ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к катушечным высевающим аппаратам посевных машин и комплексов.
Известен катушечно-щеточный высевающий аппарат (Патент на изобретение РФ №2134502 A01C 7/12 Бюл. №31 от 10.11.2011 г.), состоящий из семенной коробки с розеткой, установленной на валу желобчато-щетчатой высевающей катушки со щеточным обрамлением, муфты и подпружиненного клапана. Ребра катушки выполнены по диагонали относительно торцов и под определенным углом таким образом, что, если провести параллельную линию относительно оси вращения катушки, то первый желобок левого торца катушки выходит на второй или третий желобок правого торца, а в торцевой части изготовлены ступенчато и по всей длине имеют щеточное обрамление, при этом зазор между подпружиненным клапаном и катушкой перекрыт щеточным обрамлением, высота которого должна быть больше трех размеров толщины семян высеваемой культуры. Прорези розетки выполнены под углом вхождения ребер катушки и по высоте ступенчато, но короче высоты щеточного обрамления ребер на величину прогиба щетины.
К недостаткам данного высевающего аппарата можно отнести: применение щеточного обрамления способствует необоснованному увеличению толщины активного слоя, снижающего равномерность распределения семян по площади рассева; не уточнен материал щеточного обрамления, что затрудняет оценку качества работы высевающего аппарата, а износ щеточного обрамления в процессе эксплуатации может привести к самопроизвольному истечению семян через прорези розетки; не обоснован поперечный профиль желобков катушки, оказывающий существенной влияние на качество заполнения их семенами и пульсацию потока семян; ребра катушки, выполненные по диагонали относительно торцов за счет большого угла установки, вызывают перемещение семян вдоль желобков катушки к розетке, где при взаимодействии с ней происходит повышенное травмирование семян; использование сплошной обоймы розетки вызывает заклинивание розетки в пространстве между обоймой и корпусом высевающего аппарата. Это приводит к снижению равномерности распределения семян по площади рассева на заданной глубине, а, следовательно, и к недобору части урожая.
Известен катушечный винтовой высевающий аппарат (Патент на полезную модель РФ №85789 A01C 7/12 Бюл. №23 от 20.08.2009 г.), который состоит из корпуса с накладкой, цилиндрической розетки, катушки, муфты и клапана. Желобки катушки имеют профиль в виде параболы и выполнены по винтовой линии с правыми витками. На боковой грани катушки расположена проточка, служащая для выхода семенного материала и препятствующая травмированию семян между винтовой поверхностью и муфтой.
К недостаткам данного высевающего аппарата можно отнести: использование цилиндрической розетки позволяет изменять норму высева только за счет изменения передаточного отношения редуктора, что существенно сужает область применения высевающего аппарата на различных культурах; винтовая поверхность с правыми витками при нижнем высеве семян неспособна увлечь семена от розетки, а наоборот направляет их к розетке, что вызывает повышенное травмирование семян; применение профиля желобка катушки в виде параболы не исключает перемещение семян в поперечном направлении и вдоль желобков, что не позволяет создать наилучшие условия для формирования семенного потока; конструктивное исполнение проточки, которая при работе расположена между стенками высевающего аппарата, способствует свободному просыпанию семян; недостаточная равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине.
Известен катушечный многозаходный винтовой высевающий аппарат (Патент на изобретение РФ №2461172 A01C 7/12 Бюл. №26 от 20.09.2012 г.), который включает в себя правый и левый стальные нержавеющие корпуса, стянутых винтами, внутри которых установлены дозирующая многозаходная сменная винтовая высевающая катушка, изготовленная из полимерного материала, уплотнительная муфта, розетка с установочной шайбой, рычаг с осью, проставка, шибер, пружина с шайбой, упорные втулки и приводной вал. На цилиндрической поверхности катушки размещены многозаходные скошенные левые или правые винтовые лопасти шнека, образующие U-образные криволинейные желобки, выполненные объемом кратным размеру высеваемого материала. Гладкая рабочая поверхность подпружиненного клапана выполнена по антифрикционной кривой-трактрисе и обращена вогнутостью к катушке, вершины зубьев которой закруглены. Катушка и муфта имеют одинаковый наружный диаметр, причем в полости катушки помещена пружина, обеспечивающая постоянный минимальный зазор между их торцами.
