ЗЕРНОКОРМОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН Российский патент 1997 года по МПК A01D41/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к зерноуборочным комбайнам.

Известны зерноуборочные комбайны, включающие жатку с наклонной камерой, молотильный аппарат, сепарирующие рабочие органы, бункер зерна, сменные приспособления для уборки различных культур (Серый Г.Ф. и др. М. Агропромиздат, 1986, с.248 ил.).

Зерноуборочный комбайн является основной уборочной машиной наиболее массовой, сложной и дорогостоящей. Эффективность его применения в значительной мере зависит от годовой загрузки на уборке различных сельскохозяйственных культур. Решая задачу повышения эффективности использования зернокомбайнов за счет увеличения годовой загрузки, в 60-х годах было создано и выпускалось промышленностью приспособление к комбайну для уборки стебельчатых кормовых культур универсальный измельчитель И-15У (Универсальный навесной измельчитель И-15У на комбайны СК-3, СК-4, НК-4. Руководство по уборке, уходу и эксплуатации. Ростов-на-Дону: завод "Ростсельмаш", Сев. Кав. МЦНТИ, 1969. - с.44 ). Измельчитель представляет собой автономный агрегат с жаткой, измельчающим аппаратом, выбросным устройством, навешиваемый впереди комбайна. С таким измельчителем комбайн мог использоваться на уборке стебельчатых кормовых культур лишь как энергетическое средство, а основные рабочие органы его не использовались. В связи с этим, приспособление и агрегат в целом имели излишнюю массу и стоимость и требовали большого времени на переоборудование комбайна. В результате сельское хозяйство отказалось от их применения.

Наиболее существенным путем повышения эффективности сельскохозяйственной техники является один из принципов создания агроэластичных автоматизированных систем, т.е. принцип совмещения сходных технологических процессов и операций в едином производственном процессе.

Этому принципу в полной мере соответствует молотильно-измельчающий аппарат (авт. св N 1750482, кл. А 01 F 12/18, Бюл. N 28, 1992), осуществляющий обмолот зерновых и измельчение стебельчатых кормовых культур.

Применение этого аппарата в схеме зерноуборочного комбайна может превратить его в зернокормоуборочный, когда процесс уборки стебельчатых кормовых культур становится вторым основным процессом равнозначным первому.

Но схема и конструкция зернокомбайна требуют в этом случае применения дополнительных новых технических решений.

За прототип принимается зерноуборочный комбайн, включающий жатку с наклонной камерой, молотильный аппарат, сепарирующие рабочие органы, бункер с загрузочным и выгрузочным устройствами.

К недостаткам прототипа относится невозможность использования его на уборке стебельчатых кормовых культур и невозможность применения в нем молотильно-измельчающего аппарата (авт.св N 1750482, т.к. простое их соединение не решает задачу дозированной подачи стебельчатой массы к измельчителю и отвода измельченной в транспортные средства.

В кормоуборочных комбайнах первая задача разрешается установкой преимущественно вальцевых питателей, например, комбайны "Ягуар-695" фирмы "Клаас", Е-280 фирмы "Фортшритт", КСК-100А, Дон-680 и др. (проспекты фирм). Применяемые вальцы имеют в основном, рифленую форму поверхности и обеспечивают уплотнение массы перед измельчением. Применяют также сочетание гладких и рифленых вальцов. Верхние и нижние вальцы имеют одинаковую окружную скорость. Количество вальцов бывает разное с одной и другой стороны потока массы.

В решении вопроса обеспечения подачи массы к молотильно-измельчающему аппарату имеет важное значение соотношение ширины захвата жатки и длины барабана.

При равной ширине захвата жаток у зерноуборочного и кормоуборочного комбайнов в зернокомбайне коэффициент сужения потока массы меньше, т.к. значительно больше длина барабана. Если длина барабана зернокомбайна 1200 - 1600 мм, то длина барабана-измельчителя кормоуборочного комбайна составляет 300 600 мм. Увеличение длины измельчающего барабана применительно к комбайну "Нива", до 1200 мм неизбежно приведет к повышенной неравномерности подачи массы по его длине. В зернокомбайнах из-за неравномерности подачи массы по длине барабана эффективно используется лишь 40 60% его длины, что ведет к соответствующему снижению производительности.

Таким образом, для обеспечения надлежащей производительности зерноуборочного комбайна на уборке стебельчатых кормов необходимо решить задачу равномерного ее распределения по длине барабана.

