СПОСОБ УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
POTATO HARVESTING METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к способу уборки картофеля и устройствам для ее осуществления.
Известен способ выкапывания картофеля копачами [Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. - М.: Машиностроение, 1984, с.15], рабочим органом которых обычно является двухотвальный корпус. При работе корпус проходит по середине рядка, раскрывая его на две стороны.
Недостатком такого способа является большая трудоемкость подбора клубней после прохода копача и высокие, до 30%, потери в почве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ выкапывания картофеля копалками швыряльного типа, далее швырялки [Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. - М.: Машиностроение, 1984, с.15], технологический процесс работы которых осуществляется следующим образом: при движении лемех подрезает почвенный пласт с картофелем, который после схода с него разрушается и разбрасывается по поверхности поля элементами вращающегося ротора, перпендикулярно ходу машины.
Известно устройство роторного картофелекопателя КТН-1А [Карпенко А.Н., Зеленова А.А., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 1972, с.316], который состоит из пассивного рабочего органа (подкапывающего лемеха) и активного ротора, вращающегося на горизонтальном валу. Технологический процесс осуществляется следующим образом: при движении лемех подрезает почвенный пласт с картофелем, который после схода с пассивного рабочего органа разрушается и разбрасывается по поверхности поля элементами вращающегося ротора, перпендикулярно ходу машины. После прохода швырялки получается полоса шириной до 3 метров, на поверхности которой располагается основная масса клубней.
Недостатками данного устройства для выкапывания картофеля являются: травмирование клубней до 10%; потери до 25%; повышенная энергоемкость подкапывания пласта почвы с картофелем из-за перпендикулярного ходу движения расположения подкапывающего лемеха.
Известен плуг-картофелекопатель (патент RU №2236771 Кл А01В 17/00, A01D 13/00), взятый в качестве наиболее близкого аналога к заявленному устройству, который состоит из последовательно закрепленных на раме пассивного рабочего органа (подкапывающего корпуса с отвалом) и активного рабочего органа (ротора). При движении плуга-картофелекопателя пласт почвы с картофелекопателем подрезается пассивным органом, частично разрушается и подается на ротор, вращающийся на вертикальном валу. Затем активный рабочий орган, ударяя по пласту, окончательно разрушает его и разбрасывает по поверхности поля вправо по ходу машины.
Технический результат - повышение производительности, уменьшение энергоемкости процесса выкапывания, травматизма и потерь клубней путем расширения универсализации комбинированных рабочих органов плуга-картофелекопателя.
Технический результат в части способа достигается тем, что способ уборки картофеля включает подкапывание и подъем клубненосного пласта, подачу его на вращающийся ротор и распределение по поверхности поля, при этом осуществляют предварительное удаление ботвы, а клубненосный пласт почвы на вращающийся ротор подают по винтовой линии, подвергают его ударному воздействию лопаток ротора по касательной, под углом к траектории его движения, при этом после распределения клубненосного пласта по выровненной и уплотненной с помощью выравнивателей-уплотнителей поверхности, осуществляют сепарацию картофеля при помощи сепарирующей решетки и образование из него валка, распределение клубненосного пласта осуществляют нечетными рабочими органами плуга-картофелекопателя.
Технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для осуществления способа уборки картофеля состоит из рамы и комбинированных рабочих органов, включающих пассивные рабочие органы, состоящие из лемеха, укороченного отвала, полевой доски, башмака и стойки, а также активные рабочие органы, состоящие из лопаток нижнего яруса, пальцев среднего яруса, расположенных по многозаходной винтовой линии, и лопаток верхнего яруса, причем полевые доски нечетных пассивных рабочих органов выполнены удлиненными, к ним прикреплены отражатели и сепарирующие решетки, а к стойкам четных пассивных рабочих органов прикреплены выравниватели-уплотнители со скреперами, соединенные с пластинами, расположенными на сепарирующих решетках, и с рамой плуга-картофелекопателя, причем в четных пассивных рабочих органах, в месте крепления башмаков и стоек, выполнены вертикальные сквозные пазы для регулировки глубины хода, а сепарирующие решетки выполнены в виде набора прутков, длина которых уменьшается от основания к вершине сепарирующей решетки, при этом к самому длинному прутку, расположенному в основании сепарирующей решетки, со стороны нерабочей части прутка, присоединена упрочняющая косынка, прутки имеют в поперечном сечении форму удлиненной равнобедренной трапеции, при этом большее основание равнобедренной трапеции расположено со стороны рабочей поверхности прутков.
