Результат интеллектуальной деятельности: Вибрационная установка для предпосевной обработки семенного материала

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

Известна машина для шлифования семян моркови (патент РФ №2521857, кл. МКИ А01С 1/00, опубл. 10.07.2014, бюл №19), содержащая рабочий орган, шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины с разгрузочным окном, механизм привода, бункер-дозатор, выгрузной лоток, при этом шлифовальный барабан выполнен по периметру винтовым, из секций в виде многогранников, с гранями в виде равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя своими сторонами по поверхности барабана и размещенных под углом друг к другу и к его оси, с образованием по наружной поверхности направленных навстречу друг другу ломаных винтовых поверхностей одинакового шага и ломаных винтовых линий одинакового шага.

Недостатком известной машины являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность, сложность изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для шлифования семян (патент №2516336 МКИ А01С 1/00, опубл. 20.05.2014 г., Бюл. №14), содержащая шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, с разгрузочным окном, рабочий орган, бункер-дозатор, выгрузной лоток, при этом 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 ломаных криволинейных, винтовых поверхностей и трех ломаных винтовых канавок основного направления для перемещения семян от загрузки к выгрузке, а также двух ломаных криволинейных винтовых поверхностей и двух винтовых канавок противоположного направления для перемещения семян от выгрузки к загрузке, причем по наружному диаметру контейнера образованы три ломаные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25S 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.

Недостатками известной машины являются ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность, сложность изготовления.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, повышение производительности за счет придания семенам пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем без вибратора, а также придания прерывистыми, зигзагообразной формы ломаными винтовыми поверхностями и винтовым линиями по периметру шлифовального барабана, с прямоугольным поперечным проходным сечением, дополнительного поперечного движения семенам внутри шлифовального барабана, упрощение изготовления шлифовального барабана

Техническое решение достигается тем, что в вибрационной установке для предпосевной обработки семенного материала, содержащей изготовленный в виде контейнера, упруго установленный на основании с вибратором шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, с разгрузочным окном, рабочий орган выполнен в виде цилиндрической пружины, покрытой слоем резины, смонтированной внутри шлифовального барабана и оборудованной устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, бункер-дозатор, выгрузной лоток, шлифовальный барабан выполнен с прерывистыми, зигзагообразной формы ломаными винтовыми поверхностями и ломаными винтовыми линиями по его периметру, с прямоугольным поперечным проходным сечением и смонтирован из секций, состоящих из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников, с образованием по торцам секций квадратов, наклоненных в разные стороны к оси секции, причем квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей секции на угол, соответствующий повороту секции на одну сторону квадрата так, что оси секций - пересекающиеся прямые и расположены под углом друг к другу и к оси вращения шлифовального барабана, а рабочий орган выполнен в виде цилиндрической пружины с круглым сечением витков.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции вибрационной установки для предпосевной обработки семенного материала.

Новизна заключается в том, что шлифовальный барабан выполнен с прерывистыми, зигзагообразной формы ломаными винтовыми поверхностями и линиями по его периметру, с прямоугольным поперечным проходным сечением и смонтирован из секций, состоящих из большого и малого прямоугольников и двух одинаковых трапеций, нижние основания которых равны боковой стороне большого прямоугольника, а верхние основания равны боковой стороне малого прямоугольника, при этом боковые стороны трапеций равны остальным двум сторонам большого и малого прямоугольников, с образованием по торцам секций квадратов, наклоненных в разные стороны к оси секции, причем квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей секции на угол, соответствующий повороту секции на одну ее сторону так, что оси секций - пересекающиеся прямые и расположены под углом друг к другу и к оси вращения шлифовального барабана закрепленном на раме, упруго смонтированном на основании, что создает колебания за счет дисбаланса массы самого шлифовального барабана и загруженных в него масс семенного материала. Такое техническое решение придает и обеспечивает одновременное воздействие этих колебаний на семенной материал в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний всей конструкции установки на процесс предпосевной обработки семенного материала, повышает его интенсивность, что расширяет технологические возможности, повышает производительность, эффективность и качество обработки.

Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения шлифовального барабана и движущихся внутри масс семенного материала и совмещение с этим движением колебаний рамы с закрепленным на ней шлифовальным барабаном, придает семенному материалу сложное пространственное движение, что повышает производительность, эффективность и качество обработки.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности шлифовального барабана в каждом элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно оси вращения, так как оси секций - пересекающиеся прямые и расположены под углом друг к другу и к оси вращения шлифовального барабана закрепленного на раме, упруго смонтированном на основании, что создает колебания за счет дисбаланса массы самого шлифовального барабана и загруженных в него масс семенного материала, это нарушает не только стационарность движения частиц семенного материала, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний шлифовального барабана совместно с рамой.

Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности шлифовального барабана, в каждом элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно оси вращения, что нарушает не только стационарность движения частиц семенного материала, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний шлифовального барабана и рамы.

