КОМКОДАВИТЕЛЬ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ С ГИПЕРАКТИВНОЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
LUMP SMASHER OF POTATO HARVESTER WITH HYPERACTIVE WORK SURFACE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для разрушения почвенных комков, используемым в картофелеуборочных машинах.
Известен баллон-комкодавитель, содержащий эластичную покрышку с пневматической камерой, которая установлена на валу с торцовыми дисками (Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. М.: Машиностроение, 1972, с.92-96, рис.44, б).
Известен также комкодавитель, состоящий из вращающегося на валу полого эластичного корпуса, закрепленного на дисках, внутри которого расположен цилиндрический шнек, имеющий индивидуальный привод для сообщения ему скорости, большей скорости вращения эластичного корпуса (авт. свид. СССР №1323008, кл. A01D 33/04, 1987).
Такое схемно-конструктивное решение повышает эффективность разрушения почвенных комков, поскольку при вдавливании последних в упругую поверхность полого эластичного барабана ребра винтовой поверхности шнека создают дополнительные боковые усилия, вызывающие в почвенном комке напряжение сдвига. При этом происходит и частичный отрыв клубней от ботвы. Однако вследствие трения витков шнека об эластичную оболочку барабана в процессе прохождения клубненосной массы оболочка подвергается интенсивному износу, что снижает эксплуатационную надежность комкодавителя в целом.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является комкодавитель картофелеуборочной машины, содержащий два цилиндрических баллона, каждый из которых выполнен в виде установленных на валу торцовых дисков и закрепленной на каждом из них покрышки из эластичного материала, причем верхний баллон соединен с валом посредством винтовых пружин, обеспечивающих возможность углового и осевого перемещения баллона относительно вала (RU 2244396 C1, кл. A01D 33/00, 21.04.2003).
Это техническое решение комкодавителя направлено на повышение эффективности разрушения почвенных комков за счет автоколебательных движений верхнего баллона в двух направлениях относительно оси вращения.
Однако такой комкодавитель характеризуется недостаточной эффективностью разрушения почвенных комков и высокой степенью повреждаемости клубней, особенно при работе устройства на средних и тяжелых почвах (склонных к комкообразованию при подкапывании) из-за параллельности образующих поверхностей баллонов и большой амплитуды колебаний баллонов при осевом перемещении.
Задача предлагаемого изобретения - улучшение эксплуатационно-технологических характеристик комкодавителя картофелеуборочной машины за счет автоколебательных движений верхнего баллона в трех плоскостях и силового воздействия его рабочей поверхности на объемную массу картофельного вороха.
Решение задачи достигается тем, что в комкодавителе картофелеуборочной машины, содержащем два встречно вращающихся цилиндрических баллона, согласно предполагаемому изобретению верхний баллон установлен на приводном валу с помощью коаксиально расположенных однонаправленных винтовых пружин с возможностью углового (в двух плоскостях) и осевого перемещения относительно вала. При этом один конец каждой пружины жестко закреплен на приводном валу, а другой - на торцовых дисках баллона.
На фиг.1 схематически изображен стандартный комкодавитель картофелеуборочной машины, вид сбоку; на фиг.2 - продольный разрез верхнего баллона комкодавителя с гиперактивной рабочей поверхностью (кинематическая схема); поперечное сечение баллона А-А показано на фиг.3.
Комкодавитель картофелеуборочной машины с гиперактивной рабочей поверхностью состоит из установленных на приводных валах 1 и 2 нижнего 3 и верхнего 4 цилиндрических баллонов. Каждый баллон выполнен в виде торцовых дисков 5 и закрепленной на них покрышки 6 из эластичного материала. Верхний баллон 4 связан с приводным валом 2 с помощью коаксиально расположенных однонаправленных винтовых пружин 7 растяжения-сжатия с возможностью угловых (в двух плоскостях) и осевого перемещения относительно вала. Внутренние концы 8 каждой пружины 7 жестко закреплены на приводном валу 2. Внешние концы пружин 7 прикреплены к ступицам торцовых дисков 5 баллона 4, свободно охватывающих приводной вал 2.
