УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ ОТ ПРИМЕСЕЙ
DEVICE TO SEPARATE TUBEROUS ROOTS FROM ADMIXTURES

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к рабочим органам корнеклубнеуборочных машин.
Известно устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей, содержащее наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика, который снабжен лопатками, установленными перпендикулярно относительно оси валика и закрепленными под углом относительно его продольной оси, причем четный и нечетный ряд имеет зеркальное отражение относительно продольной оси валика (RU №95960, кл. А01D 33/08, 20.07.2010).
Однако конструкция устройства имеет низкую надежность, допускает повышенное повреждение клубней, а также не обеспечивает необходимого качества отделения корнеклубнеплодов от примесей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей (RU №2245011, кл. А01D 33/08, 27.01.2005), включающее расположенную на отдельной раме разделительную горку в виде наклонного транспортера, транспортерная лента которого выполнена в виде пальчикового полотна, и размещенный в верхней части горки на приводном валу отбойный валик, выполненный в виде набора эластичных дисков, установленных на приводном валу под углом к его оси, при этом диски установлены на валу с возможностью их колебаний в направлении оси вала посредством дополнительного привода.
Однако сложность и энергоемкость конструкции дополнительного привода колебаний эластичных дисков отбойного валика в значительной степени снижает надежность устройства, а также не обеспечивает необходимого качества отделения корнеклубнеплодов от примесей.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности разделения компонентов картофельного вороха и снижения повреждения клубней при повышении надежности устройства.
Технический результат заключается в повышении качества очистки картофеля от примесей и ботвы, снижении повреждения клубней, повышении надежности устройства и как следствие производительности и сепарирующего эффекта.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для отделения корнеклубнеплодов от примесей, содержащем наклонный пальчатый транспортер и размещенный в его верхней части клубнеотражатель, выполненный в виде установленного на приводном валу отбойного валика, снабженного отдельно подпружинеными пластинами с эластичным покрытием, установленными перпендикулярно относительно оси валика, причем клубнеотражатель снабжен механизмом вторичной очистки, выполненным в виде отбойного валика с установленным храповым механизмом, для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода, при этом на отбойном валике установлены отдельно закрепленные пластины, подпружиненные пружиной-скрепкой, причем работа механизма вторичной очистки осуществляется при выполнении следующей зависимости:
в.
сопр(кр.)
Мд<М;
сопр(кр.)
где М - критическое значение;
дв.
М - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму.
дв.
дв.
х.к.
М=F·h;
дв.
где F - сила воздействия двигателя (величина заданная конструктивно);
x.к
h - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса.
дв.
где F - сила воздействия двигателя (величина, заданная конструктивно);
х.к.
h - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса;
вор.(кр.)
F - сила воздействия вороха (критическое значение);
вор.
h - расстояние от центра вращения до характерной точки воздействия вороха;
упр.
F - сила упругости;
пруж.
h - расстояние от точки крепления пружины к собачке до оси вращения механизма;
a
- расстояние от места крепления пружины до оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг.
Следовательно
Целесообразно храповый механизм выполнить в виде храпового колеса и обратной подпружиненной собачки, вращающующейся вокруг оси.
Предпочтительно, пластины выполнить с эластичным покрытием и закрепить продольными рядами по всей рабочей поверхности отбойного валика на равном расстоянии друг от друга, а также выполнить в форме прямоугольного параллелепипеда, большие грани которого расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси валика.
На фиг.1 изображена схема устройства, вид сбоку; на фиг.2 изображен клубнеотражатель, вид сверху; на фиг.3 изображен храповый механизм; на фиг.4 изображен принцип крепления пластины с эластичным покрытием.
Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей содержит разделительную горку 1, выполненную в виде наклонного транспортера, бесконечная транспортерная лента которого имеет рабочую 2 и обратную 3 ветви с упругими пальцами 4, транспортер загрузки 5 картофельного вороха и транспортер выгрузки 6 корнеклубнеплодов. В верхней части горки над головным барабаном наклонного транспортера расположен клубнеотражатель 7.
Клубнеотражатель выполнен в виде установленного на приводном валу 8 отбойного валика 9, снабженного механизмом вторичной очистки, представленным пластинами с эластичным покрытием 10, установленными перпендикулярно относительно оси валика, а также храповым механизмом 11, содержащим корпус 13, диск 14, закрепленный на отбойном валике, обратную подпружиненную собачку 15, вращающуюся вокруг оси 16, закрепленной на диске 14 и храповое колесо 17, закрепленное на приводном валу 8, для осуществления в процессе работы кратковременного проворачивания на валу привода в направлении, обратном направлению вращения вала привода, а пластины закреплены на отбойном валике посредством пружин-скрепок 12.
