ОЧИСТКА ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

Заявляемая полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, преимущественно к молотилкам зерноуборочных комбайнов, и может быть применена в ветрорешетных очистках молотилок комбайнов и решетных сепараторах зерна.
Повышение производительности ветрорешетных очисток зерноуборочных комбайнов за счет увеличения их ширины ограничивается требованиями к транспортной ширине комбайнов с учетом установки их движителей, поскольку в подавляющем числе случаев очистка располагается именно в зоне расположения движителей, простое удлинение очистки не приводит к адекватному этому удлинению увеличению ее производительности. Поэтому основной упор делается на совершенствование технологических процессов, протекающих в ней. В частности, широко применяется прием увеличения числа обдуваемых воздушным потоком перепадов между транспортирующими и/или сепарирующими органами очистки, а также увеличения числа этих органов для увеличения интенсивности выноса мелкой незерновой части вороха за пределы молотилки и улучшения этим процесса сепарации зерна на решетах очистки.
Такая конструкция очисток высокопроизводительных зерноуборочных комбайнов широко применяется ведущими зарубежными и отечественными фирмами, например: «Claas», «New Holland», «John Deere», - и др.
Например, фирма «Claas» применяет в очистке дополнительную стрясную доску, расположенную в обдуваемом стесненном пространстве между основной стрясной доской с пальцевой решеткой, вентилятором очистки и верхним решетом в ряде моделей комбайнов MEGA 370\360\350, MEDION 340\330\310, тип 839\838, тип 834\832 [1], причем пальцевая решетка основной стрясной доски практически перекрывает дополнительную стрясную доску и тем самым значительно снижает нагружение ее ворохом. Вентилятор имеет дополнительный выхлопной канал (отвод) для продувки образуемого дополнительного перепада. Механизм привода транспортирующих и сепарирующих рабочих органов такой очистки в этой части аналогичен приводу их в очистках с одним перепадом между стрясной доской и верхним решетом, когда стрясная доска и верхнее решето движутся совместно, так как нет необходимости в смещении этих рабочих органов относительно друг друга при перемещении вороха в связи с отсутствием такого скапливания материала между этими рабочими органами, которое может привести к забиванию перепада [1]. Недостатком такого устройства является наличие пассивной зоны между стрясной доской и верхним решетом, в которой не используется решетная сепарация зерна, в результате чего уменьшается площадь сепарации решет, и увеличиваются потери зерна за очисткой.
Фирма «New Holland» на высокопроизводительных зерноуборочных комбайнах устанавливает очистку с двумя продуваемыми перепадами, верхний из которых образуется между основной стрясной доской и предварительным решетом, под которым располагается еще и дополнительная стрясная доска, а нижний образуется между дополнительным предварительным решетом и верхним решетом. Таким образом, используется пассивная зона между выхлопными отводами вентилятора для сепарации зерна этим предварительным решетом, что увеличивает общую площадь сепарации решет. При этом размещение в стесненном пространстве между основной стрясной доской, вентилятором очистки и верхним решетом предварительного решета, к тому же со своей стрясной доской, сопровождается опасностью забивания этого пространства ворохом, и поэтому в данном случае движение предварительного решета осуществляют в противофазе с движением основной стрясной доской, для использования самоочищения этого пространства самими взаимодействующими рабочими органами очистки [2]. Недостатком такого устройства является большой разбег между основной стрясной доской и предварительным решетом, в силу их движения в противофазе, приводящий к значительному увеличению перекрываемой зоны верхнего решета глухой концевой частью основной стрясной доски, что не только сцижает активную площадь этого решета, но и изменяет конфигурацию воздушных каналов между ними, что дестабилизирует воздушный поток в этой зоне, а следовательно, и процесс сепарации зерна, и приводит к увеличению потерь зерна и к увеличению его засоренности, особенно при работе в тяжелых условиях уборки и при уборке специфических культур. Кроме того, усложняется система привода стрясной доски от верхнего решетного стана при применении системы дополнительного поперечного смещения этого стана при работе на склонах (так называемая система 3D).