Такое решение позволит интенсифицировать также процесс обмолота зерновых за счет более полного использования длины барабана, повысив производительность обмолота и сепарации зерна через подбарабанье. Но известные вальцевые питатели не решают этой задачи.

К попыткам интенсифицировать обмолот можно отнести молотильно-сепарирующее устройство (авт.св. N 1323025, кл. 4А 01 F 12/18, 12/00, Бюл. N 26, 1987). В данном изобретении использованы гладкие питающие подпружиненные вальцы, но они лишь сжимают и подают хлебную массу на обмолот, не участвуя в обмолоте.

Питатели с гладкими вальцами не могут обеспечить дозированную подачу массы в измельчитель, однако, известны все же попытки их использования в качестве молотильного аппарата при разной окружной скорости вальцов. К недостаткам такого аппарата относится низкая производительность и высокий износ поверхности вальцов, особенно, когда, повышая коэффициент трения, вальцы покрывают различными фрикционными материалами. Поэтому такие аппараты не получили применения на практике.

С другой стороны, использование в прототипе бильного молотильного аппарата, лежащего в основе молотильно-измельчающего аппарата, требует интенсификации процесса обмолота и сепарации, так как по общему признанию зернокомбайны с бильными молотильными аппаратами, так называемые, классического типа, подошли по своим размерам к предельному уровню своего развития. Последнее обостряет необходимость поиска технических решений, интенсифицирующих процесс обмолота и сепарации зерна в современных условиях многоукладности сельского хозяйства, требующей недорогих, но высокопроизводительных универсальных машин.

Следовательно, к недостаткам прототипа, наряду с невозможностью его использования на уборке стебельчатых кормовых культур, необходимо отнести невозможность дальнейшей интенсификации процесса обмолота и сепарации зерна без существенного увеличения габаритов и массы.

Другим, весьма важным недостатком прототипа является отсутствие привода молотильного барабана, обеспечивающего частоту его вращения, требуемую для обмолота легковымолачиваемых и повреждаемых культур (крупяные, подсолнечник и др.), а также отсутствие реверса в основном привода. Последнее необходимо для очистки комбайна при забиваниях, снижающих производительность.

Для комбайна "Нива" одно время выпускался специальный, понижающий частоту вращения барабана, редуктор (Изаксон Х. И. Зерноуборочные комбайны "Нива" и "Колос". М. "Колос", 1975, с.336 ил.), но он удорожал комбайн, требовал больших затрат времени на его переоборудование, имел низкую надежность и на имел реверса. В настоящее время он не выпускается. Во втором издании книги Г.И. Изаксона описание редуктора отсутствует, как неудачное решение. В результате, уборка легковымолачиваемых и повреждаемых культур ведется на режимах обмолота, не соответствующих требованиям, а на уборке зерновых молотильный аппарат и транспортер наклонной камеры не имеют обратного хода.

Из зарубежной практики известен понижающий редуктор привода молотильного барабана комбайна Е-524 фирмы "Фортшритт", но он также не реверсивен.

К недостаткам прототипа, кроме того, следует отнести то обстоятельство, что при работе комбайна по технологии с измельчением соломы измельчитель И-15У навешивается сзади комбайна. Сейчас это измельчитель типа ПУН-5. Такое агрегатирование требует повышенной мощности двигателя и снижает производительность зернокомбайна до 20% на уборке зерновых.

Как сказано выше, применение молотильно-измельчающего аппарата (авт.св. N 1750482 в схеме зернокомбайна не решает задачи направления массы в транспортные средства. Здесь можно было бы использовать силосопровод по типу силосопровода измельчителя И-15У, но это дополнительное устройство приведен к удорожанию комбайна и увеличит его массу. Кроме того, комбайн самоходного типа ("Нива", "Дон-1500", Е-512-524 и др.) с таким устройством при выгрузке вправо становится леворежущим, что ведет к затруднениям в уборке и контроле за погрузкой массы в идущий справа транспорт (в этом случае силосопровод мог бы быть меньших размеров). Для обеспечения выгрузки влево силосопровод должен пройти над кабиной водителя, становится больших размеров и нарушает габарит комбайна по высоте, с вытекающими последствиями. Расположение силосопровода впереди кабины закрывает обзор фронта работ. В обоих случаях комбайн не может быть использован.