Устройство работает следующим образом.
Картофельный ворох, состоящий из клубней, ботвы и почвенных комков, наклонным элеватором картофелеуборочной машины подается в рабочий зазор между встречно вращающимися нижним 3 и верхним 4 баллонами комкодавителя. При этом корнеклубнеплоды и почвенные комки, прочность которых одинакова с клубнями или выше, вдавливаются в эластичные покрышки баллонов. Почвенные комки, которые имеют прочность меньше, чем клубни, проходя между баллонами 3 и 4, разрушаются и после выхода из комкодавителя отсеиваются от корнеклубнеплодов. Далее компоненты картофельного вороха передаются на следующий рабочий орган согласно технологического процесса уборочной машины.
В процессе разрушения почвенных комков силовое воздействие верхнего баллона 4 на объемную массу картофельного вороха, поступающего в комкодавитель, непрерывно меняется как по длине баллона, так и углам его поворота. Это объясняется изменяющимися в широком диапазоне формой и объемом поступающей массы картофельного вороха, неравномерностью площади ее контакта с поверхностью баллона и переменным за счет угловых колебаний удельным давлением баллона на перемещаемую массу кусковосыпучего материала.
Указанные непрерывно воздействующие на баллон 4 комкодавителя со стороны клубненосной массы переменные возмущающие силы (в том числе и в момент передачи крутящего момента от привода) вызывают возбуждение пружин 7, то есть их деформацию (закручивание-раскручивание с растяжением-сжатием). Возбужденные пружины, стремясь возвратиться в исходное состояние динамического упругого равновесия, непрерывно колеблются как в осевом направлении - вдоль вала с амплитудой ±Δ, так и в угловом: вокруг вала (окружном) с амплитудой ±α и в плоскости вала с амплитудой ±β (за счет уменьшения диаметра одной и увеличения диаметра другой пружины) при одновременном непрерывном вращении баллона, поскольку он упруго связан с приводным валом.
Такое осциллирующее (знакопеременное колебательное) движение баллона в осевом и угловых направлениях повышает активность его поверхности в зоне контакта с кусковосыпучей массой картофельного вороха, причем вектор динамического воздействия со стороны поверхности баллона способствует формированию и развитию объемных сдвиговых деформаций в структурной массе материала, поступающей на комкодавитель. Тем самым создаются условия для качественного и полного отделения клубней от ботвы в зоне комкодавителя.
Указанные автоколебания баллона 4 способствуют также наиболее эффективному разрушению почвенных комков за счет обеспечения тангенциально направленного воздействия - сдвига его эластичной поверхности в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При этом сложные пространственные траектории колебательных движений баллона постоянно изменяют силовое поле его воздействия на почвенные комки картофельного вороха. Возникающие за счет приложения знакопеременных нагрузок к почвенным комкам по различным периодически меняющимся направлениям сложные напряженные состояния (деформации сжатия, изгиба и сдвига) увеличивают вероятность воздействия баллона 4 на почвенные комки в направлении, наиболее благоприятном для их разрушения. Жесткое закрепление пружин на приводном валу уменьшает осевое перемещение баллона, что снижает степень повреждаемости клубней.
Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, позволяет повысить эффективность разрушения почвенных комков и уменьшить повреждаемость клубней; при этом улучшаются условия для отделения клубней от столонов ботвы, и обеспечивается более качественная очистка клубней.
Предлагаемое техническое решение просто в конструктивном исполнении и при использовании улучшает эксплуатационно-технологические характеристики комкодавителя картофелеуборочной машины.
Комкодавитель картофелеуборочной машины с гиперактивной рабочей поверхностью
Фиг.1. Схема комкодавителя. Вид сбоку:
1, 2 - приводные валы; 3 - нижний баллон комкодавителя; 4 - верхний баллон комкодавителя.
Фиг.2. Кинематическая схема верхнего баллона комкодавителя:
5 - торцовые диски; 6 - покрышка из эластичного материала; 7 - пружины; 8 - внутренние концы пружин.