Высевающий аппарат
SOWING UNIT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для высева сыпучих материалов, например зерновых культур.
Известен катушечный высевающий аппарат точного высева [1], содержащий семенные коробки с подпружиненными клапанами и розетками с прорезями, установленные в них на приводном валу высевающие аппараты в виде катушек с ребрами и муфтами, причем ребра каждой из катушек выполнены под углом и имеют щеточное обрамление, при этом ребра смежных катушек расположены под одинаковым углом к оси вращения и направлены навстречу друг другу, а торцевая часть клапана выполнена прямоугольной формы, при этом левые и правые желобки в основании по всей длине имеют равномерно расположенные полушаровые отверстия, а на стороне выпадения зерна из желобков - гиперболические канавки.
К недостаткам катушечного высевающего аппарата точного высева можно отнести, что изготовление левых и правых желобков, в основании по всей длине имеющих равномерно расположенные полушаровые отверстия, а на стороне выпадения зерна из желобков - гиперболические канавки, требует точной калибровки зерна, а с учетом различных размерных характеристик зерна потребуется замена катушечного высевающего аппарата при переходе на посев другой культуры, кроме того, полушаровые отверстия будут заполняться неравномерно, так как семена из семенной коробки будут полностью покрывать поверхность катушечного высевающего аппарата, заполняя все пространство между диагональными желобками, что приведет к неравномерной пульсирующей порционной подачи семян. Перечисленные факторы и сложность в изготовлении конструкции данного катушечного высевающего аппарата точного высева при низкой надежности работы (износ щеточного обрамления) приведут к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и повышение себестоимости получаемой продукции.
2
Известен катушечный высевающий аппарат [2], содержащий корпус, катушку и шибер, при этом на наружной цилиндрической поверхности катушки размещены от 14 до 18 ребер, образующих наклонные косозубые желобки, размещенные под острым углом 12-17° к осевой линии катушки объемом, кратным размеру высеваемых семян с площадью поперечного сечения от 6 до 7,5 мм, а диаметр выступов желобков меньше наружного диаметра торцевых буртов катушки, желобки катушки выполнены по радиусу, равному 0,5-0,7 диаметра высевающего семени, корпус выполнен разъемным, состоящим из двух частей, а катушка установлена с минимальным зазором 0,2-0,3 мм между ее зубьями и поверхностью разъемного корпуса.
К недостаткам катушечного высевающего аппарата можно отнести размещение косозубых желобков под острым углов 12-17° к осевой линии катушки, что приводит к скольжению семян по косым зубьям желобков в виду разности фрикционных свойств зерна различных культур, то есть для разных культур необходимо иметь катушки с разными углами наклона косозубых желобков, при этом семена попадают к стенкам корпуса высевающего аппарата, где происходит их травмирование в зазоре между ребрами катушки и корпусом. Кроме того, изменить норму высева за счет изменения сечения приемного окна посредством выдвижного шибера невозможно, так как это повлияет только на загрузку высевающего аппарата зерном и не повлияет на регулировку нормы высева. Из-за скольжения семян по косым зубьям желобков в сторону стенки корпуса ввиду разности фрикционных свойств семян различных культур происходит их травмирование и сбрасывание в воронку семяпровода неравномерным пульсирующим потоком, что скажется также на ухудшении равномерности распределения семян по площади питания, особенно семян мелкосеменных культур, и в конечном итоге на ухудшение условия их произрастания. Все перечисленные факторы приведут к снижению качества посева, урожайности культуры и повышению себестоимости получаемой продукции.
