Молотильное устройство
THRESHING DEVICE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к молотильным устройствам, и может быть использовано в зерноуборочных комбайнах.
Известен молотильный аппарат зерноуборочного комбайна, включающий молотильный барабан открытого исполнения со сменными рифлеными уголковыми бичами, имеющими обмолачивающие и отражающие полки, признаки, которые являются общими с заявляемым молотильным устройством, и прутково-планчатое подбарабанье с радиально ориентированными планками (C. Kanafojski. Theorie und Konstruktion der Landmaschinen. VEB VERLAG TECHNIK BERLIN, 1974. - C. 194-195).
3
Известен молотильный аппарат зерноуборочного комбайна, содержащий барабан и деку, имеющую переднюю секцию с выпуклой в сторону барабана рабочей поверхностью, признаки, которые являются общими с заявляемым молотильным устройством, и заднюю прутково-планчатую секцию (А.С. №938822,  М. Кл. A01F 12/18,  Приор. 6.11.1979).
К недостаткам известных устройств относятся:
- низкая сепарация зерна и высокое его дробление, склонность подбарабанья к залипанию вплоть до полной потери работоспособности молотильного устройства при работе комбайна в тяжелых условиях;
- повышенная перебиваемость стебельной массы, вследствие высокого сопротивления потоку продольно ориентированных дискретных стеблей со стороны радиально ориентированных поперечных планок задней секции подбарабанья, что приводит к образованию большого количества мелких фракций, существенно ухудшающих процессы сепарации на соломотрясе и очистке, и в конечном счете к увеличению потерь зерна за комбайном;
- сложный профиль бичей барабана, обусловленный наличием рифлей, затрудняющих изготовление бичей и способствующий выносу свободных зерен за пределы молотильного пространства через молотильный зазор на выходе, что приводит к росту потерь за соломотрясом, а значит, и за комбайном в целом.
Открытое исполнение молотильного барабана допускает проникновение значимого количества свободных зерен во внутримолотильную полость и обусловливает тем самым дополнительное повреждение зернового материала.
Известен молотильный аппарат зерноуборочного комбайна, включающий молотильный барабан, на валу которого размещены диски, подбарабанье с выпуклой в сторону барабана прутково-планчатой передней секцией, и задней секцией, с изогнутыми по длине поперечными планками, верхние полки которых установлены с наклоном по ходу вращения барабана - признаки, которые являются общими признаками с заявляемым молотильным устройством, при этом барабан выполнен закрытого исполнения, а к дискам, расположенным на валу, приварены обмолачивающие элементы с развитыми лобовыми поверхностями, образующие совместно с дисками замкнутое пространство в молотильным барабане закрытого исполнения (Г.А. Кузин, Л.М. Грошев, И.А. Хозяев. Совершенствование молотильного аппарата интенсивного действия. - Ростов-на-Дону, - Вестник ДГТУ, 2012, №1(62), вып. 2. - С. 67-75).
Недостатки такого устройства в том, что:
- молотильный барабан имеет сварную конструкцию, которая не может противостоять ударным нагрузкам;
- молотильный барабан имеет закрытое исполнение, при котором обмолачивающие элементы вместе с дисками образуют замкнутое пространство, что затрудняет доступ к требующим ремонта участкам поврежденной оболочки, и способствует неравномерному накоплению пыли и др. инородных частиц во внутренней полости, приводящему к неустранимому в полевых условиях дисбалансу конструкции;
- молотильный барабан не имеет необходимых сменных обмолачивающих элементов, что требует замены всего корпуса, в случае недопустимого износа или повреждения его оболочки;
- при износе оболочки ухудшается обмолачивающая способность молотильного барабана, что приводит к росту потерь за комбайном по причине недомолота.
Поэтому молотильный барабан закрытого исполнения не находит применения в мировой практике в качестве ведущего ротора молотильного устройства, принимающего хлебную массу от наклонной камеры.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является молотильный аппарат зерноуборочного комбайна, включающий молотильный барабан, на валу которого установлены диски с бичами, и, включающее крайние и промежуточную планки, подбарабанье, на боковинах которого закреплены передняя секция с выпуклой в сторону барабана рабочей поверхностью, образованной продольными прутками и поперечными планками, и задняя секция, на продольных дугообразных ложементах которой закреплены изогнутые по длине, с образованием верхних и нижних полок, поперечные планки (Патент РФ №1819127, A01F 12/18, БИ №20, 1991 г.).
Недостатками прототипа являются: низкая сепарация зерна, высокое дробление зерна, повышенная склонность подбарабанья к залипанию при работе в тяжелых условиях. Открытое исполнение молотильного барабана допускает проникновение значимого количества свободных зерен во внутримолотильную полость и обусловливает тем самым дополнительное повреждение зернового материала.