Размещение предварительного решета может быть осуществлено как на основной стрясной доске [3], так и на верхнем решетном стане [4]. Кроме того, дополнительно к предварительному решету и дополнительной стрясной доске, взаимодействующей с ним, названным выше рабочим органам очистки, совершающим циклическое движение, может быть задействована еще и скатная доска, возвращающая выделенный продукт ротором или соломотрясом к концу стрясной доски и совершающая при этом также циклическое перемещение [5]. Увеличение в очистке числа рабочих органов, находящихся в циклическом перемещении, приводит к нарастанию динамических нагрузок на их приводной механизм.
Выбранная в качестве прототипа очистка зерноуборочного комбайна по патенту [4] содержит стрясную доску с пальцевой решеткой, размещенную над вентилятором очистки, верхний решетный стан с регулируемым жалюзийным решетом, образующие между собой продуваемый вентилятором очистки каскад, и нижний решетный стан со своим решетом, установленные на корпусе молотилки комбайна с образованием рычажных механизмов вместе со звеньями, расположенными между стрясной доской и решетными станами, с одной стороны, и корпусом молотилки, с другой, дополнительное предварительное решето, продуваемое этим же вентилятором, с расположенной под ним и взаимодействующей с ним дополнительной стрясной доской и кривошипно-коромысловый механизм привода транспортирующих рабочих органов и решет очистки, совершающих циклическое перемещение, установленный на корпусе молотилки комбайна и снабженный двумя шатунами, каждый из которых расположен вблизи противоположных боковин корпуса молотилки.
Недостатки прототипа указаны выше.
Задачей заявляемой полезной модели является уменьшение перекрытия зоны сепарации одних рабочих органов взаимодействующими с ними глухими поверхностями других рабочих органов в течение их рабочего цикла и снижение дестабилизации воздушных потоков в этой зоне при учете эффективного самоочищения пространства между этими взаимодействующими рабочими органами, динамических нагрузок на кривошипно-коромысловый механизм привода транспортирующих рабочих органов и решет очистки и на взаимодействующие с ним высоконагруженные звенья рычажных механизмов привода этих органов.
Технический результат заключается в снижении потерь зерна за очисткой и снижении засоренности зерна, особенно в сложных условиях уборки и при уборке специфических культур, и в повышении долговечности наиболее нагруженных шарнирных соединений шатунов кривошипно-коромыслового механизма привода транспортирующих и сепарирующих устройств с сопряженными с ними звеньями привода этих рабочих органов при неизменных параметрах их шарнирных соединений. Дополнительный эффект заключается в компактной компоновке привода стрясной доски, позволяющей рационально разместить дополнительное оборудование комбайна на его корпусе в зоне этого привода.
Указанный технический результат достигается тем, что в очистке зерноуборочного комбайна, содержащей стрясную доску с пальцевой решеткой, верхний и нижний решетные станы с решетами, установленные на корпусе молотилки комбайна так, что они вместе со своими звеньями, закрепленными шарнирно на этом корпусе, образуют рычажные механизмы, причем стрясная доска размещена над установленным на корпусе молотилки комбайна односекционным или многосекционным вентилятором очистки и установлена с образованием обдуваемого каскада по отношению к установленному на верхнем решетном стане верхнему решету, а также предварительное решето и взаимодействующую с ним дополнительную стрясную доску, установленную под предварительным решетом, и кривошипно-коромысловый механизм привода рабочих органов очистки, совершающих циклические перемещения, установленный на корпусе молотилки и снабженный двумя шатунами, каждый из которых расположен вблизи" противоположных боковин корпуса молотилки и шарнирно соединен упругим элементом с последующим кинематическим звеном рычажного механизма привода этих рабочих органов, при этом каждый шатун снабжен дополнительным шарниром, расположенным с противоположной по отношению к кривошипу стороны от имеющегося, и соединен упругим шарнирным элементом с дополнительным шатуном, направленным преимущественно вниз, причем этот дополнительный шатун соединен вращательной парой с ближайшим к кривошипу звеном рычажного механизма установки стрясной доски на корпусе молотилки, выполненным в виде коромысла с тремя вращательными парами, не лежащими на одной линии, верхняя из которых соединена со стрясной доской, а вращательная пара, размещенная на корпусе молотилки, расположена за кривошипами механизма привода и ниже них, обеспечивая привод циклического движения стрясной доске по заданной траектории и с учетом задаваемого смещения ее по фазе относительно перемещения верхнего решетного стана, которое обеспечивает самоочищение зоны взаимодействия их в работе.
