Плуг-картофелекопатель для многорядной выкопки картофеля

Полезная модель относится к сельскохозяйственной технике, в частности к плугам с роторными рыхлителями, и предназначена для выкапывания картофеля и для обработки почвы.
Известен «Полосовой отвал плуга» (патент RU №242629 С1, МПК А01В 15/8 (2006. 01), 31.03.2010), содержащий стойку, башмак, лемех и укороченный отвал, у которого укороченная часть отвала выполнена в виде вибрирующих прутков. Данный плуг улучшает качество обработки почвы, в частности увеличивает крошение почвенного пласта.
Недостатком конструкции аналога является некачественное выполнение требований при обработках различных по физико-механическим свойствам почв, так как он не может настраиваться на различные виды лемешно-отвальных поверхностей (ЛОП): цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые, из-за отсутствия конкретного механизма, а также невозможность использования для выкопки картофеля.
Известно «Почвообрабатывающее орудие» (патент №2379864 С1, МПК А01В 3/00; А01В 15/00), которое используют для обработки почвы. Особенностью предлагаемого орудия является наличие двух лемехов: левого и правого на рабочем органе. Предлагаемое орудие содержит механизм навески, раму, опорные колеса и рабочие органы. Рабочий орган состоит из стойки, башмака, вертикального лемеха изогнутого в виде спирали, отвала и левого и правого горизонтальных лемехов.
Недостатком данной конструкции является недостаточное крошение почвы левым по ходу движения плоским лемехом и неравнозначная величина тягового сопротивления вышеописанного лемеха и полевой доски, а также невозможность использования для выкопки картофеля.
Известно «Комбинированное орудие для возделывания картофеля» (патент RU №2552900 С1, МПК А01В/ 17/00, А01В 49/00, А01Д 13/00), которое предназначено для выкапывания картофеля и основной обработки почвы путем переналадки, принятое за прототип как наиболее близкое по технической сущности. Устройство содержит раму, плужные корпуса с укороченными отвалами, и расположенные позади них, приводные вертикальные роторы с втулками, в нижней части которых закреплены выкапывающие пластины в виде многоугольника, опорное колесо с механизмом заглубления рабочих органов. Для обработки почвы снимают выкапывающие пластины и ставят три яруса рыхляще-подрезающих элементов.
Недостатком данного устройства является некачественное выполнение технологического процесса при выкопке двух рядов картофеля и более и значительное тяговое сопротивление при этом.
Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является устройство для осуществления способа по патенту №2409926 «Способ уборки картофеля и устройство для его осуществления / Бледных В.В. и др., заявка 2009107472/21 опубл. 27.01.2011. - Бюл. № 3 - 5 с.). Способ уборки картофеля с двух рядов при гребневой посадке и настройка устройства состоит в следующем: при колее колес трактора в 140 см первый комбинированный рабочий орган (пассивный рабочий орган и ротор) остается на своем месте крепления на раме, второй пассивный рабочий орган смещается влево по ходу движения на 30 см, а второй ротор смещается влево по ходу движения на 15 см. Устройство состоит из рамы, комбинированных рабочих органов, включающих пассивные рабочие органы, состоящие из лемеха, укороченного отвала, полевой доски, башмака, стойки и, расположенные позади них, приводные вертикальные роторы, в нижней части которых закреплены выкапывающие пластины в виде многоугольника, опорное колесо с механизмом заглубления рабочих органов.
Экспериментальные данные показали, что толщина раскиданного вороха около 3-4 см, при этом товарные клубни картофеля размером не менее 3 см в диаметре оказываются визуально доступными для полного их сбора, в зависимости от параметров гребня такая толщина почвенного слоя образуется при ширине разбрасываемой почвы полосой 1-1,5 м. Ширина полосы формируется изменением поступательной скорости агрегата и частотой вращения ротора. При частоте вращения ротора не более 400 об/мин повреждение клубней не превышает 4%. При колее колес трактора 140 см под ним остается два гребня. Благодаря малому зазору между первым отвальным корпусом и первым ротором устраняется просыпание почвы и клубней, а между вторым ротором и первым отвальным корпусом образуется необработанная полоска, совпадающая с междурядьем. Как следствие, с первого ряда увеличивается дальность отбрасывания вороха и уменьшается содержание почвы в нем. Благодаря увеличенному зазору между рабочими органами второго комбинированного комплекта происходит просыпание почвы и клубней через этот зазор. Из-за возросшего тягового сопротивления уменьшается скорость движения агрегата до 7-8 км/ч. Из-за снижения высоты траекторий частиц вороха, поступающих к ротору от второго пассивного корпуса, снижается дальность их отбрасывания, следовательно, клубни первого ряда меньше засыпаются. Просыпание вороха и клубней за второй отвальный корпус расширяет полосу распределения клубней двух рядов до 1,8…2 м. При этом достигается визуальная доступность не менее 95% клубней.