Устройство работает следующим образом. Картофельный ворох, включающий клубни, комки почвы, ботву и растительные остатки, транспортером 5 подается на разделительную горку 1. При падении клубней и комков почвы на наклонную поверхность горки благодаря различным значениям упругих и фрикционных свойств компонентов, коэффициента трения качения, размеров и удельного веса, на рабочей ветви 2 пальчатого полотна происходит процесс сепарации картофельного вороха, то есть процесс отделения клубней от почвенных комков и примесей. При этом основная масса клубней скатывается по поверхности пальцев 4 на выгрузной транспортер 6 устройства, а примеси удерживаются пальцами полотна и поднимаются вверх к клубнеотражателю 7, который от привода получает вращательное движение навстречу вороху. Часть клубней с удерживающей их ботвой также пальчатым полотном горки подается к клубнеотражателю 7. Перед выбросом примесей непосредственно на поле последние (комки почвы, камни и растительные остатки) вступают в контакт с пластинами 10, покрытие которых эластичное, клубнеотражателя 7, размещенными продольными рядами по всей рабочей поверхности отбойного валика 9 на равном расстоянии друг от друга, и имеющими форму прямоугольного параллелепипеда, большие грани которых расположены под углом к плоскости, перпендикулярной оси валика 9, причем у пластин 10 каждого четного и нечетного продольного ряда соответственно эти углы равны по модулю, но зеркально отображены относительно плоскости, перпендикулярной оси валика 9.
В процессе вращения отбойного валика 9 обрезиненные пластины 10 совершают круговые движения, в результате чего каждый из них воздействует на поступающую массу картофельного вороха. При этом стебли ботвы и растительные примеси проходят в рабочий зазор между пальчатой поверхностью горки и отбойным валиком 9 и выносятся за пределы уборочной машины на поле, а клубни в результате взаимодействия с пластинами 10 отбойного валика 9 скатываются вниз по наклонному полотну горки на транспортер выгрузки 6 корнеклубнеплодов. Основной рабочей поверхностью пластин 10 при этом являются их большие грани, ориентация которых в пространстве зависит от того, в каком продольном ряду (четном или нечетном) они установлены, что позволяет существенно увеличить сепарирующий эффект устройства за счет различной направленности силовых воздействий выступов на компоненты разделяемого вороха.
В экстремальном режиме работы, например, при попадании под клубнеотражатель 7 крупного камня или иных посторонних предметов, а также большого объема вороха (что по многочисленным данным исследователей зачастую случается в реальных условиях работы), механизм рабочего органа воспринимает резкую ударную нагрузку, что может привести к поломке механизма. В этом случае тяговое сопротивление диска 14 многократно возрастает, усилие пружины 18 оказывается недостаточно для прижимания собачки 15 к поверхности храпового колеса 17, в результате чего диск 14 проворачивается на некоторый угол относительно храпового колеса 17 в направлении, обратном направлению вращения вала 8 привода, что снижает динамические нагрузки на элементы клубнеотражателя и его привода.
Работа храпового механизма в математическом виде:
Для нормальной работы механизма необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:
дв.
сопр(кр.)
М<M;
сопр(кр.)
M - момент сопротивления вращению (критическое значение);
дв.
М - момент от двигателя, который приложен к храповому механизму.
дв.
дв.
х.к.
М=F·h;
дв.
F - сила воздействия двигателя (величина, заданная конструктивно);
х.к.
h - расстояние от центра вращения до зуба храпового колеса.
сопр(кр.)
вор.(кр.)
упр.
M=M-M;
вор.(кр.)
M - момент, создаваемый ворохом (критическое значение);
упр.
M - момент, создаваемый пружиной.
вор.(кр.)
вор.(кр.)
вор.
M=F·h;
вор.(кр.)
F - сила воздействия вороха (критическое значение);
вор.
h - расстояние от центра вращения до характерной точки воздействия.
упр.
упр.
пруж.
М=F·h;
упр.
F - сила упругости;
пруж.
h - расстояние от точки крепления пружины к собачке до оси вращения механизма.
упр.
F=E·S·ε;
Е - модуль упругости;
S - диаметр пружины;
ε - относительное удлинение.
пруж.
a
h=(+b)·cosα;
a
- расстояние от места крепления пружины до оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг;
b - расстояние от оси (точки крепления рычага к диску), относительно которой вращается рычаг до зуба храпового колеса.
Объединив эти уравнения в одно, получаем:
дв.
х.к.
вор.(кр.)
упр.
F·h<M-M;
Далее рассмотрим равновесие рычага храпового механизма. Для нормальной его работы необходимо:
упр.
крит.давл.
F≤F;
упр.
крит.давл.
a
-F·≤F·b;
a
упр.
крит.давл.
=f(b, F, F).
крит.давл.
вор.(кр.)
F~F
Вставив выраженное значение b (2) в уравнение (1), получаем:
Или
Из этого следует, что путем регулировки жесткости пружины 18 либо подбора пружины с соответствующими характеристиками Е и S, а также изменением точки крепления пружины к собачке 15, имеется возможность регулирования момента проворачивания диска 14 относительно оси привода, исходя из реальных условий работы, например, при работе на уплотненных почвах, на задернелых участках, на участках с повышенным содержанием камней и т.п.
Применение данного рабочего органа в корнеклубнеуборочных машинах позволит повысить эффективность отделения корнеклубнеплодов от примесей, снизить количество повреждений клубней, а также повысить надежность всего агрегата.
Предлагаемое схемно-конструктивное решение устройства по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, позволяет повысить эффективность отделения корнеклубнеплодов от стеблей ботвы и растительных остатков, снизить количество повреждений клубней, что в свою очередь будет способствовать снижению косвенных потерь клубней при уборке. А установленный храповый механизм позволяет повысить надежность всего устройства.
Использование изобретения улучшает эксплуатационно-технологические характеристики устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей.
Описанный рабочий орган конструктивно прост, обладает малой энергоемкостью и надежен в работе.