КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЬ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к выкапывающим устройствам, используемым в картофелеуборочных машинах.
Известен картофелекопатель КТН-2Б содержащий раму, пассивные лемеха, основной и каскадный прутковые элеваторы, вибрационную решетку, карданную передачу, коробку передач, опорные колеса. (Краткий справочник по машинам для возделывания и уборки картофеля. Угланов М.Б., Грищенко Ф.В., Лукин В.Г. и др. М., Колос», 1976, С.67-73).
Известный картофелекопатель КТН-2Б, предназначен для выкапывания картофеля на легких и средних почвах, отсеивания почвы, частичного отделения клубней от ботвы и укладки их на поверхность поля.
Прутковые элеваторы, предназначенные для перемещения и размельчения клубненосного пласта, отделения почвы от клубней и отсева ее, расположены один за другим с перепадом по высоте. Они представляют собой решетчатые полотна с замкнутым контуром, верхние (рабочие) ветви которых движутся от лемехов к выходу. Верхняя ветвь каскадного пруткового элеватора при движении встряхивается эллиптическими звездочками.
Пассивные лемеха подрезают клубненосные пласты, которые перемещаются на основной прутковый элеватор. Полотно основного пруткового элеватора движется с большей скоростью, чем картофелекопатель. Поэтому пласт, поступающий на него, растаскивается в продольном направлении и частично измельчается, что облегчает выделение клубней. Пласт, переходя с основного пруткового элеватора на каскадный, падает и дополнительно размельчается. Мелкая почва просеивается между прутками, а клубни, не разрушенные почвенные комки и ботва, сходят с каскадного элеватора в валок.
Известный картофелекопатель имеет недостатки.
Клубненосный пласт почвы, подрезаемый пассивным лемехом, перемещается на прутковый элеватор. Пассивные лемеха залипаются почвой и не крошат клубненосный пласт. Клубненосная почва сгруживается на лемехе перед прутковым элеватором. При работе картофелекопателя на различных почвах не возможно изменение положения пассивного лемеха.
Известно выкапывающее устройство корнеклубнеуборочной машины, содержащее раму, связанную шарнирно посредством подвесок и продольных тяг с основанием, несущим секционный лемех, по крайней мере, одна из секций которого выполнена в виде плоского выкапывающего элемента, выполненного поворотным в своей плоскости и подпружинен относительно основания, при этом каждая продольная тяга подпружинена относительно рамы посредством установленной вдоль этой тяги конической пружины сжатия. (А.с. ССР. №1014504. МПК A01D 21/02, 1981, опубл. 30.04.1983. Бюл. №16).
У известного выкапывающего устройства корнеклубнеуборочной машины каждый из лемехов выполнен из жестко закрепленной секции на основании и плоского выкапывающего элемента, который выполнен поворотным в своей плоскости относительно основания. Механизм поворота элемента выполнен в виде закрепленной на нем оси, установленной на основании при помощи подшипников. Плоский выкапывающий элемент связан с основанием посредством штока и пружины и снабжен упором. Продольные тяги связаны с рамой шарнирно и подпружинены относительно нее коническими пружинами сжатия, расположенными вдоль этих тяг. Вслед за подпружиненным лемехом установлен приемный прутковый элеватор.
Известное выкапывающее устройство корнеклубнеуборочной машины работает следующим образом.
До соприкосновения с почвой пружина, которая установлена на штоке и плоский выкапывающий элемент связан с основанием, отрегулированная на необходимое усилие, и конические пружины сжатия, установленные на продольных тягах, удерживают подкапывающую часть лемехов в крайнем переднем положении, а подкапывающие лемеха прижаты к упорам, жестко закрепленным к лемехам с нижней стороны.
При заглублении лемехов вследствие неравномерности сопротивления почвы, на подвижные части лемехов действуют переменные силы. Которые заставляют плоский выкапывающий элемент совершать колебания вокруг оси. Пласт почвы при этом испытывает поперечные воздействия и дробится
Вследствие неравномерности сопротивления почвы на лемеха, закрепленные на основании, усилия передаются на конические пружины сжатия, расположенные вдоль продольных тяг и продольные силы заставляют основание с лемехами и боковинами колебаться в продольной плоскости с частотой определяемой связностью почвы.
