КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЬ

Заявленное техническое решение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам и механизмам механизированной уборки картофеля в средних и мелкотоварных хозяйствах.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является картофелекопатель (Патент № 2489837, A01D 13/00, опубл. 20.08.2013 Бюл. № 23), содержащий несущую (колесную) раму, на которой смонтированы подкапывающий рабочий орган в виде лемеха с подрезными ножами, привод, при этом лемех с подрезными ножами и первый грохот колеблются прямолинейно возвратно-поступательно.
Недостатки прототипа: высокая степень повреждаемости (травмированности) клубней картофеля из-за наличия двух лопастных битеров, усложняющих конструкцию и способствующих неудовлетворительной сепарации картофельного вороха и комков земли в местах расположения лопастных битеров, что снижает эксплуатационно-технические характеристики устройства, в том числе производительность и КПД.
Технической проблемой, решаемой созданием нового устройства является то, что потребитель при выкапывании картофеля с помощью механических устройств для выкапывания паслена клубненосного часто сталкивается с трудностями, которые связаны с тем, что на почве часто происходит забивание просевной решетки, что ведет к необходимости постоянного прочищения потребителем межпруткового пространства, следствием чего является снижение производительности труда потребителя и коэффициента полезного действия (КПД) механизированного копателя. Известно, что даже при среднем уровне механизации во время уборочных работ повреждается до 30% клубней картофеля, а наличие битеров в механизированных устройствах для уборки дополнительно увеличивает процент механического повреждения (деформации) клубней, что снижает выход и качество товарного и семенного картофеля, являющегося одним из основных продуктов питания для человека и занимающего в мире пятое место среди источников энергии в питании людей после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя. Деформированные (механически побитые) клубни картофеля, заложенные на хранение, теряют показатели качества за счет ухудшения их сохранности, превышая нормы естественной убыли этого пищевого продукта.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание усовершенствованного устройства с повышенными эксплуатационно-техническими характеристиками.
Технический результат достигается тем, что картофелекопатель, содержащий несущую раму, на которой смонтированы подкапывающий рабочий орган в виде лемеха с подрезными ножами, привод, задняя часть лемеха с подрезными ножами жестко соединена с первым грохотом, при этом лемех с подрезными ножами и первый грохот колеблются прямолинейно возвратно-поступательно, причем два подрезных ножа рабочего органа в виде выступающих вперед многоугольников выполнены из гнутого листа металла за одно целое с лемехом, выполненным в виде радиусно-выгнутой вниз пластины, рабочий орган выполнен с углом наклона к горизонтали, равным 5°, прутки первого грохота, образующие в совокупности с рабочим органом корытообразную форму, выполнены изогнутыми с образованием трех отрезков, плавно переходящих друг в друга так, что передний и задний отрезки параллельны между собой и параллельны рабочему органу, а средние отрезки выполнены с углом наклона 5° по отношению к начальному и заднему отрезкам, имеется второй грохот корытообразной формы и состоящий из прутков, жестко прикрепленных своей передней частью к П-образной пластине, подвешенной с помощью оси к рычагу системы рычагов устройства, нижние прутки второго грохота имеют изогнутую форму с образованием четырех отрезков, плавно переходящих друг в друга, а три его боковых прутка, прикрепленные к П-образной пластине, выполнены прямыми, причем задняя часть каждого верхнего бокового прутка скреплена пластиной жесткости со средней частью каждого среднего бокового прутка, а каждый средний и нижний боковые прутки выполнены соединенными между собой своей задней частью при помощи пластин с осями, на которых закреплены нижние части качающихся подвесов, с помощью которых подвешена к несущей раме задняя часть второго грохота, выполненного с возможностью возвратно-поступательных движений в направлении, противоположном направлению возвратно-поступательных движений первого грохота, при этом передние отрезки прутков второго грохота расположены между задними отрезками прутков первого грохота. При этом передние отрезки нижних прутков второго грохота расположены под углом 12° к горизонтали, вторые отрезки - под углом 8° к горизонтали, третьи отрезки - под углом 15° к горизонтали, четвертые отрезки - под углом 8° к горизонтали.
