Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СРЕЗАНИЯ ПОЛЁГЛОЙ БОТВЫ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к способам срезания ботвы культурных растений и устройствам для срезания ботвы. Способ срезания ботвы корнеклубнеплодов, включает срез ботвы, стеблей растений и выбрасывание срезанной ботвы на дневную поверхность поля. Перед срезанием ботвы и стеблей растений осуществляют подъем полёглой ботвы, а для обеспечения резания скольжением срез поднятой ботвы производят вибрирующими в вертикальной плоскости рабочими элементами в виде ножей. В заявке на предполагаемое изобретение рассматриваемое устройство для срезания ботвы корнеклубнеплодов, включает раму, стойки с опорными колесами, гидромоторы, вертикальные приводные валы с рабочими элементами. Также оно снабжено стеблеподъемниками и вибраторами. При этом каждый приводной вал рабочего органа выполнен из верхней и нижней частей, каждая из которых жестко соединена с размещенной между ними пружиной, расположенной в корпусе. Причем выходной вал гидромотора соединен через муфту с верхним концом верхней части приводного вала, а нижняя часть приводного вала выполнена с отверстиями для перестановки по ней и фиксации в требуемом положении втулки, на которой жестко установлена крестовина с рабочими элементами. При этом вибратор выполнен в виде колеса с ободом, имеющим отверстия для крепления в них и съема выступов. Ось вращения вибратора соединена шарнирно, посредством тяги, со стойкой опорного колеса, а каждый стеблеподъемник установлен за опорным колесом и выполнен в виде культиваторной лапы с направляющими усиками, направленными в сторону зоны действия рабочих элементов в виде ножей.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к способам срезания ботвы культурных растений и устройствам для срезания ботвы.

Известны способ и устройство для срезания ботвы от корней корнеклубнеплодов на корню, включающий срез ботвы при помощи удара и удаления ее ботвоизмельчителями [1].

Недостатками известных способа и устройства являются то, что срезботвы происходит путем ударного воздействия рабочего органа на ботву, что приводит к большой потери энергии из-за возникновения двойного резания в месте контакта рабочего элемента и ботвы. Кроме того, ненадежное соединение шпонки со втулкой в известном устройстве вызывает заклинивание передачи привода и его износ.

Известно также «Ботвоудаляющая машина (Ботводробитель)», включающая раму, приводной вал и рабочий орган [2].

Недостатком данной машины является сложность конструкции, большая металлоемкость, отсутствие копирования профиля борозды, которые вытикают из-за горизонтального положения привода рабочих органов, некачественный одъем и подача ботвы растений, лежащих в междурядиях, к ножам рабочего органа, осуществляющего срез ботвы.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является раскрытый в патенте [3] способ срезания ботвы корнеклубнеплодов растении в рядках, включающий срез ботвы и выбрасывание срезанной ботвы на дневную поверхность.

Недостатком известного способа является некачественное срезаниеполегшей ботвы, высокая энергоемкость процесса резания ботвы за счет ударного воздействия.

Наиболее близким аналогом в части устройства является раскрытый в патенте [4] агрегат для удаления ботвыкорнеплодов, включающее раму, стойку с опорным колесом, гидромоторы, вертикальный приводной вал с закрепленными на ней с рабочими элементами.

Недостатками прототипа являются резание ударом, при котором происходит двойной обрыв ботвы, приводящий к некачественному срезу ботвы с высокой энергоемкостью, а также невозможность захвата и среза полегшей ботвы.

Задачей заявленной группы изобретений является устранение указанных выше недостатков известных способа и устройства.

Технический результат заявленной группы изобретений заключается в повышении качества технологической операции среза полёглой ботвы корнеклубнеплодов, а также снижение энергоемкости процесса среза ботвы за счет воздействия на ботву скользящим резанием.

Этот результат достигается тем, что в известном способе срезания полёглой ботвы культурных растений, включающем срез ботвы культурных растений и выбрасывание срезанной ботвы на дневную поверхность поля, согласно изобретению, перед срезанием ботвы корнеклубнеплодов осуществляют подъем полёглой ботвы, а для обеспечения резания скольжением срез поднятой ботвы производят вибрирующими в вертикальной плоскости рабочими элементами в виде ножей, выполненными по участку логарифмической спирали.

Указанный результат достигается тем, что в известное устройстве для срезания полегшей ботвы корнеклубнеплодов, включающем раму, стойки с опорными колесами, гидромоторы, вертикальные приводные валы с рабочими элементами, согласно изобретению, оно снабжено стеблеподъемниками и вибраторами, при этом каждый приводной вал рабочих элементов выполнен из верхней и нижней частей, каждая из которых жестко соединена с размещенной между ними пружиной, расположенной в корпусе, причем выходной вал гидромотора соединен через муфту с верхним концом верхней части приводного вала, а нижняя часть приводного вала выполнена с отверстиями для перестановки по ней и фиксации в требуемом положении втулки, на которой жестко установлены рабочие элементы, при этом вибратор выполнен в виде колеса с ободом, имеющим отверстия для крепления в них и съема выступов, верхняя кромка которых выполнена по дуге окружности для взаимодействия с нижним концом нижней части приводного вала, выполненного полусферическим, при этом ось вращения вибратора соединена шарнирно посредством тяги со стойкой опорного колеса, а каждый стеблеподъемник установлен за опорным колесом и выполнен в виде культиваторной лапы с направляющими усиками, направленными в сторону зоны действия рабочих элементов в виде ножей, режущая кромка которых выполнена по участку логарифмический спирали.