В результате конические пружины улучшают транспортирование клубненосного пласта почвы через лемеха к прутковому элеватору.
Пружина, которая установлена на штоке под выкапывающим элементом, не только удерживает подкапывающую часть лемехов в крайнем переднем положении, но и заставляет плоский выкапывающий элемент лемехов совершать колебания вокруг оси, установленной на оси при помощи подшипников, достигая повышенное крошение и подвижность клубненосного пласта.
Известное выкапывающее устройство имеет недостатки.
Каждый из лемехов выполнен из жестко закрепленной секции на основании, и только дополнительный плоский выкапывающий элемент, выполнен поворотным в своей плоскости относительно основания. То есть, все лемеха совершают колебания вокруг оси установленной на основании при помощи подшипников. В результате достигается незначительное крошение клубненосного пласта.
Кроме того, сам механизм выкапывающего устройства корнеклубнеуборочной машины является сложным и при этом снижается надежность известного устройства в работе.
Также известно выкапывающее устройство картофелеуборочной машины, содержащее раму и лемех, выполненный в виде подпружиненного плоского подкапывающего элемента, кронштейн лемеха установленный в поперечном отверстии рамы с возможностью возвратно-поступательного перемещения и регулирования жесткости пружины, причем кронштейн выполнен с лапкой для закрепления лемеха, причем в кронштейне выполнены регулировочные отверстия для изменения жесткости пружины. (Патент на полезную модель РФ №50366, МПК A01D 21/02, 2005, опубл. 20.01.2006).
Известное выкапывающее устройство картофелеуборочной машины представляет собой плоский лемех, связанный с рамой посредством кронштейна. Лемех закреплен на лапке кронштейна с помощью болтового соединения. Кронштейн установлен в поперечном отверстии рамы и удерживается с одной стороны упорной шайбой и пружиной, а с другой стороны шайбой, гайкой и шплинтом. За счет регулировочный отверстий расположенных в кронштейне и гайки имеется возможность изменять жесткость пружины в зависимости от условий работы.
Известное выкапывающее устройство картофелеуборочной машины работает следующим образом.
До соприкосновения с почвой пружина отрегулирована на необходимое усилие и находится в покоящемся состоянии. При заглублении лемех на установленную глубину вследствие неравномерного сопротивления почвы, на лемех действуют переменные силы, которые передаются через упорную шайбу кронштейна на пружину, и заставляют кронштейн с лемехом совершать возвратно-поступательные колебания с частотой, определяемой связностью почвы. Пласт почвы при этом испытывает продольное воздействие и дробится. Этим достигается крошение клубненосного пласта почвы, улучшается транспортирование пласта почвы через лемех к прутковому элеватору.
Известное выкапывающее устройство позволяет упростить конструкцию при уменьшении сгруживания клубненосного пласта при работе картофелеуборочной машины на различных типах почв.
Известное выкапывающее устройство картофелеуборочной машины имеет недостатки.
Качество работы картофелекопателей зависит от конструктивных и установочных параметров подкапывающих лемехов. К ним относятся ширина и длина лемеха, углы раствора лезвий и наклона к горизонту, глубина подкапывания. На качество работы картофелекопателя также зависит частота и амплитуда колебаний лемеха, если лемех установлен активным.
Ширина лемеха определяется шириной гнезда залегания клубней, отклонением оси рядка от оси лемеха (из-за не прямолинейности рядка и неточности движения картофелеуборочного агрегата, а также глубиной подкапывания и углом естественного откоса клубней в почве.
Угол раствора лезвий выбирают из условий резания лезвием лемеха стеблей и корневищ со скольжением. При этом стебли легче перерезаются лезвием и быстрее сходят с лемеха, за счет чего снижаются забивание и сгруживание почвы.
п
Угол наклона лемеха к горизонту устанавливают таким, при котором соблюдается скольжение почвы по рабочей поверхности. Данное условие выполнимо при α<π/2-φ,
п
где φ - угол трения почвы по металлу.
