СИСТЕМА РЕГУЛИРУЕМЫХ ЛОПАТОК ДЛЯ КОРПУСА АКСИАЛЬНОГО РОТОРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМБАЙНА
SYSTEM OF ADJUSTABLE BLADES FOR HOUSING OF AXIAL ROTOR OF AGRICULTURAL COMBINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к корпусам для аксиально-роторных сельскохозяйственных комбайнов.
Уровень техники
Сельскохозяйственные комбайны представляют собой крупные машины, предназначенные для уборки, обмолачивания, сепарации и очистки сельскохозяйственной культуры. Полученное очищенное зерно хранится в зерновом бункере, расположенном на комбайне. Очищенное зерно с помощью выгрузного шнека может быть пересыпано из зернового бункера в грузовик, зерновозку или иную приемную емкость.
Роторные комбайны имеют один или два больших ротора для обмолачивания и сепарации собранного зернового материала. В большинстве роторных комбайнов ротор или роторы располагаются по продольной оси машины. Указанные роторы имеют загрузочную секцию, куда поступает собранный зерновой материал, секцию обмолота для обмолачивания собранного зернового материала, полученного от загрузочной части, и секцию сепарации для высвобождения зерна из обмолоченного зернового материала, полученного от обмолачивающей секции. Примеры приведены в патентах US №5445563, 5688170 и 7070498.
Хорошо известны существующие корпуса для установки обмолачивающего и сепарационного ротора с безопасными для внутренней поверхности корпуса многочисленными направляющими лопатками или пластинами, располагающимися по спирали. Обычно направляющие лопатки являются неподвижными, поэтому скорость движения зернового материала может изменяться только путем изменения скорости вращения ротора.
В патенте US №RE31257 описан тип аксиально-роторного сепаратора, который может применяться в зерноуборочном комбайне и в котором зерновой материал перемещается вниз по потоку в основном по винтовой траектории, при этом он подвергается обработке в корпусе сепаратора посредством использования внутренних регулируемых направляющих лопаток, установленных в корпусе сепаратора.
Регулируемые направляющие лопатки подобного типа могут применяться для изменения скорости осевого продвижения зернового материала через сепаратор, что позволяет контролировать эффективность обмолачивания и сепарации. Если, например, возникают избыточные потери зерна при выбрасывании соломы, то скорость подачи зернового материала может быть уменьшена регулировкой лопаток, например, изменением угла наклона или шага лопаток.
Изобретатели поняли, что одним из недостатков регулировки угла лопаток является то, что лопатки в основном соответствуют криволинейной, цилиндрической или овальной, стенке или крышке секции сепарации. Когда угол лопаток меняется, они больше не согласуются в полной мере с кривизной стенки, и могут возникать зазоры, которые забиваются зерновым материалом и делают функционирование регулируемых лопаток затруднительным.
Изобретатели также установили, что угловое движение регулируемых лопаток может изменять по существу цилиндрическую, криволинейную форму крышки секции сепарации. Подобные изменения могут значительно менять характеристики движения потока материала через указанную секцию.
Изобретатели признали, что существует потребность в разработке системы с регулируемыми лопатками для корпуса аксиально-роторного комбайна, которые можно будет легко и эффективно регулировать и которые не будут отрицательно влиять на рабочие характеристики комбайна.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предлагается система регулируемых лопаток для корпуса аксиально-роторного комбайна, включающая по меньшей мере одну плоскую секцию стенки, являющуюся частью в остальном цилиндрической или овальной криволинейной крышки корпуса, и регулируемые лопатки, имеющие плоские основания, угол положения которых можно регулировать "по отношению к поверхности плоской секции стенки.
