РОТАЦИОННЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН КОСИЛКИ Российский патент 2007 года по МПК A01D34/63 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в ротационных косилках, применяемых для скашивания естественных и сеяных трав.

Известны бесподпорные ротационно-дисковые рабочие органы косилок, включающие вертикальный приводной вал и диск с шарнирно установленными ножами (Н.И.Кленин, В.А.Сакун. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1994, с.335-336).

Известна ротационная косилка КРН-2,1 (Косилка ротационная КРН-2,1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (ТО). Люберецкое производственное объединение "Завод имени Ухтомского". - М., 1985), а также косилка ротационная навесная КРН - 2,1 А, изготовляемая ЗАО "Люберецкий завод сельскохозяйственного машиностроения" (Косилка ротационная навесная КРН-2,1 А. Инструкция по эксплуатации. М., 2001). Рабочий орган этой косилки включает закрепленный на вертикальном валу диск с двумя шарнирно установленными пластинчатыми ножами.

Бесподпорное резание стеблей осуществляется пластинчатыми ножами, установленными на попарно вращающихся со скоростью 65 м/с навстречу друг другу роторах, а скошенная трава подхватывается ножами и выносится из зоны резания.

Недостатками указанных рабочих органов являются:

- очень большие удельные энергозатраты (превышавшие в 15-20 раз энергозатраты при ручном скашивании);

- излишнее измельчение стеблей, приводящее к потерям до 10% урожая скашиваемых трав;

- интенсивное и неравномерное по длине затупление и изнашивание режущих кромок ножей, требующее частой, через 2-4 часа работы косилки, заточки или замены ножей, обусловленное высокой нагрузкой, приходящейся на единицу длины режущей кромки кожей, так как скашивание травы одним ротором осуществляется лезвиями ножей суммарной длиной 10-12 см при ширине захвата 50 см, а неравномерный износ не позволяет обеспечить самозатачивание;

- удаление скошенной травы вращающимися в горизонтальной плоскости роторами отзывается недостаточно эффективным при густом и высоком травостое, вследствие чего скошенная масса подвергается дополнительному измельчению, что приводит к повышению энергозатрат и потери урожая;

- ротационный рабочий орган с ножами обладает повышенной опасностью и требует специальных мер безопасности: ограждение кабины трактора, удаление людей на расстояние не менее 50 м от работающей косилки, а при наклоне режущего аппарата к горизонту до 7° - не менее 90-100 м.

Известен также наиболее близкий по цели к заявляемому изобретению ротационный режущий аппарат для обеспечения оптимального процесса резания и снижения энергоемкости (А.С. СССР №1644778 опубликовано 30.04.91, Бюл. №16).

Рабочий орган включает вертикальный вал и закрепленные на его нижнем конце вращающиеся в горизонтальной плоскости гибкие режущие элементы-ножи в виде отдельных пластин-сегментов переменной высоты с переменной по длине жесткостью. Величина жесткости и закономерность ее изменения устанавливается из условия соблюдения идентичности режимов скользящего резания предложенного рабочего органа и ручной косы.

Основным недостатком этого рабочего органа является невозможность воспроизведения условий скользящего резания ручной косой при одновременном вращении криволинейных ножей и поступательном движении ротора. Скользящее резание ручной косой характеризуется соотношением между тангенциальным перемещением лезвия S_Т (длина лезвия) и нормальным его перемещением S_H, равным S_Т/S_Н=6, а также соотношением соответствующих скоростей V_Т/V_Н=10. Для выполнения первого условия (S_Т/S_Н=6) применительно к вращающемуся с постоянной угловой скоростью криволинейному лезвию с одновременным поступательным движением центра его вращения (движение косилки) необходимо, чтобы перемещение контактирующей с травостоем передней кромки лезвия в перпендикулярном по отношению к поступательному движению направлении (эквивалентная длина лезвия) равнялось шестикратной величине поступательного перемещения косилки. Это возможно для точек лезвия с радиусом вращения R, равным величине поступательного перемещения косилки, при условии, что их окружное перемещение будет равно 6R, что составляет 0,955 длины окружности радиусом R, т.е. практически соответствует одному обороту каждой точки лезвия. Очевидно, что для криволинейных лезвий в виде спиралей это условие невыполнимо, так как все точки их имеют разные радиусы вращения и, соответственно, разные окружные скорости, а длина развертки всякой вписанной в окружность спирали с центральным углом между наименьшим и наибольшим радиусами ее точек, равным 2π, существенно меньше длины окружности. Длина спирали, вписанной в окружность радиусом R, равны наибольшему радиусу спирали, будет равна длине этой окружности только при условии, что центральный угол между ее наименьшим и наибольшим радиусами превышает 2π, т.е. конец спирали должен перекрывать ее начальный участок, и для этого участка контакт режущей кромки с травостоем невозможен.

Условие соблюдения второго соотношения (V_Т/V_Н=10) определяется из равенства:

2πRω=10R,

откуда необходимое число оборотов лезвия при поступательной скорости V_Н=10R м/с должно быть:

ω=10R/2πR=1,59.