Новыми существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются следующие признаки:
два подрезных ножа рабочего органа в виде выступающих вперед многоугольников выполнены из гнутого листа металла за одно целое с лемехом, выполненным в виде радиусно-выгнутой вниз пластины;
рабочий орган выполнен с углом наклона к горизонтали, равным 5°;
прутки первого грохота, образующие в совокупности с рабочим органом корытообразную форму, выполнены изогнутыми с образованием трех отрезков, плавно переходящих друг в друга;
начальный и конечный отрезки параллельны между собой и параллельны рабочему органу, а средние отрезки выполнены с углом наклона 5° по отношению к начальному и конечному отрезкам;
имеется второй грохот корытообразной формы и состоящий из прутков, жестко прикрепленных своей передней частью к П-образной пластине, подвешенной с помощью оси к рычагу системы рычагов устройства;
нижние прутки второго грохота имеют изогнутую форму с образованием четырех отрезков, плавно переходящих друг в друга;
три боковых прутка второго грохота, прикрепленные к П-образной пластине, выполнены прямыми;
задняя часть каждого верхнего бокового прутка второго грохота скреплена со средней частью каждого среднего бокового прутка пластиной жесткости;
каждый средний и нижний боковые прутки выполнены соединенными между собой своей задней частью при помощи пластин с осями, на которых закреплены нижние части качающихся подвесов, с помощью которых подвешена к несущей раме задняя часть второго грохота;
второй грохот выполнен с возможностью возвратно-поступательных движений в направлении, противоположном направлению возвратно-поступательных движений первого грохота;
передние отрезки прутков второго грохот расположены между задними отрезками прутков первого грохота.
Совокупность новых существенных отличительных признаков наряду с известными из уровня техники признаками достаточна для решения указанной технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата - создания усовершенствованного устройства, позволяющего повысить эксплуатационно-технические характеристики устройства.
Сущность предлагаемой полезной модели, ее реализуемость и возможность промышленного применения иллюстрируются чертежами (фиг.1,2,3), где:
на фиг.1 - вид на картофелекопатель спереди (главный вид);
на фиг.2 - вид на картофелекопатель сверху;
на фиг.3 - вид на картофелекопатель слева.
На чертежах имеются следующие обозначения:
1 - несущая (колесная) рама;
2 - рабочий орган;
3 - лемех;
4 - подрезные ножи;
5 - оси несущей рамы;
6 - первый грохот;
7 - прутки первого грохота;
8 - шатун;
9 - кривошипно-шатунный механизм;
10 - рычаг;
11 – рычаг;
12 - кривошип;
13 - ведущий шкив;
14 - клино-ременная передача;
15 - шкив;
16 - привод (мотоблок);
17 - второй грохот;
18 - прутки второго грохота;
19 - П-образная пластина;
20 - ось;
21 - боковые прутки второго грохота;
22 - качающиеся подвесы;
23 - оси;
24 - пластина;
25 - оси;
26 - задний кронштейн;
27 - ось;
28 - отверстие;
29 - качающийся рычаг;
30 - ось;
31 - верхний боковой пруток;
32 - средний боковой пруток;
33 - пластина;
34 - нижние прутки второго грохота;
35 - опорное колесо;
36 - опорное колесо;
37 - стойка;
38 - стойка;
39 - стакан;
40 - стакан;
41 - отверстия;
42 - узел натяжения;
43 - кронштейн.
Картофелекопатель, представленный на фиг.1,2,3, выполнен в виде несущей (колесной) рамы 1 (фиг.1), на которой смонтирован подкапывающий (активный) рабочий орган 2 в виде лемеха 3 с двумя подрезными ножами 4.
Лемех 3 и два его подрезных ножа 4 изготовлены за одно целое из гнутого вниз листа металла, образующего незамкнутую поверхность, причем подрезные ножи 4 выполнены выступающими вперед по отношению к лемеху 3.
Лемех 3 в виде радиусно-выгнутой вниз пластины, как показано на фиг.3, с подрезными ножами 4 (фиг.1) имеют угол наклона к горизонтали, равный 5°.
Подрезные ножи 4 рабочего органа 2 установлены на осях 5 рамы 1 и имеют плоскую многоугольную форму.