2
2
Известен катушечный высевающий аппарат [3], содержащий корпус, катушку, муфту, розетку и клапан, при этом катушка выполнена с возможностью замены и на ее цилиндрической поверхности размещены многозаходные скошенные винтовые лопасти шнека, образующие криволинейные желобки объемом, кратным размеру высеваемого материала, при этом поверхность криволинейного дна клапана, обращенная в сторону катушки, выполнена по кривой трактрисе и расположена под острым углом к горизонтали, а конец клапана для сброса с него материала размещен по вертикали на величину 0,40-0,50 Dк от центра вращения катушки, где Dк - диаметр катушки, катушка и муфта имеют одинаковый наружный диаметр, причем катушка имеет полость, в которую помещена пружина, раздвигающая в осевом направлении катушку и муфту для удержания минимального зазора между ними, розетка выполнена в виде двухступенчатого кольца и имеет на внутренней поверхности выступы, повторяющие контур желобков катушки, шаг винтовой линии шнека не менее 500 мм, количество заходов лопастей не менее 10, а образуемые при этом желобки имеют площадь поперечного сечения не менее 20 мм, катушка для высева удобрений имеет число заходов винтовых лопастей от 10-15, а площадь поперечного сечения желобков 50-80 мм.
К недостаткам катушечного высевающего аппарата можно отнести размещение на цилиндрической поверхности катушки многозаходных скошенных винтовых лопастей шнека, образующих криволинейные желобки, так как криволинейные желобки рассчитаны на удержание семян на их поверхности, с определенными фрикционными свойствами. Следовательно, данный катушечный высевающий аппарат можно использовать только на одной определенной культуре, при этом высев семян катушкой происходит пульсирующе-порционно что приводит к неравномерному распределению семян по площади рассева и неполному использования генетического потенциала каждого семени, для высева других семян необходимо производить замену высевающего аппарата. Кроме того, семена по многозаходным скошенным винтовым лопастям шнека катушки сползают, как правило, к выступам розетки, при этом происходит травмирование семян несмотря на минимальные зазоры между желобками катушки и выступами розетки. Все перечисленные факторы приведут к ухудшению качества посева, увеличенному расходу посевного материала, снижению урожайности культуры и повышению себестоимости получаемой продукции.
Известен катушечно-лопастной высевающий аппарат [4], содержащий корпус с установленной в нем катушкой с закрепленными на ней лопастями, при этом лопасти закреплены в теле катушки под углом к оси вращения катушки, расстояние между концами лопастей и внутренней радиальной поверхностью корпуса высевающего аппарата составляет не более половины минимального размера семени, при этом в верхней части в зоне забора семени установлен гибкий ограничитель с зазором между его нижней частью и концами лопастей не более 0,1 минимального размера семени.
К недостаткам катушечно-лопастного высевающего аппарата можно отнести переменную точность дозирования семян при высеве за счет непостоянства подаваемого объема семян, расположенного в пространстве между кромкой лопастей и внутренней поверхности барабана, вследствие установки упругого ограничителя, который при хаотичных колебаниях удаляет разные порции семян из пространства между кромкой лопастей и внутренней поверхностью барабана, что приводит к неравномерному распределению семян по площади рассева. Кроме того, установка упругого ограничителя, установленного перпендикулярно к касательной к окружности, описываемой концами лопастей, с зазором между его нижней кромкой и концами лопастей не более 0,1 минимального размера семени, не устраняет защемление семян между лопастями и внутренней радиальной поверхности корпуса высевающего аппарата, так как упругий ограничитель работает циклично и при отклонение его от заданного положения, семена попадают между лопастями и внутренней радиальной поверхностью корпуса высевающего аппарата и травмируются. Все перечисленные факторы приведут к ухудшению качества посева, увеличенному расходу посевного материала, снижению урожайности культуры и повышению себестоимости получаемой продукции.
Из известных наиболее близким по технической сущности (прототип) является высевающий аппарат [5], содержащий семенную коробку с розеткой, установленную на валу катушку с желобками, направитель семян в нижнюю часть семенной коробки, муфту с ребром и клапаном, отличающийся тем, что ребра желобков катушки с желобками выполнены по винтовой линии под углом 18÷22° к осевой линии катушки, причем ребра катушки с желобками не имеют щеточного обрамления, а задняя торцевая часть клапана выполнена прямоугольной формы, причем линия обреза задней торцевой части клапана расположена ниже оси катушки с желобками на (0,6÷0,7)R катушки, конец одного ребра катушки с желобками по ходу вращения катушки совпадает с правой вершиной клапана, а начало следующего за ним ребра катушки с желобками совпадает с левой вершиной клапана, при этом прорези розетки выполнены по форме ребер катушки с желобками под углом 18÷22° к осевой линии катушки.
