ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
SOWING APPARATUS WITH PNEUMATIC ACTUATOR

Предлагаемое устройство относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к высевающим аппаратам, и может быть использовано в конструкции сеялки для точного высева семян зернобобовых культур, в том числе сои.
Известен пневматический струйный высевающий аппарат, содержащий источник сжатого воздуха, бункер для семян, связанный с каналом накопления семян и камерой ворошения, сообщающейся с выходом генератора пневматических импульсов, направляющий канал с соплом высева и соплом отсечения, семяпровод, перфодиск с питающим и приемным соплами, формирователь импульсов, вход которого связан с приемным соплом (патент RU №2325795, А01С 7/04, опубл. 10.06.2008).
Недостатком известного высевающего аппарата является нестабильность настроек технологических параметров, приводящая к нарушению точности высева.
Известен также пневматический струйный высевающий аппарат, включающий источник сжатого воздуха, бункер для семян, связанный с каналом накопления семян и камерой ворошения, сообщающейся с выходом генератора пневматических импульсов, направляющий канал с соплом высева и соплом отсечения, семяпровод, перфодиск с питающим и приемным соплами, формирователь импульсов, струйный дискретный моностабильный элемент, прямой выход которого связан с соплом отсечения, вход управления которого связан с выходом формирователя импульсов, а канал питания которого связан через регулировочный дроссель с источником сжатого воздуха (патент RU №115148, А01С 7/04, опубл. 27.04.2012).
Недостатками известного высевающего аппарата являются сложность конструкции, нестабильность настроек технологических параметров, приводящая к нарушению точности высева.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является высевающий аппарат пневмомеханического действия, содержащий источник сжатого воздуха, бункер для семян, семяпровод, перфодиск, формирователь импульсов, снабженный пневмораспределителем, связанным исполнительной пневмомагистралью с пневмоцилиндром, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен поршень с жестко закрепленным плунжером, имеющим поперечный канал в виде сквозного отверстия, входящим в корпус, содержащий отверстия для соединения с бункером, семяпроводом и выбросным пневмоканалом, соединенным с пневмораспределителем (патент RU №147554, А01С 7/04, опубл. 10.11.2014).
Недостатком известного высевающего аппарата является низкая производительность.
Целью предлагаемого устройства является увеличение производительности при сохранении стабильной точности высева.
Поставленная цель достигается тем, что высевающий аппарат с пневматическим приводом, содержащий перфодиск, формирователь импульсов, фотоприемник, бункер для семян, семяпровод, источник сжатого воздуха, пневмораспределитель, напорную, исполнительные и выбросные пневмомагистрали, плунжер, входящий в корпус, соединенный с бункером и семяпроводом, дополнительно содержит второй бункер, второй семяпровод и две пневмокамеры, диафрагмы которых воздействуют через штоки и поводки на плунжер, который, в свою очередь, имеет второй поперечный канал в виде сквозного отверстия.
При изменении направления потоков воздуха в пневмомагистралях происходит знакопеременное перемещение диафрагм и штоков пневмокамер, воздействующих через поводки на плунжер, вызывающее его возвратно-поступательное движение, при этом осуществляется поочередный захват, перемещение семени из одного бункера к семяпроводу с одновременным перекрытием выхода семени из второго бункера, с последующим захватом, перемещением семени из второго бункера к семяпроводу с одновременным перекрытием выхода семени из первого бункера, что исключает нарушение точности высева и повышает вдвое производительность высевающего аппарата.
По имеющимся сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат и совокупность признаков, которые отличают от близкого аналога заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована при изготовлении высевающих аппаратов для сеялок точного высева. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства;
на фиг. 2 и 3 - положение элементов конструкции устройства во время рабочих циклов;
на фиг. 4 - схема точного размещения семян, вышедших из семяпроводов устройства.
