СЕПАРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО КОРНЕКЛУБНЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
SEPARATING DEVICE OF TUBEROUS ROOT HARVESTING MACHINE

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к сепарирующим устройствам корнеклубнеуборочных машин.
Известно сепарирующее устройство, включающее раму с сепарирующей поверхностью, имеющей широкую и узкую части, выполненные в виде ряда параллельно расположенных валов с многогранными дисками, и боковые стенки (RU 2366517, МПК В07В 1/16, опубл. 2006).
Недостатком данного устройства является то, что оно сложно в изготовлении и монтаже, а также не позволяет создавать равномерно-направленный поток сепарируемого материала вдоль полотна элеватора, что приводит к повышению повреждаемости урожая.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сепарирующее устройство, содержащее просеивающий элеватор и установленные над ним в направлении движения вороха интенсификаторы сепарации, причем интенсификаторы сепарации выполнены в виде набора последовательно расположенных приводных валов с наклонно закрепленными на них дисками, причем диски закреплены на валу под углом к его оси, а смежные диски наклонены навстречу один другому, при этом каждый диск приводного вала выполнен в форме двойного кругового сегмента, а каждый вал соединен с приводом его вращения посредством одноступенчатого планетарного редуктора, причем соотношение диаметров зубчатого колеса и сателлита равно 3:2 (RU 2267899, МПК A01D33/08, опубл. 20.01.2006).
Недостатком данного устройства является возможность защемления корнеклубнеплодов между полотном элеватора и боковыми стенками рамы, что приводит к повышению повреждений корнеклубнеплодов.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение повреждаемости картофеля при сепарации.
Техническим результатом изобретения является создание равномерно-направленного потока корнеклубнеплодов на сепарирующем полотне, исключающего защемление клубней между боковыми стенками, обеспечивающего целостность картофеля.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины, содержащее установленное на раме полотно просеивающего пруткового элеватора, снабжено упругими элементами ограничения контакта корнеклубнеплодов с рамой, выполненными в виде прутков овального сечения, которые расположены вдоль полотна элеватора, с его боков параллельно раме и симметрично относительно его центральной оси, причем закреплены они консольно к прутку элеватора так, что ширина максимального овального сечения овала прутка параллельна направлению движению элеватора, а на раме перед элеватором установлены жесткие пластины, при этом напряжение σ сжатия корнеклубнеплода определяется по формуле
р
1
2
1
2
1
2
2
2
где n - коэффициент, зависящий от кривизны главных нормальных сечений взаимодействующих тел в точке контакта; R - радиус скругления упругого элемента элеватора, м; R - радиус корнеклубнеплода, м; Е - модуль упругости материала поверхности упругого элемента, Н/м; Е - модуль упругости корнеклубнеплода, Н/м; µ - коэффициент Пуассона материала поверхности упругого элемента; µ - коэффициент Пуассона корнеклубнеплода; Р - сжимающая сила, т.е. сила воздействия корнеклубнеплодоносного пласта на корнеклубнеплод; причем покрытие жестких пластин с внешней стороны, а также консольно закрепленные упругие элементы прутков элеватора выполнены эластичными.
Предлагаемое устройство поясняется схемами, где
на фиг.1 показано сепарирующее устройство, вид сверху;
на фиг.2 - сепарирующее устройство, вид слева;
на фиг.3 - прутки сепарирующего устройства (виды спереди и сверху).
Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины содержит установленный на раме 1 просеивающий прутковый элеватор 2, симметрично относительно продольной оси устройства на концах прутков 3 с внешней стороны пруткового элеватора 2 перпендикулярно плоскости, касательной к его сепарирующей поверхности, консольно закреплены упругие элементы 4, выполненные в виде прутков овального сечения, причем упругие элементы 4 ориентированы таким образом, что максимальная ширина их овального сечения параллельна направлению движения пруткового элеватора 2. Для исключения попадания корнеклубнеплодов в зазор между боковыми стенками 6 рамы 1 и упругими элементами 4 прутков 3 элеватора 2 над боковыми краями рабочей ветви элеватора 2 в его передней части на раме 1 установлены сужающие поток сепарируемого материала жесткие пластины 5. Для снижения повреждений корнеклубнеплодов покрытие 7 сужающих поток сепарируемого материала пластин 5 с внешней стороны, а также консольно закрепленные упругие элементы 4 прутков 3 элеватора 2 выполнены эластичными.