Цель изобретения расширение функционального назначения и повышение эффективности применения зерноуборочного комбайна путем использования в нем молотильно-измельчающего аппарата (авт.св. N 1750482), совмещающего сходные технологические процессы обмолота зерновых и измельчения стебельчатых кормовых культур, а также интенсификация процесса обмолота и сепарации зерна и измельчения растительной массы.

Цель достигается тем, что в комбайне, включающем жатку с наклонной камерой, молотильное и сепарирующие устройства, бункер зерна с загрузочным и выгрузным устройствами, молотильное устройство выполнено в виде молотильно-измельчающего аппарата по а.свид. 1750482, на входе которого установлен интенсификатор-дозатор, как процесса обмолота зерновых, так и процесса измельчения кормовых стебельчатых культур, причем молотильно-измельчающий аппарат имеет реверсивный регулируемый по частоте вращения привод;
интенсификатор-дозатор процесса обмолота зерновых и измельчения кормовых стебельчатых культур выполнен в виде, расположенных в верхней и нижней части потока массы по одному или несколько гладких и рифленых подпружиненных вальцов с реверсивным регулируемым по частоте вращения приводом, причем, рифленый валец на уборке зерновых имеет большую линейную скорость;
рифы на рифленом вальце образуют шеврон с вершиной в центре вальца в сторону его вращения, переходящий на участки, параллельные оси вращения вальца;
выбросное окно кожуха барабана-измельчителя соединено выбросным патрубком с дополнительным приемным окном бункера зерна, закрытым при уборке зерновых крышкой;
в бункере зерна, имеющем выгрузкой шнек, горизонтальная часть которого в пределах бункера закрыта в верхней части кожухом с регулируемыми дозирующими щитками, крышка дополнительного приемного окна бункера установлена шарнирно на его внутренней поверхности и на уборке стебельчатых кормов в открытом положении скреплена с поворотной частью кожуха шнека, образуя единую направляющую траектории потока измельченной массы от барабана-измельчителя к непрерывно работающему выгрузному шнеку бункера.

Фиг. 1 приведена схема на уборке зерновых культур; фиг. 2 схема на уборке зеленых кормов; фиг. 3 схема расположения рифов на рифленом вальце; фиг. 4 погрузка измельченной массы в транспортное средство.

Зернкокормоуборочный комбайн включает (фиг. 1 и 2) жатку 1, наклонную камеру 2 с транспортером 3, молотильно-измельчающий барабан 4, решетчатое подбарабанье 5, отбойный битер 6 и кожух 7 с выбросным окном 8. На молотильно-измельчающем барабане наряду с бичами могут быть закреплены различного вида ножи, на схеме показаны бичи-ножи 9. Между транспортером наклонной камеры 2 и молотильно-измельчающим аппаратом установлен интенсификатор-дозатор с гладким верхним 10 и рифленым нижним 11 вальцами. В комбайне могут быть несколько гладких и рифленых вальцов, расположенных в верхней и нижней частях потока массы. На схемах (фиг. 1 и 2) приведен и описывается наиболее простой вариант с парой вальцов, обладающий всеми признаками в соответствии с формулой.

Между верхним вальцом 10 и барабаном-измельчителем 4 установлена противорежущая пластина 12 на брусе 13, переставляемом по вертикали и горизонтали для изменения зазора в измельчителе. Рифленый валец 11 имеет рифы 14, образующие на поверхности вальца шеврон (фиг. 3а, 3б), расположенный вершиной в центре в сторону вращения вальца, переходящий на участки с, параллельные оси вращения. На фиг. 3а показано расположение рифов в развертке. В длина вальца. Рифов может быть больше или меньше, показанных шести.

Нижний валец 11 подвижен по высоте, подпружинен и вращается на уборке зерновых с большей линейной скоростью в сравнении с верхним вальцом 10. Для регулировки длины резания массы и осуществления реверса привод вальцов 10 и 11 осуществляется от коробки перемены передач (не показана, общеизвестна) привода наклонной камеры.

Изменение направления и частоты вращения барабана-измельчителя 4 в дополнение к имеющемуся вариатору привода молотильного барабана осуществляется другой унифицированной с первой коробкой перемены передач (не показана). Бункер 15 имеет выгрузкой шнек 16 и дополнительный наклонный шнек 17 для разгрузки массы в транспорт (фиг. 4). Шнек 16 в верхней части закрыт (фиг. 1) кожухом 18 с дозирующими щитками, передняя часть которого 19 выполнена поворотной. Приемное дополнительное окно 20 бункера 15 закрыто с внутренней стороны поворотной крышкой 21 на уборке зерновых (фиг. 1), а на уборке кормов (фиг. 2) крышка 21 в открытом положении скреплена с поворотной частью 19 кожуха 18, образуя единую направляющую траектории потока измельченной массы к шнеку.

