ВЫСЕВАЮЩИЙ ДИСК

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использована в высевающих аппаратах дискового типа для точного высева семян сои.
Известны диски с горизонтальной осью вращения с ячейками, размещенными на их периферийной части, используемые в высевающих аппаратах для высева проросших семян (Патент РФ №2275784), лесных семян (а.с. СССР №2026681, 1103817), семян бахчевых культур (Патент РФ №2305511) и др. В вышеназванных источниках информации указано, что ячейки диска выполнены по форме и размерам семени высеваемой культуры - без указания их конструктивных параметров, что создает большие затруднения при изготовлении дисков из-за неопределенности конструкции ячеек.
Известны также высевающие аппараты с дисками, форма ячеек которых как бы конкретно оговаривается, например: ячейки имеют форму четырехгранного клина - по форме семян кукурузы (Патент РФ №2343668), или в виде ложечки - для проросших семян пропашных культур (Патент РФ №2373678), или ячейки неглубокие продолговатые (Патент РФ №2212955) и др. Но эти известные диски не могут быть эффективно использованы для точного однозернового высева семян сои и, кроме того, изготовление их затруднено из-за недостаточной определенности конструкции ячеек.
За прототип был принят высевающий диск по а.с. СССР №308698, с 24-ю сквозными ячейками для семян, выполненными в теле диска и расположенными по его периферии, предназначенный для высева семян клещевины. Транспортирующая сторона ячейки диска выполнена в форме параболы, вершина которой лежит ниже верхней поверхности диска, а противоположная боковая сторона скошена в сторону нижней поверхности. Минимальные размеры ячейки подобраны по средним размерам каждого сорта клещевины (мелко- средне- и крупносеменной). Высевающий диск укладывается на откидном днище высевающего аппарата и содержит высевную банку, клапанную коробку, в которой помещены зуб-отражатель и выталкиватель. Ячейки расширены к дну высевной банки.
Недостаток известного высевающего диска состоит в том, что он не может быть использован для высева семян сои, имеющих несколько иную форму, нежели форма семян клещевины, хотя и близкую по гладкости своей поверхности. Использование известного диска не обеспечивает желаемую производительность высевающего аппарата и требует замену дисков для высева разных по размеру семян сортов.
Таким образом, технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка высевающего диска, который позволил бы повысить производительность высевающего аппарата и равномерность высева семян сои любого сорта без смены диска для семян за счет обеспечения надежного выпадения из каждой ячейки диска только одной зерновки сои в верхнем положении ячейки, по отношению к поверхности почвы, при повышенной скорости аппарата, а также расширение арсенала высевающих дисков.
Технический результат заключается в обеспечении условия надежного зачерпывания ячейкой диска от одной и более зерновок, в зависимости от их размеров, обратного выпадения в семенной бункер всех «лишних» зерновок, кроме одной, и удерживания этой одной зерновки в каждой ячейке диска вплоть до строго верхнего вертикального ее положения, обеспечивающего выпадение этой зерновки в высевной патрубок.
Указанный технический результат достигается тем, что известный высевающий диск с ячейками для семян, выполненными в теле диска в соответствии с формой и средними размерами семян высеваемой культуры и расположенными по его периферии, согласно полезной модели имеет отверстие для закрепления его на горизонтальной оси, ячейки выполнены на одной из его боковых сторон и каждая из ячеек выполнена по форме и размеру части геометрического тела, совокупного из шести совмещенных между собой тел, одним из которых является прямая четырехгранная призма высотой «H» и сторонами прямоугольного основания «a» и «b», другим телом - усеченный по своей оси первый цилиндр высотой «a» и радиусом R=b/2, совмещенный своим осевым сечением с одним из оснований призмы, иными телами - два дополнительных усеченных по своим осям цилиндра высотой «H» и радиусом R=b/2, каждый из которых совмещен своим осевым сечением с боковой гранью «b» призмы, перпендикулярной к