Высевающий аппарат работает следующим образом. Семена из сменного ящика самотеком поступают в семенную коробку высевающего аппарата и заполняют пространство вокруг катушки с желобками. Вращаясь, катушка с желобками перемещает семена, запавшие в желобки, и часть семян активного слоя, не попавших в желобки, но расположенных вблизи ребер катушки с желобками, в нижнюю часть семенной коробки и сбрасывает их в конце клапана в воронку семяпровода.
К недостаткам данного высевающего аппарата можно отнести пульсирующе-порционную подачу семян в воронку семяпровода за счет сползания семян вследствие различия фрикционных свойств высеваемых материалов по винтовым желобкам катушки к боковинам корпуса семенной коробки, вследствие чего одна часть катушки высевает семян больше, другая часть катушки - меньше, что приводит к пульсирующе-порционной подаче семян в воронку семяпровода, при этом нарушается равномерность распределения семян по площади рассева. Кроме того, сползание семян по винтовым желобкам катушки к боковине корпуса приводит к дроблению семян между ребрами катушки и боковиной корпуса, что также приводит к неравномерному распределению семян по площади рассева и уменьшению заданной нормы высева. Регулировку нормы высева за счет осевого смещения катушек с винтовыми желобками проводить затруднительно, так как при перемещении их относительно розеток происходит заклинивание розеток в боковинах семенных коробок, что приводит к деформации боковин семенных коробок и увеличению зазоров в сопряжениях деталей высевающих аппаратов и семенных коробок и к утечке семян в зазоры и дробление семян. При переходе на посев другой культуры необходима замена высевающего аппарата, что приводит к потерям времени при посеве культуры и затягиванию сроков посева и дополнительным расходам. Все перечисленные факторы приведут к ухудшению качества посева, увеличенному расходу посевного материала, снижению урожайности культуры и повышению себестоимости получаемой продукции.
Заявленное изобретение направлено на устранение вышеописанных недостатков, и при его использовании получен следующий результат: улучшается равномерность распределения семян по площади рассева (коэффициент вариации распределения семян по площади рассева, предлагаемого высевающего аппарата - ν=37%, существующего - ν=45…55%), при этом строго обеспечивается установленная норма высева семян, снижается травмирование и расход семян на единицу площади посева; при переходе на посев других культур не требуется замена высевающих аппаратов. Все это улучшает качество посева, что приводит к повышению урожайности и снижению себестоимости продукции.
Указанный технический результат достигается за счет применения высевающего аппарата, включающего семенную коробку с розеткой, установленную на валу катушку с желобками, направитель семян в нижнюю часть семенной коробки, муфту с ребром и клапаном, отличающегося тем, что рабочая часть катушки с желобками, с учетом размерных показателей семян зерновых культур, разделена на четыре равные секции секущими плоскостями, перпендикулярными продольной оси симметрии катушки с желобками, при этом каждая последующая из четырех равных секций катушки с желобками повернута вокруг продольной оси симметрии катушки с желобками относительно предыдущей равной секции катушки с желобками на равный угол, при этом угол между продольными плоскостями симметрии ребер четырех равных секций катушки с желобками, проведенными относительно продольной оси катушки с желобками, равен 15 градусов, при этом ребра четырех равных секций катушки с желобками расположены в шахматном порядке на рабочей части катушки с желобками по винтовой линии, при этом повернутые четыре равные секции вокруг продольной оси симметрии катушки с желобками соединены между собой неподвижно с помощью сварки, при этом соединенные между собой неподвижно четыре равные секции катушки с желобками образуют секционную катушку с желобками, при этом длина ребер секционной катушки с желобками равна толщине секции секционной катушки с желобками, при этом форма ребер секционной катушки с желобками выполнена по форме ребер желобчатой катушки с прямыми ребрами, при этом ребра секционной катушки с желобками имеют рабочие и нерабочие поверхности, расположенные соответственно по ходу вращения секционной катушки с желобками, при этом на рабочей поверхности каждого ребра секционной катушки с желобками выполнены открытые лотки с цилиндрической поверхностью, при этом ось симметрии цилиндра, образующего цилиндрическую поверхность открытых лотков, наклонена под углом 25 градусов к продольным плоскостям симметрии ребер секционной катушки с желобками, проведенными относительно продольной оси симметрии секционной катушки с желобками, при этом открытые лотки с цилиндрической поверхностью, выполненные на рабочих поверхностях ребер секционной катушки с желобками, расположены симметрично на рабочей поверхности ребер секционной катушки с желобками, при этом цилиндрическая поверхность открытых лотков касается продольной оси симметрии поверхности перемычек, расположенных между желобками секционной катушки, при этом профиль желобков секционной катушки с желобками выполнен по форме профиля желобков желобчатой катушки с прямыми ребрами с учетом формы профиля открытых лотков с цилиндрической поверхностью, выполненных на рабочей поверхности ребер секционной катушки с желобками, при этом розетка секционной катушки с желобками выполнена без прорезей для ребер секционной катушки с желобками и имеет посадочное отверстие выполненное диаметром, равным диаметру вала привода секционных катушек с желобками.
