Очёсывающая жатка
STRIPPING HEADER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к очесывающим жаткам в агрегате с зерноуборочным комбайном или в виде самостоятельной уборочной машины в агрегате с трактором и тракторной тележкой для сбора очесанного зерносоломистого вороха с последующей его обработкой на стационарных машинах.
Известными аналогами являются очесывающая жатка английского производства фирмы «Shelbourne Reynolds», Красноярского комбайнового завода OKD-4 и навесная на комбайн жатка «ОЗОН-6» производства «Пензмаш» (г. Пенза). Кроме этого, известны патенты СССР АС №259522, МПК А01Д 41/08, 1968; №600981, МПК A01D 41/08, 1975; №1014505, МПК A01D 41/08, 1979; патенты России RU №2340154, A01D 41/08, 2007; №2443097, A01D 41/08, 2009; патенты CIIIA: US 0092824, МПК A01D 41/08, 1982; US 5438818, МПК A01D 41/08, 1995; Канады и других стран.
Наиболее близким по технической сущности является очесывающая жатка ОЗОН-6, включающая раму, очесывающий барабан с гребенками, кожух вокруг передней части барабана, образующий транспортирующий канал для очесанного вороха, шнек для приема и подачи очесанного вороха в наклонную камеру комбайна. (https://agroserver.ra/b/zhatka-ochesyvayushhaya-ozon-zhatka-ozon-1313937.htm.) Прототип.
Недостатком известных устройств является то, что их параметры недостаточно адаптированы к естественному стеблевому агрофону. В очесывающих жатках любых конструкций имеется зона наклона растений вперед по ходу движения комбайна, когда гребенки только входят в хлебостой и зона непосредственного очеса растений, когда гребенки движутся по дуге в сторону ворохотранспортирующего канала в первой половине очесывающего барабана. Однако во всех известных конструкциях вторая зона бросковая в передней своей части явно не ограничена из-за неправильного расположения нижней кромки кожуха ворохотранспортирующего канала. Вследствие этого образовавшееся после очеса зерно не все попадает в этот канал, так как часть его в результате бросающего (швыркового) действия гребенок движется по горизонтальной траектории и проходит ниже нижней кромки канала и падает на землю, обеспечивая потери зерна. Помимо этого, расстояние между гребенками и их высота во всех известных конструкциях жаток выбраны из конструктивных соображений или интуитивно и не связаны с естественными параметрами стеблестоя и операциями процесса очеса, которые производят гребенки барабана. Это часто приводит к недоочесу верхушечной части растений, а значит к потерям зерна, или к повышенному обрыву стеблей, увеличивая соломистость очесанной зерносоломистой массы. К тому же стебли зерновых культур имеют участки с наименьшей сопротивляемостью разрыву и, следовательно, именно в этом месте желательно производить очес стеблей. Однако в известных конструкциях очесывающих жаток эти условия не выполняется.
Все известные очесывающие жатки не укладываются в нормативные требования по потерям зерна. Потери намного выше допустимых.
Технической задачей изобретения является повышение производительности и снижение потерь зерна при очесе растений на корню за счет адаптирования основных параметров очесывающей жатки к параметрам естественного агрофона злаковых зерновых культур.
Технический результат достигается тем, что у очесывающей жатки, включающей раму, кожух ворох транспортирующего канала, очесывающий барабан с гребенками и сегментальной зоной очеса растения в нижней части барабана, ворохотводящий шнек, систему привода барабана и шнека, согласно изобретению, передняя нижняя точка кожуха расположена ниже нижней точки окружности барабана по вертикали на 45-50 мм, общая длина сегментальной части барабана в зоне наклона, очеса и бросания стеблей равна 600-800 мм, расстояние между смежными гребенками по контуру цилиндра барабана равна 200-250 мм, высота гребенок равна 70-90 мм, а количество рядов гребенок на барабане равно десяти.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема очесывающей жатки; на фиг. 2 показан колос с местом воздействия на него очесывающей гребенки; расположение междоузлия на соломине колоса.