Устройство работает следующим образом. Сепарируемый материал с подающего транспортера или с подкапывающего рабочего органа (подкапывающий рабочий орган на фигурах не показан) поступает на полотно просеивающего пруткового элеватора 2. В передней части элеватора 2 поток сепарируемого материала сужается жесткими пластинами 5 с эластичным покрытием 7, установленными на раме 1, что необходимо для исключения попадания корнеклубнеплодов в зазор между боковыми стенками 6 рамы 1 и упругими элементами 4 прутков 3 элеватора 2. По мере продвижения по прутковому элеватору 2 часть сепарируемого материала смещается к боковым краям пруткового элеватора 2, но это смещение ограничивается упругими элементами 4, консольно закрепленными на концах прутков 3 с внешней стороны элеватора 2 перпендикулярно плоскости, касательной к сепарирующей поверхности последнего, чем обеспечивается снижение повреждений корнеклубнеплодов за счет исключения их защемления между боковыми стенками 6 рамы 1 и прутковым элеватором 2. Упругие элементы 4 выполнены в виде прутков овального сечения, изготовленных из эластичного материала, и ориентированы таким образом, что максимальная ширина их овального сечения параллельна направлению движения пруткового элеватора 2, чем обеспечивается возможность их прогиба на некоторый угол в направлении боковых стенок 6 рамы 1 и ограничение контакта корнеклубнеплодов с металлической поверхностью боковых стенок 6 рамы 1, что снижает повреждения корнеклубнеплодов.
1
2
При взаимодействии корнеклубнеплодов с упругими элементами 4 пруткового элеватора 2 и корнеклубнеплоды, и упругие элементы 4 деформируются, при этом образуется некоторая контактная площадка. Боковая поверхность упругих элементов 4 имеет овальное сечение с радиусом скругления R в точке соприкосновения, клубень картофеля имеет шарообразную форму с радиусом R. При этом площадка контакта соприкасающихся корнеклубнеплода и упругого элемента 4 будет иметь форму эллипса, причем давление между ними будет принимать наибольшее значение в центре площадки контакта, и по величине оно не должно превышать значения максимально допустимого контактного напряжения σ, при котором корнеклубнеплоды будут получать повреждения выше агротехнических требований. Согласно теории Герца, давление в центре площадки контакта при данной постановке задачи равно
где Σk - сумма главных кривизн соприкасающихся тел, м;
η - упругая постоянная соприкасающихся тел;
Р - сжимающая сила, т.е. сила воздействия клубненосного пласта на клубень, Н;
р
n - коэффициент, зависящий от кривизны главных нормальных сечений взаимодействующих тел в точке контакта.
1
2
Учитывая, что боковая поверхность упругих элементов 4 имеет овальное сечение радиуса R в точке соприкосновения, корнеклубнеплод имеет шарообразную форму с радиусом R, то сумма главных кривизн соприкасающихся тел (корнеклубнеплода и упругого элемента 4)
1
где R - радиус упругого элемента 4 пруткового элеватора 2, м;
2
R - радиус корнеклубнеплода, м.
Принимая во внимание, что тела (корнеклубнеплод и упругий элемент 4) изотропны, и их свойства описываются двумя парами параметров (модулями упругости и коэффициентами Пуассона), то упругая постоянная соприкасающихся тел
1
где µ - коэффициент Пуассона материала поверхности упругого элемента 4;
1
2
Е - модуль упругости материала поверхности упругого элемента 4, Н/м;
2
µ - коэффициент Пуассона корнеклубнеплода;
2
2
Е - модуль упругости корнеклубнеплода, Н/м.
Таким образом, напряжение сжатия корнеклубнеплода
1
2
1
2
1
2
На основе выражения (4), принимая во внимание, что σ=f(R,R,Е,Е,µ,µ,Р), возможно осуществлять выбор рациональных конструктивных параметров и материала упругих элементов 4 пруткового элеватора 2 с необходимыми физико-механическими свойствами, одновременно учитывая физико-механические свойства корнеклубнеплодов данного сорта или степени зрелости, а также оптимизировать величину подачи вороха на прутковый элеватор 2, исходя из максимально допустимого значения силы сдавливания Р.
Применение предложенного устройства позволяет повысить равномерность распределения материала по поверхности сепарирующего устройства, уменьшить повреждаемость картофеля. Данное устройство является универсальным и может использоваться на любых корнеклубнеуборочных машинах.