Результат интеллектуальной деятельности: КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН, ОТДЕЛЯЮЩИЙ КЛУБНИ В ВОСХОДЯЩЕМ ПОТОКЕ ВОРОХА

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для уборки картофеля. Известен корнеклубнеуборочный комбайн (патент РФ №2128418, А01D 17/22). Это устройство не обеспечивает подъем клубней картофеля и корнеплодов на высоту, необходимую для подачи их в бункер или в емкость рядом следующего транспортного средства.

Такая техническая задача решена в усовершенствованной конструкции комбайна (патент РФ №2195103), в котором технологическая схема дополнена второй ступенью центробежно-выжимного сепаратора. Однако конструкция комбайна усложнилась, масса его утяжелела, заметно возрос процент (количество) поврежденных клубней.

Упрощенную конструктивную схему имеет комбайн (по заявке №2004137213/12, решение о выдаче патента от 30.05.2006 г.), в котором подъем клубненосного вороха на необходимую высоту и ее интенсивная сепарация обеспечивается двумя параллельными, наклоненными в сторону движения агрегата, ветвями прутковых элеваторных полотен.

Как видно, конструктивная схема комбайнов, снабженных центробежно-выжимным сепаратором, непрерывно совершенствуется.

Существенным недостатком центробежно-выжимных сепараторов является то, что часть почвенной массы, прошедшая через решетчатую поверхность элеваторов, огибающих барабан, сыплется на поступающий в машину поток вороха и вновь увлекается в круговое движение. Благодаря интенсивной сепарации на почвах оптимальной влажности (до 22%), этот недостаток для постороннего наблюдения остается незамеченным.

На глинистых почвах повышенной влажности толщина непроходной почвенной фракции заметно увеличивается. Вследствие этого в бункер вместе с клубнями поступает значительная часть почвенной массы. К недостаткам следует отнести также недостаточно надежный контакт (сцепление) несущих ремней основного элеваторного полотна с ободом барабана, от которого приводятся в движение клубнеприемный элеватор, ремни ботвоудалителя и выгрузной транспортер. В связи с этим заявляемое изобретение направлено на решение следующих технических задач:

- сохраняя основные достоинства и принципиальную схему центробежно-выжимного сепаратора изменить конструктивную схему таким образом, чтобы исключить поступление отсепарированной фракции почвы на сепарирующие органы комбайна;

- получить конструктивную и технологическую схему, обеспечивающую отделение клубней от потока вороха, содержащего глинистую почву повышенной влажности;

- осуществить способ отделения клубней от почвы, а не наоборот, почвы от клубней. При таком способе сепарации нет необходимости пропуска всей массы почвы через решетчатую поверхность элеваторов;

- снабдить каждое элеваторное полотно устойчивым и надежным автономным приводом.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в отличие от прототипа (заявка №2004137213/12, решение о выдаче патента от 30.05.2006 г.) процесс отделения клубней от почвы, ботвы, растительных остатков происходит в восходящем потоке вороха, движущемся по трапециевидному каналу между двумя ветвями прутковых элеваторных полотен, отклоненными назад против хода движения агрегата и размещенными на раме комбайна под углом к горизонту, не превышающем величину угла качения клубней. Ведущие валы элеваторных полотен установлены вверху и на разных уровнях. Направляющий валец клубнеприемного элеватора размещен между ведущими валами таким образом, что в верхней части сепаратора образованы две, наклоненные к горизонту под разным углом прутковые поверхности, движущиеся в разные стороны. Угол наклона верхней ветви клубнеприемного элеватора, а также зазор между рабочими ветвями прутковых элеваторных полотен в зоне их сближения регулируется изменением положения направляющего вальца. К верхней наклонной свободной ветви основного элеватора, выполняющей функцию отражения и раската клубней, с помощью направляющего вальца, снабженного шкивами, прижаты ветви ботвоудаляющих ремней, надетых с определенным интервалом на клубнеприемное элеваторное полотно. В нижней части движение основного элеваторного полотна в местах перегиба направляется роликами, а клубнеприемного - цилиндрическим барабаном, снабженным направляющими дорожками.