К недостаткам данного высевающего аппарата можно отнести: применение катушки с левыми винтовыми лопастями шнека способствует увеличению перемещений семян вдоль лопастей к розетке, что приводит к защемлению, дроблению семян и снижению их полевой всхожести; закругленные вершины зубьев катушки будут несколько снижать толщину активного слоя семян в высевающем аппарате, создавая условия к повышению пульсации потока семян и ухудшению качества распределения семян по площади рассева; гладкая поверхность подпружиненного клапана не может существенно повлиять на увеличение толщины активного слоя семян, так на нее в большей степени оказывает влияние физико-механические свойства семян, диаметр и частота вращения катушки; установочная шайба розетки, изготовленная сплошной и не имеющая паза в нижней части, в процессе эксплуатации сеялки вызывает забивание пространства между установочной шайбой и левым корпусом высевающего аппарата пылью и измельченными семенами, что приводит к повышению пульсации потока семян и преждевременному выходу из строя высевающего аппарата; между катушкой и муфтой необходимо устанавливать шайбу для исключения износа их торцевых частей вследствие вращательного движения катушки относительно муфты. В итоге это приводит к некоторому снижению равномерности распределения семян, полевой всхожести семян и недобору части урожая.
Из наиболее близких по технической сущности (прототип) является высевающий аппарат (Патент на изобретение РФ №2384040 A01C 7/12 Бюл. №8 от 20.03.2010 г.), содержащий семенную коробку с розеткой, установленную на валу катушку с желобками, направитель семян в нижнюю часть семенной коробки, муфту с ребром и клапан. Ребра желобков катушки выполнены по винтовой линии под углом 18…22° к ее осевой линии и не имеют щеточного обрамления. Задняя торцевая часть клапана выполнена прямоугольной формы, а линия обреза данной торцевой части расположена ниже оси катушки на расстоянии 0,6…0,7 радиуса катушки, что исключает самопроизвольное истечение семенного материала между клапаном и катушкой. Конец одного ребра катушки по ходу ее вращения совпадает с правой вершиной клапана, а начало следующего за ним ребра совпадает с левой вершиной клапана. Катушка с желобками вставлена в розетку, при этом прорези розеток выполнены по форме ребер катушки с желобками и под углом 18…22° к осевой линии катушки. Муфта не может вращаться, но при этом свободно перемещается поперек семенной коробки вместе с катушкой, а снизу семенная коробка перекрыта подпружиненным клапаном, который снабжен регулировочным болтом.
К недостаткам данного высевающего аппарата можно отнести: недостаточная равномерность распределения семян по площади рассева, вызванная применением ребер желобков катушки, выполненных по винтовой линии под углом 18…22° к ее осевой линии, диапазон которого неспособен в полной мере обеспечить непрерывный поток семян и исключить его пульсацию катушкой; травмирование семян розеткой и преждевременный выход ее из строя, связанные с использованием правозаходных ребер катушки с углом 18…22°, которые способствуют дополнительному смещению семян вдоль желобка катушки к розетке, вызывающих увеличение осевой нагрузки на розетку со стороны семян, а также защемление и дробление семян; симметричный профиль желобка катушки не может создать условия полноценного заполнения его семенами; конструкция ребер не позволяет существенно уменьшить перемещение семян в поперечном направлении желобков катушки и перемешивание активного слоя семян со слоем семян, выносимых желобками катушки, что вызывает повышение пульсации потока семян и снижение равномерности распределения семян по площади рассева применение правозаходной винтовой катушки в сочетании с клапаном, торцевая часть которого выполнена прямоугольной ведет к некоторому снижению равномерного потока семян на выходе из высевающего аппарата и не исключает самопроизвольного истечения семян из высевающего аппарата. Все это приводит к снижению равномерности распределения семян по площади рассева, полевой всхожести семян и урожайности сельскохозяйственных культур.