Графические материалы
На фиг. 1 изображена схема высевающего аппарата.
На фиг. 2 изображена схема секционной катушки с желобками.
На фиг. 3 изображена схема розетки высевающего аппарата.
На фиг. 4 изображен высевающий аппарат.
На фиг. 5 изображена секционная катушки с желобками.
аа
Высевающий аппарат (фиг. 1), включающий семенную коробку 1 с розеткой 2, установленную на валу 3 катушку 4 с желобками, направитель семян в нижнюю часть семенной коробки 1, муфту 5 с ребром и клапаном 6, при этом рабочая часть катушки 4 с желобками с учетом размерных показателей семян зерновых культур разделена на четыре равные секции 7 (фиг. 2, фиг. 4, фиг. 5) секущими плоскостями, перпендикулярными продольной оси симметрии катушки 4 с желобками, при этом каждая последующая из четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками повернута вокруг продольной оси симметрии катушки 4 с желобками относительно предыдущей равной секции 7 катушки 4 с желобками на равный угол, при этом угол между продольными плоскостями симметрии ребер 8 четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками, проведенными относительно продольной оси симметрии катушки 4 с желобками, равен 15 градусов (фиг. 2), при этом ребра 8 четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками расположены в шахматном порядке на рабочей части катушки 4 с желобками по винтовой линии, при этом повернутые четыре равные секции 7 вокруг продольной оси симметрии катушки 4 с желобками соединены между собой неподвижно с помощью сварки, при этом соединенные между собой неподвижно четыре равные секции 7 катушки 4 с желобками образуют секционную катушку 4 с желобками (фиг. 2, фиг. 4, фиг. 5), при этом длина ребер 8 секционной катушки 4 с желобками равна толщине секции 7 секционной катушки 4 с желобками, при этом форма ребер 8 секционной катушки 4 с желобками выполнена по форме ребер желобчатой катушки с прямыми ребрами, при этом ребра 8 секционной катушки 4 с желобками имеют рабочие и нерабочие поверхности, расположенные соответственно по ходу вращения секционной катушки 4 с желобками, при этом на рабочей поверхности каждого ребра 8 секционной катушки 4 с желобками выполнены открытые лотки 9 с цилиндрической поверхностью, при этом ось симметрии цилиндра, образующего цилиндрическую поверхность открытых лотков 9, наклонена под углом 25 градусов к продольным плоскостям симметрии ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, проведенными относительно продольной оси симметрии секционной катушки 4 с желобками, при этом открытые лотки 9 с цилиндрической поверхностью, выполненные на рабочих поверхностях ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, расположены симметрично на рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, при этом цилиндрическая поверхность открытых лотков 9 касается продольной оси симметрии  поверхности перемычек 10, расположенных между желобками секционной катушки 4, при этом профиль желобков секционной катушки 4 с желобками выполнен по форме профиля желобков желобчатой катушки с прямыми ребрами с учетом формы профиля открытых лотков 9 с цилиндрической поверхностью, выполненных на рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, при этом розетка 2 секционной катушки 4 с желобками выполнена без прорезей для ребер 8 секционной катушки 4 с желобками и имеет посадочное отверстие выполненное диаметром, равным диаметру вала 3 привода секционных катушек 4 с желобками.