Выбросное окно 8 кожуха 7 измельчителя и приемное дополнительное окно 20 бункера 15 соединены выбросным патрубком 22.

Комбайн имеет соломотряс 23 и очистку 24.

Работа зернокормоуборочного комбайна на уборке зерновых происходит следующим образом (фиг. 1).

Хлебная масса, скошенная жаткой 1, транспортером 3 наклонной камеры 2 подается к интенсификатору-дозатору, т.е. к вальцам 10 и 11.

Рифленый валец 11 гребнями рифов 14 воздействует на середину потока массы, а поверхностью рифов частично сдвигает ее к прямым участкам на краях вальца. Этим распределяется перераспределение массы сгруженной в середине к концам вальцов, т. е. достигается более полное использование длины барабана-измельчителя. Далее, в процессе продвижения, масса захватывается вальцами 10 и 11 и протаскивается в их зазоре. При этом, за счет ударов рифами 14 по хлебной массе до и в момент ее захвата вальцами, когда гладкий валец становится противоударным элементом при большей линейной скорости рифленого вальца, а также за счет перетирания массы в момент ее протаскивания в зазоре между вальцами, за счет трения от разности линейных скоростей вращения вальцов, происходит частичный вымолот зерна, ссыпающегося на транспортную доску очистки 24.

Известно, что наиболее спелое, биологически ценное зерно, вымолачивается при соударениях колосьев со скоростью более 4 м/с, а при машинном обмолоте достаточна скорость 15 20 м/с. Таким образом, вальцами вымолачивается самая ценная часть зерна (семенное), поступающая непосредственно на транспортную доску очистки 24. Оставшееся, наиболее связанное с колосом, зерно требует больших усилий на вымолот, а использование его может быть ограничено продовольственными и фуражными целями. Поэтому окружная скорость барабана-измельчителя 4 в режиме обмолота устанавливается, за счет вариатора и коробки перемены передач большей, чем в обычных комбайнах. Таким образом, за счет интенсификатора-дозатора в молотильный зазор между барабаном 4 и декой 5 поступает предварительно обмолоченная масса, вследствие чего происходит увеличение производительности обмолота и сепарации зерна.

Соломистый ворох отбойным битером 6 направляется на соломотряс 23, выделяющий зерно на очистку 24 и выводящий солому из молотилки. Зерновой ворох, выделенный на интенсификаторе-дозаторе, в молотильно-измельчающем аппарате и на соломотрясе, сепарируется на зерно и полову на очистке 24, при этом зерно подается в бункер 15 и по его заполнению выгружается шнеками 16 и 17 (фиг. 4).

В этом случае крышка 21 дополнительного приемного окна 20 закрыта, а поворотная часть 19 кожуха 18 находится в исходном положении.

Для уборки стебельчатых кормов производится перенастройка комбайна.

Коробкой перемены передач устанавливается обратное направление вращения барабана-измельчителя 4 и необходимая частота его вращения. В зависимости от необходимой степени измельчения массы устанавливается соответствующая частота вращения вальцов 10 и 11 и они работают теперь в режиме питателя-дозатора измельчителя. Крышка 21 бункера открывается и скрепляется с поворотной частью 19 кожуха 18. Регулируется зазор между ножами 9 и противорежущей пластиной 12.

В процессе работы скашиваемая жаткой 1 или подбираемая подборщиком из валка стебельчатая масса подается транспортером 3 к вальцам 10 и 11, при этом рифами 14 вальца 11 она распределяется по длине барабана, затем уплотняется и подается к измельчителю. В зазоре между ножами 9 и противорезом 12 масса измельчается и подается по выбросному патрубку 22, крышке 21 и поворотной части 19 кожуха 18 к выгрузному шнеку 16, которым подается к наклонному шнеку 17 и последним в кузов транспортного средства, перемещающегося по полю рядом с комбайном (фиг. 4).

При работе комбайна на уборке стебельчатых кормов все другие рабочие органы комбайна отключаются.