Указанный результат обеспечивается также тем, что в шатуне привода транспортирующих органов и решет очистки расстояние между осью шарнира присоединения кривошипа к шатуну и осью упругого шарнирного элемента, установленного на шатуне, больше расстояния от этой же оси шарнира присоединения кривошипа до центра шарнира присоединения дополнительного шатуна, что кривошип выполнен в виде эксцентрика, шарнирная пара соединения дополнительного шатуна со звеном рычажного механизма установки стрясной доски на корпусе молотилки размещена вблизи продолжения прямой, проведенной между наиболее удаленными точками выпуклой замкнутой кривой, описываемой центром дополнительного шарнира шатуна, при движении кривошипа, угол между плечами коромысла рычажного механизма установки стрясной доски на корпусе молотилки близок к прямому, что упругие элементы шатуна размещены в съемных корпусах, закрепленных на теле шатуна, а шарниры шатуна привода транспортирующих органов и решет очистки расположены на одной прямой.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими чертежами:
- фиг.1 - общий вид очистки зерноуборочного комбайна при переднем расположении верхнего решетного стана;
- фиг.2 - продольный разрез очистки зерноуборочного комбайна, изображенной на фиг.1;
- фиг.3 - фрагмент продольного разреза очистки при переднем расположении стрясной доски;
- фиг.4 - выносной элемент А на фиг.1.
Заявляемая полезная модель содержит следующие конструктивные инструменты (фиг.1 - 4): 1 - стрясная доска; 2 - пальцевая решетка; 3 - вентилятор; 4 - корпус молотилки; 5, 6, 9, 10, 11 - шарнирные звенья; 7, 8 - верхний и нижний решетные станы; 12, 13 - верхнее и нижнее съемные решета с регулируемыми жалюзи; 14 - кривошипно-коромысловый механизм; 15 -подшипник; 16 - шатун; 17 - кривошип (эксцентрик); 18 - шарнирный упругий элемент; 19 - дополнительный шарнирный упругий элемент; 20 - дополнительный шатун; 21, 22, 27 - вращательные пары; 23 - предварительное решето; 24 - дополнительная стрясная доска; 25, 26 - основной и дополнительный выхлопные патрубки вентилятора; 28 - линия, соединяющая точки Б и В кривой Г; 29, 30 - съемный корпус шарнирного упругого элемента.