п
Однако при малом угле α ухудшается крошение почвы, это затрудняет ее последующую сепарацию, а также компоновку сепарирующих устройств, особенно при небольшой (8-10 см) глубине подкапывания. В клубнеуборочных машинах с глубиной подкапывания пласта h=18…25 см, а с неподвижными лемехами α=25…35°. По такому же принципу устанавливают пассивные лемеха и подкапывающие лапы корнеуборочных машин, извлекающих корнеплоды теребильными устройствами. Однако у известного выкапывающего устройства, принятого за прототип, при выкапывании картофеля на различных типах почв и на разной глубине залегания клубней картофеля не изменяется угол наклона лемеха к горизонту. При этом происходит сгруживание клубненосной почвы на пассивных лемехах.
Задача, на решение которой направлено техническое решение полезной модели - предотвращение сгруживания клубненосной почвы на лемехах перед прутковым элеватором картофелекопателя при подкапывании картофеля на различных типах почв.
Техническое решение заключается в том, что плоский выкапывающий лемех установлен с возможностью изменения угла наклона в зависимости от типа и состояния почвы, и выполнен активным, то есть с возможностью изменения угла наклона лемеха к горизонту при работе в зависимости от связности почвы.
Технический решение достигается тем, что картофелекопатель, содержащий раму, опорные колеса, прутковые элеваторы, выкапывающее устройство, выполненное в виде плоского подкапывающего элемента, и установленного на кронштейне в поперечном отверстии рамы, а лемех установлен с возможностью изменения угла наклона к горизонту, причем лемех подпружинен относительно кронштейна в вертикальной плоскости посредством конической пружины сжатия.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное выкапывающее устройство картофелекопателя отвечает требованиям «Существенные отличия».
Лемех установлен с возможностью изменения угла наклона к горизонту.
Лемех, подпружинен относительно кронштейна в вертикальной плоскости посредством конической пружины сжатия.
Технологический процесс механической обработки представляет собой процесс взаимодействия рабочего органа с обрабатываемым материалом. Следовательно, характер этого процесса зависит от геометрической формы рабочего органа (лемеха) почвообрабатывающей машины, картофелекопателя или другого орудия, взаимодействующего с почвой. Следовательно, действие на почву рабочих органов машин в первом приближении можно представить как воздействие клиньев различной формы. Согласно В.П. Горячкину, в пространстве трех измерений наиболее простым элементарным клином является плоский двухгранный. Клин имеет рабочую и опорную грани. Ребро грани, перпендикулярное к направлению движения, подрезает почвенный пласт в горизонтальной плоскости, а рабочая грань, то есть лемех картофелекопателя, поднимает его на себя. Чем больше угол α наклона лемеха к горизонту, тем значительнее крошение пласта. Поэтому угол α, расположенный в продольно-вертикальной плоскости, называют углом крошения. Характер деформации почвы под воздействием одного и того же элементарного клина, например с углом α, может быть весьма разнообразным в зависимости от ее свойств и состояния. В зависимости от механического состава, влажности и задерненности почва может быть сыпучей, пластичной, хрупкой или упругой.
Поэтому конструкция подкапывающего органа картофелекопателя должна позволять изменять угол α наклона лемеха к горизонту при подкапывании картофеля на различных типах почв.
Для изменения угла наклона лемеха к горизонту каждый лемех выполнен поворотным в вертикальной плоскости. При этом угол наклона лемеха к горизонту изменяется в зависимости типа почвы: легкие песчаные, пластичные, тяжелые сухие, задерненные влажные, включающие задерненный и незадерненный слои.
С целью предотвращения сгруживания клубненосной почвы перед прутковым элеватором каждый лемех установлен с возможностью изменения угла наклона к горизонту.
Для крошения клубненосного пласта при подрезании лемехом, меньшего залипания почвой и исключения сгруживания почвы и растительной массы перед прутковым элеватором, а также снижения тягового сопротивления картофелекопателя при работе на различных типах почв, за счет изменения угла наклона лемеха к горизонту, каждый лемех установлен подпружиненным относительно кронштейна в вертикальной плоскости посредством конической пружины сжатия.
Конические пружины, установленные на каждом кронштейне удерживают подкапывающий лемех в крайнем верхнем положении.
При работе картофелекопателя с выкапывающим устройством, выполненным в виде подпружиненного лемеха в вертикальной плоскости, изменяется угол наклона лемеха к горизонту в зависимости от типа и состояния почвы. Возможность изменения угла наклона лемеха к горизонту позволяет предотвратить сгруживание клубненосной почвы и растительной массы перед прутковым элеватором.
