КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЬ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к выкапывающим и сепарирующим устройствам, используемым в картофелеуборочных машинах.
Известен элеваторный полунавесной картофелекопатель КСТ-1,4, предназначенный для уборки двух рядков картофеля, посаженного с междурядьем 70 см.
Картофелекопатель КСТ-1.4 содержит активные лемеха, закрепленные на подвесках, шарнирно соединенных с рамой, колеблющиеся шатунами, откидные пальцы, установленные на лемехах, скоростной, основной и каскадный элеваторы, образованные прутками, концы которых заделаны в звенья цепи, эллиптические встряхиватели, ходовые и опорное колеса, Глубину хода лемехов до 25 см регулируют винтовым механизмом, то есть изменением положения опорного колеса. (Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос С, 2004. - С. 422-424).
Известный картофелекопатель предназначен для уборки картофеля на тяжелых почвах влажностью до 27%. Глубину хода лемехов до 25 см регулируют винтовым механизмом опорного колеса. Прутковые элеваторы, предназначенные для перемещения и размельчения клубненосного пласта, отделения почвы от клубней и отсева ее, расположены один за другим с перепадом по высоте. Они представляют собой решетчатые полотна с замкнутым контуром, верхние (рабочие) ветви которых движутся от лемехов к выходу. Верхняя ветвь при движении встряхивается эллиптическими звездочками.
Лемеха закреплены на подвесках, шарнирно соединенных с рамой, и колеблются шатунами с амплитудой 14 мм и частотой 8,3; 9,4 и 10,5 с-1. Частоту колебаний лемехов регулируют, заменяя звездочки на валу редуктора.
Колеблющиеся лемеха частично крошат пласт, меньше залипаются почвой, позволяют уменьшить сгруживание почвы и растительной массы перед элеватором, снижают тяговое сопротивление картофелекопателя.
Полотно элеватора образовано прутками, концы которых заделаны в звенья цепи. Скоростной элеватор имеет три цепи, основной и каскадный - по две цепи, которыми полотно опирается на звездочки ведущего вала и опорные ролики. Смежные прутки соединены планками и изогнуты в противоположные стороны, образуя карманы, предотвращающие скатывание клубней. Прутки каскадного элеватора покрыты резиной, что предохраняет клубни от повреждения.
Полотно скоростного элеватора движется с большей скоростью, чем картофелекопатель. Поэтому пласт, поступающий на него, растаскивается в продольном направлении и частично измельчается, что облегчает выделение клубней. Пласт, переходя с одного элеватора на другой, падает и дополнительно размельчается. Мелкая почва просеивается между прутками, а клубни, не разрушенные почвенные комки и ботва, сходят с каскадного элеватора в валок.
Известный картофелекопатель имеет недостатки.
Во время уборки картофеля известным картофелекопателем лемеха подрезают больше почвы, чем клубнесодержащий пласт. Вследствие этого увеличиваются энергозатраты на выкапывание, подъем и сепарирование почвы из междурядий, повышается повреждаемость клубней, усиливается износ частей и узлов машины, повышается расход дорогостоящего металла на лемеха, увеличиваются потери урожая и затраты труда.
Во время уборки картофеля клубненосный гребень, подрезаемый лемехом, имеет почвенную корку, которая перемещается с клубненосным пластом с лемеха на прутковый сепарирующий элеватор. Какое бы не было сепарирующее устройство, вначале измельчается и просеивается почва с нижней части клубненосного пласта. Почвенные комки разрушенной почвенной корки гребня подрезанного лемехом не всегда удается разрушить дополнительными устройствами. В результате клубни картофеля и почвенные комки разрушенной почвенной корки перемещаются с каскадного пруткового элеватора и падают на поверхность поля, образуя валок картофеля и почвенных комков.
Также известен картофелекопатель, содержащий раму, опорные колеса, скоростной, основной и каскадный прутковые элеваторы, выкапывающее устройство, выполненное в виде плоских колеблющихся подпружиненных лемехов. Перед каждым лемехом установлен с возможностью свободного вращения комкоразрушающий копирующий прутковый каток, выполненный с центральной образующей поверхностью в виде од-нолопастного гиперболоида, по образующей поверхности которой, закреплены прутки, а к торцовым стенкам пруткового катка установлены диски с острой кромкой. Диски с острой кромкой для отрезания отделяемого почвенного пласта выполнены с диаметром большим, чем гиперболическое основание комкоразрушающего копирующего пруткового катка. (Патент на полезную модель РФ №147048, МПК A01D 21/02, заявл. 02.06.2014).
