Результат интеллектуальной деятельности: АКТИВАТОР УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к сельхозмашиностроению, в частности может быть использовано для уборки ягод, преимущественно малины и голубики, а также других плодов, выращиваемых на сформированных в ряд высокостебельных растениях.

Известен активатор ягодоуборочной машины типа «косая шайба», включающий вертикальные пальцевые барабаны, обкатывающиеся вдоль ряда убираемой культуры, пальцы которых совершают колебания в вертикальном направлении (Авторское свидетельство СССР №425587, МКИ A01D 46/26). При взаимодействии колеблющихся пальцев с плодовыми веточками происходит отделение ягод за счет инерционного нагружения их связей с плодоложем или плодоножкой знакопеременными вертикальными импульсами.

Недостатком данного технического решения является то, что максимум амплитуды колебания приходится на концы пальцев, тогда как вблизи оси вращения барабана образуется «мертвая» зона. В связи с этим часть ягод остается не снятыми, а при контакте конца пальца с ветками в местах прикрепления к стеблю часто происходит их обламывание. Все это приводит к значительным потерям урожая.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция активатора, в котором каждый пальцевый барабан совершает вертикальные колебания при их неизменной амплитуде по длине пальца (Патент США №4580397, НКИ 56-330). В результате увеличивается эффективность воздействия пальцев на ягоды при меньшей вероятности обламывания плодовых веточек (латералов - у малины).

Недостатком данной конструкции является то, что она не в состоянии реализовать оптимальный алгоритм воздействия на плодовые веточки, заключающийся в том, чтобы амплитуда на конце пальца, перпендикулярного ряду, была бы минимальной, а при его повороте (при обкатывании барабаном ряда убираемых растений) на 90° (то есть при ориентации пальца «вдоль ряда») она должна увеличиваться до максимально допустимого значения, неизменного по всей длине пальца.

Проблемы, связанные с оптимизацией алгоритма воздействия пальцев на плодовые веточки, решены в предлагаемом техническом решении за счет монтажа подпружиненной в осевом направлении обечайки, на которой закреплены пальцы одного яруса на оси пальцевого барабана посредством шаровой опоры. В результате при наличии на конце одного из пальцев избыточной нагрузки (например, за счет критического деформирования плодовой веточки вблизи места ее прикрепления к стеблю), вся пальцевая решетка (то есть обечайка вместе с прикрепленными к ней пальцами) проворачивается на шаровой опоре в вертикальном направлении, сводя к минимуму амплитуду колебания конца «проблемного» пальца и исключая обламывание соответствующей плодовой веточки. При этом вблизи оси вращения барабана и на пальцах, повернутых относительно «проблемного» на 90°, сохраняется номинальная величина амплитуды, обусловленная конструктивными параметрами колебательного механизма.

Таким образом, именно совокупность признаков изобретения, отличающих его от прототипа, обеспечивает достижение технического результата: реализацию оптимального алгоритма воздействия на плодовые веточки, исключающего их обламывание при высокой эффективности вибрационного воздействия на ягоды или иные убираемые плоды.

Следовательно, именно отличительные признаки изобретения по сравнению с прототипом, заключающиеся в том, что подпружиненные в осевом направлении пальцевые решетки смонтированы на оси посредством шаровых опор, обеспечивают достижение технического эффекта, в связи с чем они соответствуют критерию «существенные отличия». Поскольку в других технических решениях совокупность отличительных признаков изобретения не обнаружена, то оно соответствует критерию «новизна».

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показано взаимодействие пальцевых барабанов с плодовыми веточками убираемого растения (вид сверху), на фиг.2 изображена конструкция пальцевого барабана (вид сбоку), а на фиг.3 показан характер изменения амплитуды колебания по длине пальца при критическом нагружении его конца.