Очесывающая жатка содержит несущую раму 1, на которой установлены передний кожух 2, очесывающий барабан 3 с гребенками 4, ворохоотводящий пневмо канал 5, ворохоотводящий щиток-направитель 6, шнек 7 с задней стенкой 8. В нижней сегментальной части барабана 3 расположена зона захвата стеблей 9 и зона бросания очесанного вороха 10 в канал 5. Δ1 - это расстояние по вертикали между нижней точкой А барабана 3 и нижней точкой Б переднего кожуха 2.
Кроме того, на фиг. 2 показаны колос 11, часть стебля 12 до первого междоузлия 13 и вся длина наклоняемого стебля 14. Δ2 - это расстояние между двумя гребенками, а Δ3 - от первого междоузлия 13 до начала колоса 11.
Нижняя точка Б переднего кожуха 2 расположена ниже по вертикали нижней точки А окружности барабана 3 на расстоянии Δ1=45-50 мм, что согласуется с траекторией движения очесанного вороха. Если расстояние будет меньше 45 мм, то не весь очесанный ворох попадает в очесывающий канал 5, а если это расстояние больше 50 мм, то не все наклоненные стебли, в результате действия сил упругости, попадают в канал 6, что также приведет к потерям зерна. При предложенном расположении переднего кожуха 2 относительно барабана 3 очесанное зерно, даже двигаясь в сегментальной бросковой зоне очеса 10 по горизонтальной траектории, все равно попадает под передний кожух 2 ворохотранспортирующего канала 5, так как зона бросания вороха уже ограничена нижней кромкой кожуха 2 в точке Б.
Параметр Δ1 обоснован решением классического уравнения движения тела, брошенного под углом к горизонту. Именно на такую высоту поднимается основная часть очесанного вороха, брошенного в канал 5, в зоне 10. При предложенном расположении переднего кожуха 2 относительно барабана 3 очесанное зерно, даже двигаясь в сегментальной зоне очеса 10 по горизонтальной траектории, все равно попадает под передний кожух 2 транспортирующего канала 5
Диаметр очесывающего барабана 3 зависит от количества гребенок 4 и расстояния между ними - Δ2.
Необходимое количество гребенок 4 на барабане 3 определено, исходя из анализа всего процесса очеса.
Очесывающая жатка работает следующим образом.
Комбайн с навешенной очесывающей жаткой подъезжает к стеблестою, оператор опускает жатку на высоту не больше половины высоты стебля растений. По мере продвижения комбайна жатка осуществляет последовательно наклон стеблей 15 вперед, их очес и бросает оторванную стеблевую массу в канал 5. По каналу 5 масса направляется под приемный шнек 7, который транспортирует ворох в наклонную камеру комбайна.
Покадровый анализ замедленной киносъемки процесса очеса растений показал, что весь процесс очеса растений на корню в однобарабанной очесывающей жатке состоит из следующих последовательных операций, которые выполняют гребенки 4 в нижней сегментальной зоне 10 барабана 3:
1. Вход гребенок 4 в стеблестой.
2. Разделение стеблестоя на отдельные порции, так как гребенки 4 устанавливаются дискретно.
3. Наклон каждой разделенной порции стеблестоя вперед в сторону движения комбайна.
4. Начало очеса порции стеблей в наклонном положении вблизи нижней точки барабана 3 по вертикали.
5. Прочес стеблевой части растений от первого ее междоузлия до начала колоса. Расстояние от первого ее междоузлия 13 до начала колоса 14 равно Δ3.
6. Очес нижней части колоса.
7. Очес средней части колоса.
8. Очес верхней части колоса.
9. Швырковое воздействие на очесанную массу растений в направлении ворохотранспортирующего канала 5.
10. Создание гребенками 4 барабана 3 воздушного потока для продвижения очесанной массы по ворохотранспортирующему каналу 5.
Все эти десять операций очесывающий барабан 3 производит за один оборот. Следовательно, число рядов гребенок 4 на барабане 3 должно быть десять (Z=10).
