выкапывающий рабочий орган

Формула изобретения

Выкапывающий рабочий орган, содержащий по крайней мере один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом, отличающийся тем, что зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены со стороны привода последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом, при этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним, смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, причем водило кинематически связано с валом зубчатого диска, а инерционный механизм установлен на валу зубчатого диска и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными на корпусе механизма.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к выкапывающим рабочим органам корнеклубнеуборочных машин.

Известен выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий лемех и два сферических диска, установленных посредством осей на стойке, при этом диски выполнены с трапециевидными зубьями по периферии, причем передние кромки зубьев отогнуты внутрь сферических дисков, а задние кромки отогнуты наружу (авт. свид. СССР 1139332, кл. A 01 D 23/04, 1985).

Однако, как показали лабораторно-полевые и хозяйственные исследования, такой выкапывающий рабочий орган характеризуется низкой производительностью и технологической надежностью, так как сферические диски с трапециевидными зубьями при подрезании клубненосного слоя грядки не обеспечивают качественного защемления стеблей ботвы и растительных остатков между диском и поверхностью поля, их захват, подрезание и продвижение стеблей по лемеху. Такое положение возникает при слишком большой величине угла защемления между касательной к лезвию трапециевидного зуба сферического диска и поверхностью поля, что приводит к перемещению стеблей ботвы и сорняков впереди диска и, следовательно, к сгруживанию почвы на лемехах машины (Родин К.И. Изыскание и исследование подкапывающих органов картофелеуборочных машин для работы на торфяных почвах: Дис. канд.техн. наук. - Рязань, 1968, - 165 с.).

Известен также выкапывающий рабочий орган картофелеуборочной машины, содержащий, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по логарифмической кривой с постоянным полярным углом резания (авт. свид. СССР 1674723, кл. А 01 D 25/04, 1988).

В таком выкапывающем рабочем органе геометрическая форма режущей кромки зубьев диска и его конструктивные параметры обеспечивают постоянство угла защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля, причем близким к оптимальному для скользящего резания. При скользящем резании растительные остатки (ботва, сорняки, корневища и др.) почти полностью подрезаются, а не подрезанные сходят с зуба диска. В результате подкапывающий орган не забивается растительностью, не сгруживает и не разваливает пласт, что, и свою очередь, повышает технологическую надежность картофелеуборочных машин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины, содержащий, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом (авт. свид. СССР 1813344, кл. А 01 D 25/04, 1991).

Положительной особенностью конструкции такого рабочего органа является наличие приводных зубчатых дисков с почвозацепами. Сообщение дискам принудительного вращения несколько повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины и снижает его тяговое сопротивление.

Однако следует отметить, что на уплотненных почвах и задернелых участках привод зубчатых дисков испытывает большие динамические нагрузки, при этом процесс резания растительных остатков характеризуется достаточно высокой энергоемкостью, что снижает эффективное использование выкапывающего рабочего органа корнеклубнеуборочной машины.

Задача предлагаемого изобретения - повышение технологической надежности выкапывающего рабочего органа корнеклубнеуборочной машины за счет снижения сопротивления почвы при вибрационно-угловых колебаниях зубчатых дисков.

Поставленная задача достигается тем, что в выкапывающем рабочем органе, содержащем, по крайней мере, один лемех и установленные по обе стороны от него зубчатые диски, у которых режущая кромка каждого зуба выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания, при этом зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены почвозацепами и связаны с приводом, согласно изобретению, зубчатые диски, установленные с внешней стороны рабочего органа, снабжены со стороны привода последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. При этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, причем водило кинематически связано с валом зубчатого диска, инерционный механизм установлен на валу зубчатого диска и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными на корпусе механизма.

На фиг.1 изображен рабочий орган корнеклубнеуборочной машины; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - привод зубчатого колеса.

Выкапывающий рабочий орган включает, по крайней мере, один лемех 1, по обе стороны которого с внешней стороны установлены зубчатые диски 2, 3. Зубчатые диски 2 имеют привод от гидромоторов 4. На зубчатых дисках 2 имеются почвозацепы 5 с рабочей гранью 6. Диски 2, 3 имеют зубья 7, режущая кромка которых выполнена по кривой с постоянным полярным углом резания.

