ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН
GRAIN COMBINE HARVESTER

Изобретение относится к устройствам в области сельскохозяйственного машиностроения, предназначенным для уборки урожая зерновых культур.
Известны зерноуборочные комбайны с барабанно-дековой и аксиально-роторной молотилками, предназначенные для уборки зерновых культур и содержащие жатку, молотильно-сепарирующее устройство, бункер, раму, двигатель и ходовую часть (Н.И.Кленин, В.А.Сакун. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1994. С.402-409), принятые за прототип.
Основными недостатками указанных комбайнов являются: высокое положение центра масс, обусловленное верхним расположением двигателя и бункера, высокая энергоемкость процесса уборки в связи с обмолотом всей хлебной массы, нерациональное расходование энергии топлива, недостаточная долговечность передач.
Известен также агрегат для уборки зерновых культур (патент РФ №2244397, A01D 43/00, 2003), содержащий жатку с режущим аппаратом, мотовило, поперечный и продольный транспортер, раму, ротационный измельчитель, дисковые батареи, кожух и механизм прессования. Недостатком конструкции является необходимость во множестве ротационных измельчителей, шарнирно присоединенных к жатке.
Известно молотильное устройство (SU 1132840, А01F 7/02, 1985), производящее выделение зерна из хлебной массы методом вытирания и содержащее верхнюю и нижнюю транспортерную ленты, смонтированные на роторах эксцентрично, причем роторы верхней транспортерной ленты расположены в противофазе относительно роторов нижней транспортерной ленты. Недостатком конструкции является отсутствие ее увязки с общей компоновкой комбайна.
Задачей изобретения является создание принципиально нового зерноуборочного комбайна с целью уменьшения затрат энергии на его работу, увеличения коэффициента полезного действия двигателя комбайна как тепловой машины, а также долговечности передач.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый зерноуборочный комбайн скашивает лишь верхнюю часть хлебной массы, а солому разрезает на корню, обмолот колосков осуществляет методом вытирания, производит предварительную сушку вымолоченного зерна, используя тепло отработавших газов и систем охлаждения, смазки двигателя и надуваемого воздуха. У предлагаемого комбайна исключены цепные передачи, сокращено количество ременных передач, а ремни используемых передач и ленты транспортеров натягивают лишь на период работы.
Новые существенные признаки:
- двигатель установлен внизу, на задней части рамы комбайна;
- к двигателю присоединен масло-водяной теплообменник системы смазки и воздушно-водяной теплообменник;
- от двигателя приводятся во вращение через ременные передачи: вал насоса гидрообъемного привода, вал компрессора, вал блока насосов, коленчатый вал контрпривода подвижных рабочих элементов комбайна;
- бункер установлен внизу на раме и разделен на два отделения, в одном из которых помещен радиатор гидрообъемного привода и радиатор системы охлаждения двигателя, а в другом - радиатор охлаждения системы смазки двигателя;
- снизу слева к бункеру присоединена труба возврата, к которой через муфту присоединена поворотная часть, положением которой управляет гидроцилиндр поворота;
- снизу справа к бункеру присоединен центробежный вентилятор, приводимый электродвигателем постоянного тока, а к центробежному вентилятору присоединен радиатор системы наддува двигателя;
- над бункером установлен нижний транспортер с рамкой на холостой ветви, уравновешенной блоком с грузом;
- над нижним транспортером расположен верхний транспортер, на рабочую ветвь которого воздействуют прижимы;
- на раме верхнего транспортера навешаны гидроцилиндры поддержки желоба, в котором расположена дека и сито;
- к желобу присоединены кулисы, приводимые в колебательное движение от коленчатого вала контрпривода;
- спереди к желобу примыкает диаметральный вентилятор;
- к раме спереди приварены направляющие, по которым гидроцилиндры транспортера перемещают наклонный транспортер;
- к корпусу наклонного транспортера прикреплен корпус жатки, а к нему присоединены опорные гидроцилиндры, опирающиеся на катки, связанные с корпусом жатки также через шлейф и цепи;
- корпус жатки фиксируют относительно рамы комбайна два гидроцилиндра фиксации;
- на корпусе жатки установлено мотовило, приводимое во вращение гидромотором мотовила;
к корпусу жатки посредством консолей, управляемых гидроцилиндрами консолей, присоединен стеблеподъемник, приводимый во вращение через ременный вариатор, управляемый гидроцилиндром вариатора;
- в корпусе жатки помещены шнеки с эластичными наставками и основание режущего аппарата;
- к основанию режущего аппарата прикреплен кожух и оси, на которых установлены крыльчатки с напрессованными абразивными дисками;
- к кожуху режущего аппарата с обеих сторон подведены рукава от ресивера пневматической системы;
- полости опорных гидроцилиндров, гидроцилиндров поддержки желоба и гидроцилиндров натяжения наклонного транспортера, верхнего транспортера, ремней ременных передач сообщаются с соответствующими гидропневмоаккумуляторами.
Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Совокупность известных и существенных отличительных признаков заявляемого зерноуборочного комбайна не известна из уровня техники и не вытекает из него очевидным образом.
Новый технический результат заключается в том, что использование предлагаемого зерноуборочного комбайна позволит уменьшить расход энергии на уборку и сушку зерна в сушильно-сортировальном пункте, а также увеличить коэффициент полезного действия двигателя, как тепловой машины, до 80%. Кроме того, упрощена конструкция комбайна, уменьшено количество передач, пар трения, увеличена его устойчивость на склонах в связи с более низким расположением центра тяжести, так как двигатель и бункер расположены внизу, на раме комбайна. У комбайна не нарушается продольная балансировка по мере заполнения бункера, поскольку он расположен посредине между передним и задним мостом.
На фиг.1 показана схема комбайна, вид слева; на фиг.2 - вид А; на фиг.3 - схема комбайна, вид справа; на фиг.4 - схема комбайна, вид сзади; на фиг.5 - вид Б; на фиг.6 - разрез Г-Г; на фиг.7 - разрез Д-Д; на фиг.8 - сечение В-В; на фиг.9 - изменение положения жатки при различной высоте среза растений.
Рама 1 (фиг.1, 2, 3, 4) опирается на задний мост 86 (фиг.4), установленный на управляемых колесах 2, и передний мост 65 (фиг.2), установленный на ведущих колесах 16. На раме закреплены: двигатель 58 (фиг.1), компрессор 5, блок насосов 6, вал которых приводится во вращение от двигателя через ременную передачу 4, бункер 7, трап 10 с поручнями 9, ресивер 13, бак гидросистемы 17, направляющие 19 и 41, кабина 42, рама верхнего транспортера 46, масло-водяной теплообменник системы смазки 63, гидропневмоаккумуляторы 15, 67, 68 (фиг.2), бак гидрообъемного привода ведущего моста 69, бак для хранения топлива 70. К ведущему мосту присоединена коробка диапазонов 64 с гидромотором 66.
Корпус наклонного транспортера 20 (фиг.1) с установленным в нем наклонным транспортером 44 по направляющим перемещают гидроцилиндры транспортера 37. К корпусу наклонного транспортера прикреплен корпус жатки 24, к которому присоединены опорные гидроцилиндры 35, опирающиеся на катки 21, связанные с корпусом жатки также через шлейф 22 и цепи 23. К корпусу жатки присоединены: основание режущего аппарата 25, делители 27 с фиксаторами делителей 26, мотовило 34 с планками 36, приводимое гидромотором мотовила 33, а также посредством консолей 31, управляемых гидроцилиндрами консолей 30, присоединен стеблеподъемник 29, приводимый во вращение через ременный вариатор 32, управляемый гидроцилиндром вариатора 28. Корпус жатки фиксируют относительно рамы комбайна два гидроцилиндра фиксации 18. Стеблеподъемник в консолях закреплен фиксаторами стеблеподъемника 73 (фиг.3). В корпусе жатки помещены шнеки 88 (фиг.5) с эластичными наставками 87. К основанию режущего аппарата прикреплен кожух 92 (фиг.6, 7) и оси 89, на которых установлены крыльчатки 90 с напрессованными абразивными дисками 91. В кожух с обеих сторон ввернуты штуцеры 93, к которым присоединены рукава 94.
