ВЕРХНЕЕ РЕШЕТО ОЧИСТКИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА
UPPER SIEVE FOR CLEANING COMBINE HARVESTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройству зерноуборочных комбайнов.
Уровень техники
Как известно, интенсивность сепарации зернового вороха зависит от интенсивности воздушного потока. Однако интенсификация потока, создаваемого вентилятором, например, во время уборки влажного или щуплого сырья зачастую приводит к увеличению сходовых потерь за удлинителем верхнего решета.
Известны многочисленные конструктивные решения, направленные на повышение интенсивности сепарации зернового вороха за счет регулирования воздушных потоков и их перераспределения по длине и площади решета (см. патенты RU 2289234, оп. 20.12.2006, патент RU 2314673, оп. 20.01.2008 г., патент RU 2487525, оп. 20.07.2013).
Однако чем выше аэродинамические характеристики решета, обеспечивающие высоту подъема зернового вороха, улучшающую его разделение, тем больше вероятность выноса недомолоченной хлебной массы за удлинитель решета.
Известна очистка зерноуборочного комбайна (см. патент RU 2273126, МПК: A01F 12/44, A01D 41/12, опубл. 10.04.2006), содержащая стрясную доску, вентилятор, верхнее и нижнее жалюзийные решета. В известной очистке упомянутую проблему сходовых потерь решают за счет установки нерегулируемых направляющих досок под верхним решетом, регулируемого направляющего щита - под его удлинителем и поворотной заслонки - под нижним решетом. Установка специальных направляющих элементов: досок, щитов, заслонок, обеспечивает возможность регулирования величины и направления воздушного потока под удлинителем верхнего решета для снижения потерь за ним. Недостатком такого решения является существенное утяжеление конструкции очистки.
Известен зерноуборочный комбайн (патент SU 1367911 МПК: A01F 12/44, опубл. 23.01.88 г.), очистка которого включает верхнее решето с удлинителем, выполненным с продольно ориентированными жалюзи в задней части. Для уменьшения сходовых потерь, особенно при работе в зоне повышенной влажности и на уборке труднообмолачиваемых культур, когда на очистку поступает повышенное количество недомолоченных колосков, продольные жалюзи полностью открывают. Поднимающийся через полученные большие проемы в задней части удлинителя воздух образует своего рода стенку, препятствующую выносу недомолота за удлинитель.
Существенным недостатком такой конструкции является то, что вертикально поднимающийся поток воздуха не только задерживает недомолоченные колоски, но и препятствует дальнейшему перемещению очищенной соломистой части вороха, способствуя ее обратному забрасыванию под барабан.
Еще одним недостатком упомянутого решения является повышенный отток воздушных масс из-под решета к отверстиям удлинителя, образующим зону низкого сопротивления, что вызывает снижение давления под решетом и ведет к уменьшению высоты подъема зернового вороха, а значит - снижению эффективности его сепарации.
В качестве наиболее близкого аналога, по наличию конструктивных признаков, сходных с признаками заявляемого технического решения, принята конструкция верхнего решета очистки зерноуборочного комбайна, раскрытая в патенте DE 3720696, МПК: A01F 12/00, A01D 41/12, опубл. 28.07.1988 г. Согласно материалам упомянутого патента, верхнее жалюзийное решето содержит два участка регулируемых гребенчатых жалюзи, образующих основную зону решета и удлинитель. На конце удлинителя в его угловых зонах сформированы окна-проемы, закрытые пальцевыми решетками, образующими участки пониженного сопротивления на пути воздушного потока.
Усиленный поток воздуха, проходящий через окна, по краям удлинителя способствует образованию в его средней части зоны разрежения. Здесь сила воздушных потоков резко падает, что ведет к торможению движущейся над решетом хлебной массы и предотвращает ее сход за удлинителем.
Недостатки ближайшего аналога те же, что и у предыдущего. Сильный вертикальный поток воздуха в зоне окон препятствует выносу очищенной соломистой массы, способствует ее обратному забрасыванию под барабан. Повышенный отток воздушных масс к окнам удлинителя ухудшает подъем и разрыхление зернового вороха в центральной части решета.
Раскрытие изобретения
Перед разработчиками конструкции решета стояли следующие задачи: не снижая высоты полета зернового вороха в зоне сепарации, обеспечить затухание воздушного потока на удлинителе, чтобы предотвратить вынос недомолоченных колосьев за пределы решета и при этом добиться вывода легкой соломистой фракции за пределы очистки, не допуская ее обратного забрасывания.