Диски у известного картофелекопателя, выполненные с диаметром большим, чем основание гиперболоид комкоразрушающего копирующего пруткового катка, имеющие острую кромку, отрезают почвенный пласт от центральной части клубненосного гребня на глубину залегания нижних клубней. Лемеха подрезают клубненосный пласт гребня, который перемещается по лемехам на скоростной прутковый элеватор, на ширину пруткового катка. Почвенный пласт с боковой части гребня, не имеющий клубней, так как ширина захвата лемеха равна ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка, не подрезается лемехами и не поступает на скоростной прутковый элеватор, так как ширина захвата лемеха равна ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка.
Клубненосный пласт, подрезаемый подкапывающим лемехом и перемещаемый на скоростной прутковый элеватор, имеет разрушенную почвенную корку, верхний слой не связанный корнями убранных стеблей картофеля и сорняков, имеет меньший объем клубненосной почвы, легко разрушается, а мелкая почва просеивается через прутковые элеваторы.
-1
Кроме того, центральная часть клубненосного гребневого пласта с разрушенной почвенной коркой подрезается лемехами, закрепленными на подвесках и колеблющихся шатунами с амплитудой 14 мм и частотой 8,3; 9,4 или 10,5 с. Частота колебаний лемехов регулируется изменением звездочек на валу редуктора. Клубненосный пласт, поступивший на скоростной прутковый элеватор, имеет разрушенную почвенную корку несвязанную корнями растений, легко рассыпается, а почва просеивается и поступает на основной прутковый элеватор без почвенных комков, а на каскадный прутковый элеватор поступают клубни картофеля без почвенных комков.
Однако почвенный пласт с боковой части гребня, не имеющий клубней, не подрезается лемехами. Почвенный пласт с боковой части гребня имеет почвенную корку и соединен столонами и стеблями, а также корневой системой сорняков.
Почвенный пласт с боковой части гребня соединенный столонами, и корневой системой сорняков захватывается прутками скоростного элеватора, а так как не подрезается лемехами, происходит сгруживание почвы, не имеющей клубней картофеля, перед скоростным прутковым элеватором. Это влечет увеличение энергозатрат машины, усиление износа частей и узлов картофелекопателя и уменьшение производительности картофелекопателя.
Задача предлагаемой полезной модели - снижение энергозатрат и повышение производительности картофелекопателя.
Техническое решение заключается в том, что снижение энергозатрат и повышение производительности картофелекопателя выполняется путем разрушения почвенного пласта, и перемещения почвы с боковой части гребней в междурядье, то есть в борозду, предотвращая подачу почвы без клубней на скоростной прутковый элеватор.
Техническое решение достигается тем, картофелекопатель, содержащий раму, опорные колеса, скоростной, основной и каскадный прутковые элеваторы, выкапывающее устройство, выполненное в виде плоских колеблющихся подпружиненных лемехов, перед которыми установлен с возможностью свободного вращения комкоразрушающий копирующий прутковый каток, выполненный с центральной образующей поверхностью в виде однолопастного гиперболоида, по образующей поверхности которой, закреплены прутки, а к торцовым стенкам пруткового катка установлены диски с острой кромкой, причем диски с острой кромкой для отрезания отделяемого почвенного пласта выполнены с диаметром большим, чем гиперболическое основание комкоразрушающего копирующего пруткового катка, а на оси каждого пруткового катка с обеих его сторон установлены заостренные сферические диски под углом α между плоскостью вращения копирующего пруткового катка и линией движения картофелекопателя.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый картофелекопатель отвечает требованиям «Существенные отличия».
1. На оси каждого пруткового катка с обеих его сторон установлены заостренные сферические диски.
2. Сферические диски установлены на оси под углом α между плоскостью вращения копирующего пруткового катка и линией движения картофелекопателя.
При движении картофелекопателя выбранного за прототип первым взаимодействует с гребнем комкоразрушающий копирующий прутковый каток. Он уплотняет участок почвы перед лемехом и разрушает почвенную корку гребней. Почвенный пласт в вертикальной плоскости отрезается от клубненосной почвы гребня дисками, установленными на торцовых стенках пруткового катка. На картофелекопателе установлены лемеxa с шириной захвата равной ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка.