Задачей изобретения является сокращение прямых и косвенных потерь за комбайном путем увеличения сепарации, снижения дробления зерна при обмолоте и уменьшения склонности подбарабанья к залипанию, а также упрощение конструкции обмолачивающих элементов.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи изобретения, состоит в том, что в предлагаемом молотильном устройстве полный обмолот колосьев происходит за счет изменения угла наклона отражающей поверхности бича, приводящее к увеличению угла, под которым зерно атакует поверхность подбарабанья, и к уменьшению нормальной составляющей ударного импульса, ударов на входе и перетирания в зоне выпуклой поверхности передней секции подбарабанья, и в уменьшении склонности подбарабанья к залипанию - на основе принципа самоочищения полок поперечных планок задней секции подбарабанья потоком стеблей.
Сущность молотильного устройства, содержащего барабан с бичами, и, включающее крайние и промежуточную планки, подбарабанье, на боковинах которого закреплены передняя секция с выпуклой в сторону барабана рабочей поверхностью, образованной продольными прутками и поперечными планками, и задняя секция, на продольных дугообразных ложементах которой закреплены изогнутые по длине, с образованием верхних и нижних полок, поперечные планки, которые изогнуты под тупым углом между полками, состоит в том, что бичи барабана закреплены на дисках, установленных на валу барабана, при этом бичи выполнены уголковыми с углом между его полками, по меньшей мере 136°, причем отношение ширины нижней обмолачивающей полки к ширине верхней отражающей полки уголкового бича находится в диапазоне 1:(3…5).
Решению поставленной задачи способствует признаки, характеризующие изобретение в частных случаях его выполнения или использования.
Уголковые бичи выполнены цельными.
Нижние обмолачивающие полки уголковых бичей выполнены гладкими и/или рифлеными.
На обмолачивающих поверхностях нижних полок гладких бичей выполнены гребни из износостойкого материала.
Уголковые бичи выполнены сменными и закреплены на дисках барабана посредством резьбовых соединений.
Диски барабана выполнены звездообразными.
Крайние планки и общая для передней и задней секций промежуточная планка подбарабанья выполнены усиленными.
Верхние дуги окружности ложементов расположены концентрично окружности подбарабанья.
Просветы между смежными изогнутыми по длине поперечными планками задней секции не превышают расстояния, равного половине хорды верхней дуги окружности ложементов, проведенной по касательной к дуге окружности задней секции подбарабанья.
Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимых пунктов формулы изобретения, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - новизна.
Существенные отличительные признаки независимого пункта формулы заявляемого изобретения для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан  общий вид молотильного устройства;
на фиг. 2 - схема отражения зерна в зависимости от углов раствора уголковых бичей;
на фиг. 3 - схема ударного взаимодействия отражающих полок уголковых бичей со свободным зерном;
на фиг. 4 - схема заполнения межбичевых пространств (заштрихованные области) для случаев радиально ориентированных поперечных планок (слева), и планок с наклонными верхними полками (справа);
на фиг. 5 - схема размещения поперечных планок задней секции подбарабанья с шагом, исключающим проникновение длинных стеблей на очистку.
Молотильное устройство может быть осуществлено с реализацией технического результата следующим образом. Молотильное устройство включает барабан и подбарабанье (на чертежах позициями не обозначены). Барабан состоит из вала 1, на котором смонтированы диски 2, закрепленные на валу 1 посредством клиновых шпонок (не показаны). На дисках 2 барабана закреплены уголковые бичи 3, выполненные цельными из изогнутых по длине планок с образованием верхней отражающей полки 4 и нижней обмолачивающей полки 5, с углом между полками α=160°. Угол между полками должен быть по меньшей мере 136°. Ширина верхней отражающей полки 4 составляет 120 мм, а нижней обмолачивающей полки 5-24 мм. Отношение ширины верхней отражающей полки 4 к ширине нижней обмолачивающей полки 5 уголкового бича 3 должна находиться в диапазоне 1:(3…5). Данное соотношение должно согласоваться с геометрией и размерами межбичевого пространства, при котором наибольшая ширина (поперечный размер) верхней отражающей полки 4 уголкового бича 3 не должен выходить за пределы межбичевого пространства. Рабочая поверхность уголковых бичей 3 выполнена гладкой. На рабочих поверхностях гладких бичей 3 могут быть выполнены гребни из износостойкого материала, например металла, наплавленного электродом марки АНО-21 ГОСТ 9466-75. Возможно выполнение рабочих поверхностей уголковых бичей 3 рифлеными или гладкими. Может быть использовано сочетание уголковых бичей 3 с гладкими и с рифлеными рабочими поверхностями для сохранения работоспособности молотильного аппарата в относительно тяжелых условиях уборки. Уголковые бичи 3 выполнены сменными и закреплены на дисках 2 барабана посредством резьбовых соединений. Диски 2 барабана выполнены звездообразными.