Предлагаемое устройство комбайна позволяет:
существенно увеличить годовую загрузку комбайна за счет использования в течение всего сезона на уборке стебельчатых кормовых культур;
повысить эффективность использования капвложений, уменьшить затраты на ремонт и эксплуатацию техники;
улучшить занятость и условия труда механизаторов;
улучшить использование комбайна на уборке легковымолачиваемых культур (крупяные, подсолнечник и др. ), повысить эффективность на подборе валков соломы;
снизить стоимость сельскохозяйственной продукции.

Технико-экономическим сравнительным анализом зернокормоуборочного комбайна АЭС-1 с комбайном СК-5 "Нива" и кормоуборочным КСК-100А при использовании их в модельных хозяйствах площадью 400 га (бригада, ферма и др.), где требуется единичная техника, установлено, что стоимость комбайна АЭН-1н в ценах 1990 г. меньше, чем суммарная стоимость СК-5 и КСК-100А на 23811 руб. а масса на 9945 кг. То есть значительно меньше нужно средств на приобретение техники и ресурсов на ее производство. Сокращение количества машин уменьшает эксплуатационные затраты.

Технико-экономический анализ по методике ГОСТ 23728-88. ГОСТ 23730-88 с наложением на хозяйства 400 га и 11350 га посевных площадей показывает значительное в обоих случаях снижение приведенных затрат в сравнении с базовой техникой.

Снижение приведенных затрат по процессам (руб/га) приведено в таблице.

Экономический эффект по хозяйствам составит соответственно 32233,85 руб. и 9472,45 руб. или 4029 руб. и 9472 руб. на машину в год в ценах 1990 г.

При столь высокой эффективности окупаемость во втором случае менее двух лет.

В расчете учтена только часть источников экономического эффекта.

Таким образом, предлагаемый зерноуборочный комбайн имеет существенные отличия и высокую экономическую эффективность.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к комбайнам для уборки зерновых и кормовых культур. Зернокормоуборочный комбайн содержит жатку с наклонной камерой, молотильно-измельчающий аппарат, включающий барабан с приводом, выполненным реверсивным и регулируемым по частоте вращения, решетчатое подбарабанье и кожух с входным и выходным отверстиями. Комбайн снабжен установленным на входе в молотильно-измельчающий аппарат интенсификатором-дозатором процесса обмолота зерновых колосовых и измельчения кормовых стебельчатых культур. Он выполнен в виде одной или нескольких пар расположенных друг над другом вальцов. Нижний валец выполнен подпружиненным, с реверсивным, регулируемым по частоте вращения приводом и рифленым. Рифы образуют шеврон с вершиной в центре вальца в сторону его вращения, переходящей в участки, параллельные оси вращения вальца. Использование изобретения позволяет совместить выполнение едиными рабочими органами технологического процесса уборки зерновых и стебельчатых культур, повысить эффективность уборки урожая. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 1 табл.

1. Зернокормоуборочный комбайн, содержащий жатку с наклонной камерой, бункер для зерна с выгрузным шнеком, молотильно-измельчающий аппарат, включающий барабан с приводом, состоящий из установленных на валу дисков с закрепленными на них подбичниками и бичами, решетчатое предбарабанье, кожух с входным и выходным отверстиями, при этом на подбичниках установлены ножи лезвием в направлении, противоположном направлению рабочей поверхности бичей, входное отверстие выполнено с верхней кромкой, на которой укреплена противорежущая пластина, а над ней в кожухе выполнено окно для выброса измельченной массы, а привод барабана выполнен реверсивным и регулируемым по частоте вращения, отличающийся тем, что комбайн снабжен установленным на входе в молотильно-измельчающий аппарат интенсификатором-дозатором процесса обмолота зерновых колосовых и измельчения кормовых стебельчатых культур, выполненным в виде одной или нескольких пар расположенных друг над другом вальцов, нижний из которых выполнен подпружиненным, с реверсивным, регулируемым по частоте вращения приводом и рифленым, причем рифы образуют шеврон с вершиной в центре вальца в сторону его вращения, переходящей в участки, параллельные оси вращения вальца. 2. Комбайн по п. 1, отличающийся тем, что в бункере для зерна выполнено дополнительное приемное окно, которое соединено патрубком с выбросным отверстием кожуха барабана молотильно-измельчающего аппарата и снабжено крышкой для закрывания его при уборке зерновых культур. 3. Комбайн по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что крышка дополнительного приемного окна бункера для зерна установлена шарнирно на его внутренней поверхности и в открытом положении при уборке стебельчатых кормов соединен с поворотной частью кожуха с образованием единой поверхности для перемещения потока измельченной массы от барабана к выгрузному шнеку бункера.