Таким образом, в процессе проведения экспериментов и анализа литературных источников обнаружились два больших недостатка по данному способу и устройству:
во-первых, просыпание почвы и клубней картофеля между увеличенным расстоянием между вторым пассивным рабочим органом и вторым ротором, в результате чего при последующих проходах трактор давит колесами просыпавшийся в этот увеличенный зазор картофель. В то же время наличие просыпавшейся почвы необходимо для выравнивания площадки падения картофеля. Неровная площадка способствует засыпанию картофеля почвой, что ведет к увеличению потери картофеля при ручной уборке;
во-вторых, работа второго ротора происходит в более тяжелых условиях, чем первого ротора, когда ему приходится не только отбрасывать и крошить, но и подрезать клубненосный пласт. Это увеличивает тяговое сопротивление, что оказывает серьезное влияние на себестоимость процесса уборки картофеля.
В связи с вышеизложенным, недостатком прототипа является низкое качество выполнения технологического процесса при выкопке двух и более рядков картофеля.
Таким образом, задачей заявляемой полезной модели является повышение качества выполнения технологического процесса при выкопке двух и более рядков картофеля.
Поставленная задача решается тем, что плуг-картофелекопатель для многорядной выкопки картофеля, состоящий из рамы, комбинированных рабочих органов, включающих пассивные рабочие органы, состоящие из лемеха, укороченного отвала, башмака, стойки и, расположенные позади них, приводные вертикальные роторы, в нижней части которых закреплены выкапывающие пластины в виде многоугольника, опорное колесо с механизмом заглубления рабочих органов, в отличие от прототипа, снабжен дополнительным лемехом с уменьшающимся углом крошения от носка к пятке, прикрепленным к плужному корпусу посредством жестко закрепленной к башмаку постели и его длина равна длине серийного плужного лемеха, а угол между основным и дополнительным лемехами равен 70-90°; длина укороченного отвала соответствует половине длины образующих, а его основание по длине равно длине лемеха, бороздной обрез укороченного отвала выполнен как часть дуги с центром вращения на носке лемеха с радиусом, равным длине лемеха, при этом уменьшенная часть отвала выполнена в виде криволинейных выдвижных упругих стержней, закрепленных посредством болтов с потайной головкой и регулировочных шайб со стороны нерабочей поверхности укороченного отвала с возможностью регулировки по длине за счет регулировочных отверстий, выполненных на плоской части криволинейных выдвижных упругих стержней, а позади верхнего криволинейного выдвижного упругого стержня, вплотную к нему, установлена гребенка, состоящая из криволинейной пластины, шарнирно закрепленной к стойке рабочего органа, на которой установлены криволинейные зубья, соединенные с криволинейной пластиной посредством болтов с потайной головкой и регулировочных отверстий, криволинейная пластина дополнительно скреплена крепежной криволинейной накладкой, соединенной с криволинейными выдвижными упругими стержнями посредством болтов с потайной головкой, при этом укороченный отвал, криволинейные выдвижные упругие стержни и криволинейные зубья в совокупности составляют развертывающуюся лемешно-отвальную поверхность, причем с левой стороны по ходу движения на рабочем органе установлен дополнительный лемех, имеющий уменьшающийся угол крошения от носка к пятке, крепежная криволинейная накладка расположена с обратной стороны рабочей поверхности рабочего органа в месте ее соединения с криволинейной пластиной гребенки выполнен сквозной продолговатый паз, а криволинейность крепежной криволинейной накладки совпадает с криволинейностью криволинейных зубьев гребенки.
Количество регулировочных шайб и регулировочных отверстий на криволинейных выдвижных упругих стержнях и количество регулировочных отверстий на криволинейных зубьях гребенки равно четырем, в соответствии с основными существующими видами лемешно-отвальных поверхностей.