Более конкретно, предлагается система регулируемых лопаток для управления осевым продвижением зернового материала в аксиально-роторном сепараторе комбайна, имеющем корпус и ротор, установленный с возможностью вращения в корпусе, и несущий на своей поверхности множество обрабатывающих зерновой материал и регулирующих его движение элементов, при этом корпус имеет по существу цилиндрическую форму и по существу цилиндрическую стенку с входным концом и выходным концом, причем когда ротор вращается, он вступает во взаимодействие с корпусом, чтобы обрабатывать зерновой материал, поступающий в корпус через входной конец и в тоже время передает его на выходной конец, при этом корпус содержит:
указанную по существу цилиндрическую стенку указанного корпуса, имеющую криволинейную секцию и непрерывную первую плоскую секцию стенки;
множество изогнутых, расположенных по спирали лопаток, неподвижно закрепленных на криволинейной секции;
множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга регулируемых лопаток, каждая из которых имеет плоское основание, соответствующее первой плоской секции стенки, выступает по существу радиально внутрь от первой плоской секции стенки и располагается по существу по спирали, чтобы вступать в контакт с зерновым материалом, который продвигается ротором по окружности, при этом указанное спиральное расположение выполнено так, что относительное движение между зерновым материалом и регулируемой лопаткой отклоняет материал по оси к выходному концу корпуса, причем каждая регулируемая лопатка шарнирно фиксируется в точке поворота к первой плоской секции стенки, и соединена в точке качания, которая разнесена с указанной точкой поворота, с приводным механизмом, который осуществляет контролируемый поворот, качающимся образом, указанных регулируемых лопаток относительно указанных точек поворота, чтобы установить указанную регулируемые лопатки под нужными углами и тем самым изменять эффективность осевого отклонения зернового материала регулируемыми лопатками.
Система также может дополнительно содержать вторую плоскую секцию стенки, непрерывную с указанной первой плоской секцией стенки; причем указанные первая и вторая секции стенки приблизительно соответствуют кривизне указанной по существу цилиндрической поверхности стенки указанного корпуса. Указанная вторая плоская секция стенки предпочтительно располагается рядом с краем указанной крышки, а указанная первая плоская секция стенки находится между указанной второй плоской секцией стенки и указанной криволинейной секцией.
Указанный приводной механизм предпочтительно содержит пластину, находящуюся вне указанной плоской секции стенки, а в указанной плоской секции стенки выполнены криволинейные прорези, сопряженные с передними концами каждой из указанных регулируемых лопаток, и множество крепежных элементов, причем каждый крепежный элемент соединен с указанной пластиной, проходит через каждую из указанных прорезей и соединен с соответствующей регулируемой лопаткой на расстоянии от указанной точки поворота указанной соответствующей регулируемой лопатки.
Система также может включать приводной механизм, содержащий пластину, смонтированную вне указанной плоской секции стенки, которая имеет криволинейные прорези, сопряженные с качающимся концом каждой из указанных регулируемых лопаток, и множество крепежных элементов, при этом каждый крепежный элемент соединен с указанной пластиной, проходит через каждую из указанных криволинейных прорезей и соединен с соответствующей регулируемой лопаткой на определенном расстоянии от указанной точки поворота указанной соответствующей регулируемой лопатки.
Система может дополнительно содержать вторую плоскую секцию стенки, непрерывную с указанной первой плоской секцией стенки, причем указанные первая и вторая секции стенки приблизительно соответствуют кривизне указанной по существу цилиндрической поверхности стенки указанного корпуса. Указанная вторая плоская секция стенки предпочтительно располагается рядом с краем указанной крышки, а указанная первая плоская секция стенки находится между указанной второй плоской секцией стенки и указанной криволинейной секцией.
Предпочтительно, корпус имеет неподвижные лопатки на криволинейной части крышки корпуса, при этом передние концы лопаток, в направлении кругового движения зерна, по существу совмещены с задними концами регулируемых лопаток. Регулируемые лопатки имеют шарнирные соединения вблизи задних концов и поворотные соединения вблизи передних концов.
Предпочтительно, чтобы все регулируемые лопатки были объединены вместе и перемещались вместе. В тоже время изобретение также предполагает и независимое перемещение менее чем всех лопаток. Предлагается механизм поворота регулируемых лопаток из положения, соответствующего нормальной винтовой траектории движения неподвижных лопаток, в обводное положение, когда поток зерновой культуры через регулируемые лопатки отклоняется, чтобы пропустить один или более проходов между неподвижными лопатками до следующего прохода через них.
Регулируемые лопатки на поверхности плоской секции стенки очень легко регулируются, легко перемещаются и по существу плотно прилегают к плоской секции стенки по всему диапазону регулировочных положений.
Предпочтительно, чтобы плоская секция стенки являлась непрерывной (смежной) с последующей плоской секцией стенки, при этом две плоских секции стенки приблизительно соответствуют цилиндрической или овальной криволинейной форме крышки корпуса.
Согласно изобретению, небольшая угловая регулировка регулируемых лопаток исключает один оборот движения зерновой культуры в секции сепарации корпуса ротора, то есть перемещение регулируемых лопаток назад обеспечивает для зерновой культуры кратчайший путь перемещения за счет пропуска одного фиксированного винтового оборота по траекториям, определяемым неподвижными лопатками.