Катушечный высевающий аппарат работает следующим образом.
Семена из сменного ящика самотеком поступают в семенную коробку 1 (фиг. 1) высевающего аппарата и заполняют пространство вокруг катушки 4 с желобками. Вращаясь, катушка 4 с желобками перемещает семена, запавшие в желобки, которые заполняют пространство вокруг катушки 4 с желобками. Вращаясь, катушка 4 с желобками перемещает семена, запавшие в желобки катушки 4 с желобками, в нижнюю часть семенной коробки 1 и сбрасывает их в конце клапана 6 в воронку семяпровода (не показано), причем не пульсирующе-порционно, а плавным и непрерывным потоком, что скажется на равномерности распределения семян по площади рассева и точности заданной нормы высева различных по биологическим формам зерновых культур, благодаря тому что рабочая часть катушки 4 с желобками разделена на четыре равные секции 7 секущими плоскостями, перпендикулярными продольной оси симметрии катушки 4 с желобками, при этом каждая последующая из четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками повернута вокруг продольной оси симметрии катушки 4 с желобками относительно предыдущей равной секции 7 катушки 4 с желобками на равный угол, при этом угол между продольными плоскостями симметрии ребер 8 четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками, проведенными относительно продольной оси катушки 4 с желобками, равен 15 градусов (фиг. 2), при этом ребра 8 четырех равных секций 7 катушки 4 с желобками расположены в шахматном порядке на рабочей части катушки 4 с желобками по винтовой линии, при этом повернутые четыре равные секции 7 вокруг продольной оси симметрии катушки 4 с желобками соединены между собой неподвижно с помощью сварки, при этом соединенные между собой неподвижно четыре равные секции 7 катушки 4 с желобками образуют секционную катушку 4 с желобками.
Для лучшего заполнения семенами желобков секционной катушки 4 с желобками (фиг. 2), что также скажется на равномерности распределения семян по площади рассева и точности заданной нормы высева, длина ребер 8 секционной катушки 4 с желобками равна толщине секции секционной катушки 4 с желобками, при этом форма ребер 8 секционной катушки 4 с желобками выполнена по форме ребер желобчатой катушки с прямыми ребрами, при этом профиль желобков секционной катушки 4 с желобками выполнен по форме профиля желобков желобчатой катушки с прямыми ребрами с учетом формы профиля открытых лотков 9 с цилиндрической поверхностью, выполненных на рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, при этом профиль желобка секционной катушки 4 с желобками определяется площадью сечения желобка катушки с прямыми ребрами [6]:
ж
где S - площадь сечения желобка катушки с прямыми ребрами;
л
S - площадь сечения открытого лотка с цилиндрической поверхностью.
аа
Для исключения схода семян с рабочих поверхностей ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, что позволит исключить пульсирующе-порционный высев семян секционной катушкой 4 с желобками и при этом улучшить также равномерность распределения семян по площади рассева, ребра 8 секционной катушки 4 с желобками имеют рабочие и нерабочие поверхности, расположенные соответственно по ходу вращения секционной катушки 4 с желобками, при этом на рабочей поверхности каждого ребра 8 секционной катушки 4 с желобками выполнены открытые лотки 9 (фиг. 2) с цилиндрической поверхностью, при этом ось симметрии цилиндра, образующего цилиндрическую поверхность открытых лотков 9, наклонена под углом 25 градусов к продольным плоскостям симметрии ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, проведенными относительно продольной оси симметрии секционной катушки 4 с желобками, при этом открытые лотки 9 с цилиндрической поверхностью, выполненные на рабочих поверхностях ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, расположены симметрично на рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками, при этом цилиндрическая поверхность открытых лотков 9, касается продольной оси симметрии  (фиг. 2) поверхности перемычек 10, расположенных между желобками секционной катушки 4 с желобками, при этом открытые лотки 9 с цилиндрической поверхностью исключают сход семян с рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками во время ее работы, что исключает пульсирующе-порционный высев семян секционной катушкой 4 с желобками.
