Режущий аппарат жатки

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, преимущественно к жатвенным машинам.
Известен режущий аппарат сегментно-пальцевого типа, например жатки (хедера) зерноуборочного комбайна (В.М. Халанский и И.В. Горбачев, "Сельскохозяйственные машины", М., "КолосС", 2004 г., стр. 312), содержащий передний брус рамы, на котором фронтально закреплены пальцы косилочного типа с противорежущими вкладышами, и нож в виде полосы (спинки ножа) с приклепанными к ней унифицированными режущими сегментами. Соединение ножа с приводом обеспечивает головка ножа. Для фиксации ножа в вертикальной плоскости служат штампованные прижимные лапки, закрепленные с некоторым шагом на брусе рамы. С целью предотвращения износа пальцев и бруса рамы предусмотрена сменная полоса трения. Возвратно-поступательное движение ножа вдоль бруса осуществляется при помощи привода, например, механизма качающейся шайбы (МКШ), работающего в масляной ванне.
Основным недостатком данной конструкции является невозможность уравновешивания линейно движущихся масс: самого ножа, головки ножа и приводного элемента (в данном случае рычага МКШ и компенсационного звена). В результате, при движении ножа возникают значительные знакопеременные инерционные усилия (особенно в широкозахватных жатвенных машинах), которые передаются на раму и вызывают усталостные напряжения в металле и сварных швах рамы жатки, что в конечном итоге снижает эксплуатационную надежность всего агрегата.
Известен режущий аппарат, раскрытый в описании к патенту RU 2197076, в котором двум ножам косилочного типа сообщается встречное возвратно-поступательное движение, при этом основным приводным узлом служат МКШ открытого типа, которые при помощи присоединенных к качающейся шайбе тяг-колебателей связаны с расположенными друг над другом ножами. Встречное движение ножей в обозначенном устройстве уравновешивает силы инерции движущихся масс, однако данное техническое решение имеет существенные слабые стороны.
Недостатками указанного устройства являются громоздкие размеры конструкции в поперечном рабочему ходу направлении, что затрудняет его использование в жатвенных машинах. Кроме того, приводные механизмы открытого типа имеют меньшую надежность в сравнении с механизмами закрытого типа, работающими в масляной ванне.
Известна также фронтальная косилка по патенту RU 2300184. Устройство включает режущий аппарат, состоящий из отдельных шарнирно сочлененных секций с ножами косилочного типа, причем привод ножей расположен в средней части косилки и выполнен в виде кулачка в форме эллипса, вращение которого лежит либо в продольно-горизонтальной, либо в продольно-вертикальной плоскости по отношению к плоскости движения ножей. Ближайшие к центральной части косилки секции ножей снабжены роликами и прижаты с двух сторон к эллипсному кулачку пружинами с целью кинематического замыкания механизма. При вращении эллипсного кулачка противоположные секции ножей совершают встречное возвратно-поступательное движение, в результате чего достигается уравновешивание режущего аппарата, гасящее инерционные усилия и исключающее передачу вибрации на раму косилки.
К недостаткам данного устройства следует отнести расположение привода ножей в центральной части режущего аппарата, что вызывает необходимость достаточно габаритного центрального отводящего устройства (делителя растительной массы). Такое техническое решение неприменимо для валковых жаток и хедеров.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа жатка с двумя планетарными механизмами привода ножа, конструкция которой раскрыта в описании к патенту Канады "Привод ножа" №1164225, дата выдачи 27.03.1984 г. Согласно описанию и в соответствии с графическими материалами патента широкозахватная валковая жатка включает сегментно-пальцевый режущий аппарат с двумя ножами, совершающими возвратно-поступательное движение в противофазе, чем достигается уравновешивание инерционных усилий движущихся масс, при этом каждый из ножей имеет свой планетарный привод, закрепленный на соответствующей боковине жатки. Синхронизация работы планетарных приводов и, следовательно, оппозитное движение ножей, достигается механической трансмиссией, включающей валы, карданные передачи, центральный и боковые конические редукторы. Привод каждого из ножей представляет собой компактный узел в виде планетарной передачи и включает коронную шестерню, неподвижно закрепленную в корпусе, а также водило, в которое вставлен кривошип с жестко посаженным на его шейку сателлитом. Геометрия зубчатых зацеплений планетарной передачи подобрана таким образом, что при вращении водила выходной конец кривошипа совершает возвратно-поступательное движение строго по прямой линии, исключая неизбежное для механизмов других конструкций нежелательное движение приводного звена по дуге.
Недостатком описанной конструкции является необходимость применения двух приводных механизмов вместо одного, а также наличие громоздкой многозвенной механической трансмиссии для синхронизации движения ножей, что вызывает значительное усложнение конструкции и удорожание машины. Кроме того, при оппозитном движении двух ножей возникает необходимость в центральном делителе скашиваемой растительной массы, что увеличивает вероятность непрокосов (огрехов) при выполнении уборки сельскохозяйственных культур.
Анализ известных технических решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств, обеспечивающих уравновешивание сил инерции, возникающих при работе сегментно-пальцевого режущего аппарата жаток комбайнов.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и эффективности работы жатки за счет уравновешивания силы инерции ножа перемещающимся в противоположную ему сторону подвижным пальцевым брусом.
Для решения указанной проблемы и достижения заявляемого результата предложена конструкция режущего аппарата, пальцевый брус которого установлен на раме жатки на опорах качения с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом водило планетарного редуктора привода имеет эксцентрик, выступающий за пределы корпуса и контактирующий с пальцевым брусом через закрепленный на нем ролик. Вместе с тем, ролик на пальцевом брусе с целью кинематического замыкания постоянно прижат к эксцентрику при помощи пружин сжатия. Размер эксцентрика подобран таким образом, чтобы отношение амплитуды колебаний пальцевого бруса к ходу ножа было пропорционально отношению массы ножа и массы пальцевого бруса.
