Универсальный конусный высевающий аппарат
UNIVERSAL CONE SOWING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению в частности к универсальному конусному высевающему аппарату, и может быть использовано в сеялках для высева семян зерновых колосовых и пропашных культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др.
Уровень техники
Известен внутреннереберчатый высевающий аппарат сеялки, содержащий вращающееся вокруг горизонтальной оси кольцо, на внутренней поверхности которого выполнены ребра. При вращении кольца семена, поступающие из бункера в корпус, захватываются ребрами, поднимаются на некоторую высоту и пересыпаются в открытую часть корпуса, поступая в семяпровод (Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2006, с. 155…155).
Недостатком является то, что открытая часть корпуса располагается на одной высоте и положение ее не регулируется, что затрудняет установку требуемой дозы подачи семян разных культур.
Известен высевающий аппарат пропашной сеялки, включающий барабан, с двух сторон которого размещены высевающие диски. В одном из них выполнены продолговатые ячейки, в которые входит регулировочное кольцо. В другом диске выполнены сквозные ячейки, напротив которых расположены локальные пазы с заслонками. (Патент RU 2294080, МПК А01С 7/00, Руденко Н.Е., Кулаев Е.В. Высевающий аппарат пропашной сеялки, опубликован 27.02.2007, бюл. №6).
Недостаткам данного высевающего аппарата является усложненная конструкция и система регулировок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату и взятым авторами за прототип является высевающий аппарат сеялки, выполненный в виде вращающегося вокруг горизонтальной оси усеченного прямого конуса. В торцевой части большего диаметра (нижнего основания) установлено кольцо со сквозными ячейками. Оно закрыто крышкой, имеющей возможность поворота вокруг горизонтальной оси. (Патент RU 239974, МПК А01С 7/04, Руденко Н.Е., Кулаев Е.В. Высевающий аппарат сеялки, опубликован 20.11.2004, бюл. №32).
Основным недостатком данного изобретения является ограниченные функциональные возможности, а именно то, что он может высевать только семена пропашных культур. Семена зерновых колосовых культур он не высевает.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка универсального конусного высевающего аппарата, которая решает техническую проблему обеспечения возможности высева семян зерновых колосовых культур и точного высева семян пропашных культур: кукурузы и подсолнечника.
Технический результат предлагаемого изобретения сводится к обеспечению возможности высева семян зерновых колосовых культур и точного высева семян пропашных культур: кукурузы и подсолнечника.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается с помощью универсального конусного высевающего аппарата, содержащего бункер для семян, дозирующее устройство в виде усеченного прямого пустотелого конуса, установленного с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, меньшее и большее основания которого заканчиваются кольцами, причем кольцо меньшего основания конуса соединено с бункером для семян, а на кольце его большего основания выполнены сквозные ячейки для семян и оно с торцевой стороны закрыто крышкой, имеющей цилиндрический обод, выполненный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и фиксации, отличающегося тем, что ячейки для семян образованы треугольными перемычками, расположенными вершинами наружу на кольце большего основания, торцевой частью примыкающими к крышке, при этом цилиндрический обод, закрывающий сквозные ячейки, расположен на  части окружности крышки.
В универсальном конусном высевающем аппарате крышка с ободом выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и фиксации.
В универсальном конусном высевающем аппарате угол усеченного прямого конуса превышает допустимый угол уклона рельефа поля.
В универсальном конусном высевающем аппарате перемычки в сквозных ячейках выполнены треугольными и вершинами наружу.
Краткое описание чертежей и иных материалов
На фиг. 1 - дана схема универсального конусного высевающего аппарата, вид сбоку.
На фиг. 2 - крышка, вид сбоку.
На фиг. 3 - крышка, вид спереди.
На фиг. 4 - сектор с пазом, вид сбоку.
На фиг. 5 - втулка со спицами, вид спереди.
На фиг. 6 - схема точного высева семян, вид спереди.
На фиг. 7 - схема выхода одиночных семян в семяпровод, вид сбоку.
На фиг. 8 - схема обычного высева семян, вид спереди.
