СПОСОБ БОРЬБЫ СО СВОДООБРАЗОВАНИЕМ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА И ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН Российский патент 1997 года по МПК B65D88/64 A01F12/60 

Изобретения относятся к сельскохозяйственному производству и могут быть использованы в сельскохозяйственном машиностроении, например, при изготовлении зерноуборочных комбайнов, оснащенных зерновым бункером.

Известен способ борьбы со сводообразованием в бункере зернового комбайна, включающий сообщение зерновому вороху вибраций (механических колебаний) по направлению движения вороха [1]
Производительность процесса разгрузки бункера ограничена постоянной частотой колебаний зернового вороха, что при определенных условиях (влажность вороха, его масса, состав и др.) приводит к искусственному сводообразованию, и, следовательно, к использованию дополнительных трудозатрат для разрушения свода, как правило, вручную.

Известен способ разрушения статически устойчивых сводов зернового вороха, реализованный в устройстве и включающий сообщение вороху разнонаправленных колебаний определенной частоты, преимущественно резонансной, с частотой вынужденных колебаний комбайна. Практика показала, что воздействие на ворох резонансными частотами приводит к значительному уплотнению вороха и как следствие к образованию свода. Вероятность этого будет тем выше, чем влажнее ворох, чем больше его масса и засоренность. В итоге стабильность истечения зернового вороха будет нарушаться периодически образованием сводов и необходимостью их дополнительного механического разрушения, что в итоге будет отрицательно сказываться на общей производительности разгрузки зернового бункера.

Задача, на решение которой направлены изобретения, заключается в обеспечении стабильного истечения зернового вороха. Техническим результатом будет повышение производительности разгрузки, например, бункера зерноуборочного комбайна.

Для решения этой задачи в способе борьбы со сводообразованием зернового вороха, включающем сообщение разнонаправленных колебаний и приведение его в псевдоожиженное состояние, колебаниям придают переменные частоты и случайный характер.

Для усиления эффекта колебания формируют в разных точках объема зернового вороха.

Известен зерноуборочный комбайн, содержащий молотилку, заключенную в корпус, и бункер с двускатным днищем, оснащенный виброустройством и установленный наверху молотилки при помощи опорной плоскости и вертикальных упоров [2]
При работе комбайна зерновой бункер воспринимает колебания молотилки (совокупность молотильного барабана, отбойного битера, соломотряса, грохота и других элементов). Суммарные колебания элементов молотилки передаются корпусу и далее бункеру и не оказывают сколько-нибудь значимого эффекта. Для борьбы со сводообразованием бункера используют специальное виброустройство. Таким образом, производительность разгрузки бункера обеспечивается технически сложным устройством, при этом не решается окончательно проблема разрушения сводов.

Известна конструкция зерноуборочного комбайна, включающая поперечно установленное на каркасе с мостом опорных колес аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство, заключенное в корпус со стенками, и зерновой бункер с двускатным днищем. Один из скатов днища выполнен ступенчатым, другой свободно висит над наклонным транспортером [3]
Производительность зерноуборочного комбайна тесно связана с производительностью разгрузки зернового бункера. При разгрузке увлажненного зернового вороха из бункера известного комбайна могут возникнуть традиционные затруднения образование сводов. Для борьбы с ними бункер необходимо оснащать специальным виброустройством либо загружать сухим зерновым ворохом.

Один из скатов днища расположен на наклонном транспортере, который при работе может сообщать ему колебания. Однако разрушения свода не произойдет, так как амплитуды и частоты колебаний транспортера для этого недостаточно. Более того, такие колебания способствуют уплотнению вороха.

Ступенчатая форма ската днища образует переднюю и верхнюю стенки молотильно-сепарирующего устройства, колебаний которого было бы достаточно для приведения вороха в подвижное состояние, но расположение источника колебаний на значительном удалении от выгрузного шнека не оказывает сколько-нибудь значимого влияния на движение граничных со скатом слоев зернового вороха и соответственно на разрушение сводов. Таким образом, конструкция известного зерноуборочного комбайна обладает параметрическим резервом по повышению производительности разгрузки зернового вороха бункера, для раскрытия которого требуется особое техническое решение.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции комбайна и снижении вероятности сводообразования зернового вороха при разгрузке его бункера. Техническим результатом будет упрощение конструкции комбайна и общее повышение производительности его работы.

Для решения этой задачи в зерноуборочном комбайне, содержащем мост, раму с поперечно установленным на ней аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством, заключенным в корпус со стенками, и бункер, включающий двускатное днище, один из скатов днища бункера снабжен продольной балкой, связанной с рамой посредством стоек, а другой выполнен в виде верхней наклонной стенки аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства.

