МЕХАНИЗМ ПРИВОДА ЭЛЕВАТОРА УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к приводным механизмам пруткового транспортера корнеклубнеуборочных машин.
Известен механизм привода элеватора, включающий кинематически связанные между собой приводной вал и ведущий вал элеватора (патент ГДР №42090, кл. 45C 33/12, 1965).
Полотно элеватора подвешено на подвесках и соединено с вибратором, в результате достигается колебательное движение элеватора. Такая конструкция усложняет в целом привод и приводит к колебаниям рамы и возникновению вибрационных колебаний, что отрицательно влияет на ресурс привода и на оператора.
3
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является механизм привода элеватора уборочной машины (авторское свидетельство СССР №695609, М. Кл. A01D 33/12, A01D 17/02, заявлено 27.01.1978, опубликовано 05.11.1979, Бюллетень № 41).
Конструкция привода элеватора включает: коническую зубчатую передачу для передачи движения от перпендикулярно расположенного вала источника привода к валу ведущего кривошипа механизма привода, ведомый кривошип, связанный с валом ведущих звездочек полотна элеватора и двух шатунов, связанных шарнирно с ведущим и ведомым кривошипами. Валы вращения ведущего и ведомого кривошипов параллельны, на кривошипах закреплены пальцы, установленные под углом к осям валов и соединенные между собой шарнирно двухзвенным шатуном, при этом оси пальцев и шарнира связи двухзвенных шатунов повернуты под прямым углом.
Известный привод имеет следующие недостатки:
- сравнительная сложность конструкции, включающая коническую зубчатую передачу, два кривошипа и два шатуна, сложность изготовления конической зубчатой передачи;
- незначительная жесткость передачи, состоящая из конической зубчатой передачи, двух кривошипов и двух шатунов;
- малый диапазон пределов регулирования переменой скорости движения полотна элеватора и малый ресурс работы передачи в целом.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции и изготовление привода, увеличение диапазона регулирования переменной скорости решетчатого полотна элеватора, увеличение ресурса и надежности работы привода в целом.
Поставленная задача достигается за счет того, что в механизме привода элеватора уборочной машины, включающем кинематически связанные между собой приводной вал и ведущий вал элеватора посредством двух кривошипов и двух шатунов, отличающемся тем, что на валах закреплены ведущий и ведомый кривошипы с пальцами, установленными к осям валов кривошипов под углом α, равным 10-55°, и соединенными шарнирно шатуном, оси шарниров которого повернуты под прямым углом, также расположены оси валов ведущего и ведомого кривошипов, при этом угол наклона α пальцев к валам кривошипов, длины  кривошипов и шатуна  связаны соотношением
Предложенная совокупность признаков предложенного устройства позволяет:
- существенно упростить конструкцию привода, состоящего только из двух кривошипов и шатуна;
- упростить изготовление звеньев привода устройства, так как они изготавливаются по общепринятой технологии на распространенном известном оборудовании (токарные и фрезерные станки), использование стандартных подшипников качения или скольжения;
- существенно увеличить диапазон регулирования переменной угловой скорости полотна элеватора, следовательно, увеличить интенсивность сепарации почвы;
- увеличить КПД устройства, так как шарниры выполнены на подшипниках качения, КПД пары которых равен 0,99;
- увеличить ресурс, долговечность и надежность работы привода устройства, так как привод полотна элеватора состоит только из двух кривошипов и шатуна, шарнирные соединения которых оформлены на стандартных подшипниках качения, которые легко изолируются от абразивной среды.
Общими признаками прототипа и предложенного устройства механизма привода являются наличие двух кривошипов и движение полотна элеватора с неравномерной скоростью.
Отличительными признаками предложенного механизма привода от прототипа являются следующие:
- в предложенном приводе имеются только два кривошипа и шатун, у прототипа привод содержит коническую зубчатую передачу, два кривошипа и два шатуна;
- в предложенном приводе оси валов кривошипов расположены под прямым углом, в прототипе оси валов кривошипов расположены параллельно друг другу;
- в предложенном приводе у двух кривошипов пальцы расположены под углом α=10-55° к осям валов кривошипов, оси шарниров шатуна повернуты под прямым углом, у прототипа значение угла α отсутствует;
- в предложенном приводе диапазон регулирования переменной скорости движения полотна элеватора больше, чем диапазон регулирования движения у прототипа;
- в предложенном приводе КПД шарниров двух кривошипов и шатуна выше, чем КПД конического зубчатого зацепления, двух кривошипов и двух шатунов у прототипа.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена кинематическая схема привода механизма элеватора.
Механизм привода элеватора состоит из приводного вала 1 источника привода (на схеме не показан), ведущего вала 2 элеватора 3. На приводном валу 1 источника привода закреплен ведущий кривошип 4. А на ведущем валу 2 элеватора закреплен ведомый кривошип 5 механизма привода. На ведущем 4 и ведомом 5 кривошипах закреплены пальцы 6, которые установлены под углом α к осям валов 1 и 2, соответственно к осям валов вращения кривошипов 4 и 5. Пальцы 6 кривошипов соединены шарнирно с шатуном 7.
