МОЛОТИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
THRESHING DEVICE

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в зерноуборочных комбайнах.
Известно молотильное устройство, включающее установленный внутри вертикальной деки соосно с ней барабан, вращающийся вокруг вертикальной оси (SU, авторское свидетельство №1069684, A01F 7/00, 1984). Поступающая в зазор между поверхностями деки и барабана хлебная масса увлекается во вращение и под действием силы тяжести опускается вниз, перемещаясь, таким образом, по винтовой траектории. В связи с разницей в скорости движения хлебной массы и поверхности барабана последний периодически ударяет по ней бичами и вымолачивает зерно. Одним из недостатков указанной конструкции является ее чрезмерная сложность, так как для выделения вымолоченного зерна из соломы требуется специальное сепарирующее устройство.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является молотильное устройство, принятое в качестве прототипа, включающее загрузочное и выгрузное устройство и образованное двумя воронкообразными поверхностями тел вращения молотильную камеру (Патент РФ №2278498, A01F 7/00, 7/06, 12/18, 2006). Обе воронкообразные поверхности вращения сориентированы большими диаметрами вниз. При этом поверхность внутреннего тела вращения выполнена перфорированной, и оно снабжено вибрационным механизмом, обеспечивающим его угловые колебания вокруг общей оси, а наружное тело вращения подпружинено и может перемещаться вдоль указанной оси. За счет этого отделение зерен от стержня колоса происходит посредством их знакопеременного нагружения, что способствует уменьшению энергоемкости процесса. Практика показывает, что хлебная масса, поступающая от адаптера к молотильному устройству, содержит до 80% свободного зерна. Наличие его в молотильной камере (вместе с ворохом) существенным образом снижает вымолачивающую способность устройства. Кроме того, не исключена возможность дробления зерна рабочими органами молотилки и вынос его значительной части в соломотряс. Все это способствует росту потерь урожая.
В предлагаемом изобретении проблема повышения вымолачивающей способности устройства решена за счет интенсификации процесса взаимодействия рабочих органов с хлебной массой. Это достигается тем, что каждое из тел вращения состоит из набора нескольких усеченных конусов с увеличивающимися сверху вниз диаметрами оснований и последовательным чередованием угла наклона их образующих. Причем поверхности пологих конусов внутреннего тела вращения имеют отверстия большего проходного сечения, а поверхности чередующихся с ними конусов, имеющих больший угол наклона, дополнительно снабжены вытирающими элементами. При подаче хлебной массы на верхнее основание перфорированной поверхности внутреннего тела вращения угловые колебания последнего обеспечивают перемещение хлебной массы от центра оси его вращения к периферии. В результате этого происходит сепарация всего свободного зерна из вороха и подача его в выгрузное устройство. Оставшаяся колосовая часть урожая (вместе с соломой) посредством крыла вертикального шнека смещается в сторону молотильной камеры. Поскольку рабочая поверхность молотильной камеры представляет собой набор нескольких усеченных конусов, то характер воздействия рабочих органов устройства с хлебной массой при прохождении ее через молотильный зазор происходит с нарастающим итогом окружной скорости вытирающих элементов и амплитуды колебаний. Такое повышение интенсивности взаимодействия рабочих органов молотильного устройства с хлебной массой обеспечивает полное выделение зерна из колоса. Причем на входной части в молотильный зазор под действием ударов минимальной силы вымолачиваются более спелые зерна, а затем менее спелые (более прочные связи зерна с колосом). При дальнейшем поступлении хлебной массы на поверхность пологих конусов внутреннего тела вращения, имеющего отверстия большего проходного сечения, происходит сепарация всего свободного зерна из вороха и подача его в выгрузное устройство, минуя молотильную камеру. Следовательно, за один рабочий процесс в молотильной камере происходит последовательное чередование двух технологических операций - сепарация всего свободного зерна из вороха и обмолот оставшейся колосовой части урожая. Такое техническое решение позволяет надежно исключить возможность дробления свободного зерна рабочими органами молотилки. При этом процесс выделения зерна из колоса происходит без нарушения технологического процесса и адаптирован к физико-механическим и биологическим свойствам зерновых культур.
Таким образом, именно совокупность признаков изобретения, отличающих его от прототипа, обеспечивает достижение технического результата: повышение вымолачивающей способности устройства и гарантированное исключение возможности дробления свободного зерна рабочими органами молотилки. Следовательно, отличительные признаки изобретения по сравнению с прототипом соответствуют критерию «существенные отличия».
Поскольку в других технических решениях совокупность отличительных признаков изобретения не обнаружена, то оно соответствует критерию «новизна».
На чертеже изображена принципиальная схема работы молотильного устройства (вид сбоку).