Именно заявляемое устройство позволяет добиться наилучших результатов по сравнению с аналогами. Снижение энергоемкости подкапывания пласта почвы происходит из-за того, что лемех установлен под углом к ходу движения машины, травмирование уменьшается, потому что воздействие ротора на пласт почвы с картофелем происходит по касательной. Применение сепарирующей решетки позволяет снизить потери картофеля, так как позволяет извлекать на поверхность клубни, присыпанные почвой, а двухрядное устройство заявленного плуга-картофелекопателя повышает его производительность.
В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружен идентичный заявляемому способ, отличающийся от известных тем, что подкопанный пласт почвы с картофелем подвергают под углом к траектории его движения ударному воздействию по касательной, что снижает травмирование картофеля, и из разбросанного по поверхности поля картофеля образуют валок для облегчения его последующего подбора и повышения производительности из-за возможности выкапывания картофеля в «запас».
Для реализации способа и достижения заявляемого положительного результата по сравнению с известными конструкциями, устройство содержит следующие отличительные признаки: полевые доски нечетных пассивных рабочих органов выполнены удлиненными, к ним прикреплены отражатели и сепарирующие решетки новой конструкции, к стойкам четных пассивных рабочих органов с укороченным отвалом прикреплены выравниватели-уплотнители, соединенные с пластинами, расположенными на сепарирующих решетках, и рамой плуга-картофелекопателя.
Совокупность заявляемых признаков способа и устройства с достижением нового положительного результата не известны и не следуют явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критериям «новизна» и «изобретательский уровень»
На фиг.1 представлено устройство заявляемого двухрядного плуга-картофелекопателя, созданного на базе четырехкорпусного лемешно-роторного плуга. Оно состоит из рамы 1; опорного колеса 2 для регулировки глубины выкапывания; комбинированных рабочих органов, включающих пассивный рабочий орган 3 с укороченным отвалом и активный рабочий орган (ротор) 4; сепарирующей решетки 6; правого 7 и левого 5 скреперов, прикрепленных соответственно к правому 9 и левому 8 выравнивателям-уплотнителям поверхности поля (подложки). Пассивные рабочие органы 3 на раме установлены с соблюдением одинакового между ними расстояния. Башмаки 32 второго и четвертого рабочих органов соединяются со стойкой 27 (фиг.6) с возможностью изменения глубины срезания почвы лемехом в сторону уменьшения, по сравнению с первым и третьим рабочими органами до 60 мм. В новой конструкции по стойке выполнен продольный паз 31 длиной 60 мм и шириной, равной диаметру болта. Таким образом, башмак 32 можно закрепить со стойкой на разной высоте, двигая от исходного положения вверх от 0 до 60 мм. Нечетные комбинированные рабочие органы воздействуют на почву в гребне с клубнями, а четные пассивные рабочие органы срезают почву в междурядии.
Комбинированный рабочий орган плуга-картофелекопателя (фиг.6) включает пассивные рабочие органы, состоящие из лемеха 24, укороченного отвала 25, полевой доски 26, башмака 32 (фиг.7) и стойки 27, а также активные рабочие органы, состоящие из подъемных лопаток нижнего яруса 28, рыхлительных пальцев среднего яруса 29, расположенных по многозаходной винтовой линии, и лопаток верхнего яруса 30. Полевые доски 26 нечетных пассивных рабочих органов выполнены удлиненными, к ним прикреплены отражатели (на чертежах не видно) и сепарирующие решетки 6, а к стойкам четных пассивных укороченных рабочих органов прикреплены выравниватели-уплотнители, соединенные с пластинами, расположенными на сепарирующих решетках, и с рамой плуга-картофелекопателя. В четных пассивных рабочих органах в месте крепления башмаков 32 и стоек 27 выполнены вертикальные сквозные пазы 31 (фиг.7) для регулировки глубины хода.
