Устройство для очеса стеблей льна
Владельцы патента RU 2567904:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВПО "Тверская государственная сельскохозяйственная академия") (RU)
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт механизации льноводства" (ФГБНУ ВНИИМЛ) (RU)
Устройство для очеса стеблей льна включает зажимной транспортер, очесывающий барабан с горизонтальной осью вращения, установленные на его оси диски с закрепленными на них гребнями, которые выполнены в виде набора зубьев. Каждый гребень снабжен двумя лопастями, одна из которых расположена в плоскости гребня, а другая - под углом к нему. Каждый зуб каждого гребня снабжен пластиной, которая установлена жестко с фронтальной стороны зуба по его оси. Пластина закреплена на лопасти, которая установлена под углом к гребню. Свободная кромка ее выполнена в виде выгнутой в сторону движения зуба кривой с началом на оси зуба в нижней его части и ограниченной лопастью. Использование данного изобретения позволяет снизить отход стеблей льна в путанину путем исключения захлестывания. 6 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в машинах для уборки льна.
Наиболее распространенный на сегодняшний день способ отделения семенной части урожая от стеблей - очес имеет ряд недостатков, главный из которых заключается в большом отходе стеблей в путанину. При очесе 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. Таким образом, указанный недостаток вытекает из самого принципа осуществления процесса, так как здесь происходит прочес ленты или снопов зубьями. Стебли в слое спутаны друг с другом и сцеплены коробочками, что при прочем приводит к обрыву стеблей, которые впоследствии попадают в ворох в виде путанины. Кроме того, очесывающим аппаратам гребневого типа присуще явление захлестывания стеблей при очесе, которое крайне нежелательно, поскольку также приводит к большому выходу путанины. Рабочие органы очесывающего аппарата гребневого типа - зубья расположены в ряд с небольшими зазорами, через которые протягиваются стебли, и во время очеса из-за явления захлестывания семенные коробочки стеблей из двух соседних зазоров движутся навстречу друг другу, спутывая верхушки стеблей. При дальнейшем движении зуба происходит разрыв спутанных стеблей, что и приводит к большому выходу путанины.
Повышенное содержание путанины в ворохе увеличивает его объемный вес, 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 прочесе слоя происходит повреждение волокна, что снижает качество и количество волокнистой продукции.
Известно множество технических решений, посвященных повышению качества очеса и снижению отхода стеблей в путанину.
Известен льноуборочный комбайн, содержащий теребильный аппарат, поперечный и зажимной транспортеры, камеру с гребневым очесывающим барабаном, у которого на расположенном со стороны входа диске смонтировано кольцо с зубьями; применение зубчатого диска уменьшает повреждение стеблей и сокращает отход их в путанину (А.с. СССР №858631, кл. A01D 45/06, 1979). Однако зубчатый диск очесывающего аппарата, воздействуя только на верхние слои ленты стеблей, расчесывает не на всю ее глубину, поэтому значительного снижения повреждений и отхода стеблей в путанину не происходит.
Известно устройство для очеса льна, содержащее очесывающий барабан с гребнями, оси которых жестко соединены с поводками, закрепленными на диске, установленном на эксцентрике, а каждый гребень снабжен вертикальной и горизонтальной лопастями и выполнен в виде набора подпружиненных зубьев, между которыми расположены криволинейные пластины с пазами (А.с. СССР №888848, кл. A01D 45/06, 1980). Из-за наличия пластин между зубьями они (зубья) широко расставлены на гребне и не смогут очесать все коробочки на стеблях, особенно в нижней части ленты, благодаря чему происходят большие потери семян льна.
Известен льноуборочный комбайн, содержащий теребильный аппарат, поперечный и зажимной транспортеры, очесывающий барабан с гребнями, вентилятор и транспортер вороха, причем лопастное колесо вентилятора установлено соосно с барабаном, а его лопасти расположены между гребнями по образующим барабана и изогнуты в сторону его вращения (А.с. СССР №923430, кл. A01D 45/06, 1980). Установка вентиляторных лопастей на очесывающем барабане позволяет совместить в нем функции молотильного аппарата и системы аспирации, что направлено на снижение потерь семян. Но барабан, работая как колесо диаметрального вентилятора, забирает воздух из нижней части камеры вместе с частицами вороха и пропускает их через себя. Стебли льна, вычесанные из ленты вместе с ворохом, при прохождении через барабан, цепляясь за гребни и лопасти, забьют его, наматываясь на все вращающиеся части, делая его неработоспособным.
Известно устройство для очеса стеблей льна, содержащее камеру с входным и выходным отверстиями и очесывающий барабан, у которого диски снабжены вентиляторными лопастями, а камера - окнами (А.с. СССР №1658877, кл. A01D 45/06, 1989). В данном устройстве вентиляторные лопасти дисков из-за малых скоростей вращения барабана создают слабый воздушный поток, который не сможет эффективно транспортировать продукты очеса. Кроме того, в данном устройстве не решена проблема снижения повреждения стеблей и коробочек при очесе, а значит, и повышенного отхода их в путанину.