Молотильное устройство содержит два тела вращения 1 и 2, воронкообразные поверхности которых сосны и сориентированы большими диаметрами вниз, в результате чего они образуют молотильную камеру с уменьшающимся сверху вниз зазором. При этом внутреннее тело вращения 2 выполнено перфорированным и имеет возможность для совершения угловых колебаний вокруг их общей оси 3. Каждое из тел вращения 1 и 2 состоит из набора нескольких усеченных конусов 4 и 5 с увеличивающимися сверху вниз диаметрами оснований и последовательным чередованием угла наклона их образующих. Поверхности пологих конусов 4 внутреннего тела вращения 2 имеют отверстия 6 большего проходного сечения, а поверхности чередующихся с ними конусов 5, имеющих больший угол наклона, дополнительно снабжены вытирающими элементами 7. Причем зазор между поверхностями пологих конусов 4 тел вращения 1 и 2 больше, чем между поверхностями чередующихся с ними конусов 5 с большим углом наклона образующей. Тело вращения 1 смонтировано на раме 8 молотильного устройства посредством направляющей горловины 9, регулировочных болтов 10 и пружин 11. Усилие предварительной деформации пружины 11 должно быть подобрано таким образом, что при отсутствии дополнительного воздействия обеспечивался стабильный зазор по всей окружности молотильного пространства, а тела вращения 1 и 2 были соосными. В верхней части вала 3 смонтирован вертикальный шнек 12, образующий вместе со шнеками 13 и 14 загрузочное устройство, которое стыкуется с выходом наклонной камеры адаптера (не показано). Диаметр нижней части 15 тела вращения 2 превышает максимальный диаметр накрывающего его тела вращения 1 и его поверхность имеет в этой зоне меньший угол наклона к горизонту, чем в пределах молотильной камеры. Внутри тела вращения 2 смонтирован вибрационный механизм. Он включает не менее одной пары дебасансов 16 и 17, связанных передачами 18 и 19 с контрприводным валом 3 и вращающихся в одну сторону. Под телом вращения 2 смонтировано выгрузное устройство, представляющее собой шнеки 20 и 21 со встречной навивкой витков, соединенные посредством привода 22, контрприводного вала 3 и муфты 23, соединенные с источником крутящего момента 24.
Молотильное устройство работает следующим образом. От адаптера хлебная масса 25 поступает к вертикальному шнеку 12. Шнеки 13 и 14 формируют поток и направляют его вниз на верхнее перфорированное основание внутреннего тела вращения 2. Синхронно вращающиеся дебалансы 16 и 17 периодически создают знакопеременные импульсы центробежных сил, стремящиеся повернуть тело вращения 2 относительно вала 3, вызывая его угловые колебания относительно указанного вала. Угловые колебания обеспечивают перемещение хлебной массы от центра оси вращения верхнего перфорированного тела вращения 2 к периферии. В результате этого происходит сепарация всего свободного зерна 26 из вороха и его подача в выгрузное устройство. Крыло 27 вертикального шнека 12 способствует смещению оставшейся колосовой части урожая в сторону молотильной камеры. Вытирающие элементы 7 тела вращения 2 во взаимодействии с неподвижной поверхностью тела вращения 1 воздействуют на зерна, нагружая их связи со стержнями колосьев знакопеременными нагрузками преимущественно в перпендикулярных к нему направлениях. Совместное действие силы тяжести и угловых колебаний вызывает перемещение хлебной массы 25 вниз по уклону в сторону уменьшающегося зазора молотильной камеры. За счет того, что рабочая поверхность внутреннего тела вращения 2 представляет собой набор нескольких усеченных конусов 5 с увеличивающимися сверху вниз диаметрами оснований, то характер воздействия рабочих органов устройства с хлебной массой (при поступлении ее от входа в молотильный зазор к выходу из него) происходит с нарастающим итогом окружной скорости вытирающих элементов 7 и амплитуды колебаний. Такое повышение интенсивности взаимодействия рабочих органов молотильного устройства с хлебной массой обеспечивает полное выделение зерна из колоса. Причем на входной части в молотильный зазор под действием ударов минимальной силы вымолачиваются более спелые зерна, а затем менее спелые (более прочные связи зерна с колосом). При дальнейшем поступлении хлебной массы 25 на поверхность пологих конусов 4 внутреннего тела вращения 2, имеющего отверстия 6 большего проходного сечения, происходит сепарация всего свободного зерна 26 из вороха и подача его в выгрузное устройство (по стрелкам 28), на шнеки 20 и 21, минуя молотильную камеру. Окончательное выделение зерна из соломы происходит на нижней части 15 колеблющегося тела вращения 2. В связи с уменьшением угла наклона его поверхности и увеличения амплитуды колебаний процесс сепарации в этой зоне достигает наибольшей интенсивности. Солома сходит с поверхности (по стрелке 29), а зерно вместе с половой просыпается внутрь выгрузного устройства и подается на окончательную очистку (по стрелке 30).
Такое техническое решение обеспечивает полное выделение зерна из колоса, надежно исключив возможность дробления свободного зерна рабочими органами молотилки. При этом процесс выделения зерна из колоса происходит без нарушения технологического процесса и адаптирован к физико-механическим и биологическим свойствам зерновых культур.