В передней части комбайна имеется свободная площадка для размещения на ней в зависимости от условий уборки или бункера-накопителя или контейнера, или устройства для набора клубней в мешки.

Таким исполнением комбайна, прежде всего, упрощается конструкция его и резко снижается себестоимость изготовления.

В конструктивной схеме комбайна отсутствуют баллоны-комкодавители, горки раската (пальчатые полотна), множество шнеков различного назначения, редкопрутковый ботвоотделяющий элеватор, подъемный транспортер, переборочный стол и механизмы привода этих рабочих органов. Рациональное размещение на раме машины всего лишь 2^х стандартных прутковых элеваторных полотен и ботвоотделяющих ремней обеспечивает выполнение технологического процесса уборки картофеля без потерь и повреждений. В таком устройстве клубни отделяются от почвы, ботвы, растительных примесей в восходящем потоке вороха между двумя ветвями прутковых элеваторов и над ними.

По сути дела, реализован новый способ сепарации - отделение клубней от почвы, а не наоборот, почвы от клубней. В таком случае отпадает необходимость просеивания всей почвы через решетчатую поверхность элеваторов. Появляется возможность работы комбайнов на глинистых и влажных почвах.

Получена принципиально новая «базовая» конструктивная схема, на основе которой можно создавать множество вариантов комбайнов.

На чертеже изображена схема комбайна, вид сбоку. Комбайн включает подкапывающие лемехи, приемный прутковый элеватор, подъемно-сепарирующее устройство, ременно-инерционный отделитель ботвы картофеля, поперечный выгрузной транспортер.

Лемехи 1 и приемный прутковый элеватор 2 размещены в передней нижней части комбайна. Подъемно-сепарирующее устройство состоит из двух прутковых элеваторных полотен: основного 3 и клубнеприемного 4. Основное элеваторное полотно надето на верхний ведущий вал 5 и нижние направляющие ролики 6. Необходимая кривизна в зоне перегиба рабочей (передней) ветви основного элеваторного полотна 3 обеспечивается двумя-тремя роликами 7. Движение задней, нерабочей ветви этого элеваторного полотна направляется роликами 8. Натяжение элеваторного полотна 3 регулируется изменением положения роликов 8. Верхний ведущий вал 5 смещен от вертикали назад настолько, чтобы между рабочей ветвью основного элеваторного полотна 3 и горизонталью образовался угол, не превышающий значение угла качения клубней картофеля. Клубнеприемное элеваторное полотно 4 надето на ведущий вал 9 и нижний барабан 10, снабженный двумя направляющими ободами с буртиком. В верхней части клубнеприемное полотно 4 оттянуто направляющим вальцом 11 в сторону рабочей ветви основного элеваторного полотна 3. Контуры элеваторных полотен 3 и 4 размещены так на раме комбайна, что между их рабочими ветвями образуется постепенно суживающийся в направлении движения трапециевидный канал. Интервал (зазор) между рабочими ветвями в верхней части регулируется изменением положения вальца 11, а в нижней - смещением барабана 10 в нужном направлении.

Ведущие валы 5 и 9 элеваторных полотен расположены на разных уровнях. Вследствие чего между направляющим вальцом 11 и ведущими валами 5 и 9 образованы две «горки» с разными углами наклона к горизонтали, где прутки элеватора движутся в разные стороны. Бесконечные ремни круглого сечения ботвоотделителя 12 надеты с определенным интервалом на клубнеприемный элеватор 4. Свободные верхние ветви их отведены с помощью направляющего валика со шкивами 13 назад относительно ведущего вала 5 до соприкосновения задних ветвей ремней 12 с прутками основного элеваторного полотна 3. Перебрасывание свободных клубней назад и наматывание ботвы и растительных остатков на шкивы валика 13 предотвращается гребенкой 14.

Чистые клубни с клубнеприемного элеваторного полотна 4 поступают на поперечный выгрузной транспортер 15. В случае необходимости комбайн можно оборудовать мостиком 16, на котором размещаются рабочие.