Известны технические решения, направленные на снижение потерь семян и повышение качества волокнистой продукции путем совершенствования формы и размера лопасти, расположенной под углом к гребню, в очесывающем аппарате льноуборочного комбайна, содержащем гребни с зубьями, причем каждый гребень снабжен двумя лопастями, одна из которых расположена в плоскости гребня, а другая - под углом к нему, и зажимной транспортер (А.с. СССР №888847, кл. A01D 45/06, 1980; А.с. СССР №571214, кл. A01D 45/06, 1976). Но, как и всем вышеперечисленным техническим решениям, им присущ общий недостаток - большой отход стеблей в путанину.
Наиболее близким по технической сущности является очесывающий аппарат льноуборочного комбайна (А.с. СССР №165022, кл. A01D 45/06, 1962, прототип), содержащий зажимной транспортер и камеру с очесывающим барабаном, на валу которого установлены диски с закрепленными на них гребнями, оси которых соединены с поводками направляющего диска эксцентрика, при этом каждый гребень снабжен двумя лопастями, одна из которых расположена в в плоскости гребня, а другая - под углом к нему.
Недостатком известного очесывающего аппарата является большой отход стеблей в путанину, обусловленный явлением захлестывания стеблей при очесе. Рабочие органы очесывающего аппарата - зубья расположены в ряд с небольшими зазорами, через которые протягиваются стебли, и во время очеса из-за явления захлестывания семенные коробочки стеблей из двух соседних зазоров движутся навстречу друг другу, спутывая верхушки стеблей. При дальнейшем движении зуба происходит разрыв спутанных стеблей, что и приводит к большому выходу путанины. Кроме того, при быстрой встрече лопасти, расположенной под углом к гребню, с очесываемым льном происходит резкий изгиб стеблей под ее передней кромкой, в результате чего верхние стебли в ленте повреждаются и захлестываются на лопасть, а при дальнейшем движении последней обрываются или выдергиваются из зажимного транспортера и отходят в путанину.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в снижении отхода стеблей в путанину при очесе льна гребневым очесывающим аппаратом путем исключения явления захлестывания.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в значительном снижении отхода стеблей льна в путанину и повреждении волокна, что повышает количество и качество волокнистой продукции, снижает потери семян, и, кроме того, в снижении необоснованных затрат топлива и электроэнергии на сушку и переработку вороха, а также на его перевозку, что, в конечном итоге, приводит к снижению себестоимости льнопродукции.
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в устройстве для очеса стеблей льна, включающем зажимной транспортер, очесывающий барабан с горизонтальной осью вращения, содержащий установленные на его оси диски с закрепленными на них гребнями, выполненными в виде набора зубьев, при этом каждый гребень снабжен двумя лопастями, одна из которых расположена в плоскости гребня, а другая - под углом к нему, каждый зуб каждого гребня снабжен пластиной, установленной жестко с фронтальной стороны зуба по его оси, при этом пластина закреплена на лопасти, установленной под углом к гребню, а свободная кромка пластины выполнена в виде выгнутой в сторону движения зуба кривой с началом на оси зуба в нижней его части и ограниченной лопастью, установленной под углом к гребню.
Явление захлестывания происходит при касательном взаимодействии упругого стержневого элемента, которым является стебель, с твердым телом - рабочим органом (фиг. 5). Кинематика вершины стебля при захлестывании описывается следующими уравнениями:
- перемещение
- скорость
- ускорение касательное
- ускорение нормальное
где рб - интенсивность давления на рабочие кромки лопатки со стороны стебельной массы; dст - диаметр стебля; µ<1 - коэффициент пропорциональности; Vp - скорость рабочего органа; mк - масса семясодержащей структуры; mст - масса стебля; l - удаление вершины стебля от лопатки; lO - начальное удаление вершины стебля; t - время; ε - угловое ускорение.
Из графиков (фиг. 6), построенных по данным уравнениям, видно, что траектория движения верхушки стебля представляет собой дугу, по которой семясодержащая структура стебля перемещается в сторону рабочего органа. Если ширина рабочего органа будет небольшой, то стебель будет его огибать - захлестываться.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что явление захлестывания должно учитываться при проектировании очесывающих аппаратов. Наличие пластины на зубьях гребневого очесывающего аппарата позволит снизить отрицательные последствия, вызванные явлением захлестывания. При протягивании стеблей между зубьями с пластиной верхушки стеблей из соседних зазоров разделяются ею (пластиной) и не спутываются между собой. Кроме того, при быстрой встрече лопасти, расположенной под углом к гребню, с очесываемым льном не происходит резкого изгиба стеблей под ее передней кромкой из-за наличия пластины, в результате чего верхние стебли в ленте не повреждаются и не захлестываются на лопасть, а при дальнейшем движении последней не обрываются и не выдергиваются из зажимного транспортера, снижая до минимума отход стеблей в путанину.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображено устройство для очеса стеблей льна, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 изображен зуб гребня очесывающего барабана, снабженный пластиной; на фиг. 4 - принципиальная схема взаимодействия стеблей льна и зубьев гребня очесывающего барабана; на фиг. 5 представлена схема взаимодействия стебля с рабочим органом при очесе; на фиг. 6 - графики траектории движения, скорости и ускорения семя содержащей структуры стебля при очесе.