Таким образом, при установке на роторе более одного ножа в процессе резания будут участвовать только их концы, и работа криволинейных ножей будет аналогична работе прямых ножей известных косилок с повторным резанием стеблей, интенсивным изнашиванием концов ножей и другими отмеченными выше недостатками. Другим существенным недостатком рассматриваемого рабочего органа является чрезвычайная сложность конструкции.

Задачей изобретения является снижение удельных энергозатрат на скашивание, сокращение потерь урожая и уменьшение затрат времени на обслуживание режущих инструментов элементов косилки, а также обеспечение качественного среза.

Решение указанной задачи достигается тем, что предлагаемый ротационный рабочий орган косилки, включающий ротор, выполненный в виде пустотелого усеченного конуса с кольцевым фланцем на нижнем основании, с шлицевой ступицей у верхнего основания и расположенными на поверхности ротора двумя наклонными криволинейными пластинами, установленными под острым углом относительно направления и плоскости вращения, а также режущий элемент, выполненный в виде плоского кольцевого диска с заостренной наружной кромкой, установленного соосно с ротором и закрепленного на его фланце, согласно изобретению при вращении в горизонтальной плоскости с одновременным поступательным движением обеспечивает оптимальный в энергетическом отношении режим скользящего резания, постоянный контакт режущей кромки с травостоем, исключающий повторное резание стеблей, а также эффективное удаление скошенной массы из зоны резания с поднятием ее над ротором вращающимися наклонными пластинами. Сокращение затрат времени на обслуживание и замену режущих элементов достигается снижением интенсивности изнашивания лезвия в процессе работы за счет увеличения отношения длины его режущей кромки к ширине захвата скашиваемого травостоя до 3,5, что в 15 раз больше такого отношения у известной косилки КРН-2,1, а также тем, что благодаря равномерному износу предлагаемого режущего элемента он может быть выполнен самозатачивающимся и сохранять в процессе работы заданный оптимальный угол заточки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид ротационного рабочего органа косилки, на фиг.2 - разрез, вид сбоку, на фиг.3 - вид сверху.

Рабочий орган содержит ротор 1 в виде пустотелого конуса с фланцем 2 и шлицевой ступицей 3; режущий элемент 4 в виде плоского кольца с заостренной наружной кромкой, закрепленного на фланце 2 ротора винтами 5; две пластины криволинейной формы 6, установленные на поверхности ротора наклонно, под острым углом по отношению к направлению и плоскости вращения ротора, при этом внешние кромки пластин имеют переменный радиус, убывающий в противоположном вращению направлении от начального ρ₀, равного:

ρ₀=R-Δ,

где R - радиус режущей кромки лезвия;

Δ - зазор (расстояние от режущей кромки до начала пластины 6), Δ≈40-60 мм;

до конечного ρ_к, равного

ρ_к=ρ₀-S_0,5,

где S_0,5 - величина поступательного перемещения ротора за 0,5 оборота ротора, определяемая в зависимости от принятого отношения V_Т/V_Н (при V_Т/V_Н=10, S_0,5=0,31R).

Ротационный рабочий орган косилки работает следующим образом.

При вращении установленного на приводном валу ротора и одновременном поступательном движении косилки режущий элемент осуществляет бзсподпорное скользящее резание стеблей при непрерывном контакте с травостоем, а вращающиеся вместе с ротором установленные на его поверхности наклонные пластины захватывают срезанную траву и удаляют ее из зоны резания, поднимая над ротором.

Такой способ удаления скошенной травы обладает очевидным преимуществом по сравнению с принятым в известных ротационных косилках разбрасыванием травы ножами в горизонтальной плоскости, т.к. трава не подвергается повторному резанию и не препятствует движению косилки.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в ротационных косилках, применяемых для скашивания естественных и сеяных трав. Ротационный рабочий орган косилки содержит ротор с вертикальной осью вращения и режущий элемент. Режущий элемент выполнен в виде плоского кольцевого диска с заостренной наружной кромкой, установленного соосно с ротором и закрепленного на его нижнем основании. Ротор выполнен в виде пустотелого усеченного конуса с кольцевым фланцем на нижнем основании и шлицевой ступицей у верхнего основания и имеет две пластины криволинейной формы, установленные на поверхности ротора наклонно, под острым углом относительно направления и плоскости вращения. Достигается снижение удельных энергозатрат на скашивание, сокращение потерь урожая и уменьшение затрат времени на обслуживание режущих элементов косилки, а также обеспечение качественного среза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротационный рабочий орган косилки, содержащий ротор с вертикальной осью вращения, режущий элемент, отличающийся тем, что режущий элемент выполнен в виде плоского кольцевого диска с заостренной наружной кромкой, установленного соосно с ротором и закрепленного на его нижнем основании, а ротор выполнен в виде пустотелого усеченного конуса с кольцевым фланцем на нижнем основании и шлицевой ступицей у верхнего основания и имеет две пластины криволинейной формы, установленные на поверхности ротора наклонно под острым углом относительно направления и плоскости вращения.2. Ротационный рабочий орган косилки по п.1, отличающийся тем, что внешние кромки криволинейных пластин, установленных на роторе, имеют переменный радиус, величина которого меньше величины радиуса режущей кромки дискового режущего элемента и убывающий в противоположном вращению направлении.