Зубчатые диски 2 снабжены со стороны привода последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма, содержащего корпус, центральное зубчатое колесо 8 и находящихся с ним в зацеплении диаметрально расположенных на водиле 9 сателлитов 10 с противофазно неуравновешенными дебалансами 11. Водило 9 кинематически связано с валом 12 зубчатого диска 2. Инерционный механизм, установленный на валу диска 2, выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа 13, с которым соединены противоположно расположенные шатуны 14, а с последними связаны ползуны 15, при этом ползуны смонтированы в направляющих 16 и соединены с упругими элементами 17, закрепленными на неподвижном корпусе 18.

Выкапывающий рабочий орган корнеклубнеуборочной машины работает следующим образом.

Рабочий орган внедряется в подкапываемую грядку. При движении машины снизу клубненосный пласт подрезается лемехом 1. Зубчатые диски 2, 3 отрезают клубненосный пласт с обеих сторон, пласт защемляется между дисками и перемещается по лемеху 1 вверх на сепарирующий элеватор машины. Благодаря тому, что режущие кромки зубьев дисков 2, 3 выполнены по кривой с постоянным полярным углом резания, выполняются оптимально возможные условия защемления растительных остатков между лезвием зуба и поверхностью поля и резание их со скольжением. При повороте зубчатых дисков 2 почвозацепы 5 внедряются в клубненосный пласт и обжимают его, смещая по лемеху 1. Форма рабочей грани 6 почвозацепов 5 обеспечивает постоянное направление силы воздействия на пласт и способствует передвижению почвы по лемеху 1.

Зубчатые диски 2 приводятся во вращение от гидромоторов 4. При этом вращение от привода на вал 12 диска 2 осуществляется через импульсатор крутильных колебаний, выполненный в виде планетарно-зубчатого механизма, ведущее центральное зубчатое колесо 8 которого передает вращение сателлитам 10. Противофазная неуравновешенность сателлитов 10 дебалансами 11 вызывает на водиле 9 знакопеременный вращающий момент - его крутильные колебания, которые передаются валу 12 диска 2. При этом размах крутильных колебаний ограничивается линейной деформацией упругих элементов 17, которые попеременно сжимаются - разжимаются от поворота кривошипа 13, движения шатунов 14 и ползунов 15, скользящих по направляющим 16. Деформация упругих элементов 17 позволяет создавать размах крутильных колебаний вала 12 и, соответственно, диска 2 до 90^o без применения ускоряющих механических передач. Оптимальность работы инерционного механизма предусматривает противоположное расположение направляющих 16.

Таким образом, вал 12 с зубчатым диском 2 совершает, помимо вращательного движения вокруг своей оси, дополнительно еще и угловые колебания. Импульсные угловые колебания дисков 2, динамика и направленность силового поля их воздействия на структурно-агрегатное состояние почвы обеспечивает наиболее интенсивное разрушение структурных связей подрезаемого пласта и эффективную обрезку его клубненосной части контурной поверхностью диска с боковых сторон лемеха при значительном уменьшении сил сопротивления резанию, при этом исключается заклинивание почвенного пласта в пространстве между диском и лемехом, в том числе при работах на уплотненных почвах и задернелых участках поля. Это, в свою очередь, значительно снижает тяговое сопротивление выкапывающего рабочего органа и повышает технологическую надежность корнеклубнеуборочной машины.

При угловом осциллирующем цикле движения дисков 2 почвозацепы 5 при внедрении в клубненосный пласт также способствуют эффективному разрушению устойчивых связей и структурных образований почвы за счет создания сложного напряженного состояния, так как помимо напряжения сжатия и растяжения, сконцентрированных в зоне вращения дисков, возникают объемные напряжения изгиба, ускоряющие процесс разрыва и крошения пласта.

Вибрационно-колебательный режим зубчатых дисков 2 в условиях влажного состояния почвы обеспечивает их самоочистку, при этом снижается коэффициент трения почвы по поверхности составляющих его элементов и уменьшается энергоемкость перемещения почвенного пласта по лемеху.

Упругокинематическая связь зубчатого диска с приводным валом также уменьшает динамические нагрузки, передаваемые на гидропривод.