Сепарирующая решетка 6 предназначена для частичного отделения почвы от вороха, смещения его направо, и освобождения полосы для разбрасывания вороха последующим рабочим органом и укладки остатков сепарированного вороха с преимущественным содержанием клубней в валок.
Сепарирующая решетка 6 состоит из прутков 12 (фиг.2), составляющих решетный блок. Один конец прутков приварен к поводку 16 с зазорами между прутками 20-35 мм и к плите 14 с таким же зазором. Можно составить решетки с различным зазором. Например, с зазором 20, 25, 30 и 35 мм для использования в различных условиях. Если почва сухая и крошится хорошо или клубни картофеля мелкие, то зазор уменьшают. Самый нижний пруток 13 имеет упрочняющую косынку 15, прикрепленную к прутку с задней стороны от поводка 16 и до конца прутка. Поводок 16 имеет два отверстия, служащие для крепления к сепарирующей решетке 6 правого выравнивателя-уплотнителя 9 (фиг.1).
Прутки имеют размер по толщине около 15 мм, длина самых верхних - около 60 мм, ниже расположенные прутки длиннее примерно на 50 мм по сравнению с выше расположенными. Такое расположение прутков позволяет получить растянутую укладку вороха и тонкий слой почвы, что облегчает выход клубней на поверхность.
Промежуточный узел крепления прутков к поводку 16 с передней стороны закрывается пластиной 17. Крепление пластины к решетке 6 с помощью двух скоб 18 позволяет их надежно зафиксировать от вертикального перемещения (ширина пятки скобы равна ширине зазора между прутками) и передвигать пластину вдоль решетки. Пластина выполняет три функции: закрывает узел крепления между поводком 16 и правым выравнивателем-уплотнителем 9; позволяет отдозировать проход комков почвы для засыпки борозды в следе гребня; отводить растительные остатки от поводка 16, чтобы избежать их зацепления и наматывания.
Важно, чтобы раскидываемый ворох (состоящий из почвы, клубней и растительных остатков) укладывался на ровную поверхность. Для достижения выровненной поверхности (подложки) служат левый 8 и правый 9 выравниватели-уплотнители (фиг.1).
Левый выравниватель-уплотнитель 8 с помощью кронштейнов 19 и 20 (фиг.3) крепится к стойке пассивного корпуса. Скрепер 5 и левый выравниватель-уплотнитель 8 соединяются между собой болтами через отверстия, выполненные в скрепере, и вертикальные пазы, выполненные в выравнивателе-уплотнителе 8. Такое соединение позволяет регулировать и корректировать по мере износа установку скреперов относительно поверхности почвы. Аналогичная конструкция и у правого выравнивателя-уплотнителя 9, имеющего регулировку скрепера 7 по высоте (фиг.4). Для повышения прочности конструкции левый и правый выравниватели-уплотнители соединяются между собой кронштейнами 21 (фиг.3). Растяжка с винтовым механизмом 11 (фиг.1) позволяет сохранять угол установки выравнивателей-уплотнителей к направлению движения в изначально смонтированном состоянии.
Более рациональным сечением прутков сепарирующего устройства является равнобедренная трапеция 23, большее основание которой расположено со стороны рабочей поверхности прутков и контактирует с очищаемым ворохом, углы большего основания выполнены с закруглением (фиг.5). Преимущество предлагаемого сечения (заштриховано) по сравнению с круглым сечением прутка заключается в том, что уменьшается сила, подталкивающая нижний пруток (следовательно, и весь решетный блок) наверх при соприкосновении с комочками почвы и неровностями поверхности. Вместо поверхности дуги в 90° выталкивающее усилие воспринимается поверхностью дуги в три, четыре раза меньшей площадью. А это способствует уменьшению колебаний сепарирующей решетки относительно поверхности поля. По этой же причине уменьшается сила, защемляющая мелкие клубни и комочки почвы между прутками, и обратная сила, расклинивающая прутки. Уменьшение силы защемления облегчает проскальзывание клубней и комочков вдоль прутков и проход между прутками мелких комочков, что приводит к более интенсивному процессу сепарации.