Вышеупомянутые технические задачи решены, благодаря тому, что в конструкции верхнего решета очистки зерноуборочного комбайна, содержащего два участка регулируемых гребенчатых жалюзи, образующих основную зону решета и удлинитель, на конце которого в угловых зонах сформированы окна, закрытые решетками, образующими зоны пониженного сопротивления воздушному потоку, согласно заявляемому изобретению закрывающие окна решетки образованы поперечными (к направлению перемещения зернового вороха и продольной оси решета) наклонными пластинами, неподвижно закрепленными под углом 30-50° к плоскости удлинителя.
Как и в прототипе, закрывающие окна решетки характеризуются сравнительно большими, по отношению к остальной поверхности удлинителя, проходными отверстиями, через которые воздушный поток проходит с более высокой скоростью, встречая меньшее сопротивление, что способствует созданию зоны разрежения в средней части удлинителя.
Существенным отличием от ближайшего аналога является выполнение решеток, в виде поперечных жалюзи, образованных наклонными пластинами, жестко закрепленными под углом 35-50° к плоскости удлинителя. Под последней понимается плоскость, в которой лежат оси гребенок (ламелей) удлинителя.
В отличие от пальцевой решетки в прототипе, наклонные пластины частично закрывают проходные отверстия и создают определенное сопротивление для проходящего через окна воздушного потока, способствуя снижению его скорости. При этом величина создаваемого сопротивления сопоставима с сопротивлением в средней части решета при полностью открытых жалюзи, что способствует равномерности распределения давления и исключает «массовый» отток воздуха к окнам, что в результате позволяет сохранить высоту подъема зернового вороха над решетом в центральной части и обеспечить интенсивность его сепарации.
При этом полученной разности скоростей воздушных потоков, выходящих через окна по краям удлинителя и проходящих через жалюзи в его средней части, достаточно для образования зоны разрежения в средней части удлинителя, необходимой для торможения перемещающейся над решетом массы. В зоне разрежения скорость воздушных потоков резко падает, что ведет к выпадению из вороха тяжелых частей и недомолоченных колосков на удлинитель.
В то же время, наклонные пластины решеток придают направленность выходящему из-под них воздушному потоку, отклоняя его под углом 30-50° назад, т.е. в направлении, совпадающем с направлением движения вороха, что способствует выносу легкой соломистой фракции за пределы решета и исключает ее разворот в обратную сторону, имеющий место в ближайшем аналоге.
Еще одним положительным результатом является то, что наклонные пластины решеток задерживают просыпающееся на удлинитель очищенное зерно, которое, ударяясь о наклонную поверхность пластин, отскакивает в обратном направлении и проскальзывает через зазоры вниз в бункер, что также способствует снижению потерь.
Таким образом, вышеупомянутая совокупность существенных конструктивных признаков предлагаемого технического решения обеспечивает получение совокупности положительных технических результатов, а именно: снижение сходовых потерь за удлинителем верхнего решета при сохранении высокой интенсивности сепарации зернового вороха и обеспечение вывода легкой соломистой фракции за пределы очистки.
Предлагаемое решето отличается простотой конструкции, технологичностью и малым весом, благодаря тому, что в нем отсутствуют дополнительные регулирующие элементы (направляющие доски, щиты и т.п.).
Благодаря тому, что закрывающие окна решетки не содержат подвижных элементов, обеспечивается их высокая жесткость и жесткость всей конструкции решета, что немаловажно при работе в условиях постоянных вибраций.
Расстояние между двумя соседними наклонными пластинами решеток, предпочтительно, составляет 17-19 мм.
В одном случае исполнения решета, закрывающие окна решетки могут быть установлены неподвижно, т.е. жестко закреплены в несущей раме.
В другом случае конкретного исполнения, закрывающие окна решетки могут быть установлены с возможностью их открывания, например, за счет шарнирного закрепления. Шарнирное закрепление решеток более предпочтительно, т.к. позволяет облегчить обслуживание нижнего решета, выполняемого в этом случае через открытые проемы окон.
Предпочтительным является размещение каждого окна в пространстве между продольной балкой рамы и ближайшим к ней продольным разделителем. Такое размещение позволяет повысить технологичность конструкции, упростить процесс изготовления решета.
В некоторых случаях целесообразным является разделение гребенчатых жалюзи основной зоны решета на две группы или более и выполнение каждой группы ламелей с независимым механизмом регулирования, что позволяет расширить возможности регулирования воздушных потоков на решете.