На фиг. 9 - схема выхода массы семян в семяпровод, вид сбоку.
На фиг. 10 - зависимость количества высеваемых семян от частоты вращения.
На фиг. 11 - зависимость массы высеваемых семян от частоты вращения.
Осуществление изобретения
Универсальный конусный высевающий аппарат содержит усеченный прямой конус 1, который заканчивается кольцами 2 и 3. Верхнее кольцо 3 соединено с бункером 4 для семян, имеющим заслонку 5, на нижнем кольце 2 по всей окружности размещены сквозные ячейки 6 с перемычками 7, выполненными треугольными и вершинами наружу (фиг. 7). С торцевой стороны нижнего кольца 2 установлена крышка 8 (фиг. 2),  часть которой снабжена ободом 9, который закрывает сквозные ячейки 6. На крышке 8 размещен хвостовик 10 (фиг. 3), соединенный с сектором 11 (фиг. 4). На секторе 11 имеется криволинейный паз 12. Отверстие 13 на хвостовике 10 выполнено с возможностью совмещения с криволинейным пазом 12. Крышка 8 при повороте вокруг горизонтальной оси фиксируется болтом (не показано) через отверстие 13 в паз 12. Крышка 8 надета на приводной вал 14. На вал 14 надет также усеченный прямой конус 1. Для этого в центре тяжести усеченного прямого конуса 1 размещена втулка 15 (фиг. 5) со спицами 16, которая винтом 17 закреплена к приводному валу 14, при этом крышка 8 с ободом 9 выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и фиксации, а угол усеченного прямого конуса 1 превышает допустимый угол уклона рельефа поля.
Определяют конструктивные параметры.
Диаметр верхнего основания усеченного прямого конуса 1 (входного отверстия) должен соответствовать условию:
в
max
пв
D≥3C+d,
max
где C - максимальная длина семени, мм;
пв
d - диаметр приводного вала, мм.
Из пропашных культур берутся наиболее распространенные: кукуруза и подсолнечник.
Проведено определение размеров семян кукурузы и подсолнечника:
ср
max
ср
max
ср
max
ср
max
ср
max
ср
max
а - толщина, b - ширина, с - длина. Установлено для кукурузы: а=4,0 мм; а=5,0 мм; b=7,6 мм; b=10 мм; с=10,8 мм; с=13 мм. Для подсолнечника: а=3,7 мм; а=4,0 мм; b=6,5 мм; b=8 мм; с=12,0 мм; с=13 мм.
max
пв
Исходя из этого: С=13 мм. Диаметр приводного вала: d=15 мм.
в
в
Отсюда: D≥3⋅13+15≥54 мм. Принято: D=54 мм.
О
У пропашных сеялок типа СУПН-8А используют высевающие диски с количеством присасывающих отверстий: К=14 и 21.
О
. По аналогии принимают количество ячеек 6 на нижнем кольце 2: К=18.
я
Ширина ячеек 6 b должна ровняться максимальному значению ширины семени (кукуруза, подсолнечник):
я
Сmax
b=b=10 мм,
а длина ячейки 6 равна максимальному значению длины семени:
; .
я
п
Суммарная ширина ячейки и перемычки: Ш=b+Ш=10+4=14 мм.
С учетом этого диаметр нижнего основания усеченного прямого конуса 1:
;
H
Принято: D=80 мм.
Длину усеченного прямого конуса 1 определяют по следующей зависимости:
где r - радиус верхнего основания, мм;
β - угол естественного откоса семян, град.
Для пшеницы: β=35°.
Получено: L=80 мм.
Угол между образующей усеченного прямого конуса 1 и горизонталью (угол конуса):
к
; α=9°.
Ширина обода 9 крышки 8:
н
где Δ - толщина обода кольца с ячейками, мм;
з
Δ - зазор между крышкой и нижним основанием, мм.
О
Тогда: Ш=13+4+1=18 мм.
