СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ СЕМЕННЫХ КОРОБОЧЕК ОТ СТЕБЛЕЙ ЛЬНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF SEED BOXES SEPARATION FROM FLAX STEMS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в машинах для уборки льна.
Известно большое количество технических решений, посвященных способам и устройствам для отделения семенной части урожая от стеблей и направленных на увеличение полноты очеса коробочек и снижение выхода путанины в ворох.
Известен способ отделения семенной части урожая от стеблей (Хайлис Г.А. Льноуборочные машины / Г.А. Хайлис, Н.Н. Быков и др.; под ред. Н.К. Петрова. - М.: Машиностроение. - 1985. - C. 135), при котором происходит разделение слоя стеблей очесывающими зубьями на элементарные полосы, уплотнение этих полос, расчесывание стеблей и отрыв или разрушение семенных коробочек, вынос коробочек, семян и части стеблей движущимися зубьями из очесываемой ленты или снопов.
Известно устройство для отделения коробочек от стеблей льна (А.с. СССР №1264862, Кл. А01D 45/06, 1985), содержащее очесывающие роторы, выполненные в виде усеченных параллельных конусов, установленных с зазором.
Общим недостатком известных технических решений является большой отход стеблей в путанину. Это вызвано тем, что с целью отделения семенной части урожая от стеблей происходит расчесывание ленты или снопов очесывающими зубьями. Так как стебли в слое спутаны друг с другом и сцеплены коробочками, то при расчесывании происходит обрыв стеблей, которые впоследствии попадают в ворох в виде путанины. Повышенное содержание путанины в ворохе приводит к увеличению его объемного веса, что в свою очередь ведет к необоснованным затратам топлива и электроэнергии на его сушку и переработку, а также на перевозку. Кроме того, в результате обрыва стеблей при расчесывании слоя происходит повреждение волокна, что снижает качество и количество волокнистой продукции.
Известны технические решения, направленные на разработку способов отделения семенных коробочек от стеблей льна и устройств для их осуществления, исключающих наличие и взаимодействие зубьев гребней с лентой стеблей льна.
Известен способ отделения семенных коробочек от стеблей льна, осуществляемый устройством для отделения семенных коробочек от стеблей льна (Пат. BY №7224, Кл. A01F 11/00, 2010). Устройство для отделения для отделения семенных коробочек оснащено решетчатой декой, выполненной в форме развернутого цилиндра, рабочая поверхность которой расположена ниже оси зажимного транспортера и грушевидного бича, рабочая часть которого копирует форму деки. Обмолот происходит за счет удара грушевидного бича по верхушечной части стеблей, содержащей семенные коробочки, при протаскивании массы через молотильный зазор между бичом и декой. Бильный аппарат грушевидным бичом наносит косой удар по семенной части стебля, который во время удара надежно удерживается в зажимном транспортере и натягивается в направлении силы, отклоненной на угол, в результате чего происходит отделение семенных коробочек с одновременным нарушением механических связей между стеблями и частичной их параллелизацией в слое за счет мгновенных сил трения между стеблями и грушевидным бичом.
Недостатком известного способа, осуществляемого устройством для отделения семенных коробочек от стеблей льна, является повреждение и обрыв стеблей при обмолоте за счет удара грушевидного бича по верхушечной части стеблей, содержащей семенные коробочки, а также при протаскивании массы через молотильный зазор между бичом и декой.
Известен способ отделения семенной части урожая от стеблей и устройство для его осуществления (Пат. РФ №2496297, Кл. A01D 45/06, 2011, прототип), включающий разделение слоя стеблей на элементарные полосы и отрыв или разрушение семенных коробочек путем сообщения элементарным полосам колебательных движений в плоскости, перпендикулярной стеблям в слое.
Способ реализуется с помощью устройства, содержащего установленное на валу опорное колесо и расположенный внутри опорного колеса барабан с гребнями. Цилиндрическая поверхность опорного колеса охвачена зажимным транспортером, имеющим механизм привода. Барабан с гребнями соединен с опорным колесом посредством упругих элементов и связан с вибровозбудителем. Зубья гребней расположены по окружности барабана и выступают над цилиндрической поверхностью опорного колеса.
