производительности машины для шлифовки семян, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия семян, повышает производительность, расширяет технологические возможности.