Заявленная полезная модель направлена на устранение выше описанных недостатков и при ее использовании может быть получен следующий технический результат: снижение травмирования семян и повышение равномерности их распределения семян по площади рассева, что приводит к повышению полевой всхожести семян, урожайности сельскохозяйственных культур и снижению себестоимости продукции.
Указанный технический результат достигается за счет применения высевающего аппарата, содержащего семенную коробку с розеткой, установленную на валу катушки с желобками, направитель семян в нижнюю часть семенной коробки, муфту с ребром и клапан. Катушка выполнена в виде равноходового червяка, поверхность витка которого имеет правозаходную винтовую поверхность, образованную перемещением криволинейной образующей по двум направляющим, одна из которых является винтовой линией основного цилиндра, другая - его осью, причем угол подъема линии витка на делительном цилиндре изменяется в диапазоне γ=40…50 град. и модуль червяка составляет m=4,2 мм. Правозаходная винтовая поверхность равноходового червяка с криволинейной образующей с углом подъема линии витка γ=40…50 град. позволяет непрерывно и равномерно подавать семена из высевающего аппарата в семяпровод, а так же уменьшить травмирование семян, вызванное снижением осевой нагрузки со стороны семян на розетку.
Многозаходный червяк состоит из рабочей и нерабочей боковых поверхностей витка, впадины, которые образуют желобок катушки и вершины витка, причем на уровне делительной окружности толщина витка червяка равна ширине его впадины, при этом осевое сечение витка червяка имеет вогнутый криволинейный профиль, а линией вершины витка на развертке цилиндрической поверхности является кривая второго порядка вида . Многозаходный червяк, формирующий двеннадцать желобков катушки снижает пульсацию потока семян, а вершина витка в виде кривой  обеспечивает подуплотнение семян в желобке катушки между розеткой и шайбой муфты, а так же уменьшает смещение семян вдоль желобка катушки к розетке, особенно при малых нормах высева, соответствующих минимальным значениям длины рабочей части катушки и высеве семян различных по физико-механическим свойствам семян.
1
1
Ж
2
Ж
Ж
Ж
ВСТ
ВСТ
a
a
Торцовый профиль желобка катушки изготовлен несимметричным и образован криволинейной трапецией, площадь которой ограничена графиком функции  и линиями y=0, x=, x=b, где  - начальная координата желобка, b=0,011 м - ширина желобка. Во впадине каждого желобка катушки расположен выступ, выполненный эквидистантно линии вершины витка, правозаходная винтовая поверхность которого в поперечном сечении имеет форму гипоциклоиды  (здесь R - радиус неподвижной окружности, r - радиус катящейся окружности), заключенной между делительной окружностью и впадиной желобка катушки, при этом угловой шаг выступа относительно вершины витка составляет τ=15 град. Применение несимметричного профиля желобка катушки благоприятно влияет на его заполнении семенами, а выступ в виде гипоциклоиды с угловым шагом τ=15 град уменьшает смещение семян в поперечном направлении желобков катушки и перемешивание активного слоя семян со слоем семян, выносимых желобками катушки, что ведет к повышению равномерности распределения семян по площади рассева.
Обрез клапана исполнен симметрично относительно продольной оси катушки, при этом внутренняя поверхность розетки эквидистантна наружнему профилю катушки. Это позволяет обеспечить выход равномерного потока семян из высевающего аппарата и исключить самопроизвольное истечение семян из высевающего аппарата.
Остальные признаки заявляемого устройства - частные, поскольку характеризуют лишь конкретное выполнение той или иной детали.
Графические материалы.
На фиг. 1, изображена схема высевающего аппарата с катушкой в виде равноходового червяка и с несимметричным профилем желобков.
На фиг. 2, изображена схема катушки, выполненной в виде равноходового червяка и с несимметричным профилем желобков.
На фиг. 3, изображена схема катушки.
На фиг. 4, изображена схема развертки катушки на уровне диаметра делительной окружности.
На фиг. 5, изображена схема развертки цилиндрической поверхности катушки, соответствующая диаметру вершин витков.
На фиг. 6, изображена схема розетки высевающего аппарата.