Указанная регулировка значительно уменьшает повреждение соломы в сепарационной секции. Так, в случае, когда на сепарационной секции используются шесть неподвижных лопаток, за счет регулирования положения регулируемых лопаток зерновая культура будет проходить только пять неподвижных лопаток. Подобная регулировка может снизить повреждения зерновой культуры на 15%. Регулируемые лопатки позволяют фермеру или оператору проводить «тонкую настройку» процесса уборки урожая, чтобы сбалансировать потери зерна по отношению к повреждению соломы в соответствии с индивидуальными требованиями.
Другие многочисленные преимущества и характеристики настоящего изобретения станут более понятны из приведенного ниже его подробного описания, вариантов осуществления и соответствующих чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематичный вид сбоку сельскохозяйственного комбайна, согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - схематичный вид сбоку блока обработки зерновой культуры, содержащегося в комбайне, показанном на фиг.1.
Фиг.3 - перспективный вид крышки блока обработки зерновой культуры, показанного на фиг.2.
Фиг.4 - вид снизу крышки, показанной на фиг.3.
Фиг.5 - перспективный вид снизу крышки, показанной на фиг.3.
Фиг.6 - еще один перспективный вид снизу крышки, показанной на фиг.3.
Фиг.7 - разрез, сделанный в целом по линии 7-7 на фиг.2.
Фиг.8 - разрез, сделанный в целом по линии 8-8 на фиг.2.
Фиг.9 - разрез, сделанный в целом по линии 9-9 на фиг.2.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Хотя настоящее изобретение предусматривает варианты осуществления во многих различных формах, на чертежах показаны и детально описаны конкретные варианты осуществления, при этом следует понимать, что предложенное решение должно рассматриваться как пример реализации принципов настоящего изобретения и не предназначено для ограничения его отдельными приведенными вариантами осуществления.
На фиг.1 представлен сельскохозяйственный комбайн 10, имеющий опорную конструкцию 12 с колесами 14, контактирующими с поверхностью земли и выступающими из опорной конструкции. Функционирование комбайна контролируется из кабины 15 оператора. Платформа 16 жатки используется для уборки зерновой культуры и направления ее в наклонную камеру 18. Собранная зерновая культура наклонной камерой 18 направляется в молотильный барабан 20, откуда она подается вверх через входную переходную секцию 22 в осевой блок 24 обработки зерновой культуры.
Б блоке 24 обработки зерновой культуры происходит обмолачивание и сепарация собранного зернового материала. Зерно и мякина через решетки на дне блока 24 падают в систему очистки 26, где мякина удаляется, а очищенное зерно отправляется на элеватор очищенного зерна (не показан), откуда очищенное зерно попадает в зерновой бункер 28. Очищенное зерно из бункера 28 с помощью выгрузного шнека 30 может быть выгружено в зерновозку или грузовик. Обмолоченная и отделенная солома выгружается из осевого блока 24 обработки зерновой культуры через выход 32 в разгрузочный битер 34, который, в свою очередь, выбрасывает солому позади комбайна.
Как показано на фиг.2, осевой блок 24 обработки зерновой культуры имеет корпус 36 ротора и ротор 37, расположенный внутри корпуса 36. Передняя часть 37 ротора и корпус 36 ротора определяют форму секции 38 загрузки блока обработки зерновой культуры. В осевом направлении позади по ходу за секцией 38 загрузки секции располагаются секция 39 обмолачивания и секция 40 сепарации. Ротор 37 состоит из барабана 100, к которому крепятся элементы для обработки зерновой культуры, размещаемые в секциях загрузки, обмолачивания и сепарации. Барабан 100 имеет заднюю цилиндрическую часть 102 и выступающую вперед часть 104 в виде усеченного конуса.
Показанный на фиг.2 ротор 37 аналогичен ротору, более подробно описанному в патенте US №7070498, который здесь приводится путем ссылки. Однако в противоположность ротору, представленному в патенте US №7070498, ротор 37 в секции 39 обмолачивания имеет вытянутый сужающийся профиль на протяжении указанной секции без цилиндрической части в секции обмолачивания, как описано в патенте US №7070498. В качестве альтернативы, ротор может иметь такую форму, как в патенте US №5688170. Изобретение может использоваться со всеми этими формами и охватывает их.