Недостаток данного способа заключается в повреждении стеблей и обрыве их зубьями при разделении ленты стеблей на элементарные полосы. Это приводит к снижению качества и количества волокнистой продукции и увеличению путанины в льноворохе.
Известно устройство для выравнивания стеблей льна (Пат. РФ на ПМ №56774, Кл. A01D 45/06, 2006, прототип), содержащее установленный на раме ленточный транспортер, подбивающий механизм, выполненный в виде связанного с рамой посредством штанг вибровозбудителя, который содержит два одинаковых находящихся в зацеплении зубчатых колеса, каждое из которых снабжено одинаковой неуравновешенной массой, установленной симметрично относительно полюса их зацепления. Вибровозбудитель установлен в корпусе подбивающего механизма посредством направляющих, расположенных на его боковых сторонах и пружины, одним концом закрепленной на корпусе вибровозбудителя, а другим - на корпусе подбивающего механизма.
Подбивающий механизм по конструкции и функциональному назначению является вибрационным механизмом, что позволяет создать высокочастотное движение с большим диапазоном частот. Данное обстоятельство положено в основу создания настоящего изобретения.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании способа отделения семенных коробочек от стеблей льна и устройства для его осуществления, позволяющего сократить содержание путанины в ворохе.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в получении вороха с низким содержанием путанины, что снижает себестоимость семенного материала за счет экономии топлива и электроэнергии на его сушку и переработку, перевозку, в повышении качества и количества волокнистой продукции.
-1
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе отделения семенных коробочек от стеблей льна, включающий отрыв или разрушение семенных коробочек путем сообщения стеблям льна колебательных движений и вынос коробочек и семян из ленты льна, колебательные движения сообщают стеблям с амплитудой от 35 до 40 мм и частотой не менее 250 с.
-1
В заявленном способе отделения семенных коробочек от стеблей льна колебательные движения сообщают стеблям с амплитудой от 35 до 40 мм и частотой не менее 250 с, определенными расчетным путем и подтвержденными многочисленными экспериментальными данными, что позволяет надежно выполнять технологический процесс при сокращении содержания путанины в ворохе.
Поставленная в изобретении задача также решена тем, что в устройстве для осуществления способа отделения семенных коробочек от стеблей льна, содержащем вибровозбудитель, установленный в корпусе вибрационного механизма посредством направляющих, расположенных на его боковых сторонах, и пружины, одним концом закрепленной на корпусе вибровозбудителя, а другим - на корпусе вибрационного механизма, содержащий два одинаковых находящихся в зацеплении с возможностью вращения в противоположные стороны зубчатых колеса, каждое из которых снабжено одинаковой неуравновешенной массой, расположенной симметрично относительно полюса их зацепления, при этом вибровозбудитель снабжен двумя штангами, устройство снабжено зажимным транспортером, выполненным из двух ленточных транспортеров, рама которого и вибрационный механизм установлены на опорной раме, охватывающей раму зажимного транспортера, установленной с возможностью перемещения по опорной раме посредством направляющих роликов, причем обе штанги одним концом закреплены на корпусе вибровозбудителя, а другим - на раме зажимного транспортера.
Снабжение устройства зажимным транспортером, выполненным из двух ленточных транспортеров, рама которого и вибрационный механизм установлены на опорной раме, охватывающей раму зажимного транспортера, установленного с возможностью перемещения по опорной раме посредством направляющих роликов, и при этом обе штанги одним концом закреплены на корпусе вибровозбудителя, а другим - на раме зажимного транспортера, позволяет создать высокочастотное движение рамы зажимного транспортера с большим диапазоном частот, амплитуду колебаний которого можно найти из решения дифференциального уравнения вынужденных колебаний центра инерции системы (Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. / Я.Г. Пановко. - 3-е изд. и перераб. - Л.: "Машиностроение" (Ленингр. отд-ние), 1976. - 320 с. с ил.).