Заявленный способ уборки картофеля реализуется следующим образом. При возделывании картофеля с расстоянием между гребнями 70 см, колея пропашного трактора устанавливается на ширину 140 см. Регулированием длины цепей навесного механизма добиваются точного направления выкапывающих рабочих органов по гребням. В зависимости от глубины залегания клубней, регулированием положения опорного колеса 2 плуга-картофелекопателя добиваются необходимой глубины выкапывания. В зависимости от конфигурации поверхности междурядий, пассивные рабочие органы 3 устанавливаются с разницей, необходимой по отношению к глубине выкапывания. При этом необходимо соблюдение двух условий: получение ровной поверхности в междурядье и одинаковый уровень поверхностей междурядья и борозды в следе гребня после засыпки ее частично смещенной от междурядья и частично сепарированной от вороха почвой.
3
Срезание почвы междурядий на меньшую глубину позволяет оставлять на месте наиболее плотную часть почвы, чтобы не загружать сепарирующую решетку. Например, при разнице глубины борозды в следе гребня и в междурядье в 4 см и плотности почвы 1 г/см на длине 1 пог. м в одном междурядий остается 14 кг почвы. А масса почвы, выкапываемая с гребня, составляет примерно 40-50 кг на 1 пог. м. Более тонкая настройка для очистки поверхности почвы в междурядьях и толщины насыпанной в борозду за выкапывающими рабочими органами почвы достигается регулировкой выравнивателей-уплотнителей 8,9.
Настройка сепарирующей решетки 6 включает в себя подбор блока решет, регулирование положения решетного блока относительно поверхности поля, выбор положения защитной пластины 17 (фиг.2).
Подбор блока решет с различным зазором между прутками производится в зависимости от состояния почвы, размера клубней, массы почвы в гребнях и т.д. Регулирование положения решетного блока относительно поверхности поля производится изменением положения кронштейна 10 (Фиг.1), перемещением болта крепления по пазам кронштейна 10 и передвижением правого выравнивателя-уплотнителя 9 по пазу 22 (фиг.4). Если передвижение кронштейна 10 (Фиг.1) способствует перемещению левого края решетного блока, то перемещение скрепера 7 меняет зазор между поверхностью почвы. Зазор может находиться в пределах от 0 до 2 см по длине блока. В случае неудовлетворительной выровненности поверхности предпочтительно, чтобы зазор в передней части был минимальным, а в задней части соответствовал максимально допустимому значению.
Для выбора положения защитной пластины 17 (фиг.2) значение имеет засоренность вороха растительными остатками. Как правило, растительных остатков в междурядии бывает мало благодаря междурядным обработкам. Максимальное количество ботвы находится на вершине гребня. В процессе выкапывания и воздействия на пласт почвы роторного копателя основная масса растительных остатков от края борозды удаляется на расстояние, примерно 30-40 см. При условиях, когда растительные остатки попадают на решетный блок до узла крепления пластины 16 (фиг.2) с правым 9 выравнивателем-уплотнителем и наматываются на пластину, необходимо сместить защитную пластину левее, чтобы обеспечить скольжение растительной массы по решетному блоку.
Вождение трактора с заявляемым плугом-картофелекопателем осуществляется таким образом, чтобы пассивные рабочие органы проходили точно по гребням с картофелем. Лемех 24 пассивного рабочего органа 3 подрезает гребень с картофелем и подает его на укороченный отвал 25, где происходит движение по винтовой линии пласта почвы с картофелем и его частичное разрушение. Затем почва подается на активный рабочий орган 4, окончательно разрушается его лопатками 28, 29, 30 и разбрасывается в правую сторону на выровненную после предыдущего прохода выравнивателями-уплотнителями 8, 9 поверхность поля. Разбросанный картофель затем попадает на сепарирующую решетку 6, где происходит отделение его от почвы и растительных остатков и в конце на поверхности поля образуется валок картофеля.
Применение заявляемых способа и устройства позволит снизить энергоемкость подкапывания пласта почвы, уменьшить травмирование, снизить потери картофеля, повысить производительность устройства.
Применение в сельском хозяйстве заявляемого способа выкапывания картофеля и устройства для его осуществления позволит снизить себестоимость производства и получить дополнительную прибыль.