Устройство для очеса стеблей льна содержит очесывающий барабан 1 с горизонтальной осью 2 вращения, установленный в камере 3, имеющей в нижней своей части входное и выходное отверстия для стеблей льна, продольную щель для прохода слоя стеблей льна, перемещаемого зажимным транспортером 4, и сверху - выходное окно для выноса вороха на ленточный транспортер 5. На оси 2 очесывающего барабана 1 установлены диски 6 с закрепленными на них гребнями 7, выполненными в виде набора зубьев 8, при этом каждый гребень снабжен двумя лопастями 9 и 10, одна 9 из которых расположена в плоскости гребня 7, а другая 10 - под углом к нему. Оси 11 гребней 7 соединены с поводками 12 направляющего диска эксцентрика 13. Каждый зуб 8 каждого гребня 7 снабжен пластиной 14, установленной жестко с фронтальной стороны зуба 8 по его оси, при этом пластина 14 закреплена на лопасти 10, установленной под углом к гребню 7, а свободная кромка 15 ее выполнена в виде выгнутой в сторону движения зуба кривой с началом на оси зуба 8 в нижней его части и ограниченной лопастью 10. Данная форма обеспечивает постепенное увеличение ширины пластины, что необходимо для предотвращения явления захлестывания при очесе стеблей льна.
Гребни 7 шарнирно закреплены между двумя дисками 6, при вращении которых, благодаря эксцентрику 13 и кривошипам, совершают плоскопараллельное вращение, сохраняя постоянное положение относительно очесываемого слоя льна.
Камера 3 состоит из обечайки 16 и боковых стенок 17. Между обечайкой 16, концами зубьев 8 и лопастей 9 и 10 имеется зазор, обеспечивающий перемещение продуктов очеса (вороха) по ее внутренней поверхности и, далее, сбрасывание на ленточный транспортер 5.
Устройство для очеса стеблей льна работает следующим образом.
Лен, вытеребленный теребильным аппаратом и переданный поперечным транспортером в зажимной транспортер 4, попадает в камеру очеса 3, где подвергается воздействию зубьев 8 и очесывается. При протягивании стеблей между зубьями 8 с пластиной 14 верхушки стеблей из соседних зазоров разделяются пластиной 14 и не спутываются между собой. Благодаря постепенному увеличению ширины пластины, обеспечиваемому формой свободной кромки 15 в виде выгнутой в сторону движения зуба кривой с началом на оси зуба 8 в нижней его части удается надежно предотвратить захлестывание стеблей льна при очесе. При быстрой встрече лопасти 10, расположенной под углом к гребню 7, с очесываемым льном не происходит резкого изгиба стеблей под ее передней кромкой из-за наличия пластины 14, в результате чего верхние стебли в ленте не повреждаются и не захлестываются на лопасть 10, а при дальнейшем движении последней не обрываются и не выдергиваются из зажимного транспортера 4, снижая до минимума отход стеблей в путанину.
Продукты очеса зубьями 8 с лопастями 9 и 10 и пластиной 14, а также потоком воздуха, создаваемым ими, транспортируются по внутренней поверхности обечайки 16 камеры 3 на ленточный транспортер 5.
Заявленное устройство для очеса стеблей льна промышленно осуществимо. Изготовлен и испытан опытный образец устройства. Конструктивно-технологическая схема и научно обоснованные параметры и режимы работы устройства для очеса лент льна обеспечивают повышение на 25-30% надежности выполнения технологического процесса в трудных условиях уборки, на 50-60% - снижение потерь семян, выносимых лентой стеблей из камеры очеса, и в 1,5-1,8 раза - уменьшение отхода стеблей в путанину и их повреждений, что обеспечивает увеличение количества и повышение качества волокнистой продукции и, кроме того, снижение необоснованных затрат топлива и электроэнергии на сушку и переработку вороха, а также на его перевозку и в конечном итоге приводит к снижению себестоимости льнопродукции.
Устройство для очеса стеблей льна, включающее зажимной транспортер, очесывающий барабан с горизонтальной осью вращения, содержащий установленные на его оси диски с закрепленными на них гребнями, выполненными в виде набора зубьев, при этом каждый гребень снабжен двумя лопастями, одна из которых расположена в плоскости гребня, а другая - под углом к нему, отличающееся тем, что каждый зуб каждого гребня снабжен пластиной, установленной жестко с фронтальной стороны зуба по его оси, при этом пластина закреплена на лопасти, установленной под углом к гребню, а свободная кромка ее выполнена в виде выгнутой в сторону движения зуба кривой с началом на оси зуба в нижней его части и ограниченной лопастью, установленной под углом к гребню.