Предложенное устройство поясняется чертежами Фиг. 1 - общий вид режущего аппарата в аксонометрической проекции. Фиг. 2 - то же, вид в плане.
Фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 в масштабе увеличения. Фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 в масштабе увеличения. Фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 2 в масштабе увеличения. Фиг. 6 - вид Г на фиг. 2 в масштабе увеличения. Фиг. 7 - вид Д-Д на фиг. 1 в масштабе увеличения.
Предлагаемая конструкция режущего аппарата жатки содержит пальцевый брус 1, установленный с возможностью перемещения вдоль переднего бруса рамы жатки 2 при помощи линейных подшипников качения 3. Пальцевый брус 1 включает z-образный профиль 4, на котором при помощи болтовых соединений фронтально закреплены пальцы косилочного типа 5 с вкладышами 6, играющими роль противорежущих пластин, а также полоса трения 7. Кроме того, пальцевый брус 1 включает прижимы ножа 8 и прижим головки ножа 9. Линейные подшипники 3 установлены вдоль всего режущего аппарата с некоторым шагом. Каждый линейный подшипник состоит из пары унифицированных между собой беговых дорожек 10, между которыми расположены тела качения, например, шарики 11 с сепараторами 12. Для смазки линейных подшипников 3 предусмотрены пресс-масленки 13. Один ряд линейных подшипников 3 расположен под пальцевым брусом 1, другой ряд - снаружи последнего при помощи регулируемых кронштейнов 14, установленных на переднем брусе рамы 2 вместе с пластинами трения 15 и регулировочными прокладками (на рисунках не показаны). Для лучшего схождения скошенной растительной массы с режущего аппарата служит кожух 16 (фиг. 3 и фиг. 4) (на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 6 и фиг. 7 условно не показан). Ограничители 17 закреплены на неподвижном переднем брусе рамы жатки 2 и расположены в продольных пазах подвижного пальцевого бруса 1. Они могут быть выполнены из антифрикционного материала и предназначены для предотвращения нежелательного смещения пальцевого бруса 1 в направлении рабочего хода жатвенной машины и нарушения работы линейных подшипников 3. Нож 18, установленный в пазах пальцев 5, состоит из спинки 19 с закрепленными на ней режущими сегментами 20, и головки ножа 21, при помощи которой он соединен с планетарным приводом 22. Приводной вал 23, имеющий смещенный центр масс, соединен с планетарным приводом 22, например, при помощи мелкомодульного шлицевого соединения, и выполняет одновременно роль маховика для преодоления "мертвых точек", и противовеса для уравновешивания сил инерции вращающихся масс самого планетарного механизма. На торце пальцевого бруса 1 при помощи вилки закреплен ролик 24, который контактирует с выступающим за пределы корпуса планетарного привода 22 эксцентриком 25, принадлежащим водилу 26. Эксцентрик 25 выполнен в виде беговой дорожки с ребордами, причем из условия равенства сил инерции, вызываемых ножом 18 и пальцевым брусом 1, соотношение его эксцентриситета е с ходом ножа S пропорционально соотношению массы ножа т и массы пальцевого бруса М, т.е.
.
Например, если масса ножа т в 10 раз меньше массы пальцевого бруса М, то при ходе ножа S=80 мм эксцентриситет составит е=8 мм, что конструктивно выполнимо. При помощи пружин сжатия 27, расположенных между боковиной рамы жатки 28 и торцом пальцевого бруса 1, ролик 24 постоянно прижат к эксцентрику 25, образуя аксиальный кулачковый механизм, в котором роль кулачка играет эксцентрик 25, а роль толкателя с роликом на конце - пальцевый брус 1. На конце кривошипа 29 смонтирован подшипниковый корпус 30, к которому непосредственно крепится головка ножа 21. Работает устройство следующим образом.
Вращение приводного вала 23 вызывает возвратно-поступательное движение конца кривошипа 29 с посаженным на его шейку подшипниковым узлом 30, с которым связан нож 18. Последний совершает возвратно-поступательные рабочие ходы с частотой, равной частоте вращения водила 26. Одновременно с водилом вращается и эксцентрик 25, выполняющий функции кулачка, который при помощи постоянно прижатого к нему пружинами 27 ролика 24 осуществляет возвратно - поступательное движение пальцевого бруса 1, установленного на опорах качения в виде линейных подшипников 3. Таким образом, нож 18 совершает рабочие ходы с амплитудой S, а пальцевый брус 1 движется оппозитно с той же частотой, но с амплитудой е. В результате противофазного движения ножа и пальцевого бруса гасятся инерционные усилия, что положительно влияет на надежность жатвенной машины в целом. Кроме того, противофазное с ножом движение пальцевого бруса увеличивает скорость резания, что повышает чистоту среза растительной массы и снижает потери. Силы инерции, возникающие в результате вращения деталей планетарного привода 22, частично или полностью уравновешиваются при помощи массивного приводного вала 23, играющего роль маховика, у которого смещен центр массы. При помощи мелкомодульного шлицевого соединения с водилом 26 приводной вал 23 может монтироваться таким образом, что его центр масс будет располагаться в противоположной позиции по отношению к суммарному центру масс водила 26 и кривошипа 29.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить режущий аппарат жатки с планетарным приводом, который увеличивает надежность и эффективность работы. Устройство при этом имеет достаточно простую конструкцию, а технология работ с ним легко осуществима.
В сравнении с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает возможность использования его в жатках комбайнов, причем имеет простую и надежную конструкцию механизма привода, за счет уравновешивания силы инерции ножа перемещающимся в противоположную ему сторону подвижным пальцевым брусом.