Дополнительно продольная балка и верхняя наклонная стенка аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства выполнены в виде посадочных мест бункера; стойки контактируют со свисающей над мостом частью рамы; зерноуборочный комбайн выполнен одноосным прицепным; общий центр тяжести комбайна и центр тяжести бункера расположены по разные стороны от оси моста.

Проанализируем существенные признаки, включенные в формулу изобретения.

Передача зерновому вороху колебаний при условии сообщения им постоянной частоты ведет к уплотнению вороха. На практике при эксплуатации бункера зерноуборочного комбайна "Дон" [3] уплотнение зернового вороха достигает такой степени, что вибропобудитель работает в режиме реверса, т.е. стенки бункера колеблются, а ворох остается неподвижным. Такой режим эксплуатации быстро приводит к аварии штока гидроцилиндра вибропобудителя.

Переменная частота колебаний 6-8 Гц, используемая в известном устройстве, обеспечивает резонансное разрыхление зерна. В заявляемом способе эффект разрушения сводов реализован за счет использования множества колебаний с переменными частотами: 7-21 Гц молотильно-сепарирующее устройство; 4-5 Гц блок очистки; 7-8 Гц выгрузной шнек бункера и т.д. в разных точках зернового вороха. Разница относительных линейных перемещений составляющих зернового вороха (зерно, межузлия соломы, семена сорняков и прочее) приводит его в подвижное (псевдоожиженное) состояние, при этом вероятность уплотнения вороха сводится к минимуму.

Не исключено, что случайный характер колебаний может привести к некоему установившемуся процессу, аналогичному реализованному в известных устройствах. В этом случае заявляемому способу будут присущи и известные недостатки, но в любом случае такой режим реализации способа будет нехарактерным и ограниченным во времени.

Дополнительно отметим, что наличие зернового вороха с определенным весом и в определенном месте комбайна приводит к проявлению дополнительного эффекта, связанному со сглаживанием вредных воздействий вибраций комбайна и снижением шума работы машины.

Снабжение бункера комбайна продольной балкой наводит на мысль о традиционной конструкции его каркаса. Но в данном случае продольная балка, установленная в определенном месте, передает средней части упругой конструкции ската собственные колебания комбайна (суммарные колебания всех входящих в конструкцию рабочих механизмов) через стойки, связанные с рамой. Таким образом, основная функция стоек передача колебаний, побочная функция - поддержание бункера в заданном положении. Вторым скатом днища бункер опирается на аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство. Побочная функция такого выполнения передача колебаний основного рабочего органа второму скату и соответственно зерновому вороху. Переменный характер суммарных колебаний можно усилить за счет изменения относительных скоростей элементов работающих механизмов. В итоге скаты днища передадут зерновому вороху бункера колебания переменной частоты, обеспечив требуемый технический результат.

Пункт формулы о выполнении продольной балки и верхней наклонной стенки молотильно-сепарирующего устройства в виде посадочных мест выделяет конструкцию бункера из общей конструкции комбайна, показывая его относительную простоту.

Контактирование стойки со свисающей над мостом частью рамы позволяет усилить эффект амплитуды колебаний.

Выполнение комбайна одноосным прицепным увеличивает число степеней свободы, что приводит к усилению эффекта разнонаправленных колебаний.

Расположение общего центра тяжести комбайна и центра тяжести бункера по разные стороны от оси моста позволяет обеспечить переменный характер колебаний, так как по мере изменения массы зернового вороха в ту или другую стороны будут меняться и параметры колебаний. Кроме того, по мере увеличения общей массы комбайна его устойчивое равновесие будет повышаться. Это выгодно отличает комбайн по заявляемому изобретению от аналогичных известных комбайнов [4] где центр тяжести проходит через ось колес. В известных конструкциях из-за неустойчивого равновесия несущие элементы комбайна в динамике получают знакопеременные нагрузки, близкие к предельным, что ведет к необходимости повышения их прочности, а значит, и металлоемкости.

На фиг. 1 показан зерноуборочный комбайн, продольный разрез; на фиг.2 - фрагмент вида комбайна со стороны стойки.

Способ борьбы со сводообразованием зернового вороха осуществлен в зерноуборочном комбайне, состоящем из моста 1 на колесном ходу, рамы 2 с поперечно установленным на ней аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством 3, блока очистки 4 и бункера 5. Бункер 5 включает днище со скатами 6 и 7. Скат 6 снабжен продольной балкой 8, связанной с рамой 2 посредством стоек 9, скат 7 выполнен в виде верхней наклонной стенки 10 аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства 3. Для условий серийного производства комбайна рекомендуется продольную балку 8 и верхнюю наклонную стенку 10 выполнить на бункере 5 в виде его посадочных мест.

Комбайн выполнен одноосным прицепным, при этом стойки 9 контактируют со свисающей над мостом 1 частью рамы 2, а общий центр тяжести комбайна и центр тяжести бункера 5 расположены по разные стороны от оси моста 1.