Углы крепления криволинейных выдвижных упругих стержней с бороздным обрезом укороченного отвала и криволинейных зубьев гребенки с плоскостью криволинейной пластины равны углу траектории вступления и движения клубненосного пласта по поверхности укороченного отвала, а межстержневое и межзубовые расстояние составляют не более 3 см в соответствии с установленными размерами фракций собираемого картофеля.
К раме плуга в местах крепления плужных корпусов с укороченными отвалами и расположенных позади них, приводных вертикальных роторов с втулками жестко закреплены несущие балки, расположенные перпендикулярно направлению движения.
Совокупность существенных признаков технического решения приводит к качественной выкопке двух и более рядков картофеля в процессе уборки картофеля, кроме того:
уменьшенный отвал позволяет более интенсивно просыпать (сепарировать) почву через криволинейные выдвижные упругие стержни и гребенку, что способствует созданию более ровной поверхности и, как следствие, более равномерно распределять клубненосный пласт на ней при последующем проходе и созданию визуальной видимости выкопанного картофеля;
криволинейные выдвижные упругие стержни способствуют минимализации расстояния между ними и ротором, а также расстояния между стержнями и криволинейными зубьями гребенки между собой, все это позволяет картофелю и крупным кускам почвы (более 3 см) не проходить через них в процессе сепарации, и не травмировать картофель колесами трактора при последующем проходе;
очень важно, что криволинейные выдвижные упругие стержни, уменьшенный отвал, криволинейные зубья гребенки в совокупности составляют развертывающуюся лемешно-отвальную поверхность, что позволяет клубненосному пласту двигаться без задержек на этой поверхности в соответствии с законами механики. Кроме того, наличие регулировочных шайб и регулировочных отверстий на криволинейных выдвижных упругих стержнях и регулировочных отверстий на криволинейных зубьях гребенки в совокупности со сквозным продолговатым пазом на крепежной пластине позволяет создавать существующие типы ЛОП: цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые путем перемещения стержней и зубьев;
углы крепления криволинейных выдвижных упругих стержней с бороздным обрезом уменьшенного отвала и криволинейных зубьев гребенки с плоскостью пластины равны углу траектории вступления и движения клубненосного пласта по поверхности уменьшенного отвала. Это приводит к повышению качества работы, так как никаких препятствий клубненосный пласт в процессе движения не испытывает.
Значительному повышению качества работы также способствует дополнительный лемех, выполняющий роль полевой доски.
Предварительное разрушение клубненосного пласта также способствует более лучшему отделению почвы от клубней. Уменьшающийся от носка к пятке угол крошения лемеха способствует более значительному взаимодействию комков почвы разного размера (так как углы крошения разные), что, в конечном счете, способствует улучшению крошения клубненосного пласта.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема рамы, вид сверху;
фиг. 2- общий вид плужного корпуса с укороченным отвалом, вид сбоку;
фиг. 3 - крепежная криволинейная накладка;
фиг. 4 - гребенка с криволинейными зубьями и пластиной, вид спереди;
фиг. 5 - приводной вертикальный ротор с втулками;
фиг. 6 - крепление дополнительного лемеха к плужному корпусу.
Плуг-картофелекопатель для многорядной выкопки картофеля содержит раму, имеющую несущий брус 1 (фиг. 1) для плужных корпусов с укороченными отвалами 5 (пассивные рабочие органы) и несущий брус 2 для приводных вертикальных роторов с втулками 6 (активные рабочие органы). Рама в местах крепления пассивных рабочих органов 5 и активных рабочих органов 6 имеет жестко закрепленные несущие балки 3 и 4, расположенные перпендикулярно направлению движения плуга-картофелекопателя. Пассивный рабочий орган 5 (фиг. 1) и активный рабочий орган 6 (фиг. 1, 5) составляют вместе комбинированный рабочий орган.
Пассивный рабочий орган5 включает в себя укороченный отвал 7, имеющий полевой 8 и бороздной 9 обрезы (фиг. 2), образующие отвала 10, основание отвала 11 по длине равно лемеху 12. Бороздной обрез 9 отвала 7 выполнен как часть дуги с радиусом равным длине лемеха 12 с центром вращения на носке 13 последнего.
При этом укороченная часть отвала 7 выполнена в виде криволинейных выдвижных упругих стержней 14, закрепленных с нерабочей стороны укороченного отвала 7 посредством болтов с потайной головкой 15.
