ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ
PNEUMATIC-MECHANICAL SEEDING UNIT

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к высевающим аппаратам посевных машин.
Близкими устройствами являются конструкции высевающих аппаратов, представленных в авторских свидетельствах СССР: №981587, кл. А01С 7/04, 1982, №1456773, кл. А01С 7/04, 1989, в которых конструкция высевающего аппарата состоит из бункера для семян, высевающего диска с эластичной крыльчаткой и кольцом, распределителя воздуха с камерами вакуума и повышенного давления.
Работают аппараты следующим образом. При вращении высевающего диска, а вместе с ним находящихся в массе семян, эластичной крыльчатки и кольца, семена заполняют пространство между лопастями крыльчатки. Под действием всасывающего воздушного потока семена по одному втягиваются через отверстия в семенную камеру и присасываются к пневмозахватам высевающего диска, который, вращаясь, доводит их до зоны, где вакуум сменяется повышенным давлением воздуха, что способствует выбросу семян по радиальным каналам высевающего диска в семяпровод.
К недостаткам конструкции этих высевающих аппаратов относится то, что для их функционирования необходимо иметь дополнительные устройства по выработке и доставке вакуума и избыточного давления воздуха, что ведет к дополнительным энергетическим затратам.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению (прототип) является конструкция пневмомеханического высевающего аппарата по патенту на изобретение РФ №2327332 RU, кл. А01С 7/04, 27.06.2008 г.
Конструкция данного аппарата представляет собой бункер для семян с заслонкой, семенную камеру, отборочно-подающее устройство, состоящее из стержня с заборной ложечкой, расположенного внутри семенной камеры с выходом вниз за ее пределы, направляющей пластины с продольной выемкой, кулачка, рамки, цилиндра с впускным отверстием, рабочей пружины, поршня и разгонной трубки с клапаном, причем шток поршня жестко соединен со стержнем отборочно-подающего устройства. Работает данный аппарат следующим образом. При движении сеялки от приводного колеса приводится во вращение кулачок, который, имея форму крутообрывающейся спирали, через ролик плавно поднимает рамку, шток поршня и стержень отборочно-подающего устройства, одновременно сжимая рабочую пружину. При подъеме поршня в подпоршневом пространстве возникает разрежение, посредством которого закрывается клапан в разгонной трубке. В процессе подъема поршня и стержня происходит процесс отбора семени из семенной камеры и синхронной подачи его во впускное отверстие цилиндра. Стержень отборочно-подающего устройства, несущий на себе заборную ложечку, имеющую наклон дна к горизонту α≥φ, где φ - угол трения семени о материал дна ложечки (φ=25…30°), поднимается вместе со штоком и поршнем. Между заборной ложечкой с наклонным дном и вертикальной направляющей пластиной образуется клин с углом β=90°-α, в который западает семя и, заклиниваясь, занимает устойчивое положение. Этому способствует то, что часть заклинившегося семени входит в продольную выемку направляющей пластины. Другие семена, находящиеся в семенной камере и попавшие в пространство над заборной ложечкой, в процессе подъема стержня падают с заклинившегося семени обратно в камеру. Заклинившееся семя, упираясь в выемку направляющей пластины, скользит вместе со стержнем до впускного отверстия, где подпор со стороны направляющей пластины прекращается, и оно, потеряв опору, по наклонному дну заборной ложечки направляется в подпоршневое пространство цилиндра. При срыве ролика рамки с поверхности кулачка под действием рабочей пружины происходит резкое опускание поршня в цилиндре, при этом впускное отверстие цилиндра перекрывается, а клапан, находящийся в разгонной трубке, открывается и семя с порцией сжатого воздуха выбрасывается через разгонную трубку в образованную сошником борозду. Параметры цилиндра, пружины, разгонной трубки и других элементов аппарата подобраны так, чтобы выполнялась активно-принудительная заделка семян в почву, которая заключается в том, что каждому семени придается скорость 15…25 м/с. Такая скорость семени обеспечивает его внедрение в дно борозды на 2…3 мм без травмирования. Сверху семена закрываются рыхлой почвой. Такая заделка обеспечивает хороший контакт семян с почвенным ложем, что способствует лучшему снабжению их почвенной влагой, обуславливая ускорение всходов и более благоприятное дальнейшее развитие растений, и, следовательно, повышение урожайности.