Кроме того, открытые лотки 9 с цилиндрической поверхностью на рабочей поверхности ребер 8 секционной катушки 4 с желобками увеличивают рабочий объем секционной катушки 4 с желобками, определяемый из условия [6]:
л
на величину V, следовательно можно записать:
0
где V - рабочий объем секционной катушки с желобками;
ж
V - объем семян, вынесенных желобками;
a
V - объем семян, прошедших в активном слое;
л
V - объем семян, вынесенных открытыми лотками с цилиндрической поверхностью.
0
л
0
Из анализа выражений (2) и (3) можно заключить, что рабочий объем V секционной катушки 4 с желобками увеличился на величину V объема семян, вынесенных открытыми лотками 9 с цилиндрической поверхностью. Увеличение рабочего объема V секционной катушки 4 с желобками позволит при высеве семян с заданной нормой при максимальной рабочей части секционной катушки 4 с желобками снизить частоту вращения секционной катушки 4 с желобками, что приведет к улучшению равномерности высева семян по площади рассева и снижению травмирования семян.
Для более точной регулировки нормы высева семян и исключения их дробления между торцами ребер 8 (фиг. 1, фиг. 2) секционной катушки 4 с желобками и розеткой 2, розетка 2 секционной катушки 4 с желобками выполнена без прорезей для ребер 8 секционной катушки 4 с желобками и имеет посадочное отверстие, выполненное диаметром, равным диаметру вала 3 привода секционных катушек 4 с желобками, при этом регулировка нормы высева семян осуществляется только изменением частоты вращения секционной катушки 4 с желобками без регулировки рабочей длины рабочей части секционной катушки 4 с желобками, при этом секционная катушка 4 с желобками обеспечивает равномерный, без пульсации высев семян с заданной нормой высева.
Таким образом, работа высевающего аппарата, при установке секционной катушки 4 с желобками без замены высевающего аппарата при переходе на посев другой культуры обеспечивает равномерное распределение семян по площади рассева, строгое выполнение установленной нормы высева семян, снижение травмирования и расхода семян на единицу площади посева. Все это улучшает качество посева, что приводит к повышению урожайности и снижению себестоимости продукции.
Литература
1. Патент 2490854 РФ, МПК А01С 7/12. Катушечный высевающий аппарат точного высева / С.П. Присяжная, М.М. Присяжный, Т.А. Илюхина и др. // №2011135585/13. Заявлено 25.08.2011. Опубл. 27.08.2013. Бюл. №24.
2. Патент 2461171 РФ, МПК А01С 7/12. Катушечный высевающий аппарат для мелкосемянных культур / М.В. Каримов, Д.В. Квиткин, А.Д. Квиткин и др. // №2010151619/13. Заявлено 15.12.2010. Опубл. 20.09.2012. Бюл. №26.
3. Патент 2461172 РФ, МПК А01С 7/12. Катушечный многозаходный винтовой высевающий аппарат / М.В. Каримов, Д.В. Квиткин, А.Д. Квиткин и др. // №2010127121/13. Заявлено 01.07.2010. Опубл. 20.09.2012. Бюл. №26.
4. Патент 2316930 РФ, МПК А01С 7/12. Катушечно-лопастной высевающий аппарат / Ф.В. Пошарников, Е.Б. Цаплин // №2006120250/12. Заявлено 08.06.2006. Опубл. 20.02.2008. Бюл. №5.
5. Патент 2384040 РФ, МПК А01С 7/12. Высевающий аппарат / Н.П. Ларюшин, С.А. Сущев, В.В. Лапин и др. // №2008145301/12. Заявлено 17.11.2008. Опубл. 20.03.2010. Бюл. №8.
6. Кленин, Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. - М.: Колос, 1994. - 751 с.