Для регулировки положения криволинейных (фиг. 2) выдвижных, упругих стержней (их выдвижения) выполнены регулировочные отверстия 16 на плоской части 17 последних и шайбы 18, а позади верхнего криволинейного выдвижного упругого стержня установлена гребенка, состоящая из криволинейной пластины 19 с помощью шарнирного соединения 21 закрепленной к стойке22. На гребенке закреплены криволинейные зубья 23, соединенные с криволинейной пластиной 19, посредством болтов с потайной головкой 20 (фиг. 4) и регулировочных отверстий 24 (фиг. 3).
Криволинейная пластина 19 дополнительно скреплена посредством сквозного продолговатого отверстия 25 и болтового соединения с крепежной криволинейной накладкой 26, которая соединена с криволинейными выдвижными упругими стержнями 14 посредством болтов с потайной головкой 15 (фиг. 2).
С левой стороны по ходу движения на рабочем органе вместо полевой доски, посредством постели 27 (фиг. 6), жестко закрепленной к башмаку 28, установлен дополнительный лемех 29, имеющий уменьшающийся угол крошения от носка к пятке лемеха (α).
1
2
3
1
2
3
Дополнительный лемех закреплен на постели 27, которая жестко соединена с башмаком. Угол между основным и дополнительным лемехом равен ε=70°-90° (что обеспечивает оптимальное крошение почвы) (фиг. 6). При угле равном менее 70° будет низкое крошение почвы, при угле более 90° будет повышенное тяговое сопротивление. Углы крепления криволинейных выдвижных упругих стержней с бороздным обрезом уменьшенного отвала (β) и криволинейных зубьев гребенки с плоскостью криволинейной пластины (β) равны углу траектории вступления и движения клубненосного пласта по поверхности уменьшенного отвала (β), то есть β=β=β
Предлагаемый плуг-картофелекопатель работает следующим образом.
Перед проведением работы по многорядной выкопке картофеля плуг-картофелекопатель настраивают:
1. При гребневой посадке картофеля с междурядьем 70 см для выкапывания картофеля первый комбинированный рабочий орган, включающий пассивный 5 и активный 6 рабочие органы, не перемещают по несущим балкам 3, 4, оставляют так, как он был настроен на ширину захвата 35 см и данный комбинированный рабочий орган взаимодействует с одним рядком картофеля. У второго комбинированного рабочего органа пассивный рабочий орган 5 перемещается влево на 30 см по несущей балке 3, а активный рабочий орган 6 по своей несущей балке 4 перемещается влево на 15 см.
2. В настоящее время существует 4 основных вида лемешно-отвальных поверхностей:
max
0
цилиндрическая Δγ=γ-у=0°÷2°
max
0
культурная Δγ=γ-γ=2°÷7°
max
0
полувинтовая Δγ=γ-γ=7°÷15°
max
0
винтовая Δγ=γ-γ>15°
max
γ - угол между верхней образующей отвала и направлением движения рабочего органа.
0
γ - угол между линией стыка лемеха и отвалы и направлением движения рабочего органа.
Замерить вышеотмеченные углы можно угломером.
Чем больше разница (Δγ) вышеотмеченных углов, тем больше «загиб» отвала лемешно-отвальной поверхности.
В соответствии с рекомендациями, определяют тип лемешно-отвальной поверхности для обработки конкретного вида почвы, для получения минимального тягового сопротивления и максимального качества обработки.
Таким образом, выставляется конкретный вид лемешно-отвальной поверхности, для чего:
а) отпускают болты крепления криволинейных выдвижных упругих стержней 14 с уменьшенным отвалом и с крепежной криволинейной накладкой 26, отпускают болт крепления в сквозном продолговатом пазу 25. Посредством регулировочных отверстий выдвигают или задвигают криволинейные выдвижные упругие стержни 14, в месте крепления которых снимают или ставят регулировочные шайбы 18 в соответствии с определенным типом лемешно-отвальной поверхности, тем самым изменяют загиб лемешно-отвальной поверхности.
б) затягивают все болты крепления при соответствующем виде лемешно-отвальной поверхности,
в) за счет шарнирного соединения 21 поворачивают гребенку влево или вправо, а затем посредством регулировочных отверстий 24 закрепляют в определенном положении криволинейные зубья23 на криволинейной пластине 19.