Недостатком конструкции данного аппарата является то, что трущаяся пара цилиндр-поршень с манжетами работает в крайне сложных условиях, что ведет к быстрому износу сопрягаемых поверхностей. Кроме этого, из-за быстротечности процесса (резкого опускания поршня) не все семена успевают за один цикл преодолевать расстояние от впускного отверстия в цилиндре до клапана в разгонной трубке. В связи с этим возникают пропуски и двойники семян, что ведет к нарушению равномерности распределения семян вдоль рядка.
Технической задачей является создание высевающего аппарата для посева пропашных культур (кукурузы, нута, гороха, сои) с более простой конструкцией отборочно-подающего устройства, обеспечивающего равномерное распределение семян вдоль рядка с их активно-принудительной заделкой в почву.
Техническая задача решается в пневмомеханическом высевающем аппарате, включающем рамку с роликом, взаимодействующим с кулачком, соединенную со штоком, имеющим рабочую пружину, бункер для семян с заслонкой и камерой, отборочно-подающее устройство, включающее стержень с захватывающим элементом для семян в виде ложечки, и направляющую пластину с пазом для перемещения стержня вместе с рамкой, разгонную трубку с клапаном, отборочно-подающее устройство снабжено воздуходувным мехом, выполненным в виде гофрированного полого цилиндра из прочного эластичного материала, закрытого плотно-прочно сверху крышкой, жестко соединенной штоком, при этом нижняя часть воздуходувного меха плотно закреплена на полом конусе для попеременного создания внутри него области разрежения и повышенного давления.
Отличие предлагаемого изобретения от прототипа заключается в том, что используется более простое конструктивное решение отборочно-подающего устройства, способного работать в сложных запыленных условиях, направляющая пластина отборочно-подающего устройства жестко закреплена под впускным отверстием полого конуса, выполненным в его нижней части, в непосредственной близости от входа в разгонную трубку, что создает условия прямой подачи семян в трубку, исключая сгруживание их у ее входа, и обеспечивает равномерное распределение семян вдоль рядка.
Таким образом, предлагается более простое и надежное конструктивное решение, обеспечивающее равномерное распределение семян вдоль рядка с активно-принудительной их заделкой в почву, то есть полностью решается поставленная техническая задача.
Новизна и оригинальность заключается в том, что за счет предлагаемого отборочно-подающего устройства исключается пара: цилиндр-поршень, отпадает необходимость точного изготовления и подгонки трущихся звеньев, обеспечивается более надежная работа этого устройства в сложных запыленных условиях. Размещение направляющей пластины отборочно-подающего устройства под впускным отверстием полого конуса рядом со входом в разгонную трубку создает условия бесперебойной подачи в разгонную трубку семян, то есть равномерное распределение их вдоль рядка с активно-принудительной заделкой в почву.
На фигуре 1 изображена схема пневмомеханического высевающего аппарата (вид сбоку), разрез Б-Б.
На фигуре 2 изображена схема пневмомеханического высевающего аппарата (вид сверху), разрез А-А.
Устройство состоит из кулачка 1, взаимодействующего с роликом 2, закрепленным на рамке 3, соединенной со штоком 5, имеющим рабочую пружину 7, направляющих катков 4, демпфирующей пружины 6, закрытого плотно-прочно сверху крышкой 8 воздуходувного меха 9, выполненного виде гофрированного полого цилиндра из эластичного материала, стержня 10 с захватывающим элементом для семян в виде заборной ложечки 11, полого конуса 12 с выполненным в его нижней части впускным отверстием 13 с клапаном 14, клапана 15, разгонной трубки 16, камеры 17, направляющей пластины 18, жестко закрепленной под впускным отверстием 13, заслонки 19, бункера для семян 20 и сошника 21.