При работе картофелекопателя выбранного за прототип клубненосная почва гребня подрезается лемехом и перемещается на скоростной прутковый элеватор, а почвенный пласт с боковой части гребня, не имеющий клубней, так как ширина захвата лемеха равна ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка, не подрезается лемехом и не поступает на прутковые элеваторы. (См. фиг. 5). При этом перед скоростным прутковым элеватором, между лемехами остаются гребни образуемые боковой поверхностью гребня и вертикальной стенкой, образуемой вертикально установленным диском.
При работе картофелекопателя выбранного за прототип оставшиеся боковые части гребней, не имеющие клубней картофеля, не подрезаются лемехами и не поступают на скоростной прутковый элеватор. Почвенные пласты с боковых частей гребней имеют почвенную корку и соединены столонами и стеблями, а также корневой системой сорняков.
Почвенные пласты с боковых частей гребней соединенные столонами и корневой системой сорняков захватываются прутками скоростного элеватора, а так как не подрезаются лемехами, происходит сгруживание почвы, перед скоростным прутковым элеватором. Это влечет к увеличению энергозатрат машины, усилению износа частей и узлов картофелекопателя, а также уменьшению производительности картофелекопателя.
С целью устранения сгруживания почвы из гребней образуемых отрезанными вертикально установленными дисками и боковыми поверхностями гребней, перед скоростным прутковым элеватором, на оси каждого пруткового катка с обеих его сторон установлены заостренные сферические диски.
С целью перемещения почвы из гребней, образуемых частью боковой поверхности гребней и отрезанных вертикально установленными дисками в междурядья, то есть в борозды, заостренные сферические диски установлены на оси под углом α между плоскостью вращения копирующего пруткового катка и линией движения картофелекопателя.
При работе заявляемого картофелекопателя заостренные сферические диски, сцепляясь с почвой, вращаются. Режущая часть сферического диска отрезает пласт почвы, образованный частью боковой поверхностью гребня и отрезанным вертикально установленным диском, отделяет его и поднимает на внутреннюю (вогнутую) поверхность. Затем почва падает с некоторой высоты и отводится сферическим диском в сторону в борозду. В результате перемещения по сферическому диску и падения почва крошится, частично оборачивается и перемещается в борозду. С увеличением угла α крошение почвы, перемещаемой в борозду, возрастает.
Выявленные признаки технического решения заявляемой картофелеуборочной машины позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию «Существенные отличия».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в конструкциях картофелеуборочных машин. Расширяются функциональные возможности картофелекопателя и область применения, то есть возможна уборка картофеля не только на легких, а также тяжелых почвах влажностью более 27%. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».
Заявляемый картофелекопатель поясняется чертежным материалом.
На фиг. 1 - представлена схема картофелекопателя, вид сбоку; на фиг. 2 - крепление лемехов на валу; 3 - схема размещения комкоразрушающего копирующего пруткового катка с установленными дисками; на фиг. 4 - изображено исходное положение клубненосных гребневых пластов перед уборкой картофеля, поперечный разрез; на фиг. 5 - изображен поперечный разрез, образованных гребней после подкапывания клубненосного пласта картофелекопателем, принятым за прототип; на фиг. 6 - изображен поперечный разрез, образованных гребней после подкапывания заявляемым картофелекопателем.
Картофелекопатель снабжен активными лемехами 1 и 2, скоростным 3, основным 4 и каскадным 5 прутковыми элеваторами, ходовыми колесами 6 и опорным колесом 7. Элеваторы 3, 4 и 5 предназначены для перемещения и размельчения клубненосного пласта, отделения почвы от клубней и отсева ее, расположены один за другим с перепадом по высоте. Они представляют собой решетчатые полотна с замкнутым контуром, верхние (рабочие) ветви которых движутся от лемехов 1 и 2 к выходу.
Лемеха 1 и 2 закреплены на подвесках 8, шарнирно соединенных с рамой (рама не показана) и колеблются шатунами 9 с амплитудой 14 мм и различной частотой. Частота колебания лемехов регулируется, путем замены звездочек на валу редуктора (звездочка и вал редуктора не показаны).
Перед каждым лемехом 1 и 2 установлены с возможностью свободного вращения комкоразрушающие копирующие прутковые катки 10 и 11. Каждый комкоразрушающий копирующий прутковый каток выполнен с образующей поверхностью в виде однолопастного гиперболоида.
На образующей поверхности гиперболоида комкоразрушающего копирующего пруткового катка 10 и 11 образованной движением прямой вокруг другой прямой скрещивающейся с ней, но не перпендикулярной закреплены прутки 12. На торцовых стенках комкоразрушающего копирующего пруткового катка 10 установлены диски 13 и 14, а катка 11 установлены диски 15 и 16 с выполненными острыми кромками с большим диаметром, чем основание гиперболоида комкоразрушающего копирующего пруткового катка 10 и 11.