Стрясная доска 1 (фиг.1, 2) с пальцевой решеткой 2 (фиг.2) установлена над вентилятором 3, закрепленным на корпусе 4 молотилки комбайна посредством шарнирных звеньев 5, 6, с которыми она образует шарнирный четырехзвенный механизм. Верхний 7 и нижний 8 решетные станы также установлены на корпусе 4 с помощью шарнирных звеньев 9, 10 и 9, 11 соответственно. На верхнем 7 решетном стане установлено съемное верхнее решето 12 с регулируемыми жалюзи, а на нижнем 8 - съемное решето 13 также с регулируемыми жалюзи. Стрясная доска 1 установлена с образованием каскада к решету 12 верхнего 7 решетного стана, продуваемого вентилятором 3 или блоком соосно установленных вентиляторов. Стрясная доска 1, верхний 7 и нижний 8 решетные станы приводятся в движение циклического перемещения по заданной траектории от кривошипно-коромыслового механизма 14, установленного на корпусе 4 на подшипниках 15 и содержащего шатуны 16, расположенные вблизи боковин корпуса молотилки комбайна. Каждый шатун установлен на эксцентриках 17 и снабжен шарнирным упругим элементом 18, соединенным с верхним решетным станом 7, и дополнительным шарнирным элементом 19, расположенным с противоположной относительно эксцентрика стороны шарнирного элемента 18. Шарнирный упругий элемент 19 соединен с дополнительным шатуном 20, направленным преимущественно вниз. Шатун 20 вторым своим шарниром соединен с ближайшим к эксцентрику 17 звеном 5 четырехзвенного механизма установки стрясной доски 1 на корпусе молотилки 4. Звено 5 выполнено в виде коромысла с тремя вращательными парами, не лежащими на одной прямой, верхняя 21 из которых соединена со стрясной доской 1, а вращательная пара 22, размещенная на корпусе 4 молотилки, расположена за эксцентриками 17 механизма привода 14 и ниже них. На верхнем 7 решетном стане (фиг.2) установлены предварительное решето 23 и дополнительная стрясная доска 24 под ним, в продуваемом каскаде между стрясной доской 1 и решетом 12. Вентилятор 3 снабжен основным 25 и дополнительным 26 выхлопными патрубками. Основным выхлопным патрубком 25 продуваются решета 12, 13 верхнего 7 и нижнего 8 решетных станов, а также зона перепада между дополнительной стрясной доской 24 и решетом 12. Дополнительным выхлопным патрубком 26 вентилятора продувается предварительное решето 23. Расстояние между осью шарнира присоединения кривошипа 17 к шатуну 16 и осью упругого шарнирного элемента 18 больше расстояния от этой же оси шарнира присоединения кривошипа до центра дополнительного шарнирного элемента 19. Центр шарнирной пары 27 соединения дополнительного шатуна 20 с коромыслом 5 рычажного механизма установки стрясной доски 1 на корпусе 4 молотилки размещен вблизи продолжения линии 28, соединяющей наиболее удаленные точки Б и В выпуклой замкнутой кривой Г с четырьмя вершинами, описываемой центром дополнительного шарнирного элемента 19 шатуна 20 при вращении эксцентрика 17. Плечи коромысла 5 установлены под углом α, близким к прямому (фиг.4). Центры эксцентрика 17 и шарнирных элементов 18 и 19 расположены на шатуне 16 на одной прямой. Шарнирные упругие элементы 18, 19 шатуна 16 размещены соответственно в съемных корпусах 29, 30, закрепленных на теле шатуна.