Задние части лемеха 3 и подрезных ножей 4 жестко соединены с первым, активным сепарирующим, грохотом 6.
Первый грохот 6 выполнен в виде отдельных прутков 7 (например, диаметром 10 см) в совокупности образующих корытообразную форму за счет того, что они приварены к лемеху 3, а сбоку они приварены к двум подрезным ножам 4.
Каждый из прутков 7 первого грохота 6 выполнен изогнутым и состоит из трех отрезков, плавно переходящих друг в друга таким образом, что начальный и конечный (задний) отрезки (на фиг. не показаны) выполнены параллельными между собой, а средний отрезок (на фиг. не показан) выполнен с наклоном по отношению к начальному и конечному отрезкам, равным 5°.
Начальные (передние) отрезки изогнутых прутков 7 нижней части первого грохота 6, соединенные с лемехом 3 посредством сварки, выполнены параллельными лемеху 3. Начальные отрезки боковых прутков 7 первого грохота 6, прикрепленные (соединенные) к подрезным ножам 4, выполнены параллельными начальным (передним) отрезкам (участкам) нижних прутков 7. Средние отрезки прутков 7 первого грохота 6 выполнены изогнутыми вовнутрь устройства под углом 5°.
Рабочий орган 2 и первый грохот 6, выполненные с возможностью качания вокруг осей 5 несущей рамы 1, совершают прямолинейные возвратно-поступательные движения за счет шатуна 8 кривошипно-шатунного механизма 9 (фиг.2) через систему рычагов 10,11 (фиг.1) устройства.
Кривошип 12 (фиг.2) кривошипно-шатунного механизма 9 соединен с ведущим шкивом 13 (фиг.1) кривошипно-шатунного механизма 9 (фиг.2), который в свою очередь через клиноременную передачу 14 (фиг.1) связан со шкивом 15 мотоблока (привода) 16.
Второй, активный сепарирующий, грохот 17 картофелекопателя выполнен из отдельных прутков 18 (например, диаметром 10 см), жестко прикрепленных своей передней частью к П-образной пластине 19, подвешенной с помощью оси 20 к рычагу 10 системы рычагов устройства.
Прутки 18 второго грохота 17 образуют в совокупности с П-образной пластиной 19 корытообразную форму за счет того, что с каждой боковой стороны П-образной пластины 19 прикреплены в вертикальной плоскости по три боковых прямых прутка 2 второго грохота 17.
Два нижних прутка, из трех 21 боковых прямых прутков второго грохота 17, соединены между собой своей задней частью (на фиг. не показана) пластиной 24.
Задняя часть второго грохота 17 подвешена на качающихся подвесах 22 при помощи осей 23, выполненных в пластинах 24.
Верхние части качающихся подвесов 22 закреплены на осях 25, расположенных на заднем кронштейне 26, который установлен на оси 27 и имеет возможность изменять угол наклона второго грохота 17 по отношению к несущей раме 1 за счет установки заднего кронштейна 26 в соответствующем отверстии 28 качающегося рычага 29, который в свою очередь своей передней частью установлен на оси 30 (фиг.2) несущей рамы 1 (фиг.1).
Верхний боковой (один из трех боковых прутков 21) пруток 31 закреплен своей передней частью к П-образной пластине 19, а своей задней частью - к средней части среднего бокового прутка 32 (фиг.1,3) при помощи пластины 33 жесткости.
Нижние прутки 34 (фиг.2) второго грохота 17 (фиг.1) имеют изогнутую (волнообразную) форму и состоят из четырех отрезков, плавно переходящих друг в друга так, что передние (первые) отрезки его нижних прутков (расположенные между прутками 7 первого грохота 6) выполнены под углом 12° к горизонтали, вторые отрезки его нижних прутков (расположенные последовательно за первыми отрезками) выполнены под углом 8° к горизонтали, третьи отрезки его нижних прутков (следуют последовательно за вторыми отрезками) выполнены под углом 15° к горизонтали, а четвертые (задние) отрезки его нижних прутков (следуют за третьими отрезками)- под углом 8° к горизонтали.