радиусу диска, другими иными телами - два шара радиусом R=b/2, усеченные каждый двумя взаимно перпендикулярными диаметральными плоскостями и совмещенные каждый своими плоскостями сечений с основанием первого усеченного цилиндра и с основанием одного из дополнительных усеченных цилиндров, которая условно отсечена от совокупного геометрического тела плоскостью рабочей поверхности диска и условно размещена в теле диска так, что оси всех трех усеченных цилиндров лежат в одной плоскости, расположенной под углом α≤50° к рабочей поверхности диска, а сечение совокупного тела плоскостью рабочей поверхности диска имеет форму овала с длиной большой оси, совпадающей с радиусом диска, равной 1=2,77 D, длиной малой оси, равной m=2,38 D, радиусом закругления овала, равным r=0,92 D, при этом центр овала расположен на расстоянии t=1,69 D от наружной кромки диска, глубина ячейки h=1,54 D, причем R=0,92 D, a=R, b=2R, H=2Rsinα, где D - средний размер зерновки сои, причем большая ось овального отверстия каждой ячейки расположена под углом, равным 10° к соедней.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый высевающий диск отличается от известного новой формой выполнения элементов (формой ячеек диска), характеристикой диска (в прототипе диск укладывается на откидном днище высевающего аппарата, а заявляемый диск имеет отверстие для закрепления его на горизонтальной оси) и взаимным расположением элементов (в прототипе ячейки сквозные, а в заявляемом техническом решении ячейки выполнены в теле диска на одной из его боковых сторон). Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, т.к. оно может быть использовано в сельскохозяйственном машиностроении и применено в высевающих аппаратах для посева семян сои. И, кроме того, в описании полезной модели представлены средства, с помощью которых возможно осуществление технического решения таким, каким оно охарактеризовано в независимом пункте полезной модели.
cp
cp
ср
cp
cp
ср
Новая форма выполнения ячеек диска и их размеры обоснованы в соответствии с формой и средними размерами зерновок сои с учетом их отличительных от семянок других культур особенностей (гладкость поверхности, округлость и др.), что обеспечивает устойчивое западание (зачерпывание) в ячейку и устойчивое расположение в ней одной зерновки сои (с максимальными размерами) или двух-трех зерновок (с меньшими размерами) и надежное выпадение обратно в зерновой ящик «лишних» зерновок, кроме одной, при вращении диска до момента занятия ячейкой верхнего положения по вертикали, при котором оставшаяся зерновка четко выпадает в высевной патрубок высевающего аппарата. Данное утверждение получено в результате многолетних исследований, связанных с поиском конструкции ячеек, обеспечивающей возможность увеличения скорости вращения диска при посеве семян сои без снижения равномерности посева, т.е. увеличение производительности высевающего аппарата без снижения качества посева. Так были исследованы размеры семян 8 сортов сои: Вилана, Дельта, Лакта, Лира, Ника, Парма, Рента, Фора, включенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, т.е. практически используемых для посева. Из 500 штук зерновок каждого сорта сои были определены средние размеры их длины L, ширины N и толщины Т, а затем - среднее значение диаметра зерновки сои: D=(L+N+Т):3.
Исходя из среднего значения D=6,5 мм, изготовляли диски с разной формой ячеек и испытывали их в высевающем аппарате при посеве семян разных сортов сои с повышенной скоростью вращения диска, нежели рекомендуемая при использовании известных дисков, при которой было достигнуто одновременное увеличение производительности высевающего аппарата и обеспечение надежности однозернового посева. Этим требованиям и отвечает диск с ячейками заявляемой формы.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где
на фиг.1 схематично изображен высевающий диск, вид сверху;
на фиг.2 - схематично изображен высевающий диск, в изометрии;
на фиг.3 - вид А-А на фиг.1;
на фиг.4 - вид Б-Б на фиг.2;
на фиг.5 - отдельные части условного совокупного геометрического тела;
на фиг.6 - условное совокупное геометрическое тело «в сборе»;
на фиг.7 - деталь на фиг.1 (повернуто).