Снизу к бункеру присоединена труба возврата 11 (фиг.1, 4), к которой через муфту 12 присоединена поворотная часть 38, положением которой управляет гидроцилиндр поворота 14. Внутри бункера расположен радиатор гидрообъемного привода 71 (фиг.3), радиатор системы охлаждения 72 двигателя, радиатор охлаждения системы смазки 81 двигателя. От радиаторов по трубкам 79 и 8 (фиг.1) отводится вода в блок насосов, а по трубкам 3 и 74 (фиг.3) - подводится. Радиатор гидрообъемного привода соединен с баком гидрообъемного привода ведущего моста, а также с гидромотором и насосом гидрообъемного привода 80, вал которого приводится во вращение от двигателя ременной передачей 82.
К бункеру справа присоединен центробежный вентилятор 77, приводимый электродвигателем 78 постоянного тока, а к центробежному вентилятору присоединен радиатор системы наддува 75 двигателя, который трубкой 76 сообщен с воздушно-водяным теплообменником 57, установленным на двигателе и соединенным трубкой 61 с блоком насосов. Над бункером установлен нижний транспортер 49 (фиг.1) с рамкой 39 на холостой ветви, уравновешенной блоком 48 с грузом.
На раме верхнего транспортера смонтирован верхний транспортер 47, приводимый во вращение от двигателя через ременную передачу 60, коленчатый вал контрпривода 56, ременную передачу 55 со шкивом 53. На рабочую ветвь верхнего транспортера воздействуют прижимы 52. На раме верхнего транспортера навешаны гидроцилиндры поддержки 45 желоба 50 (фиг.1, 8), в котором установлена дека 96 (фиг.8) и сито 97. Желоб приводится в колебательное движение кулисами 59 (фиг.1, 3) от двигателя через коленчатый вал контрпривода. Спереди к желобу примыкает диаметральный вентилятор 40 (фиг.1), как и наклонный транспортер, приводимый во вращение от верхнего транспортера через закрытую передачу 85 (фиг.3). Нижний транспортер приводится во вращение также через закрытую передачу и ременную передачу 83. Натяжение наклонного транспортера, верхнего транспортера производят гидроцилиндрами соответственно 43 и 51 (фиг.1), натяжение ремней ременных передач - гидроцилиндрами 54, 62 и 84 (фиг.3).
Исходя из состояния хлебов, перед началом уборки механизатор устанавливает или снимает стеблеподъемник. Запустив двигатель, он натягивает ремни ременных передач и транспортеров, регулируя силу натяжения давлением в гидропневмоаккумуляторе 15. Затем он настраивает жатку на нужную высоту среза так, чтобы срезать верхние части растений с колосками. На фиг.9а показано положение жатки при срезе колосков высоких растений, на фиг.9б - колосков растений средней высоты, на фиг.9в - колосков низкорослых растений. Для изменения положения жатки механизатор переключает полости гидроцилиндров фиксации в положение «на слив», гидроцилиндрами транспортера устанавливает нужное ее положение по высоте и вновь подает рабочую жидкость в полости гидроцилиндров фиксации. Ослабив фиксаторы делителей, он устанавливает делители в нужное положение.
Комбайнер включает гидромотор мотовила, открывает поток воздуха из ресивера к режущему аппарату. Гидромотор мотовила приводит во вращение мотовило и стеблеподъемик (если он установлен), а поток воздуха, воздействуя на крыльчатки, вращает абразивные диски (фиг.7). Затем он включает электродвигатель, привод подвижных рабочих элементов комбайна, нужный диапазон в коробке диапазонов и путем управления насосом гидрообъемного привода осуществляет движение комбайна. При вводе жатки комбайна в хлебную массу делители рассекают ее на потоки, а мотовило направляет верхние части растений с колосками к режущему аппарату. Режущий аппарат срезает верхние части растений, а мотовило их сбрасывает в корпус жатки. Оставшуюся солому шлейф прижимает к поверхности поля, а катки, оснащенные ножами, разрезают на части. Каждый опорный гидроцилиндр воздействует на три катка через шаровый шарнир, перенося на них часть веса жатки. Катки, поворачиваясь на шаровом шарнире, самоустанавливаются и копируют неровности поверхности поля. Регулированием давления в гидропневмоаккумуляторе 67 механизатор достигает нужной силы прижатия катков к соломе для ее эффективного резания. Разрезанная солома остается на поле.