Заявляемая полезная модель, описанная выше как вариант исполнения ее, работает следующим образом. Мелкий ворох, поступающий на стрясную доску 1 (фиг.1-3) от предшествующих рабочих органов комбайна, транспортируется ею за счет циклического ее перемещения на звеньях 5 (фиг.4) и 6, соединяющих ее с корпусом 4 молотилки комбайна, приводимых в движение дополнительными шарнирными элементами 19 шатунов 16 кривошипно-коромыслового механизма 14, которые установлены на эксцентриках 17, вращающихся синхронно вокруг общей оси. При этом центр дополнительного шарнирного элемента 19 шатуна 16 описывает выпуклую замкнутую кривую Г с четырьмя вершинами. Соединенный с этим дополнительным элементом 19 шатун 20 посредством коромысла 5 с тремя вращательными парами, не лежащими на одной прямой, верхняя 21 из которых соединена со стрясной доской 1 и приводит ее в движение. Шатун 16 кривошипно-коромыслового механизма 14 посредством шарнирного упругого элемента 18 приводит в движение верхний решетный стан 7, вместе с которым движутся решето 12, предварительное решето 23 и дополнительная стрясная доска 24. При этом звено 9 поворачивается во время полного цикла движения на угол β, обеспечивающий перемещение вороха по решету 12, предварительному решету 23 и дополнительной стрясной доске 24. Поскольку шатун 20 установлен с преимущественным направлением вниз, а замкнутая кривая Г располагается таким образом, что линия соединяющая две наиболее удаленные друг от друга точки этой кривой Б и В, располагается под углом у к прямой Д, соединяющей концевые точки Е и Ж перемещения оси шарнирного упругого элемента 18, соединенного со звеном 9, то движение стрясной доски 1 происходит со смещением по фазе относительно предварительного решета 23, причем величина этого смещения зависит от положения дополнительного упругого элемента 19 на шатуне 16 как по углу, так и по расстоянию от его эксцентрика 17, а также от взаимного расположения шатуна 20, коромысла 5 и эксцентриков 17. Мелкий ворох, транспортируемый стрясной доской 1 при достижении им пальцевой решетки 2, частично просыпается сквозь решетку на предварительное решето 23, и оставшаяся после прохождения решетки более крупная часть вороха сходит на это же решето, но с задержкой, позволяя интенсифицировать процесс сепарации зерна ранее попавшего на это решето. При этом должно соблюдаться условие обеспечения минимального перекрытия И (фиг.3) между глухой концевой поверхностью стрясной доски 1 и сепарирующей поверхностью дополнительного решета 23 в их перемещении друг относительного друга (в данном конкретном случае при переднем расположении стрясной доски на фиг.3) для предотвращения попадания зерна со стрясной доски 1 непосредственно в транспортирующие зерно рабочие органы, минуя обработку его на нижнем решете 13, так как это может привести к увеличению засоренности зерна в бункере комбайна. При дальнейшем относительном перемещении стрясной доски 1 и предварительного решета 23 (до переднего расположения верхнего решета на фиг.2) эта зона пассивного перекрытия увеличивается до величины К. Величина максимального перекрытия в устройстве, показанном на фиг.2, примерно в 1,5 раза меньше, чем в этом же устройстве, но при движении стрясной доски 1 и дополнительного решета 23 в противофазе. Перемещаясь по предварительному решету 23, часть зерна с половой сквозь его жалюзи сходит на дополнительную стрясную доску 24 и, двигаясь по ней, попадает в продуваемый выхлопным патрубком 25 (фиг.2) вентилятора 3 каскад и далее преимущественно на нижнее решето 8. Остальная часть вороха попадает в продуваемый каскад основным 25 и дополнительным 26 патрубками вентилятора 3, расположенный выше, и выносится на решета либо верхнего 7 (фиг.2), либо нижнего решетного стана 8. Мелкие частицы вороха выносятся за пределы молотилки комбайна воздушным потоком вентилятора очистки с большей интенсивностью благодаря наличию дополнительного продуваемого перепада между дополнительной стрясной доской и верхним решетом и меньшему перекрытию глухой поверхности стрясной доски и предварительным решетом. Дальнейший процесс сепарации зерна на решетах верхнего и нижнего станов происходит по традиционной схеме.
Уменьшение нагрузки на кривошипно-коромысловый механизм 14 привода транспортирующих рабочих органов и решет очистки, особенно на упругие элементы его 18, происходит из-за уменьшения величины и изменения направления приложения силы, передающейся на этот элемент, которая приводит в движение стрясную доску 1. Поскольку расстояние между точками Б и В кривой Г (фиг.4) соизмеримо с расстоянием между точками Д и Е прямой Ж, а расстояние между дополнительным шарнирным упругим элементом 19 шатуна 16 и центром вращения эксцентрика 17 значительно меньше расстояния между этим центром и шарнирным упругим элементом 18, то и указанная сила, передающаяся на этот упругий элемент 18, во столько же раз меньше, чем если бы она использовалась для привода стрясной доски 1 посредством этого элемента 18. Кроме того, результирующая сила, действующая на упругий элемент 18, с учетом сил привода остальных рабочих органов в первом случае меньше из-за геометрического сложения этих сил, так как угол между этими силами значительно больше, чем во втором случае.