Боковые прутки 21 второго грохота 17, прикрепленные к П-образной пластине 19, выполнены прямыми.
Опорные колеса 35,36 (фиг.2,3) закреплены на стойках 37,38 (фиг.3) несущей рамы 1 (фиг.1). Стойки 37,38 (фиг.3) установлены в стаканы 39,40, являющиеся составной частью несущей рамы 1 (фиг.1).
Стойки 37,38 (фиг.3) выполнены с возможностью регулирования по высоте за счет наличия отверстий 41 (фиг.1), что позволяет изменять глубину выкапывания клубней картофеля.
Передние части прутков 18 второго грохота 17 расположены таким образом, что они частично заходят в заднюю часть (конечные отрезки) первого грохота 6, т. е. расположены между прутками 7 первого грохота 6.
Устройство картофелекопателя имеет узел натяжения 42, предназначенный для натяжения приводного ремня клиноременной передачи 14.
Картофелекопатель работает следующим образом. Предварительно устанавливают требуемую глубину заглубления рабочего органа 2 путем установки опорных колес 35,36 (фиг.2,3) по отношению к несущей раме 1 (фиг.1) на соответствующую высоту за счет фиксирования стоек 37,38 (фиг.3) колес 35,36 (фиг.2,3) по отношению к несущей раме 1 (фиг.1) в соответствующих отверстиях 41.
Картофелекопатель крепят через кронштейн 43 (фиг.3) несущей рамы 1 (фиг.1) к мотоблоку 16, который является движущим приводом устройства. Надевают приводной ремень на шкивы мотоблока и картофелекопателя. Включают мотоблок 16 и направляют его с картофелекопателем по борозде поля.
Лемех 3 рабочего органа 2 заглубляется в грунт и подрезает пласт земли вместе с картофельными клубнями снизу, одновременно два боковых подрезных ножа 4 подрезают пласт земли с обеих сторон сбоку (глубина покапывания пласта земли может быть до 20 см). Затем пласт земли с клубнями картофеля немного подкидывается и подается на первый грохот 6, передней частью соединенный с рабочим органом 2, а затем за счет возвратно-поступательных движений (колебаний ) грохотов 6,17 он перемешается на второй грохот 17.
На колеблющихся и двигающихся возвратно-поступательно грохотах 6,17 происходит разрушение срезанного пласта земли и сепарация земли сквозь прутки 7,18 грохотов 6,17 с одновременным продвижением очищенного от земли клубней картофеля и затем сбрасывание их на поверхность поля по следу картофелекопателя, где в дальнейшем происходит их сбор. Сход картофельных клубней со второго грохота 17 устройства на землю происходит вследствие колебательных движений, осуществляемых вторым грохотом 17. Также по следу картофелекопателя выбрасываются не просеявшиеся комки земли почвы и ботва.
С ведущего шкива 13 посредством клино-ременной передачи 14 вращение передается на шкив 15 картофелекопателя, соосно закрепленный с кривошипно-шатунным механизмом 9, который посредством шатуна 8 передает качательное движение на рычаг 19 установленной на оси 20 несущей рамы 1.
Натяжение ремня клино-ременной передачи 14 осуществляется при помощи узла 42 натяжения ремня. С рычага 10 посредством рычага 1 передаются возвратно-поступательные движения (колебания) на рабочий орган 2 и соответственно - на первый грохот 6.
Также с рычага 10 передается возвратно-поступательное движение на П-образную пластину 19 и соответственно - на второй грохот 17.
Второй грохот 17 выполнен с возможностью возвратно-поступательных движений в раме 1 в направлении, противоположном направлению движений первого грохота 6 в раме 1 за счет системы рычагов 10,11 устройства.
С помощью опорных колес 35,36 (фиг.2,3) происходит перемещение картофелекопателя, копирующего рельеф земли, а также осуществляется регулировка глубины хода рабочего органа 2 (фиг.1) во время работы.
В отличие от прототипа, где подрезные ножи рабочего органа выполнены круглыми, в предложенном техническом решении плоские подрезные ножи рабочего органа выполнены в виде выступающих вперед двух многоугольников (шестиугольников), выполненных за одно целое с лемехом в виде радиусно-выгнутой вниз пластины, что облегчает врезание рабочего органа устройства в почву.
