Привод режущего аппарата Советский патент 1992 года по МПК A01D69/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно, к косилочножатвенным машинам с сегменто- пальцевыми и беспальцевыми режущими аппаратами, широко применяемыми в со- временных зерноуборочных комбайнах и жатках различного функционального назначения.

Цель изобретения - снижение энергоемкости привода режущего аппарата, а так- же повышение его надежности, долговечности и качества среза стеблей растений путем устранения боковых нагрузок, действующих на пяту и спинку ножа со стороны шатуна.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема привода режущего аппарата; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Привод режущего аппарата включает в себя корпус 1, соединенный шарнирно с корпусом 1 кривошип 2, шатун 3, имеющий форму V-образного плоского симметричного рычага, плечи которого расположены друг к другу под прямым углом с вершиной, образованной пересечением их продольных геометрических осей, и коромысло 4, закрепленное одним концом шарнирно в корпусе 1. присоединенное подвижно другим концом к вершине прямого угла V-об- разного рычага и расположенное при этом вне этого угла, обеспечивая с достаточно высокой точностью приближенное прямолинейное движение одной из точек, лежащей на свободном конце плеча шатуна 3.

Подвижные сочленения корпуса 1 с кривошипом 2 и соответственно с коромыслом 4 осуществлены посредством двух аналогичных цилиндрических одноподвижных шарниров 5, представляющих собой враща- тельные кинематические пары пятого класса, широко известные в плоских рычажных механизмах (их детали условно на чертежах не показаны), Кривошип 2 соединен с шатуном 3 посредством пространственного шар- нира 6, снабженного сферическим подшипником скольжения, а соответственно коромысло 4 соединено с шатуном 3 посредством такого же шарнира 6. Свободный конец плеча шатуна 3 при помощи универсального пространственного шарнира 7, снабженного замкнутым объемным упругим элементом, соединен с ножевой пятой 8, жестко связанной со спинкой 9, на которой закреплены жестко режущие сегменты 10 с возможностью возвратно-поступательного перемещения последних вместе со спинкой 9 в прямолинейных направляющих 11 корпуса 1 вдоль оси х (в принятой системе плоских координат хОу с началом в точке О, лежащей на оси вращения шарнира 7). Оптимальные расчетные геометрические параметры звеньев передаточного механизма привода режущего аппарата соответственно составляют: радиус кривошипа 2 равен г, длина коромысла 4 и равная ему длина плеча каждого из рычагов шатуна 3 приняты равными R, межцентровое расстояние цилиндрических шарниров 5 подвески кривошипа 2 и коромысла 4 к корпусу 1 равны а, рабочий ход пяты 8 ножа равен S, (расстояние между ее правой и левой мертвыми точками - ПМТ и ЛМТ) и взаимосвязаны следующими соотношениями R 3,41г; а 4,7r; S 2,87г; а угол наклона линии центров шарниров 5 подвески кривошипа 2 и коромысла 4 к продольной геометрической оси х прямолинейных направляющих 11 для перемещения спинки 9 ножа составляет 45° (горизонтальная ось xi-xi на фиг. 1 параллельна основной оси Ох).

Горизонтальная ось х прямолинейных направляющих 11 для перемещения спинкк 9 ножа расположена выше уровня отрезка линии центров шарниров 5 и не проходит через геометрический центр шарнира 5 подвески коромысла 4, что достигается только строго определенной установкой (положением) шатуна 3 и вершины его прямого угла в механизме, приведенной на рисунке (Е противном случае прямолинейность движения пяты 8 абсолютно исключена, возможно полное заклинивание звеньев, а особая точ ка шатуна 3 будет о писывать замкнутую шатунную кривую, не имеющую прямы участков). Каждый пространственный шарнир 6 состоит из цилиндрического пальца 12, жестко закрепленного в отверстии втулки шатуна 3 и подвижно установленного во втулке кривошипа 2 (или соответственно коромысла 4) при помощи сферического подшипника скольжения, включающего наружную цилиндрическую обойму 13 (кольцо) с внутренним сферическим гнездом и сопряженную с последним внутреннюю сферическую обойму 14, жестко закрепленную на пальце 12, защитный пыльник 15 и масленку 16, предназначенную для смазки подвижных сопряженных деталей данного соединения.