0
0
где m - общая масса колеблющихся частей устройства для отделения семенных коробочек от стеблей льна с учетом массы стеблей с семенными коробочками; m - общая масса зубчатых колес и неуравновешенных масс (дебалансов) вибровозбудителя; μ - сопротивления; k - жесткость упругих связей; r - эксцентриситет расположения массы дебалансов; ω - угловая скорость дебалансов; t -время.
пл
в
ст
m=m+m+λm,
пл
в
ст
где m - масса рамы зажимного транспортера; m - масса вибровозбудителя; m - масса стеблей с коробочками; λ - коэффициент учета массы стеблей с коробочками, зависящий от режима работы устройства для отделения семенных коробочек от стеблей льна.
0
Пренебрегая сопротивлениями в направляющих и введя обозначение p=k/(m+m), перепишем уравнение (1) в виде
,
тогда решение уравнения (1) можно записать как
,
а амплитуда колебаний будет
0
0
0
где α=mr/(m+m).
-1
Из графика амплитудно-частотных характеристик устройства для отделения семенных коробочек от стеблей льна и уравнений (1, 2) видно, что варьируя такими параметрами, как масса дебалансов и радиус их установки, можно легко добиться требуемой амплитуды движения рамы зажимного транспортера устройства, что позволяет решить задачу совершенствования и надежного выполнения технологического процесса отделения семенных коробочек от стеблей льна. Расчетным путем, подтвержденным многочисленными экспериментальными данными, найден режим высокочастотных колебаний рамы зажимного транспортера с расположенной на нем лентой льна, а именно колебательные движения сообщают с амплитудой от 35 до 40 мм и частотой не менее 250 с.
Поскольку при данном способе отделения семенных коробочек от стеблей льна отсутствует операция расчесывания ленты льна, почти исключается обрыв стеблей и, следовательно, отход их в путанину, что снижает себестоимость семенного материала за счет экономии топлива и электроэнергии на его сушку и переработку, а также перевозку, повышает качество и количество волокнистой продукции.
Заявленная конструкция устройства, реализующего способ отделения семенных коробочек от стеблей льна, обеспечивает надежность выполнения им технологического процесса. Установка вибровозбудителя в корпусе вибрационного механизма посредством направляющих, расположенных на его боковых сторонах, и пружины, одним концом закрепленной на корпусе вибровозбудителя, а другим - на корпусе вибрационного механизма, позволяет совершать ему возвратно-поступательное движение, передавая посредством штанг возвратно-поступательное движение раме зажимного транспортера с размещенной на нем лентой льна. Несмотря на высокочастотное движение рамы зажимного транспортера, почти полностью исключена передача вибрационных нагрузок от рамы зажимного транспортера опорной раме за счет установки ее на опорной раме посредством направляющих роликов, и от вибровозбудителя вибрационному механизму за счет упругой связи – пружины, а поскольку вибрационный механизм жестко связан с опорной рамой устройства, исключена передача вибрационных нагрузок на опорную раму и от вибрационного механизма. Тем самым обеспечена устойчивость стеблей льна при сообщении им высокочастотных колебаний, под воздействием которых происходит отрыв либо разрушение семенных коробочек, исключение обрыва стеблей и, следовательно, отход их в путанину, что обеспечивает надежность выполнения технологического процесса заявленным устройством.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображена технологическая схема способа отделения семенных коробочек от стеблей льна; на фиг. 2 - устройство для отделения семенных коробочек от стеблей льна, вид спереди; на фиг. 3 - принципиальная схема вибровозбудителя; на фиг. 4 - график амплитудно-частотных характеристик устройства для отделения семенных коробочек от стеблей льна.
Способ отделения семенных коробочек от стеблей льна включает следующие операции:
-1
- отрыв или разрушение семенных коробочек путем сообщения стеблям льна колебательных движений с частотой не менее 250 с и амплитудой от 35 до 40 мм;
- вынос коробочек и семян из ленты льна за счет колебания стеблей в слое.