На оси каждого пруткового катка 10 и 11 с обеих его сторон установлены заостренные сферические диски 17 и 18, 19и 20. Заостренные сферические диски установлены на оси под углом α между плоскостью вращения копирующего пруткового катка и линией движения картофелекопателя (угол атаки).
При работе заявляемого картофелекопателя комкоразрушающие копирующие прутковые катки 10 и 11 взаимодействуют с гребнем клубненосного пласта. Они уплотняют гребневый участок почвы и разрушают почвенную корку гребней, а также нарушают связанность верхнего слоя клубненосного гребня. Диски 13 и 14, 15 и 16, выполненные с диаметром большим, чем основание гиперболоид комкоразрушающих копирующих прутковых катков 10 и 11, имеющих острую кромку, отрезают почвенный пласт от центральной части клубненосного гребня на глубину залегания нижних клубней. Лемеха 1 и 2 подрезают клубненосный пласт гребня, который перемещается по лемехам на скоростной прутковый элеватор 3.
Клубненосный пласт, подрезаемый подкапывающими лемехами 1 и 2 и перемещаемый на скоростной прутковый элеватор 3, имеет разрушенную почвенную корку, верхний слой не связанный корнями убранных стеблей картофеля и сорняков, имеет меньший объем клубненосной почвы, легко разрушается, а мелкая почва просеивается через прутковые элеваторы.
-1
Кроме того, центральная часть клубненосного гребневого пласта с разрушенной почвенной коркой подрезается лемехами 1 и 2, закрепленными на подвесках 8 и колеблющихся шатунами с амплитудой 14 мм и частотой 8,3; 9,4 или 10,5 с. Частота колебаний лемехов 1 и 2 регулируется изменением звездочек на валу редуктора. (Звездочки на валу редуктора не показаны).
Почвенный пласт с боковой части гребня, не имеющий клубней, так как ширина захвата лемеха равна ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка, не подрезается лемехами 1 и 2 и не поступает на скоростной прутковый элеватор 3, так как ширина захвата лемехов равна ширине комкоразрушающих копирующих прутковых катков.
Почвенные пласты без клубней картофеля, имеющие почвенную корку и соединенные столонами и стеблями, а также корневой системой сорняков, образованные частью боковых поверхностей гребней и отрезанных вертикально установленными дисками 13 и 14, 15 и 16 перемещаются в борозды заостренными сферическими дисками 17 и 18, 19 и 20, установленными на оси под углом α между плоскостью вращения копирующего пруткового катка 10 и 11 и линией движения картофелекопателя. При этом заостренные сферические диски 17 и 18, 19 и 20, сцепляясь с почвой, вращаются. Режущая часть заостренного сферического диска отрезает пласт почвы соединенный столонами и корневой системой сорняков образованный частью боковой поверхностью гребня и отрезанным вертикально установленными дисками 13 и 14, 15 и 16, в котором нет клубней картофеля, отделяет его и поднимает на внутреннюю (вогнутую) поверхность.
Затем почва падает с некоторой высоты и отводится заостренными сферическими дисками 17 и 18, 19 и 20 в сторону в борозду. В результате перемещения по заостренным сферическим дискам 17 и 18, 19 и 20 и падения почва крошится, частично оборачивается и перемещается в борозду. С увеличением угла α крошение почвы, перемещаемой в борозду, возрастает.
Клубненосный пласт, поступивший на скоростной прутковый элеватор 3, имеет разрушенную почвенную корку несвязанную корнями растений, легко рассыпается, а почва просеивается и поступает на основной прутковый элеватор 4 без почвенных комков, а на каскадный прутковый элеватор 5 поступают клубни картофеля без почвенных комков.
Комкоразрушающие копирующие прутковые катки 10 и 11, разрушают почвенную корку, нарушают связанность верхнего слоя гребней и позволяют подать разрыхленную клубненосную почву на сепарирующие элеваторы и улучшить сепарацию почвы на прутковых элеваторах.
Заостренные сферические диски отрезают и разрушают пласт почвы с боковых сторон гребней и перемещают почву в междурядье, то есть в борозду, не позволяют сгруживаться почвы перед скоростным прутковым элеватором. При этом снижаются энергозатраты при уборке картофеля и повышается производительность заявляемого картофелекопателя.