Кривошипы 4 и 5 имеют одинаковые параметры: длину кривошипов  или расстояние между осями валов и осями пальцев, и угол наклона α между осями валов и пальцев.
Геометрические оси шарниров шатуна 7 расположены под прямым углом и отстоят на расстоянии  так же расположены валы вращения ведущего 4 и ведомого 5 кривошипов, при этом угол наклона α пальцев к валам кривошипов и кратчайшие расстояния  связаны соотношением
Все шарниры кривошипов и шатуна выполнены на подшипниках качения, которые имеют высокий КПД (порядка 0,99), легко изолируются от абразивного износа, имеют высокую надежность и долговечность, небольшую стоимость.
Угол наклона α осей вала и пальца каждого из кривошипов может принимать значения от 10 до 55°, длина  шатуна 7 от 150 до 250 мм.
1
1
3
Механизм привода элеватора работает следующим образом. Вращение с постоянной угловой скоростью ω от вала источника привода 1 передается ведущему кривошипу 4 и через шатун 7 на ведомый кривошип 5 и вал 2 со звездочками пруткового элеватора 3. За счет структурных особенностей шарниров кривошипов и шатуна и перпендикулярного расположения валов вращения кривошипов вращение ведущего кривошипа 4 с постоянной угловой скоростью ω преобразуется в переменную угловую скорость ω ведомого кривошипа 5 и приводного вала 2 элеватора 3, следовательно, приводится полотно элеватора в неравномерное поступательное движение. Увеличение сепарации почвы достигается за счет неравномерности движения полотна элеватора, где создаются дополнительные инерционные переменные силы, которые способствуют разрушению пласта. При этом травмирование клубней уменьшается в два раза, а сепарация увеличивается более чем в три раза.
max
Максимальное значение угловой скорости ω ведомого кривошипа 5 будет при угле поворота ϕ=0° ведущего кривошипа 4 равно,
минимальное значение по формуле,
где α - угол наклона осей пальцев 6 и валов 1 и 2 вращения кривошипов;
1
ω - угловая скорость ведущего кривошипа 4.
Неравномерность вращения ведомого кривошипа 5, следовательно, ведущего вала 2 элеватора со звездочками на ведущем валу 2 оценивается коэффициентом δ неравномерности вращения, определяемым формулой,
Поступательная (окружная) скорость полотна пруткового элеватора определится через угловую скорость ω и радиус R приводных звездочек на приводном валу 2 по формулам,
Реализуется полезная модель следующим образом.
-1
1
Назначается часть параметров механизма привода по потребности, например, примем длину шатуна 7  угол наклона осей пальцев к осям валов кривошипов α=15°, угол между осями валов вращения кривошипов, то же самое угол между осями шарниров шатуна 7, равным 90°, частоту вращения кривошипов n=120 мин (частоту переводим в значение угловой скорости по формуле ω=πn/30=3,14⋅120/30=12,56 рад/с).
max
Максимальное значение угловой скорости ω ведомого кривошипа составит (формула 1),
min
Минимальное значение ω (формула 2) равно,
Коэффициент неравномерности δ вращения ведомого кривошипа 5 определится по (формуле 3),
1
Примем при той же угловой скорости ведущего кривошипа ω=12,56 рад/с угол наклона α=25° и определим коэффициент неравномерности δ вращения ведомого кривошипа 5.
Максимальная угловая скорость ведомого кривошипа 5 определится по формуле 1,
Минимальная скорость по формуле 2,
Коэффициент неравномерности вращения ведомого кривошипа 5 составит,
Примем угол α=45° и определим коэффициент неравномерности по тем же формулам (1, 2, 3),
При принятом угле α наклона осей пальцев и валов кривошипов, равным 15°, и длине шатуна  угле между валами вращения кривошипов, равным 90°, длина кривошипов  определится из выражения
При α=25° длина кривошипов
При α=45° длина кривошипов
Таким образом, устройство привода имеет следующие параметры: угол α=15°,  угол между осями валов вращения кривошипов, то же самое угол между геометрическими осями шарниров шатуна, равен 90°, коэффициент неравномерности вращения ведомого кривошипа δ=0,53.
При угле α=25° коэффициент неравномерности равен δ=0,93,
При угле α=45° коэффициент неравномерности равен δ=2,00,
Как видно из примеров, неравномерность вращения ведомого кривошипа (скорость движения полотна элеватора) можно регулировать в широких пределах углом наклона осей пальцев к валам вращения кривошипов, а также частотой вращения ведущего кривошипа. Так, при угле α=15°, коэффициент неравномерности δ=0,53; при угле α=25°, коэффициент неравномерности δ=0,93; при угле α=45° коэффициент неравномерности δ=2,00. Увеличение угла α от 15° к 25° увеличивает неравномерность в 1,76 раза, а увеличение в 45° увеличивает неравномерность в 3,77 раза.
Такого регулирования неравномерности нельзя достигнуть в прототипе привода.
Механизм привода полотна элеватора прост по конструкции, надежен и долговечен, имеет высокий КПД, широкий диапазон регулирования переменной угловой скорости ведомого кривошипа, обеспечивает работу элеватора с интенсивной сепарацией пласта, и без травмирования клубней.