Устройство состоит из источника сжатого воздуха 1, напорной магистрали 2, пневмораспределителя 3, формирователя импульсов 4, фотоприемника 5, перфодиска 6, приводного колеса 7, светоизлучателя 8, источника электропитания 9, исполнительных пневмомагистралей 10 и 11, пневмокамер 12 и 13, диафрагм 14 и 15, штоков 16 и 17, поводков 18 и 19, плунжера 20, корпуса 21, бункеров для семян 22 и 23 и семяпроводов 24 и 25, выбросных пневмомагистралей 26 и 27.
Источник сжатого воздуха 1 соединен напорной магистралью 2 с пневмораспределителем 3, управляемым формирователем импульсов 4. Вход формирователя импульсов 4 соединен с фотоприемником 5, рядом с которым установлен с возможностью вращения перфодиск 6, имеющий равноудаленные от центра вращения и равномерно распределенные по окружности отверстия. Перфодиск также через ось соединен с приводным колесом 7. Напротив фотоприемника с противоположной стороны перфодиска 6 установлен светоизлучатель 8, соединенный с источником электропитания 9. Пневмораспределитель 2 соединен исполнительными пневмомагистралями 10 и 11 с пневмокамерами 12 и 13, внутри которых установлены упругодеформируемые диафрагмы 14 и 15. К средней части диафрагм неподвижно закреплены штоки 16 и 17, другая сторона которых шарнирно соединена с поводками 18 и 19, которые, в свою очередь, неподвижно соединены с плунжером 20. Пневмокамеры 12 и 13 неподвижно соединены с корпусом 21, в который плунжер 20 устанавливается с возможностью осевого перемещения. В корпусе 21 выполнены отверстия для соединения с выходными каналами бункеров для семян 22 и 23, семяпроводов 24 и 25, выбросных пневмоканалов 26 и 27. Выбросные пневмоканалы 26 и 27 также соединяются с пневмораспределителем 2. Отверстия в корпусе для соединения с семяпроводами и выбросными пневмоканалами располагаются соосно на противоположных стенках корпуса. В плунжере 20 выполнены два поперечных канала в виде сквозных радиальных отверстий, равных по диаметру выходным каналам бункеров для семян 22 и 23, а также семяпроводам 24 и 25. Расстояние между осями двух отверстий в плунжере должно быть меньше, чем расстояние между осями выходных каналов бункеров для семян 22 и 23 на величину двух диаметров этих отверстий, а расстояние между осями семяпроводов 24 и 25 должно быть меньше, чем расстояние между осями двух отверстий в плунжере на величину двух диаметров этих отверстий. Корпус 21 должен ограничивать возвратно-поступательное движение плунжера 20 таким образом, чтобы амплитуда этого движения была равна двум диаметрам отверстий. Соответственно расстояние между осями отверстий в плунжере должно быть равно разности расстояния между осями выходных отверстий бункеров для семян 22, 23 и значения амплитуды возвратно-поступательного движения плунжера. Расстояние между осями отверстий в корпусе 21 для семяпроводов 24, 25 должно быть равно разности расстояния между осями выходных отверстий бункеров для семян и удвоенного значения амплитуды возвратно-поступательного движения плунжера.