Способ борьбы со сводообразованием зернового вороха в бункере 5 зерноуборочного комбайна реализуется следующим образом. Вороху сообщаются разнонаправленные колебания работающего комбайна, которые с учетом специфики его конструктивной схемы имеют переменные частоты и случайный характер. Наиболее значимые колебания формируют молотильно-сепарирующее устройство 3 и блок очистки 4, а также домолачивающее устройство 11, загрузочный 12 и выгрузной 13 шнеки, жатвенную часть 14, сницу 15, приводные элементы (не показаны) и некоторые другие механизмы. Результирующие амплитуд колебаний через раму 2 стойки 9 продольную балку 8 и верхнюю наклонную стенку 10 молотильно-сепарирующего устройства 3 передаются зерновому вороху, приводя его в псевдоожиженное состояние. Переменные частоты и случайный характер колебаний не так интенсивно уплотняют ворох, при этом существенно снижают вероятность образования сводов.

Благодаря тому что зоны приложения колебаний разнесены по днищу бункера 5, частота и амплитуда колебаний будут различны в разных точках объема вороха, что также позволит обеспечить более стабильное его истечение.

В целом зерноуборочный комбайн работает следующим образом. Энергосредство (не показано) тянет комбайн за сницу 15 и через вал отбора мощности приводит в движение рабочие органы комбайна. Жатвенная часть 14 обеспечивает тангенциальную подачу хлебного вороха через наклонный транспортер 16 в аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство 3, где происходит его разделение на мелкий и грубый вороха. Грубый ворох выводится за пределы комбайна, мелкий поступает на блок очистки 4, где происходит выделение из него колосового, зернового ворохов и легких (полова и т.д.) фракций. Колосовой ворох поступает на дополнительный обмолот в устройстве 11, зерновой с помощью транспортной системы в бункер 5, легкие фракции выносятся воздушным потоком за пределы блока очистки 4 и комбайна в целом. Заполнение бункера 5 зерновым ворохом происходит равномерно по всему объему. Горки вороха частично разравниваются загрузочным шнеком 12, частично разрушаются за счет вибрации, создаваемой рабочими органами комбайна. После заполнения бункера 5 производят его разгрузку. Для успешной разгрузки бункера 5 все рабочие органы комбайна должны работать в режиме холостого хода. Износом деталей машин при таком режиме эксплуатации можно пренебречь, зато появляется существенный положительный эффект все механизмы комбайна освобождаются от забивания продуктами переработки хлебного вороха. Собственные колебания его рабочих органов и механизмов приводят зерновой ворох бункера 5 в псевдоожиженное состояние. После чего выгрузной шнек 13 успешно транспортирует ворох в промежуточную емкость (кузов автомобиля, прицеп и т.д.). После разгрузки бункера 5 комбайн продолжает работу в обычном режиме.

Таким образом, способ обработки зернового вороха и зерноуборочный комбайн, реализованные согласно изобретениям, позволяют улучшить качественные показатели работы машины и упростить конструкцию, повысив тем самым ее надежность.

Изобретения могут быть использованы в сельскохозяйственном машиностроении, например, при изготовлении зерноуборочных комбайнов, оснащенных зерновым бункером. Способ борьбы со сводообразованием зернового вороха заключается в придании ему колебаний переменной частоты и случайного характера, что позволит снизить вероятность образования сводов и увеличит текучесть вороха. Зерноуборочный комбайн, реализующий способ, содержит бункер 5 с двускатным днищем. Скат 6 бункера 5 снабжен продольной балкой 8, связанной с рамой 2 посредством стоек 9, а скат 7 выполнен в виде верхней наклонной стенки 10 аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства 3. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ борьбы со сводообразованием зернового вороха, включающий сообщение ему разнонаправленных колебаний и приведение его в всевдоожиженное состояние, отличающийся тем, что разнонаправленным колебаниям придают переменные частоты и случайный характер. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что колебания формируют в разных точках объема зернового вороха. 3. Зерноуборочный комбайн, содержащий мост, раму с поперечно установленным на ней аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством, заключенным в корпус со стенками, и бункер, включающий двускатное днище, отличающийся тем, что один из скатов днища бункера снабжен продольной балкой, связанной с рамой посредством стоек, а другой выполнен в виде верхней наклонной стенки аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства. 4. Комбайн по п. 3, отличающийся тем, что продольная балка и верхняя наклонная стенка аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства выполнены в виде посадочных мест бункера. 5. Комбайн по п.3 или 4, отличающийся тем, что стойки контактируют со свисающей над мостом частью рамы. 6. Комбайн по любому из пп.3 5, отличающийся тем, что он выполнен одноосным прицепным. 7. Комбайн по любому из пп.3 6, отличающийся тем, что общий центр тяжести комбайна и центр тяжести бункера расположены по разные стороны от оси моста.