В одном примере конкретного исполнения решета гребенчатые жалюзи основной зоны и удлинителя смонтированы в одной общей несущей раме.
В этом случае, при необходимости, рама решета может быть разделена вдоль продольной оси на две части и выполнена разъемной по линии разделения. В этом случае в каждой части рамы размещаются гребенчатые жалюзи обоих участков (основной зоны и удлинителя) и одно из окон.
В другом примере конкретного исполнения гребенчатые жалюзи основной зоны и удлинителя могут быть смонтированы в отдельных рамах, связанных между собой жестко либо шарнирно.
Разъемное конструктивное исполнение (по длине или ширине решета) упрощает производство, транспортировку и обслуживание решета.
Примеры использования предлагаемого технического решения в решетах различных конструкций показаны на чертежах:
На фиг. 1 - жалюзийное решето, пример 1, общий вид, изометрия.
На фиг. 2 - жалюзийное решето, пример 2, общий вид, изометрия.
На фиг. 3 - жалюзийное решето, пример 3, общий вид, изометрия.
На фиг. 4 - составная часть решета по примеру 3.
На фиг. 5 - решетка, вид в плане.
На фиг. 6 - сечение А-А с фиг. 5.
На фиг. 7 - работа решета в очистке зерноуборочного комбайна и приведен график распределения высоты h полета вороха по длине  решета.
Осуществление изобретения
Верхнее решето очистки зерноуборочного комбайна (см. фиг. 1-3) содержит два участка 1 и 2 независимо регулируемых гребенчатых жалюзи, образующих основную зону решета и удлинитель, соответственно. Участок 1 основной зоны решета может быть дополнительно разделен на группы (I и II), каждая из которых также выполняется с независимым механизмом регулирования открытия жалюзи.
На конце удлинителя 2 в угловых зонах сформированы окна 3, закрытые решетками 4, образованными поперечными пластинами 5, неподвижно закрепленными под углом α, составляющим 30-50° к плоскости удлинителя.
Пластины 5 могут иметь различное исполнение. В качестве пластин 5 могут быть использованы гребенки жалюзи решета (см. фиг. 1-4), плоские гребенки (например, показанные на фиг. 5-6) или даже обычные пластины. Обычно, следуют принципу унификации и используют пластины, применяемые в качестве ламелей удлинителя.
Расстояние s между соседними пластинами 5 решеток 4 соответствует максимальному открытию гребенчатых жалюзи основной зоны решета и составляет 17-19 мм.
Площадь каждого окна 3 невелика и составляет примерно 10-20% от площади удлинителя или 2-6% от площади решета.
На фиг. 1 показано жалюзийное решето (пример 1), в котором отсутствуют явные признаки разделения решета на участки, т.к. гребенчатые жалюзи основной зоны решета 1 и удлинителя 2 размещены в одной общей несущей раме 6.
Такое исполнение характерно для решет большой длины, применяемых в комбайнах John Deere 9760 STS, Torum, Полесье КЗС-1218 и др.
На фиг. 2 показано решето (пример 2), в котором гребенчатые жалюзи удлинителя и основной зоны размещены в отдельных несущих рамах 7 и 8, соответственно, которые могут быть соединены между собой жестко или шарнирно. Подвижное соединение несущих рам обеспечивает более широкие возможности регулирования воздушных потоков за счет изменения угла наклона удлинителя относительно основной зоны решета. Такое исполнение решет характерно для комбайнов ДОН, Acros, ЕНИСЕЙ.
На фиг. 3 показано решето (пример 3), имеющее составную, разъемную вдоль продольной оси раму 9, состоящую из двух частей 9' и 9''. Такое исполнение характерно для решет, имеющих большую длину и сравнительно большую ширину, например, решето комбайна Torum 740 PP. Разделение решета по длине позволяет облегчить процессы изготовления, транспортировки и обслуживания.
На фиг. 4 видно, что в каждой из частей 9' и 9'' рамы в этом случае размещаются гребенчатые жалюзи обоих участков 1 и 2 решета и одно из окон 3.
Во всех приведенных примерах окна 3 размещены в пространстве между соответствующей продольной балкой рамы и ближайшим к ней продольным разделителем 10, что технологически наиболее целесообразно.
В приведенных примерах закрывающие окна 3 решетки 4 установлены в раме решета с возможностью открывания, что наиболее предпочтительно, т.к. в этом случае существенно облегчается обслуживание нижнего решета.
При этом приведенные примеры не исключают возможности неподвижного монтажа решеток. В простейшем случае решетки 4 могут быть образованы поперечными пластинами 5, жестко закрепленными непосредственно в раме решета.
