РОТАЦИОННЫЙ ВСТРЯХИВАТЕЛЬ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УБОРКИ ПЛОДОВ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР
ROTARY VIBRATOR OF DEVICE FOR HARVESTING FOREST CULTURE FRUIT

Изобретение относится к лесохозяйственному машиностроению. Оно может быть использовано в уборочных машинах и устройствах для отряхивания плодов в период их растрескивания, например грецкого ореха, а также на лесосеменных плантациях при сборе шишек и других семян.
Известна установка вибрационного типа для отряхивания и сбора орехов, включающая захваты, гидромоторы с дисбалансами, которые при работе придают стволу дерева определенные механические колебания и тем самым обеспечивают отрыв плодов от плодоножек (см. стр.7-8 книги: Винокуров В.Н., Лесохозяйственные машины и их применение / В.Н.Винокуров, Г.Н.Силаев. - 2-е изд. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 234 с.).
Недостатками данной установки являются сложность конструкции и низкая эффективность отрыва плодов, поскольку рабочий орган взаимодействует не с гибкими ветвями, где расположены плоды, а с жесткими стволами деревьев.
Наиболее близким аналогом к данному изобретению по своей технической сущности является кронный встряхиватель плодо- и ягодоуборочных машин (см. стр.31-33 журнала «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 1990, №10). Он состоит из рамы и рабочего вала, который вращается в опорных шарикоподшипниках. На валу размещены диски, состоящие из пальцев, закрепленных на обойме. Обойма установлена на косо посаженной втулке, жестко связанной с валом. Крутящий момент на вал встряхивателя подается через редуктор и систему передач от вала отбора мощности. Здесь вращательное движение вала преобразуется в колебательное движение дисков, следовательно гибких плодосодержащих веток.
В описанной конструкции, таким образом, каждый диск состоит из обоймы, пальцев и посажен на вал через косую втулку. Копирование куста, т.е. свободное вращение дисков на валу, осуществляется за счет подшипников, которые установлены между обоймой с пальцами и косо посаженной втулкой. В ходе встряхивания веток пальцы не вращаются вокруг геометрической оси вала, а имеют лишь колебательное движение в плоскости.
Данное техническое решение снижает эффективность встряхивания, осложняет конструкцию, а также приводит к забиванию межпальцевого пространства растительными остатками, особенно при встряхивании плодовых деревьев с густыми ветками. Забиванию одновременно способствует радиальное закрепление пальцев на обойме. К тому же, установка круглых дисков на валу с определенным наклоном и непрогнозируемый характер создаваемых дисками колебаний резко ухудшает динамику работы встряхивателя.
Цель изобретения - повышение эффективности работы, упрощение конструкции и улучшение динамических характеристик ротационных встряхивателей.
тр
тр
Достигается это тем, что предлагаемый встряхиватель снабжен эллипсовидными, жестко закрепленными на валу дисками, состоящими из упругих пальцев, которые установлены на обойме с наклонением назад на угол α>φ, где φ - угол трения скольжения пальцев о плодосодержащие ветки, причем вал кинематически связан с приводом, а большая ось эллипса наклонена к оси вращения под углом β=arcsin (в/а), где в, а - малая и большая полуоси эллипса. Кроме того, смежные диски встряхивателя закреплены на валу с поворотом больших осей эллипса относительно друг друга на 180°.
На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого встряхивателя в рабочем положении в варианте установки его на серийно выпускаемый фронтальный погрузчик различных грузов, на фиг.2 - кинематическая схема рабочей секции (вид сверху), а на фиг.3 - схема пальчатого эллипсовидного диска с указанием отдельных конструктивных параметров.
тр
Предлагаемый встряхиватель (фиг.1) состоит из рамы 1, которая шарнирно соединена с рамой 2 фронтального погрузчика, а также рабочей секции 3 (см. также фиг.2), включающей вал 4, на котором жестко закреплены эллипсовидные диски 5. Вал 4 установлен на подшипниковые опоры 6 и приводится во вращение посредством гидромотора 7. Вал 4 соединен с гидромотором 7 при помощи муфты 8, защищенной кожухом 9. Диски 5 включают упругие пальцы 10, выполненные с наклонением назад на угол α (см. фиг.3), т.е. здесь направление угла наклона пальцев 10 противоположно направлению вращения дисков 5. С целью исключения забивания межпальцевого пространства растительными остатками значение угла α должно быть больше угла φ трения скольжения пальцев о плодосодержащие ветки. Только в этом случае они при вращении и выходе из рабочей зоны эффективно самоочищаются от различных остатков. Для взаимного уравновешивания боковых (осевых) усилий, возникающих в ходе встряхивания веток, смежные диски 5 установлены на валу 4 с поворотом больших осей эллипса относительно друг друга на 180°. Кроме того, диски 5 конструктивно оформлены таким образом, что большая ось эллипса наклонена к оси вращения строго под углом β=arcsin (в/а), где в, а - малая и большая полуоси эллипса (см. фиг.3). Это дает возможность получения профильной проекции дисков в виде окружности, следовательно улучшить динамику работы ротационного встряхивателя в целом.
Работает устройство таким образом. Рабочая секция 3 (фиг.1) при помощи гидросистемы агрегата, например фронтального погрузчика, плавно внедряется в крону дерева. Затем включается в работу гидромотор 7 (фиг.2), который, в свою очередь, приводит во вращение эллипсовидные диски 5 вокруг оси вала 4. В связи с тем, что эллипсовидные диски 5 конструктивно выполнены с наклоном к оси вращения строго под определенным углом β, вращательное движение вала 4 преобразуется в колебательное движение дисков 5 с одновременным вращением их относительно оси. Конструкция фронтального погрузчика позволяет плавно внедрять и перемещать сверху вниз по кроне рабочую секцию встряхивателя, не выключая при этом с работы гидромотор 7. В результате сложного движения дисков, т.е. поперечного колебательного движения, совмещенного с вращательным движением вокруг оси вала, ветки дерева эффективно встряхиваются, следовательно плоды и семена различных лесных культур легко отделяются от них. Выполнение пальцев 10 упругими, а также наклонение их назад на угол α (фиг.3) снижает травмирование плодов и кроны, а также приводит к самоочищению рабочих органов от растительных остатков. Благодаря установке больших осей эллипса смежных дисков 5 с поворотом относительно друг друга на 180° полностью взаимно уравновешиваются осевые усилия. Мягкое скользящее воздействие пальцев на ветки приводит к улучшению динамических характеристик работы устройства. Кроме того, упругие пальцы 10 при боковой встрече с жесткими ветками отклоняются в ту или иную сторону и тем самым дополнительно защищают их от травмирования.
Технико-экономический эффект заключается в следующем. Значительно улучшается встряхивание плодоносящих веток из-за мягкого пространственного взаимодействия рабочих пальцев с ними. Следовательно, полнота съема плодов из одного и того же дерева резко увеличивается. Кроме того, упрощается конструкция устройства и его техническое обслуживание.