Ротор 37 в секции 38 загрузки снабжен спиральными загрузочными элементами 42, находящимися на части барабана 100 в виде усеченного конуса. Спиральные загрузочные элементы 42 вступают в контакт с собранным зерновым материалом, поступающим из молотильного барабана 20 и входной переходной секции 22.
В секции 39 обмолачивания ротор 37 снабжен множеством обмолачивающих элементов 122 для обмолачивания собранного зернового материала, поступающего из секции 38 загрузки.
Сепарационная часть 40 ротора снабжена выступающими наружу лапами 126, аналогичными показанным на фиг.11 и 12 патента US №511227 9, который здесь приводится путем ссылки.
Секция 39 обмолачивания корпуса ротора имеет подбарабанье 146, а в секции 40 сепарации установлена решетка 148. Зерно и мякина, полученные из зернового материала, падают через подбарабанье 146 и решетку 148. Последние ограничивают попадание зернового материала с большим количеством, чем количество зерна и мякины, которое может принять система очистки 26.
Ротор в комбайне располагается аксиально, он определяет центральную ось RA ротора, представляющую собой прямую линию, проходящую через загрузочную, обмачивающую и сепарационную части ротора.
Как видно из фиг.7, секция 38 загрузки корпуса 36 ротора снабжена глухой крышкой 162 и глухим днищем 164. Крышка 162 имеет спиральные расположенные с шагом лопатки 165. Крышка и днище болтами крепятся к осевым планкам 166 и 168. Передняя часть глухого днища 164 имеет входную сопрягающую секцию, аналогичную описанным в патентах US №7070498 и №5344367, которые здесь приводятся путем ссылки.
Глухая крышка 162 загрузочной секции 38 определяет ось IA загрузки, которая параллельна и по существу коллинеарна оси RA ротора, определяемой положением ротора. По этой причине загрузочная часть ротора размещается в загрузочной секции 38 корпуса ротора по существу концентрично, что определяется крышкой 162.
Как показано на фиг.8, секция 39 обмолачивания имеет глухую крышку 172 секции обмолачивания со спиральными лопатками 174, которая болтами крепится к осевым планкам 166 и 168. Подбарабанье 14 6 шарнирно, крепится к раме комбайна под планкой 168 в точке 175. Для регулирования зазора подбарабанья на раме комбайна под планкой 166 смонтирован регулировочный узел 176. Подбарабанье 146 имеет глухой выступающий элемент 178.
Крышка 172 секции обмолачивания определяет ось TA обмолачивания, которая проходит параллельно оси RA ротора и располагается над ней. Кроме того, ось обмолачивания несколько отклоняется в сторону от оси ротора в направлении выхода. В этой связи крышка секции обмолачивания располагается эксцентрично по отношению к обмолачивающей части ротора.
Секция 40 сепарации имеет сепарационную крышку 180 со спиральными неподвижными лопатками 182. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления сепарационная крышка 180 характеризуется сложным поперечным сечением, имеющим криволинейную секцию 184, конфигурированную вдоль овальной кривой, наличием смежной первой плоской секции 185 стенки и смежной второй плоской секции 186 стенки. Лопатки 182 изогнуты и неподвижно закреплены на криволинейной части 184.
Как показано на фиг.3-6, на первой плоской части стенки 185 размещаются многочисленные регулируемые лопатки 188. Каждая лопатка 188 имеет L-образное поперечное сечение с плоским основанием 189a и выступающей вверх ножкой 189b. Плоское основание 189a согласуется с поверхностью первой плоской секции 185 стенки. Плоское основание 189a каждой регулируемой лопатки 188 шарнирно крепится к первой плоской секции 185 стенки в точках 188a поворота возле задних концов 188b с помощью крепежного элемента или штифта. Выступающая вверх ножка 189b каждой регулируемой лопатки 188 выровнена с передним краем 182a одной неподвижной лопатки 182. Ножка 189b каждой регулируемой лопатки 188 имеет криволинейную кромку 189d, чтобы соответствовать кривизне кромок неподвижных лопаток 182.