Все закрепляют таким образом, чтобы укороченный отвал 7, криволинейные выдвижные упругие стержни 14 и криволинейные зубья 23 в совокупности составляли развертывающуюся лемешно-отвальную поверхность соответствующего вида.
В соответствии с четырьмя существующими видами лемешно-отвальной поверхности, конкретная поверхность настраивается четырьмя регулировочными шайбами 18 и четырьмя регулировочными отверстиями 16 на криволинейных выдвижных упругих стержнях 14 и криволинейных зубьях 23. «Загибу» лемешно-отвальной поверхности также способствует сквозной продолговатый паз25, в котором перемещается болт крепления при настройке на соответствующую лемешно-отвальную поверхность.
3. Настраивают заданную глубину выкопки картофеля посредством винтового механизма опорного колеса, а частоту вращения ротора активного рабочего органа посредством частоты вращения коленчатого вала двигателя трактора и выбором конкретной передачи на коробке передач трансмиссии трактора.
После проведения всех настроек, приступают к копке картофеля. Первый комбинированный корпус пассивным рабочим органом 5 подкапывает клубненосный пласт, который движется по укороченному отвалу 7, затем поступает на криволинейные выдвижные упругие стержни 14, у которых межстержневое расстояние составляет не более 3 см. Почва, за исключением крупных кусков и товарного картофеля, просыпается между стержнеми, заравнивает борозду, образованную пассивными рабочими органами 5.
Если клубненосный пласт поднимается выше криволинейных выдвижных упругих стержней 14, то он попадает на гребенку с криволинейными зубьями 23, через которые комки почвы меньше или равные 3 см в диаметре просыпаются в борозду, образованную пассивными рабочими органами 5 выравнивая поверхность для последующих проходов, а картофель и крупные комья земли размером больше 3 см (ворох) поступают на ротор активного рабочего органа 6, который взаимодействует с ними, образуя слой высотой 3-4 см.
При этом товарный картофель находится в зоне визуальной видимости и хорошо подбирается. Ширина разбрасывания составляет 1,0-1,5 м.
Второй пассивный рабочий орган, перемещенный на 30 см влево, подкапывает следующий клубненосный пласт и производит те же технологические операции, что и первый пассивный рабочий орган. После просеивания почвы, оставшийся ворох второй пассивный рабочий орган подает на второй активный рабочий орган. Второй активный рабочий орган работает в более сложных условиях, чем первый, так как ему приходится подрезать часть клубненосного пласта, поднимать его и разбрасывать вместе с ворохом от второго пассивного рабочего органа.
В связи с тем, что второй активный рабочий орган поднимает клубненосный пласт, то высота подъема меньше, чем когда он подается с пассивного рабочего органа, следовательно, и ширина разбрасывания будет немного меньше, чем у первого активного рабочего органа, но достаточная для того, чтобы товарный картофель был в зоне визуальной видимости, а самое главное, картофель, выкопанный первым комбинированным рабочим органом, не забрасывается ворохом от второго активного рабочего органа.
Таким образом, полностью соблюдается технологический процесс при многорядной выкопке картофеля, что повышает качественный сбор выкопанного картофеля.
Работа второго активного рабочего органа в вышеописанных условиях приводит к незначительному (примерно на 7%) повышению тягового сопротивления комбинированного рабочего органа. Однако наличие дополнительного лемеха, выполняющего роль полевой доски на плужном корпусе с укороченным отвалом, компенсирует это повышение тягового сопротивления.
Из земледельческой механики известно, что размер скалываемых кусков почвы при обработке зависит от величины угла крошения.
Установлено, что чем больше угол крошения (в определенных пределах), тем меньших размеров скалываются куски почвы (лучше крошится пласт).
4
3
2
1
В заявляемом техническом решении на дополнительном лемехе 29 (фиг. 6) предложен уменьшающийся угол крошения от носка к пятке дополнительного лемеха (α>α>α>α), а это значит, совокупность углов крошения по длине дополнительного лемеха, что приводит к скалыванию кусков клубненосного пласта разных размеров, которые интенсивно взаимодействуют между собой, что улучшает крошение клубненосного пласта и снижает тяговое сопротивление при последующих проходах, так как клубненосный пласт уже разрушен.
За счет использования полезной модели снижается травмирование выкапываемого картофеля и повышается качество рабочего процесса копки картофеля.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого технического решения, является повышение качества выполнения технологического процесса при выкопке двух и более рядков картофеля.