На фиг. 1 показан общий вид выполнения устройства с вибратором в виде колеса с зубьями.

На фиг. 2 показан разрез по А-А фиг. 1.

На фиг. 3 показана втулка с рабочими элементами.

Способ включает срез ботвы корнеклубнеплодов и выбрасывание срезанной ботвы на дневную поверхность поля. Перед срезанием ботвы осуществляют подъем полёглой ботвы на высоту 4-6 см, что предусмотрено агротехническими требованиями для уборки ботвы картофеля [5]. Для обеспечения резания скольжением срез поднятой ботвы производят вибрирующими в вертикальной плоскости рабочими элементами в виде ножей, режущая кромка которых выполнена по участку логарифмической спирали.

Устройство содержит раму 1 с механизмом навески 2, стойки 3 с опорными колесами 4. Опорные колеса 4 установлены с возможностью регулирования высоты среза ботвы посредством перемещения вверх или вниз относительно рамы 1 посредством винтового механизма (не показан), а также с возможностью изменения ширины колеи при помощи смонтированной на раме 1 регулировочной планки путем перемещения стоек 3 опорных колес 4 по планке и фиксации болтом (на чертеже не показаны). На раме 1 смонтированы гидромоторы 5. Корпус каждого гидромотора 5 жестко зафиксирован в соответствии с требуемой шириной захвата на раме 1 при помощи болтового соединения 6. К стойке 3 опорного колеса 4 посредством тяги 7 шарнирно присоединен вибратор 8. За опорными колесами 4 на тяге 7 закреплен жестко стеблеподъемники 9, каждый из которых выполнен в виде культиваторной лапы с направляющими усиками 10, направленными в сторону зоны действия рабочих элементов 11.

На втулке 12 жестко установлена крестовина 13, на концах которой жестко закреплены рабочие элементы 11. Рабочие элементы 11 выполнены в виде ножей.

Каждый приводной вал 14 выполнен из верхней 15 и нижней 16 частей, между которыми смонтирована пружина 17, размещенная в корпусе 18. Выходной вал 19 гидромотора 5 через муфту 20 соединен с верхней частью 15 приводного вала 14. Нижний конец верхней части 15 приводного вала 14 жестко сваркой 21 соединен с пружиной 17. Второй конец пружины 17 соединен сваркой 21 с верхним концом нижней части 16 приводного вала 14. Нижний конец нижней части 16 приводного вала 14 выполнен полусферическим для плавного взаимодействия с ободом и выступами вибратора 8. Нижняя часть 16 вала 14 фиксируется в требуемом положении втулки 12. На втулке 12 жестко установлена крестовина 13 с рабочими элементами 11. Вибратор 8 выполнен в виде колеса с ободом, ширина которого равна или на 1-2 см больше диаметра нижней части 16 приводного вала 14 для исключения соскальзывания конца нижней части 16 приводного вала 14 с обода при вращении колеса вибратора и имеющим отверстия 22 с возможностью крепления в них, например, посредством болтов, и съема выступов. Количество выступов, устанавливаемых на ободе колеса выбирается экспериментально для обеспечения требуемой частоты вибрации и с учетом скорости движения агрегата. Верхняя кромка выступов выполнена по дуге окружности и имеет ширину, равную ширине обода колеса вибратора 8 для взаимодействия с выполненным полусферическим нижним концом нижней части 16 приводного вала 14. Это позволяет плавный подъем нижнего конца нижней части 16 вала 14 на выступ и сход с него, что в свою очередь обеспечивает плавное сжатие и разжатие пружины 17 и, следовательно, мягкую вибрацию (колебания) в вертикальной плоскости рабочих элементов 11. Ось вращения колеса вибратора 8 соединена шарнирно посредством тяги 7 со стойкой 3 опорного колеса 4.

На муфте 20 выполнены два отверстия жестко фиксирующих выходной вал 19 гидромотора 5 и верхнюю часть 15 приводного вала 14.

Рабочие элементы 11 в виде ножей могут быть изготовлены из износостойкого материала и закреплены болтовым соединением к концам крестовины 13.

В верхнем и нижнем концах корпуса 18, в котором расположена пружина 17, соединяющая верхнюю 15 и нижнюю 16 части приводного вала 14, установлены втулки 23 и манжеты 24 для уплотнения соединения и предотвращения попадание внутрь пыли, остатков срезанной ботвы и грязи. Корпус 18 закрыт крышками 25 с резьбовым соединением сверху и снизу.