Активатор уборочной машины включает два вертикальных пальцевых барабана 1 и 2 (фиг.1), размещенных по обе стороны от продольно-вертикальной плоскости симметрии 3 машины. Каждый пальцевый барабан включает ось 4 (фиг.2), смонтированную в подшипниковых опорах и снабженную механизмом, возбуждающим ее вертикальные колебания (на схеме не показаны). На оси 4 посредством штифтов 5 жестко закреплены чередующиеся шаровые опоры 6, в нижней части каждой из которых предусмотрена кольцевая выемка 7 (фиг.3). На каждой шаровой опоре 6 смонтирована обечайка 8, охватывающая ее своей внутренней сферической поверхностью, причем в верхней части обечайки выполнена кольцевая выемка 9, а на боковой поверхности закреплены радиальные пальцы 10 (фиг.2, 3), образующие вместе с обечайкой 8 горизонтальную пальцевую решетку, включающую несколько пальцев (фиг.1). Диаметр верхнего отверстия внутренней сферы обечайки 8 меньше диаметра ее нижнего отверстия. На ось 4 в свободном пространстве между шаровой опорой 6 и смонтированной ниже обечайкой 11 одета пружина сжатия 12, помещенная в эластичный гофрированный кожух 13 и упирающаяся верхним концом в кольцевую выемку 7 шаровой опоры 6, а нижним концом - в кольцевую выемку 9 обечайки 11. Причем верхний диаметр пружины 12 меньше нижнего. При этом нижняя часть кожуха 13 охватывает верхнюю часть обечайки 11, а его верхняя часть входит внутрь выемки 7 шаровой опоры 6. Таким образом, формируется вертикальный пальцевый барабан, состоящий из нескольких расположенных последовательно пальцевых решеток.

Предлагаемый активатор уборочной машины работает следующим образом. В исходном положении (при отсутствии значимой нагрузки на конце пальцев 10 - фиг.2) за счет давления нижней части пружин сжатия 12 все пальцы каждой из пальцевых решеток располагаются на одном уровне (например - перпендикулярно оси 4). Кроме того, давление пружины 12 вызывает момент силы трения между поверхностями шаровой опоры 6 и обечайки 8, что позволяет каждому пальцевому барабану (1 и 2, фиг.1) обкатываться по ряду убираемых растений 14 как единому целому, то есть за счет вращения оси 4 (фиг.2) в соответствующих подшипниковых опорах, а не за счет проскальзывания между собой сферических поверхностей шаровой опоры 6 и обечайки 8. При воздействии на конец пальца силой определенной величины снизу давление пружины 12 может быть преодолено и за счет проскальзывания сферических поверхностей шаровой опоры 6 и обечайки 8 соответствующая пальцевая решетка принимает положение 15 (фиг.2). При приложении усилия сверху вниз пальцевая решетка принимает положение 16.

При взаимодействии с плодовыми веточками 17 убираемых растений 14 (фиг.1) палец 10 контактирует с соответствующими плодовыми веточками вблизи места их крепления к стеблю растения, что вызывает значительное усилие сопротивления деформации. Близкое к этому усилие возникает и на пальце 18. В результате при перемещении оси 4 активатора вверх (по стрелке 19 на фиг.3) на величину A_mах пальцевая решетка поворачивается на сферической поверхности шаровой опоры 6 в положение 20. При этом величина амплитуды колебания на конце пальца 10 принимает значение A_min, недостаточное для обламывания соответствующих плодовых веточек, контактирующих с ним. Пальцы 21 и 22 нагружены примерно одинаково, в связи с чем существенного перекоса пальцевой решетки в направлении, параллельном продольно-вертикальной плоскости 3 машины, не возникает, поэтому их амплитуда колебаний близка к номинальной величине A_max на всей длине. Пальцы 23-27 занимают промежуточное положение, поэтому на их концах амплитуда колебания варьируется в пределах A₂-A₃, что соответствует оптимальному характеру их взаимодействия с соответствующими плодовыми веточками. При этом интенсивность колебания концов плодовых веточек, на которых сосредоточена большая часть урожая, остается практически неизменной и близкой к номинальному значению амплитуды A_mах. При перемещении оси 4 вниз по стрелке 28 пальцевая решетка принимает положение 29 (фиг.3), то есть параметры процесса принимают симметричные значения. При перемещении машины вперед по стрелке 30 (фиг.1) пальцевые барабаны 1 и 2 (за счет зацепления их пальцев за элементы растений 14) проворачиваются в подшипниковых опорах по направлению стрелок 31 и 32 соответственно, воспроизводя процесс вибрационного съема ягод или иных плодов в стохастическом взаимодействии с растениями других пальцев. При этом алгоритм воздействия активатора на растения близок к оптимальному, а гофрированные чехлы 13 не позволяют набиваться в зазоры между витками пружин 12 листьям и другим элементам растений.