Более технологичным является размещение поперечных пластин 5 в отдельной несущей рамке 11, которая затем устанавливается в раме (6-9) решета, жестко или шарнирно (см. фиг. 5-6).
С одной стороны на рамке 11 закреплены шарниры 12, служащие для закрепления в раме решета, а с другой стороны выполнено отверстие 13, служащее для возможности фиксации рамки в рабочем положении. Через отверстие 13 рамки 11, переведенной в закрытое рабочее положение, пропускается стержень (штырь) 14, закрепленный одним концом в раме (6-9) решета и выполненный с резьбой на свободном конце. Сверху на стержень 14 накручивается гайка 15, исключающая открывание рамки 11 в процессе работы.
Перед началом работы проверяют, закрыты ли и зафиксированы решетки 4, производят соответствующую настройку жалюзи решета, учитывая особенности предстоящей работы, например, повышенную влажность убираемых культур.
Гребенки в начале решета (группа I), обычно, прикрывают, чтобы удлинить воздушный поток от вентилятора и направить его в центральную часть решета, где осуществляется основная сепарация. Здесь жалюзи (группа II) открывают максимально.
На удлинителе 2 жалюзи прикрываются, но не полностью, что необходимо для улавливания просыпающегося зерна и крупных частей (колосков), которые выводятся на домолот.
Решето, установленное в решетном стане очистки зерноуборочного комбайна (см. фиг. 7), работает следующим образом.
Зерновой ворох поступает из молотильного устройства 16 на стрясную доску 17 и далее на верхнее жалюзийное решето 18. Под действием колебаний решетного стана и воздушного потока от вентилятора 19 зерновой ворох перемещается вдоль решета, при этом происходит его разделение: зерно и мелкие соломистые частицы проваливаются сквозь открытые жалюзи на нижнее решето (не показано), где окончательно разделяются, а недомолоченные колоски, полова и крупные соломистые частицы перемещаются в конец верхнего решета 18.
Интенсивность воздушного потока вентилятора и высокие аэродинамические свойства решета обеспечивают большую высоту h подъема зернового вороха над решетом в центральной его части, соответствующей фазе сепарации, что обеспечивает высокую эффективность разделения вороха.
Решетки 4, открытые больше, чем остальные гребенки удлинителя 2, образуют участки пониженного сопротивления воздушному потоку, который на этих участках проходит легче и потому имеет большую скорость. За счет усиленного выхода воздуха через решетки 4 по краям удлинителя 2, в его средней части образуется зона разрежения. Скорость воздушных потоков здесь резко падает, что ведет к снижению высоты h перемещающейся над решетом соломистой массы (см. график фиг. 7), из которой на удлинитель 2 выпадают тяжелые части и недомолоченные колоски. (Пунктиром на графике показана траектория перемещения хлебной массы в случае отсутствия окон, т.е. на обычном удлинителе).
Затягивание недомолоченных колосков в зону разрежения в средней части удлинителя хорошо видно невооруженным глазом при работе очистки с решетом предлагаемой конструкции.
При этом легкие соломистые фракции, очищенные от зерна, продолжают перемещаться за счет того, что выходящий из-под наклонных пластин 5 решеток 4 поток воздуха направлен по ходу движения соломистой массы, что способствует ее дальнейшему выносу за пределы очистки. Ослабленного, но направленного воздушного потока достаточно для выноса легкой соломы за удлинитель.
Наклонные пластины 5 выполняют функции заградителей, обеспечивающих улавливание очищенного зерна, выпадающего из вороха, которое, отскакивая от поверхности пластин 5, проваливается в зазоры между ними или гребенками жалюзи.
Решетки 4 на окнах 3 образуют жалюзи, соответствующие максимально открытым жалюзи в основной зоне 1 решета, благодаря чему давление под решетом распределяется равномерно и исключается отток воздуха из-под решета в сторону удлинителя.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет снизить сходовые потери за удлинителем верхнего решета, предотвратить вынос щуплого зерна или семенников трав, обладающих малым весом и большой парусностью, не снижая при этом высоты подъема вороха и эффективности его сепарации, а также обеспечить вынос легкой соломистой фракции за пределы очистки.
Применение решет предлагаемой конструкции позволяет существенно повысить производительность комбайна.
Предлагаемые решета могут быть использованы как на вновь серийно выпускаемых комбайнах, так и на ранее выпущенных без каких-либо доработок их конструкции.