Шнеки с эластичными наставками направляют верхние части растений в наклонный транспортер, который доставляет их в зазор «Т» (фиг.8) между верхним транспортером и декой. Дека совершает колебательное движение, причем частота и амплитуда колебаний деки и скорость верхнего транспортера соотнесены так, что каждый колос, вращаясь попеременно по ходу и против хода рабочей ветви верхнего транспортера, одновременно им перемещается в зазоре «Т». Зерно при этом вытирается из колосьев и через прорези деки «П» падает на сито. Верхние части растений с обмолоченными колосками из зазора «Т» по наставке «Р» (фиг.3) соскальзывают на почву. Силу сжатия колосков в зазоре «Т» механизатор регулирует изменением давления в гидропневмоаккумуляторе 68, сообщенном с гидроцилиндрами поддержки желоба. На сите происходит сепарация под действием колебаний и воздушного потока. Зерно проникает через отверстия сита «О» (фиг.9) и по желобу сползает на нижний транспортер. Навстречу ему в пространстве между ситом и желобом движется поток смеси отработавших газов двигателя с воздухом, засасываемый диаметральным вентилятором. Затем этот поток диаметральный вентилятор, разворачивая на 180°, направляет в пространство между декой и ситом, где начинается сушка зерна. Полову и кусочки соломы, которые проникнут через прорези деки «П» в это пространство, диаметральный вентилятор сдувает воздушным потоком на наставку «Р», а затем на почву.
Нижний транспортер подхватывает зерно планками «С» и направляет в бункер, разделенный перегородкой на два отделения: контактную сушилку «К» (фиг.3) и контактно-конвективную сушилку «КК». Попадая в контактную сушилку, зерно проходит потоком через радиатор гидрообъемного привода и радиатор системы охлаждения двигателя. По трубе возврата и ее поворотной части под действием потока воздуха, создаваемого центробежным вентилятором и подогретого в радиаторе системы наддува, зерно направляется в контактно - конвективную сушилку, составляющую большую часть бункера. Режим работы электродвигателя привода центробежного вентилятора механизатор подбирает так, чтобы зерно равномерно распределялось по ширине контакно-конвективной сушилки. Там зерно сохнет от контакта с радиатором охлаждения системы смазки двигателя и под действием части потока воздуха, создаваемого центробежным вентилятором. Чтобы зерно не перегревалось от контакта с радиатором охлаждения системы смазки, оно небольшим потоком вытекает снизу из контакно-конвективной сушилки и по трубе возврата и ее поворотной части возвращается вновь в контакно-конвективную сушилку.
При включении нижнего транспортера рамка на его холостой ветви опускается внутрь контакно-конвективной сушилки, пока блок не поднимется до верхнего положения. По мере заполнения контактно-конвективной сушилки холостая ветвь нижнего транспортера, разравнивая зерно, всплывает на нем, обеспечивая равномерное заполнение. Так происходит предварительная сушка зерна в комбайне.
После заполнения бункера зерном механизатор останавливает комбайн, временно выключает электродвигатель, гидроцилиндром поворота разворачивает поворотную часть трубы возврата из положения I в положение II (фиг.4) и, вновь включив центробежный вентилятор, выгружает зерно потоком воздуха по трубе возврата и ее поворотной части в транспортное средство. После выгрузки зерна из бункера комбайнер разворачивает поворотную часть трубы возврата из положения II в положение I и возобновляет уборку зерновых. После окончания работы механизатор выпускает воздух из гидропневмоаккумуляторов, ослабляя натяжение ремней и транспортеров.