Что касается уравновешенности движущихся транспортирующих рабочих органов и решет очистки, то введение подобных дополнительных рабочих органов позволяет присоединять их массы к тем или иным из имеющихся или приводить их в движение от собственных механизмов кинематически, в том числе и со смещением по фазе, связанных с остальными, для достижения наиболее рационального уравновешивания при эффективном самоочищении зон их взаимодействия и достижения положительного эффекта от применения предлагаемой полезной модели.
Выполнение в шатуне привода транспортирующих органов и решет очистки расстояния между осью цилиндрической поверхности под кривошип и осью его упругого шарнирного элемента большим расстояния от этой же оси до центра шарнира присоединения дополнительного шатуна позволяет пропорционально снизить нагрузки на наиболее нагруженные элементы привода рабочих органов очистки.
Выполнение кривошипа кривошипно-коромыслового механизма привода рабочих органов очистки в виде эксцентрика позволяет выполнить конструкцию шатуна более технологичной и более рациональной по восприятию нагрузок в вертикальной плоскости за счет большего диаметра эксцентрика.
Размещение шарнирной пары соединения дополнительного шатуна с коромыслом рычажного механизма установки стрясной доски на корпусе молотилки вблизи продолжения линии, соединяющей наиболее удаленные точки выпуклой замкнутой кривой с четырьмя вершинами, описываемой центром дополнительного шарнира шатуна, позволяет снизить усилия в коромысле за счет использования большей амплитуды его качания.
Обеспечение угла между плечами коромысла рычажного механизма установки стрясной доски на корпусе молотилки близким к прямому позволяет компактно разместить механизм привода стрясной доски на корпусе молотилки комбайна и использовать освободившуюся зону для размещения других элементов конструкции комбайна на этом месте.
Размещение шарнирных упругих элементов шатуна в съемных корпусах, закрепленных на теле шатуна, позволяет обеспечить снижение трудозатрат на замену упругих элементов при эксплуатации комбайна.
Расположение шарниров шатуна привода транспортирующих органов и решет очистки на одной прямой позволяет более рационально распределить материал шатуна с учетом возникающих напряжений от действующих нагрузок и с учетом размещения на нем съемных упругих элементов.
Литература
1. «Claas» // Руководство по эксплуатации, с.223. - Claas KGaA mbH Post fach 1163, 33426 Harsewinkel tel.+49 (0) 5247 12-0, 0002948290 BA MEGAVME-DION, RU - 04\07. - Напечатано в Германии). - .
2. Руководство оператора СХ 8060, СХ8070, СХ 8080, СХ 8090, NEW HOLLAND AGRICULTURE, с.3 - 8, CNH BELGIUM N.V., LEON Claeysstraat 3AS, B-8210 ZEDELGEM. - Belgium, AFTER SALES-Technical. - Тираж №84131026. - 3-е издание. - 07-2008, PRINTED IN FRANCE, COPYRIGHT BY CNH BELGIUM N. V.
3. Проспект «John Deere», 60 Series Combine, STS and Walkers Combines, стр.16, PRINTED WITH SOY INK, DSAA31572 Litho in U.S.A. (04-10). - www. John Deere http://Ag.com.
4. United States Patent №US 7,553,226 B2, Jun. 30, 2009. GRAIN CLEANING SYSTEM FOR A COMBINE HARVESTER.
5. EP 1389416A2. Reinigungseinzichtung und Reinigungsgeblase fůr einen Mahdrescher. - Приор. 08.07.2003.