Новизна заключается в том, что по длине шлифовального барабана поперечное сечение меняется относительно друг друга и меняется расстояние от оси вращения шлифовального барабана, а также меняется в местах соединения секций и форма сечений (с прямоугольника на многоугольник), то имеет место повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Новизна заключается в том, что в результате выполнения шлифовального барабана с прерывистыми, зигзагообразной формы ломаными винтовыми поверхностями и ломаными винтовыми линиями по его периметру, с прямоугольным поперечным проходным сечением, нарушается стационарность движения частиц семенного материала, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что такое конструктивное оформление установки и шлифовального барабана создает дебаланс во вращающемся шлифовальном барабане, что придает ему и раме низкочастотные колебания, которые не только интенсифицируют процесс предпосевной обработки семенного материала, но и обеспечивают надежность перемещения семенного материала от загрузки к выгрузке внутри шлифовального барабана и выводу его за пределы установки.

Новизна заключается также в том, что за счет того, что оси секций шлифовального барабана - пересекающиеся прямые и расположены под углом друг к другу и к оси вращения шлифовального барабана, нарушается стационарность движения потоков семенного материала, поэтому размеры и место активного их взаимодействия заметно меняются за время одного оборота шлифовального барабана, что обеспечивает не только перемещение семенного материала от загрузки к выгрузке, но и расширяет технологические возможности, повышает производительность.

Новизна усматривается также в том, что квадрат каждой последующей секции шлифовального барабана повернут относительно предыдущей секции на угол, соответствующий повороту секций на одну ее сторону, в результате обеспечивается не только разность давления на частицы семенного материала внутри шлифовального барабана, но и перемещение его от загрузки к выгрузке.

Новизна заключается в том, что частицы семенного материала совершают циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии не только от вращающегося шлифовального барабана, но и от совершающихся низкочастотных колебаний шлифовального барабана совместно с рамой, закрепленных упруго на корпусе, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление вибрационной установки для предпосевной обработки семенного материала с закрепленным внутри рабочим органом в виде цилиндрической пружины с круглым сечением витков, покрытой слоем резины, смонтированной внутри шлифовального барабана и совершающей совместно с ним низкочастотные колебания, создает не только противопотоки движения семенного материала, но и обеспечивает их ускоренное продольное перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении шлифовального барабана и обеспечивает интенсивное их перемешивание, что расширяет технологические возможности, повышает производительность.

Новизна заключается в том, что внутри, по всей длине шлифовального барабана, смонтирована цилиндрическая пружина с круглым сечением витков, покрытая слоем резины, совершающая совместно со шлифовальным барабаном низкочастотные колебания, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении семян от выгрузки 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 выгрузки к загрузке, что создает противопотоки движения семян, увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема вибрационной установки для предпосевной обработки семенного материала, общий вид, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг. 3 - шлифовальный барабан, общий вид, вид спереди; на фиг. 4 - шлифовальный барабан, общий вид, вид сверху; на фиг. 5 - вид А на фиг. 3; фиг. 6 - одна из секций шлифовального барабана, наглядное изображение; на фиг. 7 - схема расположения осей секций шлифовального барабана, вид спереди; на фиг. 8 - схема расположения осей шлифовального барабана, вид сверху, на фиг. 9 - схема расположения осей шлифовального барабана, вид по стрелке Б на фиг. 7.

Вибрационная установка для предпосевной обработки семенного материала состоит (фиг. 1, фиг. 2) из шлифовального барабана 1, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины 2, бункера-дозатора 3, выгрузного лотка 4 и привода (не показан). Шлифовальный барабан 1 снабжен втулками 5 и 6 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 7 и 8. Носок 9 загрузочного приспособления 3 входит в отверстие втулки 5 шлифовального барабана 1. Бункер-дозатор 3, подшипниковые опоры 7 и 8 со смонтированным в них шлифовальным барабаном 1 закреплены на раме 10. Рама 10 подвешена на четырех пневмобаллонах 11, которые закреплены на основании 12. Для увеличения скорости продольного перемещения семенного материала от загрузки к выгрузке вибрационная установка для предпосевной обработки семенного материала снабжена приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения шлифовального барабана 1 относительно горизонта. Привод на чертежах не показан. По всей длине внутри шлифовального барабана 1 закреплен рабочий орган в виде пружины цилиндрической формы с круглым сечением витков, покрытой слоем резины (на чертеже не показано), которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия (на чертеже не показано). Регулировка величины шага витков пружины может производиться в процессе предпосевной обработки семенного материала. Направление витков пружины совпадает с направлением вращения шлифовального барабана 1.

Шлифовальный барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен с прямоугольным проходным сечением, смонтирован из секций 13. Каждая секция 13 смонтирована (фиг. 6) из двух прямоугольников большого 14, малого 15 и двух боковых трапеций 16 и 17, нижние основания которых равны боковой стороне прямоугольника 14, а верхние основания трапеций 16 и 17 равны боковой стороне малого прямоугольника 15, при этом, остальные свободные две стороны прямоугольников 14 и 15 равны боковым сторонам трапеций 16 и 17. При монтаже секции из двух прямоугольников и двух трапеций образуются по торцам секций квадраты, наклоненные в разные стороны к оси секции 13.

