Результат интеллектуальной деятельности: Клубнеуборочный комбайн

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для уборки корнеклубнеплодов - картофеля, свеклы, лука, моркови и др.

Известна машина для уборки корнеклубнеплодов, преимущественно топинамбура, включающая последовательно смонтированные на раме выкапывающие рабочие органы, сепарирующий элеватор, над полотном которого размещены шнеки соответственно с право- и левосторонней навивками, комкоразрушающее, транспортирующее и выгрузное устройства, при этом комкоразрушающее устройство выполнено в виде установленных в продольно вертикальной плоскости встречно вращающихся решетчатых роторов, поверхность каждого из которых образована из консольно закрепленных прутков, направленных вдоль его образующей свободными концами вниз, причем ротор по отношению к поверхности транспортирующего устройства установлен с наклонами так, что торцевая плоскость свободных концов прутков образует регулируемый острый угол с поверхностью транспортирующего устройства, при этом по крайней мере один из роторов перекрывает зону схода массы с элеватора, а прутки ротора закреплены с возможностью регулирования расстояния между ними, при этом ротор выполнен в виде усеченного конуса, большее основание которого направлено вниз, а концевые части прутков отогнуты наружу с образованием в нижней зоне ротора вогнутой конусной поверхности и выполнены из эластичного материала (RU, патент на изобретение №2212126 С1, МПК А01D 17/04).

К недостаткам данной машины относятся сложность конструкции, низкая надежность работы, травмирование клубней винтами шнеков при изменении направления движения.

Известна машина для уборки корнеклубнеплодов, содержащая раму с опорными колесами, последовательно расположенные лемех и решето, образованное из продольных прутков, и привод, при этом с целью повышения качества процесса отделения корнеклубнеплодов от почвы и остатков ботвы, снижения тягового сопротивления машины и уменьшения потерь продукции при уборке продольные прутки кинематически связаны задней частью приводным валом посредством эксцентричных цапф, расположенных в противофазе относительно друг друга, а передней частью с продольными направляющими установлены на оси с роликами с возможностью совершать возвратно-поступательное движение в плоскости, параллельной поверхности земли, и жестко закреплены через один к лемехам, а в зазоре между прутками на том же приводном валу установлены жестко битера с загнутыми назад лопастями, при этом прутки в средней части имеют продольные прорези, в которых размещены битера с загнутыми вперед лопастями, собранные в единый блок на оси, получающей вращение от того же приводного вала, а продольные прутки в задней части изогнуты вниз под углом, равным углу скатывания корнеклубнеплодов (RU, патент на изобретение №2246199 С2, МПК⁷ А01D 15/04).

К недостаткам данной машины относятся сложность конструкции, низкое качество разделения вороха, отсутствие возможности загрузки очищенных корнеплодов в транспортные средства, низкая эксплуатационная надежность машины.

Известно устройство для обработки тяжелых почв под посев и уборку корнеклубнеплодов, включающее смонтированные на раме опорно-копирующие катки, подрезающий лемех, сепарирующие прутковые транспортеры, комкоразрушающий лопастной барабан, при этом оно снабжено расположенными под сепарирующими прутковыми транспортерами в зонах разрушения почвенных комков опорными решетками, над которыми сверху шарнирно установлены на раме подпружиненные комкоразрушающие барабаны с жестко закрепленными на поверхности лопастями, а на выходе сепарирующих прутковых транспортеров - скатными решетками для отвода неотсепарированной части пласта под колею движителей машин по уходу за культурами, при этом комкоразрушающие лопастные барабаны установлены над сепарирующими прутковыми транспортерами с зазорами, соизмеримыми с просветами прутков, и с превышением линейных скоростей не менее чем в 1,1 раза, комкоразрушающие лопастные барабаны установлены на поводках, которые закреплены концами с одной стороны шарнирно на раме, а с другой свободно установленных на опорных элементах и связанных с рамой силовыми пружинами, а для регулирования усилий пружин последние снабжены винтовыми механизмами, просветы прутков сепарирующих транспортеров, опорных и скатных решеток выполнены соизмеримыми с просветами сепарирующих устройств уборочных машин (RU, патент на изобретение №2305388 C1, А01В 79/80, А01В 49/02).

К недостаткам данного устройства относятся сложность конструкции, низкая надежность работы, повреждение плодов комкоразрушительными барабанами, повышенное тяговое сопротивление.