кр
-1
Частота вращения усеченного прямого конуса, при которой прекращается движение вдоль горизонтальной оси семян, называется критической n (с). Это происходит при условии:
После преобразования и упрощения данной зависимости:
;
.
max
кр
max
-1
Максимальная рабочая частота вращения усеченного прямого конуса 1: n=0,8 n; n=0,8⋅2,5=2 с.
-1
-1
Необходимо работать при частоте вращения, не превышающей 2 с (120 мин).
Точный пунктирный высев
Количество высеваемых семян:
- на одном погонном метре (на 1 м):
где V - скорость рабочего движения сеялки, м/с,
- на одном гектаре:
м
где в - ширина междурядий, м.
Отсюда находят частоту вращения необходимую для высева требуемого количества семян на гектаре:
Обычный (неупорядоченный) высев
Его применяют при высеве семян зерновых колосовых культур (пшеница, ячмень, рожь).
Высевающий аппарат должен высевать дозу семян соответствующую норме высева (кг/га).
Дозу высева семян определяют по следующей формуле:
где ϕ - угол трения семян по поверхности корпуса, град;
3
ρ - насыпная плотность семян, кг/м.
3
-1
м
Например, при V - 3 м/с; ϕ=19°; ρ=800 кг/м; n=1 с; в=0,15 м:
Q=178 кг/га.
-1
При частоте вращения конуса n=2 с Q=356 кг/га.
Для регулирования дозы высева помимо частоты вращения усеченного прямого конуса 1 используют скорость рабочего движения посевного агрегата V.
-1
Так при V=2 м/c; n=2 c Q=480 кг/га.
Операции с подбором частоты вращения удобно осуществлять с использованием графика (фиг. 11)
Технологический процесс работы универсального конусного высевающего аппарата осуществляют следующим образом.
в
При точном высеве крышку 8 поворачивают вокруг горизонтальной оси и устанавливают концевой частью обода 9 под углом к горизонтальной плоскости, равным или незначительно превышающим угол внутреннего трения семян ϕ.
в
Например для семян кукурузы: ϕ=20°.
В процессе работы семена из бункера 4 попадают в усеченный прямой конус 1. За счет сил трения семян о поверхность конуса 1 и наклона стенки конуса 1 при вращении они перемещаются вдоль горизонтальной оси и достигают нижнее кольцо 2. Семена западают в ячейки 6 и удерживаются от выпадания ободом 9 крышки 8. При подходе к обрезу обода 9 в ячейках остаются по одному семени, а остальные, лежащие на них, осыпаются под собственным весом. Семена, оставшиеся в ячейках, выпадают через обрез обода 9.
Толщина стенки усеченного прямого конуса 1 равняется 0,6 толщины семени. Это обеспечивает захват перемычкой 7 только одного семени. Кроме того, перемычка 7 имеет вид треугольника, расположенного вершиной наружу. Это позволяет при выпадании семени не захватывать его и поднимать, а сбрасывать по наклонной стороне треугольника.
За счет самоосыпания семян при заполнении ячеек 6, а не принудительной очистки, как это осуществляется сейчас в сеялках точного высева, исключается их повреждаемость.
При высеве, например, семян пшеницы крышку 8 поворачивают вокруг горизонтальной оси хвостовиком 10 до тех пор, пока обод 9 окажется в верхнем положении, нижняя часть кольца 2 становится свободной, обод ее не закрывает. Семена при вращении усеченного прямого конуса 1 стекают с него. Дозу регулируют частотой вращения усеченного прямого конуса 1.
В процессе перемещения спицы 16 ворошат семена, не давая возможности им сгруппировываться в комочки.
Количество подаваемых семян в усеченный прямой конус 1 регулируют заслонкой 5.
Высевающий аппарат небольших размеров и прост по конструкции (к). Его очень удобно изготавливать с использованием аддитивных технологий.
Предлагаемый конусный высевающий аппарат является аппаратом, обеспечивающим высев семян как зерновых колосовых, так и пропашных культур. Это позволит исключить из производства нетехнологичные секционные пропашные сеялки, оснащенные в большинстве своем компрессорами, пневматическими высевающими аппаратами со счищателями лишних присосавшихся семян, небольшими по объему бункерами для семян.