В отличие от прототипа, где угол наклона лемеха с подрезными ножами к горизонтали равен 30°, а угол наклона грохота к горизонтали равен 20°, в предложенном техническом решении рабочий орган выполнен с углом наклона к горизонтали, равным 5°, что способствует облегчению срезания пласта земли рабочим органом и дальнейшей транспортировки его на грохоты.
В отличие от прототипа, в предложенном техническом решении, выполнение прутков двух грохотов сложной изогнутой формы способствует лучшей транспортировке пласта земли с клубнями по поверхностям грохотов, разрушению пласта земли, просеиванию земляного кома через прутья грохотов и дальнейшему продвижению просеянных клубней.
В предложенном техническом решении расположение передних отрезков прутков второго грохота между задними отрезками прутков первого грохота позволяет обеспечить надежную транспортировку клубней картофеля (без повреждения) с остатками земли с первого грохота на второй грохот.
В отличие от прототипа, где используются многочисленные битеры, усложняющие конструкцию картофелекопателя и способствующие сгруживанию вороха земли с клубнями вокруг битеров, в предложенном техническом решении вместо битеров используется второе активное сепарирующее устройство - второй прутковый грохот, который совместно с первым грохотом позволяет дополнительно эффективно активировать (просеивать) пласт земли на легких и средних почвах за счет возвратно-поступательных колебаний в раме, причем второй грохот выполняет роль транспортера, что исключает сгруживание вороха земли с клубнями на рабочем органе и первом грохоте устройства. Все указанное повышает надежность сепарации картофеля.
В отличие от прототипа, где картофель скатывается на обе стороны грохота и назад, усложняя его дальнейший сбор, в предложденном техническом решении очищенные картофельные клубни скатываются по наклонным прутьям второго грохотов назад и падают на пашню за картофелекопателем, исключая их скатывание на обе боковые стороны, что обеспечивается ниличием у первого и второго грохотов боковых прутьев, а это облегчает сбор картофеля потребителем, повышая производительность его труда.
В отличие от прототипа, конструкция которого способствует высокой степени повреждаемости (травмированности) клубней картофеля из-за наличия битеров, способствующих неудовлетвоительной сепарации картофельного вороха и комков земли в местах расположения битеров (происходит залипание землей), предложенное техническое решение характеризуется наличием двух грохотов, выполненных в виде изогнутых прутков из отрезков, плавно переходящих друг в друга, что уменьшает травмированность клубней картофеля и повышает КПД устройства.
В предложенном техническом решении наличие второго грохота (передние отрезки нижних прутки которого расположены под определенными углами к горизонтали), выполняющего возвратно-поступательные движения в направлении, противоположном направлению возвратно-поступательных движений первого грохота, способствует плавному транспортированию клубней картофеля на землю без травм.
Предложенное техническое решение является универсальным, т. к. его можно использовать при выкапывании лука, свеклы и чеснока.
Предложенное техническое решение позволяет сократить потери клубней картофеля на поле, а также - при дальнейшем зимнем хранении до весны (в том числе семенного посадочного материала) за счет уменьшения числа травмированных клубней.
Таким образом, предложенное техническое решение повышает эксплуатационно-технические характеристики устройства, в том числе повышает надежность работы устройства, т. к. повышается надежность сепарации картофельного вороха на почвах с одновременным снижением числа поврежденных клубней, облегчается транспортировка клубней и пласта земли по грохотам, повышается производительность устройства и производительность труда пользователя, облегчается сбор картофеля пользователем, обеспечивается плавный срез пласта земли рабочим органом, уменьшается травмированность клубней, повышается КПД устройства; достигается универсальность устройства за счет возможности использования при выкапывании различных клубненосных травянистых растений.
Все составные части заявленного технического решения соединены между собой сборочными операциями, т.е. находятся в функционально-конструктивном единстве.
Осуществление предложенной полезной модели позволяет решить заявленную техническую проблему и обеспечить достижение заявленного технического результата.
Предложенное техническое решение, имеющее конструктивное единство, реализует общее функциональное назначение (функциональное единство).
В уровне техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленной полезной модели.