Известен комбайн для уборки корнеклубнеплодов, включающий подрезающий лемех, сепарирующие прутковые транспортеры, комкоразрушающий барабан, при этом в передней части комбайна на раме установлены дисковые ножи, размещенные в междурядьях посадок корнеклубнеплодов, диаметры дисковых ножей приняты из условия разрезания пласта в вертикальной плоскости на глубину размещения корнеклубнеплодов, подрезающий лемех сопряжен с нижним прутковым транспортером, имеющим скорость перемещения V₁ и шарнирно закрепленным на раме комбайна, приводной барабан нижнего пруткового транспортера размещен во внутренней полости барабанного транспортера, над нижним транспортером установлен верхний прутковый транспортер с функцией комкоразрушительного барабана, при этом скорость перемещения прутков V₂ меньше скорости перемещения V₁, нижняя часть верхнего пруткового транспортера зафиксирована пружиной растяжения, верхний приводной барабан верхнего пруткового транспортера установлен на стойках, закрепленных к раме, и является приводным для приводного барабана нижнего пруткового транспортера, барабанный транспортер консольно установлен с помощью ступицы на стойке, закрепленной к раме комбайна, задняя стенка барабанного транспортера выполнена сетчатой, во внутренней полости по периферии барабана выполнены лопасти, наружный каркас барабана выполнен прутковым и соединен со ступицей спицами, с расстоянием между прутками, обеспечивающим проход почвы и предотвращающим проход корнеклубнеплодов, привод барабанного транспортера выполнен от гидромотора, а привод прутковых транспортеров выполнен от вала отбора мощности трактора через редуктор, в верхней части барабанного транспортера установлен отгрузочный транспортер с приводом от гидромотора (RU патент на изобретение №2584494 С1, МПК А01D 17/00).

К недостаткам данного комбайна относятся низкое качество подкапывания корнеклубнеплодов, отсутствие возможности разрушения почвы над подкапывающим лемехом, низкое качество разрушения клубненесущего слоя почвы над прутковым транспортером.

Данный комбайн принят нами в качестве наиближайшего аналога.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - упрощение конструкции, снижение тягового сопротивления, повышение производительности и качества убираемых корнеклубнеплодов, упрощение конструкции, полная механизация уборки с погрузкой корнеклубнеплодов в транспортные средства.

Технический результат - снижение тягового сопротивления, полное отделение корнеклубнеплодов от почвы, повышение производительности при уборке.

Указанный технический результат достигается тем, что заявленный клубнеуборочный комбайн, включающий подрезающий лемех, сепарирующие прутковые транспортеры, комкоразрушающий барабан, а в передней части комбайна на раме установлены дисковые ножи, размещенные в междурядьях посадок корнеклубнеплодов, диаметры дисковых ножей приняты из условия разрезания пласта в вертикальной плоскости на глубину размещения корнеклубнеплодов, подрезающий лемех сопряжен с нижним прутковым транспортером, имеющим скорость перемещения V₁ и шарнирно закрепленным на раме комбайна, над нижним прутковым транспортером установлен верхний транспортер с функцией комкоразрушительного барабана, при этом скорость перемещения верхнего транспортера V₂ меньше скорости перемещения V₁, подрезающий лемех выполнен по уравнению параболы у=-х², где у - длина лемеха, х - ширина лемеха, дисковые ножи выполнены сферическими, при этом наружная кромка передней части сферического диска выполнена по касательной к направлению движения комбайна, а задняя часть сферического диска сопряжена с основанием параболического подрезающего лемеха, угол между плоскостью вращения диска и направлением движения по экспериментальным данным равен 5…10°, диски установлены на коленчатой оси, которая служит осью верхнего транспортера, на цепи верхнего транспортера смонтированы комкоразрушительные вальцы, имеющие зубчатую поверхность, выполненную из упругоэластичного износостойкого материала.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся всеми признаками заявленного изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показано фиг. 1 - картофелеуборочный комбайн, поперечный разрез; фиг 2 - вид А на фиг. 1; фиг. 3 - вид В на фиг. 2.