Высевающий диск 1 имеет отверстие 2 для закрепления его на горизонтальной оси и ячейки 3, выполненные в теле диска на одной из его боковых сторон и расположенные по его периферии. Ячейки диска выполнены в форме части геометрического тела 4, совокупного из нескольких геометрических тел: прямой четырехгранной призмы 5, высотой «H» и сторонами прямоугольного основания «a» и «b» усеченного по своей оси первого цилиндра (полуцилиндра) 6 высотой «a» и радиусом R=b/2, двух дополнительных усеченных по их осям цилиндров (полуцилиндры) 7 и 8 высотой «H» и радиусом R=b/2, двух усеченных каждый двумя взаимноперпендикулярными диаметральными плоскостями шаров (четвертинки шаров) 9 и 10 радиусом R=b/2, при этом первый усеченный цилиндр 6 совмещен своим осевым сечением с одним из оснований призмы, дополнительные усеченные цилиндры - с ее боковыми гранями, а дважды усеченные шары - с основанием первого усеченного цилиндра и с основанием дополнительного усеченного цилиндра каждый, которая (часть описанного выше совокупного геометрического тела) условно отсечена от совокупного геометрического тела плоскостью рабочей поверхности диска и условно размещена в теле диска так, что плоскость, в которой лежат оси всех трех усеченных цилиндров, расположена под углом α≤50° к рабочей поверхности диска, а сечение совокупного тела плоскостью его рабочей поверхности имеет форму овала, имеющего длину большой оси, совпадающую с радиусом диска, равную l=2,77 D, длину малой оси - m=2,38 D, радиус закругления овала - r=0,92 D, при этом центр овала расположен на расстоянии t=1,69 D от наружной кромки диска, глубина ячейки h=1,54 D, причем a=R, b=2R, R=0,92 D, H=2Rsinα, где D - средний размер зерновки сои. При этом каждая ячейка расположена под углом β, равным 10° к соедней.
Заявляемый высевающий диск работает следующим образом. При вращении высевающего диска 1, установленного на горизонтальной оси в высевающем аппарате, семена сои зачерпываются ячейкой из семенного бункера высевающего аппарата в количестве 1-2 штук зерновок, в зависимости от сорта сои и размера его зерновок, и транспортируются в ячейке до ее верхнего по вертикали положения, при котором зерновка выскальзывает из ячейки в высевной патрубок и далее в почву - в случае, если в ячейку попала одна зерновка. Если же в ячейку попали 2-3 зерновки, то «лишние» выпадают обратно в нижнюю часть высевающего аппарата еще до достижения ячейкой верхнего по вертикали положения. Заявляемая форма ячейки, выполненная в соответствии с формой и средними размерами зерновок сои разных сортов, обеспечивает надежное удерживание одной зерновки сои в ячейке и в то же время надежный сброс из ячейки «лишних» зерновок к моменту достижения ячейкой отверстия высевного патрубка даже при повышенных скоростях вращения диска, обеспечивающих необходимую густоту стояния растений сои (250000-350000 штук семян на 1 га).
ПРИМЕР
Изготовили макетный образец заявляемого диска. Исходили из того, что средний размер зерновки сои D=6,5 мм. Брали алюминиевый диск диаметром 220,0 мм и толщиной 12,0 мм и на фрезерном станке фрезеровали в его теле 36 ячеек пальчиковой фрезой с полушаром на ее конце с длиной прямой нарезки фрезы H= и радиусом полушаровой нарезки фрезы R=0,92D=6,0 мм. Фрезу вводили в тело диска на расстоянии 2 мм (t-R-(R/2)=1.69 D-6-3=11-6-3=2) от края диска под углом α=50° к его поверхности перпендикулярно его радиусу на глубину h=1,54D=1,54×6,5=10 мм. Затем фрезу перемещали вдоль радиуса диска к его центру на расстояние a=R=6,0 мм и получали в теле диска ячейку заявляемой формы. С помощью делительной головки фрезерного станка устанавливали шаг величиной 10° и выфрезеровывали остальные 35 ячеек.
Макетный образец диска использовали в высевающих аппаратах сеялки УПС-8 для посева семян разных по крупности зерновок сортов сои: ФОРА (крупные зерновки), НИКА (мелкие зерновки), ВИЛАНА, ЛИРА, ДЕЛЬТА, СЛАВИЯ - средние зерновки.
Суточная производительность сеялки УПС-8, оборудованной заявляемым диском, составляла 25-28 га против 10-12 га у серийной пневматической сеялки за счет возможности высева семян с увеличенной скоростью в 2,2-2,4 раза без снижения равномерности высева.
Описанный пример высевающего диска, выполненного согласно заявленной полезной модели, и результаты, полученные на макетном образце диска в сеялке УПС-8, доказывают возможность реализации полезной модели и достижения указанного выше технического результата, заключающегося в повышении производительности сеялки при обеспечении равномерности высева разных сортов сои одним и тем же диском, а также в расширении арсенала высевающих дисков.