В передней части комбайна имеется свободная площадка, на которой в зависимости от условий уборки можно разместить контейнер или клубнеприемник, направляющий клубни, сменяемые на ходу в мешки.

Работа комбайна, отделяющего клубни в восходящем потоке вороха осуществляется следующем образом. При поступательном движении агарегата лемехи 1 отделяют пласт от основного массива почвы, частично деформируют и разрушают его. С лемехов 1 пласт вместе с клубнями и ботвой поступает на поверхность приемного пруткового элеватора 2. На этом элеваторе происходит частичное отделение почвы. При дальнейшем движении пласт защемляется между полотнами элеваторов 3 и 4, прутки которых обжимают и деформируют пласт. При этом частично разрушаются плотные комки почвы и частицы их выдавливаются через просветы между прутками элеваторов. Взаимное перемещение частиц почвы, а вместе с ними и клубней способствует частичному отделению последних от ботвы. Помимо обжимающей силы на ворох, движущийся по дуге окружности, действуют составляющая силы тяжести и нормальная составляющая силы инерции (центробежная сила). Вследствие этого на криволинейном участке процесс отделения почвы ускоряется. Далее ворох подхватывается двумя ветвями элеваторов 3 и 4 и увлекается вверх. При этом за счет действия силы тяжести клубни отрываются от ботвы, стремятся падать вниз и всячески перевертываются, очищаясь от налипшей на них почвы. Мелкая фракция почвы выжимается по сторонам и падает вниз.

Затем ботва и растительные остатки, а вместе с ними оставшаяся часть почвы, ботвоотделяющими ремнями прижимаются к пруткам основного элеваторного полотна 3, поднимаются до верхней точки, огибают ведущий вал 5 и выбрасываются назад. При этом большая часть комков почвы при проходе через узкую щель между направляющим вальцом 11 (положение его регулируется) и прутками рабочей ветви элеваторного полотна 3 разрушается. Клубни, освободившись от передней опорной поверхности (рабочей ветви элеватора 4), на верхнем наклонном участке основного элеваторного полотна 3 отражаются (выжимаются) от массы, прижатой ремнями 12 ботвоотделителя, скатываются вниз и увлекаются верхней наклонной ветвью клубнеприемного элеваторного полотна 4 и поступают на поверхность поперечного выгрузного транспортера 15. Перебрасывание клубней назад и наматывание ботвы и растительных остатков на направляющий валик 13 предотвращается гребенчатым щитком 14.

Изготовлены и испытаны в полевых условиях два варианта макетных образцов (двух и однорядный). Испытания выполняли при влажности почвы на глубине 12 см равной 18% и 31%. При влажности почвы 18% состав вороха в накопителе: клубни 97,66%, мелкая почва 0,20%, почвенные комки 3,14%. Потери и повреждения меньше 3%.

Соответственно при влажности почвы 31% в накопитель вместе с клубнями поступает 16% прилипшей к клубням почвы. Потери исключаются, повреждения меньше 1%.

Основные достоинства предлагаемого устройства:

- У прототипа (заявка №2004137213/12) непроходная фракция почвы поступает в накопитель, а в новом устройстве почвенная масса, не прошедшая через решетчатую поверхность элеваторов, вместе с ботвой выбрасывается назад по ходу комбайна. Причем, чем влажнее почва, тем она монолитнее, плотнее, лучше прилипается к ботве, следовательно, возможна работа комбайна на глинистых почвах повышенной влажности;

- Реализован новый способ отделения клубней от почвы;

- В процессе сепарации клубни поднимаются на высоту выгрузки без специального транспортирующего устройства;

- Отсутствие в конструктивной схеме комбайна не надежных в работе пневмокамерных комкодавителей, сепарирующих пальчатых горок раската, шнеков разных назначений, редкопруткового элеватора ботвоотделителя, переборочного стола и соответственно механизмов привода их в движение;

- Простота конструктивной схемы и малая материало-, энергоемкость;

- Возможность исключения повреждений и потерь клубней картофеля;

- Конкурентоспособность и низкая рыночная цена.

Экономическая эффективность устройства вытекает из вышеперечисленных достоинств.