Клубнеуборочный комбайн включает раму 1, в передней части которой установлены сферические дисковые ножи 2, диаметр которых принят из условия резания верхнего пласта почвы на глубину расположения корнеклубнеплодов. Дисковые ножи установлены на коленчатой оси и размещены на междурядьях убираемых культур. За дисковыми ножами 2 установлен подрезающий лемех 3, сопряженный с нижним прутковым транспортером 4, лемех 3 выполнен по уравнению параболы у=-х², где у - длина лемеха; х - ширина лемеха. Расстояние между прутками принято, исходя из условия прохода между ними комков почвы и предотвращения прохода корнеклубнеплодов. Над нижним прутковым транспортером 4 установлен верхний цепочный транспортер 5. Нижний прутковый транспортер 4 установлен на раме 1 с помощью поворотной оси 6. Верхний прутковый транспортер 5 закреплен к раме 1 с помощью поворотной оси 7. Нижний прутковый транспортер 4 смонтирован на рамке 8, а верхний прутковый транспортер 5 на рамке 9. Верхний прутковый транспортер 5 оборудован комкоразрушительными вальцами 10, выполненными из износостойкого упругого эластичного материала, предотвращающего травмирование клубней. Прутки нижнего 4 транспортера покрыты эластичным материалом. Приводы верхнего 5 и нижнего 4 транспортеров выполнены от редукторов 11, через карданную передачу 12. Верхний транспортер 5 имеет привод от редуктора 11 через цепную передачу 13, а нижний прутковый транспортер 4 имеет привод от редуктора 11 через цепную передачу 14. Скорость V₂ перемещения верхнего пруткового транспортера 5 меньше скорости V₁ перемещения прутков нижнего пруткового транспортера 4. Выходные блоки верхнего 5 и нижнего 4 пруткового транспортера размещены во внутренней полости барабанного погрузочного транспортера 15, имеющего кольцевые прутки 16 и плодозахватывающие лопасти 17. Расстояние между кольцевыми прутками 16 принято из условия предотвращения прохода между ними корнеклубнеплодов. Рама 1 комбайна опирается на пневматические шины 18. В верхней части барабанного погрузочного транспортера 15 предусмотрен скатной лоток. Нижний блок 19 верхнего транспортера 5 размещен с помощью подшипников скольжения на оси дисков 2. В передней части рамы 1 предусмотрен кронштейн 20 для установки ботвосрезающего барабанного режущего аппарата. Для предотвращения потерь корнеклубнеплодов нижний прутковый транспортер 4 имеет ограждающие борта 21.

Вальцы 10 имеют комкоразрушительные зубья и установлены на подшипниках скольжения 23.

Картофелеуборочный комбайн работает следующим образом.

При движении по убираемому полю дисковые ножи 2 разрезают верхний слой почвы на междурядьях на глубину ниже уровня размещения корнеклубнеплодов и смещают его в боковые стороны, производят частичное его разрушение, что обеспечивает значительное снижение тягового сопротивления подрезающего лемеха 3, так как отсутствует сопротивление отрыва пласта от вертикальных стенок подрезаемого пласта.

Подрезающий лемех 3 отделяет пласт почвы с корнеклубнеплодами в горизонтальной плоскости, при этом параболическая его форма снижает тяговое сопротивление. Пласт почвы захватывается верхним транспортером 5 и перемещается по подрезающему лемеху 3 к нижнему прутковому транспортеру 4, что значительно уменьшает тяговое сопротивление комбайна.

При перемещении почвы с корнеклубнеплодами по нижнему прутковому транспортеру 4 верхний транспортер 5 воздействует зубьями 22 на пласт почвы и обеспечивает ее перетирание из-за увеличенной скорости и выделение корнеклубнеплодов. Комкоразрушительные вальцы 10 воздействуют на крупные комья почвы и разрушают их, способствуя выделению корнеклубнеплодов. Отделенные от почвы корнеклубнеплоды подаются на барабанный погрузочный транспортер 15, который захватывает корнеклубнеплоды лопастями 17 и поднимает их до скатного лотка, направляющего корнеклубнеплоды в транспорте средства или контейнеры.

Применение сферических ножей 2 обеспечивает значительное снижение тягового сопротивления комбайна и частичное разрушение пласта, а применение верхнего цепочного транспортера 5, способствующего перемещению подрезаемого слоя почвы по подрезающему лемеху 3, дополнительно снижает тяговое сопротивление. Использование транспортеров 4, 5, имеющих различные скорости движения, позволяет производить качественное отделение корнеклубнеплодов от почвы, при этом повышается производительность при уборке.