Катушка блока триммера зернометателя

Полезная модель относится к сельскохозяйственной отрасли, а именно к зернометателям.
Известен зерновой метатель (RU 2419583 С1, 27.05.2011), блок триммера которого состоит из сборного корпуса, включающего в себя две боковины, крышку и стенки, в котором установлены на осях натяжной и приводной барабаны, охватываемые бесконечной лентой, катушку с двумя ребордами на дисках соединенных дистанционной трубой диаметром меньшим от диаметра реборд на величину высоты прямоугольного окна, образованного цилиндрической поверхностью дистанционной трубы и цилиндрической поверхностью огибающей бесконечной ленты шириной, равной промежутку между дисками реборд. На цилиндрической поверхности дистанционной трубы катушки приварены параллельно оси равномерно по окружности из металлической полосы восемь пластин-кронштейнов с четырьмя отверстиями каждая, на которые установлены насадки из толстого прорезиненного ремня.
Использование дистанционной трубы в конструкции катушки данного зернового метателя делает невозможным захват достаточного объема зерна, чтобы достигнуть производительности, например, свыше 90 т/час. Так, например, при установке транспортера загрузочного оборудованного двумя скребковыми цепями, это не достигается.
Известен и другой зернометатель взятый за прототип (RU 140818 U1, 30.01.2014) катушка комбинированная которого, состоящая из вала с установленными на нем двумя дисками с ребордами, отличающаяся тем, что диски имеют пазы для установки трех и более лопаток, которые имеют выступы, для точного сопряжения паз - выступ, на лопатках устанавливаются сменные регулируемые по высоте жесткие, эластичные накладки или щетки, и дополнительно содержит металлические вставки, создающие металлический сердечник.
Конструкция катушки комбинированной данного зернометателя имеет ряд существенных недостатков, а именно:
1. Катушка не универсальна, а неоправданно многовариантна, т.к. имеет регулируемые по высоте жесткие, эластичные накладки или щетки и дополнительно содержит металлические вставки, создающие металлический сердечник, что требует от потребителя при переналадке иметь достаточную квалификацию или нести дополнительные расходы на приглашение специалиста для правильной регулировки по высоте вышеперечисленных узлов и деталей.
2. Выступающие крепежные болты и гайки, пазы и кромки накладок, повышенный коэффициент трения зерна о резину, щетки и метал, причем в самой динамичной зоне, никак не создают щадящих условий для семенного материала.
3. Производительность зернометателя с комбинированной катушкой снижается из-за не рационального использования энергии метания зерна (затраты энергии на турбулентное движения зерна и из-за повышенного коэффициента трения зерна о лопатки, накладки, резину, щетки). В результате этого часть зерна, особенно из зоны вблизи оси вращения катушки в момент метания не успевает вылететь из катушки, оставаясь между лопатками и занимая объем предназначенный для метания следующей порции зерна. И этот процесс нарастает до установления равновесия, когда сниженный объем порции зерна захваченной лопатками с накладками сравняется с объемом порции выкинутого зерна. Причем качество регулировки существенно влияет на снижение производительности, дальности и высоты метания зерна зернометателем.
Целью полезной модели является повышение производительности при упрощении конструкции и обслуживания зернометателя.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой полезной модели, состоящей из вала с установленными на нем двумя дисками с ребордами, четыре лопатки выполнены в виде полуарок циклоид исходящих из оси вращения катушки и направленными выпуклой стороной в сторону направления вращения.
Графическая часть представлена в виде 4 фигур, а именно:
На фиг. 1 изображен блок триммера зернометателя.
На фиг. 2 изображен разрез А-А триммера зернометателя.
На фиг. 3 изображена катушка блока триммера зернометателя.
На фиг. 4 изображено построение арки циклоиды, с вынесенной полуаркой.
Работает блок триммера зернометателя (см. фиг. 1) следующим образом. Зерно самотеком поступает из течки - поз. 1 через воронку триммера - поз. 2 на бесконечную ленту - поз. 3 в окно ограниченное с боков щечками - поз. 4. Далее попадает в объем ограниченный исходящей от натяжного барабана - поз. 5 бесконечной ленты - поз. 3 с боков дисками катушки - поз. 6 и двумя лопатками - поз. 7 и - поз. 8, выполненными в виде полуарок циклоид направленных выпуклой стороной в сторону направления вращения. Затем задняя лопатка - поз. 7 в движении перекрывает набранную порцию зерна, переключив поток зерна на набор следующей порции. Затем на радиусном участке бесконечной ленты - поз. 3, огибающей катушку - поз. 9, зерно под действием центробежных сил прижимается к бесконечной ленте, а при переходе на прямой участок и захваченная соседними лопатками порция зерна раскрывается и зерно летит (происходит процесс метания) по касательной к приводному барабану - поз. 10 в направляющую трубу - поз. 9, при этом задняя лопатка раскрывшуюся порцию зерна позволяет удалять, начиная с зоны у вала, зерно скользит по лопатке и как бы с нахлестом завершает операцию метания, и одновременно раскрывая следующую порцию зерна.