Расстояние между смежными очесывающими гребенками 4 по контуру барабана 3 должно быть в пределах Δ2 ≈ 200-250 мм, что соответствует естественной физико-механической характеристике стеблестоя.
гр
Параметры гребенок 4 выбирают в зависимости от параметров очесываемых стеблей. По многочисленным статистическим данным длина колоса 11 у основных злаковых культур (пшеница, рожь, ячмень) находится в пределах 90-120 мм. Следовательно, чтобы колос 11 гарантированно наклонялся вперед по ходу движения комбайна в момент воздействия на него гребенок 4 их высота h должна быть не меньше 0,75-1,0 от длины колоса 11.
k
Следовательно, высота гребенок 4 равна 70-90 мм. Если средняя длина колоса 11 равна ≈100 мм, а центр его тяжести находится в середине колоса, то воздействие гребенок 4 на колос должно быть ниже его центра тяжести минимум на 1/3 длины l колоса, что обеспечивает возможность эффективно наклонять его вперед по ходу движения комбайна и направлять в ворохотранспортирующий канал 5.
Для достижения эффективного очеса и уменьшения энергозатрат на очес используют естественную особенность стеблей. Исследования показали, что часть стебля, состоящая из самого колоса 11 и примыкаемой к нему части стебля 12 до первого междоузлия 13 имеет наименьшую сопротивляемость разрыву. По статистике эта часть стебля 13 имеет вполне определенный размер в пределах 200-250 мм. Именно эта часть стебля 13 с меньшим усилием отрывается от остального стебля и ее очес в этом месте наиболее эффективен по энергозатратам.
При очесе растений большое значение имеет скоростной режим работы очесывающего барабана, который должен выполнять две функции: выделять зерно из колоса 11 и не повреждать при этом само зерно. Зерно из колоса в спелом состоянии вычесывается уже на малых скоростях воздействия на колос 5-6 м/с. Эта функция барабаном 3 выполняется достаточно нормально. Скоростной режим барабана 3 очень важен для второй функции - не повредить зерно.
0
д.т
Многочисленными исследованиями многих ученых (М.А. Пустыгин, И.Г. Строна, А.Н. Пугачев, А.А. Майстренко, Г.А. Кузин и мн. др.) установлено, что зерновка выдерживает прямой удар по ней со скоростью не более V=2,5 м/с. При больших скоростях прямого удара зерно начинает растрескиваться, дробиться, повреждается зародыш и т.п. Однако при очесе гребенки 4 барабана 3 наносят скользящий удар, по касательной по отношению к колосу и зерну. В этом случае сила прямого удара по зерну значительно меньше и по закону механики зависит от коэффициента динамического трения гребенок 4 барабана 3 по поверхности очесываемой части растений. То есть косой, скользящий, по касательной удар может быть безопасен для зерна при скоростях воздействия пропорционально этому коэффициенту динамического трения, который равен в пределах ƒ=0,10-0,13. Следовательно, окружная скорость очесывающего барабана 3 по концам гребенок 4 не должна превышать
k
гр
ф
Таким образом, зная естественные параметры Δ1, Δ2, Δ3, l, h, Z, V по известным формулам механики вычисляют остальные необходимые параметры очесывающего барабана 3 для высокоэффективного очеса: диаметр барабана 700 мм, частота вращения не более 700 об/мин.
Зона наклона стеблей вперед по ходу движения комбайна находится в нижней сегментальной части барабана 3, а зона бросания очесанных и срезанных колосьев и соломы в канал 6 находится между нижней точкой кожуха Б и передней сегментальной частью барабана 3. Общая длина сегментальной части барабана 3 в зоне наклона, очеса и бросания стеблей 3 не превышает общую длину наклоняемого стебля в пределах 0,6-0,8 метра.
Многолетние испытания очесывающей жатки с предложенными параметрами выявили ее высокую эффективность: производительность уборочного агрегата превысила аналогичные показатели серийного уборочного агрегата с жаткой для прямого комбайнирования в 1,6-1,9 раза, при допустимых нормативных показателях по потерям и дроблению зерна.
Использование изобретения позволит снизить потери зерна и повысить производительность комбайна.