Способ осуществляется устройством, которое работает следующим образом.

Сначала в зависимости от высоты выступов вибратора 8 перемещают по нижней части 16 приводного вала 14 втулку 12 и крестовину 13 с рабочими элементами 11 и фиксируют в требуемом положении, например, болтом в отверстиях 22, выполненных в нижней части 16 приводного вала 14. При этом длина приводного вала от нижнего конца нижней части 16 должна быть равной или на 1-2 см больше высоты выступа вибратора 8 для обеспечения свободного вращения рабочих элементов 11.

Управление гидромотора 5 осуществляется при помощи гидравлической системы трактора (на чертеже не показаны). Через маслопроводы (на чертеже не показано) масло подается на гидромотор 5, крутящий момент от выходного вала 19 гидромотора 5 передается через муфту 20 на верхнюю часть 15 приводного вала 14 и через него на пружину 17 и на нижнюю часть 16 приводного вала 14 на втулку 12 и крестовину 13 с рабочими элементами (ножами) 11, которые начинают вращаться в горизонтальной плоскости.

При движении трактора (на чертеже не показан) вдоль рядка растений колесо вибратора 8 также начинает вращаться. Процесс подъема (вибрация в вертикальной плоскости) рабочих элементов И, закрепленных на крестовине 13 на нижней части 16 приводного вала 14 осуществляется за счет взаимодействия выступов вибратора 8, закрепленных на ободе его колеса, с нижним концом нижней части 16 приводного вала 14. При этом имеющиеся на вибраторе 8 выступы, плавно вступают во взаимодействие, поднимаясь по нему, с полусферическим нижним концом нижней части 16 приводного вала 14, поднимая его с рабочими элементами 11 вверх, сжимая пружину 17.

Процесс опускания рабочих элементов 11 в нижнее положение осуществляется при плавном сходе конца нижней части 16 приводного вала 14 с выступа вибратора 8 при его вращении под действием массы втулки 12, крестовины 13 и рабочих элементов 11 с растяжением пружины 17.

В результате создаются вертикальные колебания (вибрация) втулки 12, которые постоянно перемещают рабочий элемент 11 в виде ножей вверх-вниз. Такое колебательное движение одновременно с поступательным движением агрегата вдоль рядка растений способствует снижению концентраций напряжений в точке среза, снижает трение поверхности рабочего элемента с ботвой, что, в свою очередь, снижает энергию, затрачиваемую на перемещение рабочего элемента по разрезаемой поверхности, обеспечивая резание рабочими элементами ботвы скольжением.

Частота колебаний рабочих элементов 11 зависит от частоты вращения вибратора 8, которая, в свою очередь, зависит от скорости движения агрегата и количества выступов на ободе вибратора 8.

В ходе передвижения агрегата стеблеподъемник 9 поднимает полёглую ботву растений и по направляющим усикам 10 направляет к рабочим элементам (ножам) 11. В этот момент ботва срезается дальним концом режущих элементов (ножей) 11. В результате происходит не только срезание ботвы растений скольжением за счет подачи ботвы по усикам 10 и вибрации рабочих элементов 11 в вертикальной плоскости за счет плавного подъема или опускания ножей 11 по выступам вибратора 8 со скольжением (согласно общеизвестному условию резания со скольжением: угол τ между нормалью к данной точке лезвия ножа и ее скоростью превосходит угол трения ϕ лезвия по разрезаемому материалу) [6], но и выбрасывание ее на дневную поверхность поля, что не препятствует дальнейшей уборке корнеклубнеплодов, а также служит органическим удобрением для почвы.

Источники информации

1. А.с СССР №784826. Очиститель головок корнеплодов от ботвы / Хелемендик Н.М. // MKИ³ A01D 33/02, №274072/30-15, 26.03.1979.

2. Патент РФ №2216902 Ботвоудаляющая машина (Ботводробитель) / Первушин В.Ф., Медведев В.Г., Корепанов Ю.Г., Никитин В.А., Мельников В.А., Салимзянов М.З. // МПК⁷ A01D 23/02, №2001106869/13, 13.03.2001.

3. Патент РФ №2361399 Способ уничтожения колорадского жука с измельчением ботвы картофеля и устройство для его реализации / Абдрахманов Р.К., Калимуллин М.Н., Зимагулов А.Х., Валиев А.Р. // МПК А01М 5/04, 2007134542/12, 17.09.2007.

4. Патент РФ №160410 Агрегат для удаления ботвы корнеплодов / Калимуллин М.Н., Абдрахманов Р.К. // МПК A01D 23/02, 2015142301/13, 05.10.2015.

5. Желиговский, В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии с.-х. материалов / В.А. Желиговский // - Тбилиси: Изд. Грузинского СХИ, 1960. - 146 с.

6. Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Т.Н. Синеоков, И.М. Панов // - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.