На фиг. 2 изображен разрез А-А блока триммера зернометателя куда попадает и катушка, которая включает в себя вал - поз. 11, две реборды - поз. 12, два диска - поз. 6, четыре лопатки - поз. 7, выполненные в виде полуарок циклоид исходящих из оси вращения катушки и направленных выпуклой стороной в сторону направления их вращения.
На фиг. 3 изображена катушка блока триммера зернометателя. Пятая прямая лопатка - поз. 13, которой в конструкции катушки нет, но она изображена условно, для наглядного сравнительного анализа направления вектора сил воздействующих на зерно лопаткой в разных зонах при одних и тех же условиях.
Обозначения на фиг. 3:
цб
F - центробежная сила направленная от центра вращения воздействующая на зерно расположенное в зоне вала и на конце лопатки - поз. 7;
mg
G - нормальная сила воздействия лопатки - поз. 7 на зерно в зоне вала и у конца лопатки, равная произведению массы на ускорение;
Р - суммарный вектор силы воздействующий на зерно лопаткой - поз. 7;
цб*
F - центробежная сила направленная от центра вращения воздействующая на зерно расположенное в зоне вала и на конце лопатки - поз. 13;
mg*
G - нормальная сила воздействия лопатки - поз. 13 на зерно в зоне вала и конца лопатки, равная произведению массы на ускорение;
Р* - суммарный вектор силы воздействующий на зерно лопаткой - поз. 13;
Сравнивая направления суммарных векторов сил - Р и - Р*, воздействующих на зерно лопатками - поз. 7 и - поз. 13 (см. Фиг. 3) обращает на себя внимание то, что при равных условиях суммарный вектор силы - Р направлен от лопатки - поз. 4, а суммарный вектор силы - Р* направлен на лопатку - поз. 13, тем самым создавая дополнительное сопротивление движению зерна и затратам энергии его метания. Использование комбинированной катушки (RU 140818 U1) с лопатками, на которых смонтированы эластичные накладки или щетки способны изменить свою форму, но на приобретения этой формы тратится энергия метания зерна, тем самым уменьшая дальность, высоту и объем метаемого зерна. Не случайно профиль лопатки выбран в виде полуарки циклоиды (см. Фиг. 4) - кривой линией описываемой точкой окружности, которая катится без скольжения по прямой. Ведь катушка, реборды которой представляют собой окружности, «катятся» относительно бесконечной ленты без скольжения и каждая точка реборд (окружностей) описывает на условно выпрямленной бесконечной ленте - циклоиды. Но самым важным свойством циклоиды является то, что эта кривая является кривой наикратчайшего спуска, т.е. - брахистохронной (греческ., брахисто - кратчайший, + хронос - время), а это позволяет лопаткам катушки, выполненным в виде полуарок циклоид, во время метания порции зерна в кратчайшее время полностью освободится от нее, чтобы потом захватить новую полноценную порцию, т.е. повысить производительность зернометания. Еще большей уверенности в стабильности данного процесса придаст более точное изготовление корпуса катушек с лопатками, выполненными в виде полуарок циклоид на 3D принтере из полимерного антифрикционного материала, например, полиуретана, что дополнительно снизит коэффициент трения зерна о лопатки. Но, понимание того, что это можно осуществить только в процессе развития из-за высокой себестоимости изготовления катушек на 3D принтере (подготовка программы, габариты, незначительный первоначальный объем заказа), предлагаем использовать катушку данной конструкции на первом этапе в сборном варианте, и с минимальными затратами, убедится в эффективности предлагаемой катушки для чего:
1. Т.к. катушки, как правило, изготавливаются диаметром 350 мм, то чтобы вписались лопатки, выполненные в виде полуарок циклоид выбираем В=89 мм (см. Фиг. 3) и строим арку циклоиды (см. Фиг. 4) и полуарку поз. 15 выносим.
2. Подбираем радиус окружности, наиболее совпадающий с полу аркой циклоиды. Выбираем R=150 мм. И затем прокатываем лист толщиной 2 мм и шириной равной расстоянию между дисками под этот радиус и вырезаем лопатки длинной С=159 мм (см Фиг. 3).
3. В начале изготовить катушку по шаблону или разметкам с параметрами установки лопаток - В=89 мм, R=150 мм и С=159 мм (см. Фиг. 3), т.е. близкими к полуарке циклоиды. Испытать зернометатель, убедившись в эффективности использования предлагаемых катушек, и только затем приступить к изготовлению предлагаемых катушек на 3D принтере из полимерного антифрикционного /материала, например, полиуретана.