B
0
z
В
B
B
B
Высевающий аппарат состоит из семенной коробки 1 (фиг. 1) с розеткой 2, установленной на валу 3 катушки 4 с желобками 15, направителя семян 5 в нижнюю часть семенной коробки 1, муфты 6 с ребром и клапана 7. Катушка 4 выполнена в виде равноходового червяка (фиг. 2, фиг. 3), поверхность витка которого является правозаходной винтовой поверхностью, образованной перемещением криволинейной образующей adcb (фиг. 2) по двум направляющим - винтовой линии AB основного цилиндра и его оси OO. Основные геометрические параметры червяка составляют: диаметр вершин витка - d=0,05 м; делительная окружность - d=0,041 м; угол подъема линии витка на делительном цилиндре - γ=40…50 град. (фиг. 4); модуль червяка - m=p/π=4,2 мм; шаг червяка - p=13,2 мм (фиг. 2); ход витка - p=158,4 мм; угловой шаг витков - τ=30 град.; высота витка - h=0,006 м; коэффициент диаметра червяка - q=d/m=9,76; толщина витка - S=0,0054 м. Муфта 6 (фиг. 1) и катушка 4 посредством цилиндра 8
B
ВП
0
z
1
1
Ж
2
Ж
Ж
Ж
0
ВСТ
a
a
смонтированы на валу 3 и от осевых смещений относительно вала 3 фиксируются установкой стопорной втулки 9 с болтом 10 и пружинной пластины 11. Червяк изготовлен многозаходным (фиг. 2, фиг. 3), имеет z=12 витков и включает в себя рабочую 12 (участвующая в передаче движения семенам) и нерабочую 13 (не участвующая в передаче движения семенам) боковые поверхности витка, впадину 14, образующие желобок 15 катушки и вершину витка 16, причем толщина витка S равна ширине впадины b на уровне делительной окружности d. Осевое сечение mnj витка червяка выполнено в виде вогнутого криволинейного профиля, при этом осевой шаг витков составляет p=p/z=13,2 мм, а линией вершины витка AB на развертке цилиндрической поверхности (фиг. 5) является кривая второго порядка . Торцовый профиль желобка 15 (фиг. 2) катушки имеет несимметричный профиль, образованный криволинейной трапецией abcd, площадь которой ограничена графиком функции  и линиями y=0, x=, x=b, где  - начальная координата желобка, b=0,011 м - ширина желобка. Во впадине 14 каждого желобка 15 катушки расположен выступ 17, выполненный эквидистантно линии вершины витка АВ, правозаходная винтовая поверхность которого в поперечном сечении имеет форму гипоциклоиды  (здесь R=0,042 м - радиус неподвижной окружности, r=0,0035 м - радиус катящейся окружности, φ - угол поворота относительно оси вращения OO), заключенной между делительной окружностью d и впадиной 14 желобка 15 катушки, причем угловой шаг выступа 17 относительно вершины витка 16 составляет τ=15 град. В нижней части семенная коробка 1 (фиг. 1) закрыта подпружиненным клапаном 7, жестко посаженным на вал 18, обрез CD которого выполнен симметрично относительно продольной оси катушки. Розетка 2 вставлена в обойму 19, которая закреплена на левой боковине семенной коробки 1 (по ходу движения сеялки) и может в ней вращаться, при этом внутренняя поверхность 20 (фиг. 6) розетки эквидистантна наружнему профилю катушки 4 (фиг. 1).
1
1
Ж
2
Ж
Ж
Ж
a
a
Высевающий аппарат работает следующим образом. При движении сеялки с опущенными в рабочее положение сошниками и установленной нормой высева посредством механизма передач приводится во вращение вал 3 (фиг. 1) высевающего аппарата с катушкой 4 и розеткой 2 с угловой скоростью ω. Семена из бункера самотеком поступают в семенную коробку 1 и под действием сил их тяжести заполняют пространство вокруг катушки 4, выполненной в виде равноходового многозаходного червяка (фиг. 2, фиг. 3), поверхность витка которого является правозаходной винтовой поверхностью, образованной перемещением криволинейной образующей adcb (фиг. 2) по двум направляющим - винтовой линии АВ основного цилиндра и его оси OO. Желобки 15 вращающейся катушки, включающие в себя впадину 14, рабочую 12 и нерабочую 13 поверхности витка, заполняются семенами. Несимметричное исполнение торцового профиля желобка 15, составленного криволинейной трапецией abcd, площадь которой ограничена графиком функции  и линиями y=0, x=, x=b, где  - начальная координата желобка, b - ширина желобка, устраняет образование зазора между семенами и нерабочей 13 поверхностью витка, вызванного перемещением семян рабочей 12 поверхностью витка вниз сменной коробки 1 (фиг. 1), что обеспечивает постоянный контакт семян с нерабочей 13 (фиг. 2) поверхностью витка и создает наилучшие условия для заполнения желобков 15 семенами.