Устройство работает следующим образом. Во время движения сеялки от ее опорного колеса 7 происходит вращение перфодиска 6. При угловом положении перфодиска, соответствующем расположению одного из его отверстий между фотоприемником 5 и светоизлучателем 7, происходит оптическая связь, в результате наличия которой фотоприемник 5 передает сигнал на вход формирователя импульсов 4, выходной сигнал с которого передается на приводной механизм пневмораспределителя 3. Исполнительный дроссель пневмораспределителя 3 направляет сжатый воздух из источника сжатого воздуха 1 через магистраль 2 по пневмомагистрали 10 в полость А пневмокамеры 12 (фиг. 2). Под воздействием давления воздуха в этой камере происходит перемещение центральной части гофрированной упругодеформируемой диафрагмы 14, которое через шток 16 и поводок 18 передается плунжеру 20. При крайнем положении диафрагмы 14, соответствующем максимальному объему полости А пневмокамеры 12, один поперечный канал плунжера 20 совмещается с выходным каналом бункера 22. При этом семя из бункера перемещается в канал плунжера. Другой поперечный канал плунжера 20 совмещается с отверстием семяпровода 25, что дает возможность находящемуся в этом канале семени переместиться в семяпровод. Перемещение плунжера одновременно влечет за собой перемещение поводка 19, который через шток 17 воздействует на гофрированную упругодеформируемую диафрагму 15. Вытесняемый из пневмокамеры 13 воздух по пневмомагистрали 11 возвращается в свободный канал дросселя пневмораспределителя 3, соединенный с выбросным каналом 27, и способствует выбросу семени в семяпровод 25.
При дальнейшем движении сеялки приводное колесо 7 проворачивает перфодиск 6, смещая отверстие в нем и тем самым прерывая оптическую связь между фотоприемником 5 и светоизлучателем 7. Отсутствие электрического сигнала на входе формирователя импульсов 4 приводит к изменению положения исполнительного дросселя пневмораспределителя 3, в результате чего сжатый воздух по пневмомагистрали 11 направляется в полость Б пневмокамеры 13 и приводит к обратному перемещению диафрагмы 15, которая через шток 17 и поводок 19 воздействует на плунжер 20 (фиг. 3). Перемещение плунжера 20 относительно корпуса 21 приводит к перемещению захваченного из бункера 22 семени к семяпроводу 24. При крайнем положении диафрагмы 15, соответствующем максимальному объему полости Б пневмокамеры 13, один поперечный канал плунжера 20, захвативший семя из бункера 24, совмещается с отверстиями семяпровода 24 и выбросного пневмоканала 26. Другой поперечный канал плунжера 20 совмещается с выходным каналом бункера 23. При этом семя из этого бункера перемещается в канал плунжера. Перемещение плунжера одновременно влечет за собой перемещение поводка 18, который через шток 16 воздействует на диафрагму 14. Вытесняемый из полости А пневмокамеры 12 воздух по пневмомагистрали 10 возвращается в канал дросселя пневмораспределителя 3, соединенный с выбросным пневмоканалом 26. На выходе выбросного пневмоканала 26 воздух встречает семя и выталкивает его из канала плунжера 20 в семяпровод 24.
При дальнейшем проворачивании перфодиска 6 описанные циклы захвата и выброса семян из бункеров в семяпроводы повторяются.
Увеличение производительности предлагаемого устройства в два раза по сравнению с прототипом достигнуто за счет исключения холостого хода плунжера. Его движение в каждую сторону приводит к захвату семени из одного бункера и выталкиванию другого семени, захваченного ранее из другого бункера, в соответствующий семяпровод. Замена в конструкции устройства пневмоцилиндра на две пневмокамеры способствует увеличению быстроходности и надежности механизма за счет отсутствия потерь на трение поршня и его уплотнений о стенки цилиндра.
Стабильность точности высева семян из двух семяпроводов сохраняется за счет наличия плунжера, совершающего одновременно с диафрагмами пневмокамер возвратно-поступательное движение относительно неподвижного корпуса. Наличие в плунжере двух поперечных каналов позволяет за каждый ход плунжера осуществлять захват семени поочередно из каждого из двух бункеров и одновременное перемещение семян к семяпроводам. При этом предотвращается самопроизвольное перемещение семян к семяпроводам, а периодичность циклов движения плунжера с семенами прямопропорциональна скорости движения сеялки и вращения перфодиска, за счет чего семена будут высеваться с одинаковым шагом в две строчки одновременно, причем в одной строчке будут размещаться со сдвигом на половину продольного шага  высева относительно семян в соседней строчке (фиг. 4).
Таким образом, использование предлагаемого устройства более эффективно по сравнению с использованием устройства-прототипа.