Заявленный способ отделения семенных коробочек от стеблей льна реализуют с помощью устройства, содержащего установленные на опорной раме 1 раму зажимного транспортера 2, выполненного из двух ленточных транспортеров, вибрационный механизм 3, так что опорная рама 1 охватывает раму зажимного транспортера 2, установленного с возможностью перемещения по опорной раме 1 посредством направляющих роликов 4. Вибровозбудитель 5, установленный в корпусе вибрационного механизма 3 посредством направляющих 6, расположенных на его боковых сторонах, и пружины 7, одним концом закрепленной на корпусе вибровозбудителя 5, а другим - на корпусе вибрационного механизма 3. В корпусе вибровозбудителя 5 расположены два одинаковых находящихся в зацеплении с возможностью вращения в противоположные стороны зубчатых колеса 8, каждое из которых снабжено одинаковой неуравновешенной массой, расположенной симметрично относительно полюса Р их зацепления. Вибровозбудитель 5 снабжен тягами 9 одинаковой длины, которые одним концом закреплены на его корпусе симметрично относительно полюса Р зацепления зубчатых колес 8, а другим - на раме зажимного транспортера 2. При этом поперечная ось симметрии рамы зажимного транспортера 2, продольная ось пружины 7 и полюс Р зацепления зубчатых колес 8 расположены в одной плоскости, проходящей через ось симметрии заявленного устройства - условие качественного и надежного выполнения способа отделения семенных коробочек от стеблей льна. Привод зубчатых колес 8 осуществляется при помощи цепной передачи 10. Отводящий транспортер расположен под зажимным транспортером 2.
Устройство для отделения семенных коробочек от стеблей льна работает следующим образом.
y
x
y
и
-1
1
1
а
а
Слой стеблей льна подается на установленный на опорной раме 1 зажимной транспортер 2, выполненный из двух ленточных транспортеров. Рама зажимного транспортера 2, установленная с возможностью перемещения по опорной раме 1 с помощью направляющих роликов 4, принимает колебательные движения от вибровозбудителя 5, установленного в корпусе вибрационного механизма 3 посредством направляющих 6, расположенных на его боковых сторонах, и пружины 7, одним концом закрепленной на корпусе вибровозбудителя 5, а другим - на корпусе вибрационного механизма 3. Одному из зубчатых колес 8 при помощи цепной передачи 10 сообщается вращательное движение, другое колесо 8 получает вращательное движение в противоположном направлении. При вращении двух одинаковых находящихся в зацеплении с возможностью вращения в противоположные стороны зубчатых колес 8, расположенных в корпусе вибровозбудителя 5, каждое из которых снабжено одинаковой неуравновешенной массой, расположенной симметрично относительно полюса Р их зацепления, возникают центробежные силы F, продольные составляющие F которых складываются, а поперечные составляющие F - уравновешиваются. Продольные составляющие F центробежной силы F сообщают раме зажимного транспортера 2, связанной с вибровозбудителем 5, посредством тяг 9, которые одним концом закреплены на корпусе вибровозбудителем 5 симметрично относительно полюса Р зацепления зубчатых колес 8, а другим - на раме зажимного транспортера 2, направленные колебательные движения. Стебли в ленте льна вместе с зажимным транспортером 2 также совершают направленные колебательные движения, которые действуют с частотой не менее 250 си амплитудой от 35 мм до 40 мм. В результате колебаний стеблей семенные коробочки, обладающие массой m, получают ускорение  и под действием возникающей силы инерции F, равной произведению массы mна ускорение , отрываются от стеблей. Оторванные семенные коробочки выносятся из ленты за счет колебания стеблей в слое и падают на отводящий транспортер.
Заявленное устройство для отделения семенных коробочек от стеблей льна изготовлено и испытано. Предложенный способ отделения семенных коробочек от стеблей льна и устройство для его осуществления позволяют получать ворох с низким содержанием путанины (до 1%) и избежать повреждение стеблей, при этом качество и количество волокнистой продукции возрастет на 25-30%.