ВП
0
0
А
Одновременно при повороте катушки с углом подъема линии витка на делительном цилиндре γ=40…50 град. (фиг. 1, фиг. 4), толщиной витка SB (фиг. 2), равной ширине впадины b на уровне делительной окружности d и модулем m=4,2 мм, обеспечивающие непрерывный и равномерный семенной поток в семяпровод, семена в желобках 15 катушки 4 (фиг. 1) частично отводятся от розетки 2, снижая тем самым осевую нагрузку со стороны семян на розетку 2, ее износ, и травмирование посевного материала. Применение розетки 2, внутренняя поверхность 20 (фиг. 6) которой эквидистантна наружнему профилю катушки 4 (фиг. 1) предотвращает самопроизвольное истечение семян из семенной коробки 1 между розеткой 2 и катушкой 4, их защемление и дробление. Линия вершины витка AB (фиг. 2), выполненная в виде кривой второго порядка , воздействуя на семена подуплотняет их в желобках 15 катушки 4 (фиг. 1) и уменьшает смещение семян вдоль желобков 15 в сторону розетки 2, что особенно необходимо при малых нормах высева семян, соответствующих минимальным значениям длины рабочей части катушки 4 и высеве различных по физико-механическим свойствам семян. Выступ 17 (фиг. 2), расположенный во впадине 14 каждого желобка 15 с его угловым шагом относительно вершины витка τ=15 град., исполненный эквидистантно линии вершины витка AB, правозаходная винтовая поверхность которого в поперечном сечении имеет форму гипоциклоиды  (здесь R - радиус неподвижной окружности, r - радиус катящейся окружности, φ - угол поворота относительно оси вращения OO), заключенной между делительной окружностью d и впадиной 14 желобка 15 катушки, воздействуя на семена, уменьшает смещение семян в поперечном направлении желобков 15 (фиг. 1), пульсацию потока семян при высеве различных культур, перемешивание активного слоя семян c со слоем семян, выносимых желобками 15 катушки 4, что ведет к повышению равномерности распределения семян по площади рассева.
А
Катушка 4 (фиг. 1), вращаясь, перемещает семена, попавшие в ее желобки 15 с несимметричным профилем и семена 7, находящиеся в зоне активного слоя c к свободному концу клапана 7, обрез CD которого изготовлен симметрично относительно продольной оси катушки 4, препятствующему самопроизвольному истечению семян из высевающего аппарата между клапаном 7 и катушкой 4, а затем за счет создания наилучших условий формирования семенного потока, непрерывным и равномерным потоком выносятся за пределы семенной коробки 1 и поступают в воронку семяпровода. По семяпроводу семена направляются в сошник на дно борозды, образуемое дисками сошника в почве, семена закрываются почвой, осыпающейся от стенок, а загортачи выравнивают почву.
Таким образом, заявленный высевающий аппарат позволяет снизить пульсацию потока семян катушкой, защемление и дробление семян розеткой, уменьшить смещение семян в поперечном направлении и вдоль желобков катушки к розетке, улучшить заполнение семенами желобков катушки, исключить самопроизвольное истечение семян между розеткой, клапаном и катушкой, создать наилучшие условия для формирования семенного потока. Все это приводит к повышению равномерности распределения семян по площади рассева и снижению травмирования семян, что, в конечном счете, ведет к повышению полевой всхожести семян, урожайности сельскохозяйственных культур и снижению себестоимости продукции.