Устройство работает следующим образом. При движении сеялки по направлению стрелки υ от приводного колеса (не показано) приводится во вращение кулачок 1, который, имея форму крутообрывающейся спирали, посредством ролика 2 плавно поднимает рамку 3. Для предотвращения отклонения рамки 3 от вертикального положения на раме установлены направляющие катки 4. При подъеме рамки 3 вместе с ней поднимаются шток 5 отборочно-подающего устройства, проходящий внутри демпфирующей 6 и рабочей 7 пружин, крышка 8, плотно-прочно закрывающая сверху воздуходувный мех 9, выполненный в виде гофрированного полого цилиндра из эластичного материала, и стержень отборочно-подающего устройства 10 с захватывающим элементом для семян в виде заборной ложечки 11. Так как нижняя часть воздуходувного меха 9 плотно закреплена на полом конусе 12, то при перемещении крышки 8 воздуходувного меха 9 вверх внутри него образуется разрежение, которое, распространяясь внутрь конуса 12, вызывает открытие клапана 14 впускного отверстия 13, выполненного в нижней части конуса 12, и закрытие клапана 15 разгонной трубки 16. В то же время стержень 10, перемещаясь из нижнего положения, когда захватывающий элемент для семян 11 находится в семенной камере 17, вверх вдоль паза направляющей пластины 18, производит отбор семени из семенной камеры 17 и его синхронную подачу к клапану 14 впускного отверстия 13 конуса 12. Уровень семян в камере 17 регулируется заслонкой 19, установленной в бункере для семян 20. По мере того как рамка 3 перемещается к крайнему верхнему положению, разрежение в воздуходувном мехе 9 и конусе 12 нарастает до максимального значения, стержень 10 подает семя, заклинившееся между захватывающим элементом для семян 11 и пазом направляющей пластины 18, непосредственно к впускному отверстию 13, которое в этот момент максимально открыто из-за действия разрежения. Открытый клапан 14 впускного отверстия 13 обеспечивает подсос атмосферного воздуха из области, расположенной в семенной камере 17 непосредственно над захватывающим элементом для семян 11, тем самым облегчая проникновение семени внутрь конуса 12. После прохождения рамкой 3 верхнего положения под действием разжимающейся рабочей пружины 7 происходит резкое опускание рамки 3, а вместе с ней и штока 5 посредством крышки 8, плотно-прочно закрывающей сверху воздуходувный мех 9. Внутри воздуходувного меха 9 образуется область повышенного давления, которая, распространяясь внутрь конуса 12, закрывает клапаном 14 впускное отверстие 13 и открывает клапан 15 разгонной трубки 16. Благодаря непосредственной близости впускного отверстия 13 от клапана 14 семя, попавшее внутрь конуса 12 вместе с порцией воздуха, беспрепятственно попадает в разгонную трубку 16, исключая зависание семян внутри конуса 12. Семя, перемещаясь внутри разгонной трубки 16 под действием гравитационной силы и силы избыточного давления воздуха, приобретает на выходе из разгонной трубки 16 скорость 20…25 м/с. Такой скорости достаточно для внедрения каждого семени в дно борозды, открываемой сошником 21, без травмирования на глубину 2…3 мм, обеспечивая семени плотный контакт с почвенным ложем. Сверху семена закрываются рыхлой почвой. После того как рамка 3 переместится в крайнее нижнее положение, вместе с ней переместятся крышка 8 воздуходувного меха 9 и стержень 10 с захватывающим элементом для семян 11, и кулачок 1, поворачиваясь, поднимает рамку 3, и цикл повторяется.
Таким образом, предлагаемая конструкция пневмомеханического высевающего аппарата полностью решает поставленную техническую задачу, обеспечивая равномерное распределение семян вдоль рядка с их активно-принудительной заделкой в почву.