При работе картофелекопателя на подкапывающие лемеха в зависимости от типа состояния почвы действуют переменные силы, которые заставляют плоский лемех изменить угол наклона. Подрезаемый подпружиненным плоским лемехом клубненосный пласт при работе заявляемого выкапывающего устройства испытывает изменяющиеся воздействия и дробится, так как изменяется в процессе работы картофелекопателя угол наклона лемеха. Этим достигается крошение клубненосного пласта, а изменение угла наклона лемеха позволяет уменьшить залипание почвой и исключение сгруживания почвы и растительной массы перед прутковым элеватором, а также снижения тягового сопротивления картофелекопателя.
Картофелекопатель с заявляемым выкапывающим устройством предназначена для уборки картофеля на легких почвах, а также на тяжелых почвах с влажностью 27%. При работе на легких и тяжелых почвах плотность клубненосного пласта различна. Поэтому угол наклона лемеха изменяется за счет регулирования жесткости пружины.
Техническое решение поясняется чертежным материалом.
На фиг.1 - представлена принципиальная схема заявляемого картофелекопателя с установленным выкапывающим устройством; на фиг.2 - представлено выкапывающее устройство, вид сбоку.
Картофелекопатель содержит выкапывающее устройство в виде подпружиненного плоского лемеха 1, основной 2, каскадный 3 прутковые элеваторы. Выкапывающее устройство картофелекопателя выполнено в виде подпружиненного лемеха 1, установленного с возможностью изменения угла α наклона к горизонту. Выкапывающее устройство содержит лемех 1, который в нижней части закреплен на лапке кронштейна 4. Кронштейн 4 установлен в поперечном отверти рамы 5. Каждый лемех 1 в нижней части закреплен на лапках кронштейнов 4 шарнирно с помощью болтового соединения 6, а в верхней части лемех 1 закреплен шарнирно с помощью болтового соединения 7 и кронштейна 8. На кронштейне 8 между плоским лемехом 1 и кронштейном 9 установлена коническая пружина 10. Кронштейн 4 установлен в поперечном отверстии рамы 5 и удерживается с одной стороны упорной шайбой 11, а с другой стороны гайкой 12 и шплинтом 13. Кронштейн 8 установлен в поперечном отверстии кронштейна 9 и удерживается с одной стороны упорной шайбой 13 и пружиной 10, а с другой стороны гайкой 14 и шплинтом 15. За счет регулировочных отверстий 16, расположенных в кронштейне 8 и гайки 14, имеется возможность изменять жесткость конической пружины в зависимости от типа и состояния почвы, на которой используется заявляемый картофелекопатель.
Заявляемый картофелекопатель работает следующим образом. Коническая пружина 10, отрегулирована на необходимое усилие, которое определяется в зависимости от типа и состояния почвы. При работе картофелекопателя на заглубленный лемех 1, установленного на определенную глубину подкапывания клубненосного пласта, вследствие неравномерности сопротивления почвы, действуют переменные силы, которые передаются через опорную шайбу 13 кронштейн 8 на пружину 10 и заставляют кронштейн 8 с лемехом 1 изменять угол α наклона лемеха к горизонту. Угол α наклона лемеха к горизонту устанавливают в зависимости от типа, состояния и связности почвы. Жесткость конической пружины 10 регулируется гайкой 14 и устанавливается такой, при которой угол α наклона лемеха к горизонту устанавливается таким, при котором соблюдается скольжение почвы по рабочей поверхности лемеха.
Вследствие неравномерного сопротивления почвы, на лемех 1 действуют переменные силы, которые заставляют лемех изменять свое положение, то есть угол α наклона лемеха к горизонту. Пласт почвы при этом испытывает воздействие лемеха и крошится. Этим достигается крошение клубненосного пласта и улучшается транспортирование пласта через лемех 1 к прутковому элеватору 2. Путем установки необходимого угла α наклона лемеха 1 к горизонту, зависящего от типа и состояния почвы предотвращается сгруживание клубненосного пласта перед прутковым элеватором 2.
Применение картофелекопателя, позволяющего установить лемеха под определенным углом α к горизонту, зависящим от типа и состояния почвы, позволяющего изменять угол α наклона лемеха к горизонту в зависимости от связности почвы, позволит уменьшить сгруживание почвы перед прутковым элеватором и улучшить крошение клубненосного пласта.