Подбарабанье, включающее входную, выходную поперечные планки и промежуточную поперечную планку между передней и задней секциями (на чертежах позициями не обозначены), состоит из боковин 6, на которых закреплены передняя секция 7 и задняя секция 8. Передняя секция 7 выполнена с выпуклой в сторону барабана рабочей поверхностью, образованной продольными прутками 9 и поперечными планками 10. Задняя секция 8 содержит дугообразные ложементы 11, которые установлены концентрично окружности подбарабанья. На ложементах 11 закреплены жестко соединенные с боковинами 6 поперечные планки 12, изогнутые по длине с образованием нижних полок 13 и верхних полок 14. Поперечные планки 12 задней секции 8 изогнуты по длине под тупым углом, например, 150°. При монтаже на ложементах 11 нижние полки 13 поперечных планок 12 плотно сопряжены с ними и закреплены так, что верхние полки 14 расположены с наклоном к выходу подбарабанья. Просвет L между смежными поперечными планками 12 задней секции 8 не превышает расстояния, равного половине хорды СВ верхней дуги 15 окружности ложементов 11, проведенной по касательной в точке А к дуге окружности 16 задней секции 8 подбарабанья, для исключения проникновения длинных стеблей растений 17 на очистку. В каркасе подбарабанья входная, выходная поперечные планки и промежуточная поперечная планка (позицией на чертежах не обозначены) между передней и задней секциями испытывают при обмолоте наибольшие нагрузки и поэтому усилены, например, за счет увеличения поперечных размеров для предотвращения их недопустимой деформации.
1
2
1
1
1
1
2
2
1
2
1
2
Молотильное устройство работает следующим образом. К молотильному барабану поступает хлебная масса, которая подвергается ударным воздействиям и затем захватывается уголковыми бичами 3, протаскивается по подбарабанью с последующим перетиранием колосьев нижними обмолачивающими полками 5 уголковых бичей 3 во взаимодействии с выпуклой рабочей поверхностью передней секции 7 подбарабанья. При этом часть зерен захватывается слоем стеблей и уносится на соломотряс. В молотильном устройстве, за передней секцией 7 подбарабанья, происходят вымолот незначительной части зерен, прочно удерживаемых в колосе, и, циклически повторяющиеся, ударные взаимодействия свободных зерен с отражающими полками 4 уголковых бичей 3, при этом угол атаки зерна к поверхности подбарабанья возрастает за счет увеличения угла раствора уголковых бичей 3. Основная же масса зерен проходит сквозь подбарабанье. Часть зерен отражается от подбарабанья к барабану под новые однократные удары уголковых бичей 3, и цикл ударного взаимодействия зерна с барабаном и подбарабаньем повторяется. При этом вследствие наличия развитых отражающих полок 4 уголковых бичей 3, обусловленное увеличением угла раствора, зерно практически не может проникнуть во внутримолотильное пространство, минуя уголковые бичи 3, что исключает его дополнительное дробление от возможных неоднократных соударений внутри корпуса барабана. На фиг. 2 приведена схема отражения зерна в зависимости от углов раствора α и α уголковых бичей предлагаемого молотильного устройства и прототипа соответственно. На фиг. 2 видно, что большему углу раствора α соответствует больший угол атаки β, а значит, и большая степень сепарации зерна. На фиг. 3 приведена схема ударного взаимодействия отражающих полок уголковых бичей предлагаемого молотильного устройства и прототипа соответственно со свободным зерном в точке А. Из схемы следует, что при одной и той же величине ударного импульса S углу α соответствует нормальная составляющая S ударного импульса, а углу α соответствует нормальная составляющая S ударного импульса. Сравнение показывает, что при α>α S<S, что и обосновывает меньшее дробящее действие предлагаемого молотильного устройства. Наклон верхних полок 14 поперечных планок 12 задней секции 8 при закреплении их на ложементах 11 позволяет за счет тупого угла в 150°, под которым изогнуты поперечные планки 12 задней секции 8 с образованием полок 13 и 14, уменьшить сопротивление подбарабанья перемещению стеблей в молотильном канале и снизить тем самым степень проникновения стеблей, заторможенных поперечными планками 12, в межбичевое пространство, что и обусловливает возможность увеличения угла раствора уголкового бича 3. При этом налипшая на полки поперечных планок 12 задней секции 8 масса из мелких фракций счищается потоком стеблей, проваливается через межпланочные окна и выносится за пределы комбайна, что исключает забивание задней секции 8. На фиг. 5 представлена схема размещения поперечных планок 12 задней секции 8 подбарабанья с шагом АВ, исключающим проникновение длинных стеблей 15 на очистку.
Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление молотильного устройства, с реализацией указанного технического результата, подтверждает соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности - промышленная применимость. Спецификация чертежей изобретения.
1 - вал
2 - диск
3 - уголковый бич
4 - верхняя отражающая полка
5 - нижняя обмолачивающая полка
6 - боковина
7 - передняя секция
8 - задняя секция
9 - продольный пруток
10 - поперечная планка передней секции
11 - ложемент
12 - поперечная планка задней секции
13 - нижняя полка поперечной планки задней секции
14 - верхняя полка поперечной планки задней секции
15 - верхняя дуга окружности ложементов
16 - дуга окружности задней секции
17 - стебли растений.