При сборке шлифовального барабана 1 каждая последующая секция повернута относительно предыдущей секции на угол, соответствующий повороту на одну сторону квадрата, таким образом, чтобы оси секций были наклонены друг к другу из условия их пересечения (фиг. 7, фиг. 8). Таким образом, при монтаже шлифовального барабана 1 каждая секция 13, поворачивается относительно предыдущей секции на угол соответствующий повороту секции на одну сторону квадрата, так, что оси секций 13 наклонены друг к другу из условия их пересечения и являются пересекающими прямыми и расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения шлифовального барабана 1.

В результате соединения секций образуется шлифовальный барабан 1 (фиг. 3, фиг. 4) с прямоугольным проходным сечением и с прерывистыми ломаными винтовыми линиями по периметру 18-19-20, 21-22-23, 24-25-26.

При монтаже шлифовального барабана 1 и повороте секций 13 по часовой стрелке образуется шлифовальный барабан 1 с правым направлением прерывистых винтовых ломаных линий. На фиг. 7, фиг 8 направление движения потоков семенного материала от загрузки к выгрузке показано пунктирной линией со стрелками, параллельными осям секций. При монтаже шлифовального барабана 1 и повороте секций 13 против часовой стрелки образуется шлифовальный барабан 1 с левым направлением прерывистых винтовых ломаных линий.

Оси секций, в том числе: ось i₁-i₁ первой секции (фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9), к которой присоединена вторая секция с осью i₂-i₂, затем присоединена третья секция с осью i₃-i₃, потом присоединена четвертая секция с осью i₄-i₄, затем присоединена пятая секция с осью i₅-i₅, затем присоединяется шестая секция с осью i₆-i₆, и так далее пересекаются друг с другом. Оси секций, в том числе ось i₁-i₁ первой секции (фиг. 7-9), к которой присоединена вторая секция с осью i₂-i₂, затем присоединена третья секция с осью i₃-i₃, а также присоединена четвертая секция с осью i₄-i₄, потом присоединена пятая секция с осью i₅-i₅ и так далее, относительно оси вращения шлифовального барабана О₁-О₂ являются скрещивающиеся прямые, и они не пересекаются друг с другом.

Вибрационная установка для предпосевной обработки семенного материала работает следующим образом.

При вращении шлифовального барабана 1 семенной материал совершает движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине шлифовального барабана 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), при этом центры симметрии внутренней поверхности шлифовального барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения шлифовального барабана 1, что нарушает не только стационарность движения семенного материала, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний шлифовального барабана 1 совместно с рамой 10 и размещенным внутри шлифовального барабана 1 семенным материалом, таким образом, семенной материал совершает сложное пространственное движение, что усугубляется асимметрией его движения и перемещается от загрузки к выгрузке.

Поэтому частицы семенного материала совершают сложное пространственное движение: в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное с наложением на эти движения колебаний, возбуждаемых асимметричной геометрией шлифовального барабана 1 (шлифовальный барабан выполнен с прерывистыми загзагообразной формой ломаными винтовыми поверхностями и ломаными винтовыми линиями по периметру), и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В результате поток движущегося семенного материала не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота шлифовального барабана 1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения семян движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц семенного материала между собой и со стенками шлифовального барабана 1, что обеспечивает повышение производительности предпосевной обработки. Процесс не стационарности движения семян усугубляется тем, что оси секций -пересекающиеся прямые и расположены под углом друг к другу и к оси вращения шлифовального барабана, что существенно меняет направление движения семенного материала вдоль оси вращения шлифовального барабана 1 и создает зоны различного давления на семена. Поэтому семена имеют возможность не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке. Усложнению траекторий перемещений семян способствуют и колеблющиеся вместе со шлифовальным барабаном 1 витки пружины цилиндрической формы. В результате не только нарушается стационарность движения семенного материала геометрией проходного сечения шлифовального барабана 1, но и увеличивается смешиваемость за счет удаления осей секций i₁-i₁; i₂-i₂, i₃-i₃, i₄-i₄, i₅-i₅ и т.д. от оси вращения шлифовального барабана О₁-О₂, а также их расположение как скрещивающихся прямых относительно друг друга. Этому способствуют и прерывистые ломаные линии 18-19-20, 21-22-23, 24-25-26.

Так как по длине шлифовального барабана 1 поперечное сечение меняется относительно друг друга и меняется расстояние от оси вращения шлифовального барабана О₁-О₂, а также меняется в местах соединения секций и форма сечений (с прямоугольника на многоугольник), то имеет место повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Скорость перемещения семян от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всей вибрационной установки для предпосевной обработки семенного материала.

Предлагаемая конструкция вибрационной установки для предпосевной обработки семенного материала позволяет упростить изготовление, повысить производительность, расширяет технологические возможности.