Регулируемые лопатки 188 соединяются с приводным механизмом 189 в точке 188c качания, находящейся на регулируемой лопатке 188, которая разнесена с точкой 188a поворота. Приводной механизм 189 имеет пластину 190, находящуюся снаружи от первой плоской секции 185 стенки и соединяющуюся с одной, более чем с одной или предпочтительно со всеми лопатками 188 в точках 188c качания соответствующими крепежными элементами или штифтами 191. Каждый крепежный элемент или штифт 191 проходит через соответствующую криволинейную прорезь 185a, выполненную в первой плоской секции 185 стенки. Прорези 185a позволяют регулируемыем лопаткам 188 совершать качающиеся движения относительно точек 188a поворота. Крепежные элементы или штифты 191 скользяще перемещаются в соответствующих криволинейных прорезях.
Сила, по существу действующая в продольном направлении на пластину 190, вызывает смещение одной, более чем одной или предпочтительно всех регулируемых лопаток 188 относительно их соответствующих точек 188a поворота. Указанные лопатки могут смещаться из положения, соответствующего винтовой траектории неподвижных лопаток 182 (фиг.5), в положение, когда регулируемые лопатки 188 смещены назад (фиг.4 и 6), и тогда какая-то часть спирального потока зерновой культуры, идущего между ротором и корпусом после прохода между лопатками 188, будет отражаться и пропускать некоторые проходы между неподвижными лопатками 182, попадать в следующий проход у корпуса и перемещаться более коротким путем через кольцевое пространство между ротором и корпусом, то есть зерновой материал будет совершать меньше спиральных движений в секции сепарации корпуса ротора между ее входом и выходом.
На фиг.3 схематично показан обеспечивающий движение привод 196, например гидроцилиндр. Указанный привод может представлять собой ручной привод, пневмоцилиндр, гидроцилиндр, электрический привод линейного перемещения или любой другой известный обеспечивающий движение привод. Силовой привод может приводиться в действие из кабины 15 комбайна.
Поскольку регулируемые лопатки 188 располагаются на плоской секции 185 стенки, изменение угла положения лопаток 188 не влияет на их близкое расположение относительно поверхности плоской секции стенки. Кроме того, совместное использование двух смежных плоских секций стенки 185 и 186 обеспечивает приближение к общей криволинейной форме секции сепарации корпуса, поэтому не происходит значительного увеличения сопротивления движению потока.
В корпусе сепаратора 180 возможна установка средств контроля, которые будут определять пропускную способность зернового материала. Указанные средства контроля могут быть напрямую или опосредованно соединены с датчиком управления приводным механизмом, для того чтобы, в случае избыточного попадания зернового материала в агрегат, приводной механизм мог отрегулировать положение лопаток 188 и увеличить пропускную способность, хотя бы временно.
Крышка 36 болтами закреплена на осевых планках 166 и 168. Решетка 148 также закреплена болтами на планках 166 и 168. Решетка 148 аналогична решетке, описанной в патенте US №4875891.
Сепарационная крышка 180 определяет ось SA сепарации, которая проходит параллельно оси ротора RA и располагается над ней. Кроме того, ось сепарации несколько отклоняется в сторону от оси ротора в направлении выхода. Поэтому крышка секции сепарации располагается эксцентрично по отношению к сепарационной части ротора.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, сопрягающая секция 200 в виде усеченного конуса располагается между секцией 39 обмолачивания и секцией 40 сепарации, перекрывая внахлест каждую из них.
Сопрягающая секция 200 имеет крышку 210, характеризующуюся в основном изогнутостью в виде усеченного конуса и наличием лопаток 214a и 214b. Лопатка 214a имеет относительно большое сечение по ширине, аналогично лопаткам 174 секции 39 обмолачивания, она по существу непрерывна с последней лопаткой 182a секции 40 сепарации. Лопатка 214b имеет относительно большое сечение 214c по ширине, аналогично ширине лопатки 174 секции 39 обмолачивания и относительно тонкое сечение 214d по ширине, аналогичное ширине лопатки 182 секции 40 сепарации.
Некоторые роторы имеют еще одну часть 220 с обратной конусностью на барабане 100 ротора на выходном конце блока 24 обработки зерновой культуры с углом конусности «J». Отклоняющая пластина 180a в сепараторной крышке 180 может устанавливаться над частью 220 с обратной конусностью, чем будет обеспечиваться плавный, энергосберегающий поток зернового материала.
Из сказанного выше следует, что могут существовать многочисленные варианты и модификации настоящего изобретения без отхода от его сущности и объема. Следует также понимать, что в отношении описанных здесь конкретных устройств не предполагается и не должно подразумеваться введение каких-либо ограничений.