При этом пространственный шарнир 6 выполнен в виде трехподвижного соединения, допускающего некоторое незначительное вращательное перемещение пальца 12 (показано стрелками на чертеже) вокруг осей Х2, yi и zi пространственной системы координат, что крайне необходимо для обеспечения требуемой оптимизации кинематических и динамических параметров передаточного механизма и значительной пространственной компенсации погрешностей геометрического расчета линейных и угловых размеров его звеньев, а также их изготовления и монтажа. Универсальный пространственный шарнир 7 включает в себя цилиндрический палец 17 с шаровой головкой 18, жестко закрепленный в отверстии втулки шатуна 3 и установленный подвижно во втулке пяты 8 ножа, два вкладыша 19 из антифрикционного материала, подвижно сопряженных по скользящей посадке с шаровой головкой 18, наружную кольцевую (стальную) втулку 20, жестко закрепленную во втулке пяты 8, кольцевой амортизатор 21 (объемный упругий элемент), выполненный, например, из твердой резины или полиуретана и закрепленный в замкнутом пространстве, ограниченном втулкой 20, внутренней направляющей кольцевой втулкой 22 и торцовой поверхностью втулки пяты 8, жестко соединенной со спинкой 9 ножа, возвратную пружину 23, установленную подвижно в направляющей втулке 22 и контактирующую через подвижную направляющую шайбу 24, снабженную центральным сквозным отверстием, с вкладышами 19, подвижно установленными (скользящими) во втулке 22. масленку 25 для смазки подвижных деталей и пылезащитный колпак 26 втулки пяты 8. Причем универсальный пространственный шарнир 7 с замкнутым упругим элементом 21 выполнен в виде четырехподвижного демпфирующего сферического соединения, обеспечивающего некоторое вращательное перемещение пальца 17 вокруг осей х, у и z пространственной системы координат и незначительное линейное (поступательное) перемещение вкладышей 19 вместе с пальцем 17 относительно оси z-z (вдоль втулки 22), вполне достаточные и чрезвычайно необходимые для полного устранения пассивной связи звеньев (шатуна 3 и пяты 8), существенного гашения жестких ударных нагрузок во всех кинематических парах, значитель0 ной компенсации неточностей геометрических параметров звеньев, существенного повышения точности прямолинейности движения особой точки шатуна 3 и пяты 8 и значительного улучшения виброакустиче5 ской характеристики всего передаточного механизма.

Двойными дуговыми и прямыми стрелками в тонких линиях на фиг. 1 обозначены знакопеременные направления движения

0 звеньев 4 и 8 передаточного механизма, а одинарной дуговой стрелкой - постоянное направление вращения кривошипа 2.

Привод режущего аппарата функционирует следующим образом. При вращении

5 ведущего звена - кривошип 2 вокруг неподвижной оси цилиндрического шарнира 5 (оси z-z) коромысло 4 совершает возвратно- вращательное движение (качается) вокруг неподвижной оси второго шарнира 5, а ша0 тун 3 участвует при этом в сложном (плоскопараллельном) движении. Кинематически взаимосвязанная с шатуном 3 пята 8 вместе со спинкой 9 ножа совершает в данном случае возвратно-поступательное движение.

5 перемещаясь по оси х-х. Все точки названных выше подвижных звеньев при работе привода перемещаются относительно неподвижного корпуса 1 в параллельных плоскостях (в плоскостях, параллельных

0 плоскости хОу), причем направления их движения соответствуют направлениям стрелок, указанных на. чертеже. При установленных выше номинальных геометрических параметрах звеньев траектории

5 движения точек шатуна 3, лежащих на оси шарнира 7 (оси z-z) с предельно большой точностью, достаточно высокого порядка, приближаются к прямой х-х, т.е. шатунные кривые этих точек максимально приближа0 ются к прямой (теоретически с очень незначительными отклонениями по оси у-у) на всем участке перемещения пяты 8 и спинки 9 при их прямом и обратном ходе. Палец 12 пространственного шарнира 6 при работе

5 имеет возможность свободного поворота во втулке кривошипа 2 или коромысла 4 на некоторый незначительный телесный (пространственный) угол относительно центра сферического подшипника, что в значительной мере способствует повышению точности закона движения спинки 9 ножа, существенному снижению потерь на трение в ножевой паре, улучшению основных динамических характеристик всего привода и требуемой компенсации неточностей монтажа, изготовления и расчета линейных и угловых размеров звеньев и улучшению других важных эксплуатационных качеств передаточного механизма. В связи с тем, что подвижный палец 17 также имеет возможность свободного поворота на некоторый телесный угол относительно центра шаровой головки 18, точки О, лежащей на его центральной продольной оси z-z, и некоторого продольного перемещения по той же оси, т.е. обладает четырьмя степенями подвижности, геометрический центр объемного шарнирного соединения (точка О) будет всегда перемещаться по прямой х-х, абсолютно точно совпадающей с продольной осью поступательного движения пяты 8 и спинки 9 ножа. Таким образом сферический четырехподвижный шарнир полностью компенсирует существующие малые отклонения шатунной кривой в направлении оси у-у от прямолинейности оси х-х, возможные погрешности геометрических параметров звеньев и полностью устраняет действие возникающих вредных боковых (тангенциальных) сил на пяту 8 и спинку 9 со стороны шатуна 3, теоретически и практически при нулевом значении его угла давления, а объемный упругий элемент 21, установленный в этом шарнире, весьма эффективно гасит (демпфирует) вредные колебания и возможные жесткие ударные нагрузки, действующие на сопряженные детали при работе привода, и существенно улучшает его виброакустику и общую динамику.

При работе привода мертвые точки пяты 8 ножа и коромысла 4 несколько смещены (не совпадают по фазе), поэтому раньше достигает своих крайних положений коромысло 4, что надежно и стабильно обеспечивает достаточно мягкий и бесшумный выход из мертвых точек шатуна 3, пяты 8 и спинки 9 ножа режущего аппарата и существенно повышает равномерность и плавность его хода. Коромысло 4 имеет сравнительно небольшой угол качания (менее 40°), следовательно, при сравнительно малом радиусе кривошипа 2, рациональных геометрической форме и распределении масс шатуна 3, устраняющего боковые нагрузки на пяту 8 ножа, удается значительно снизить величины сил и моментов сил инерции, действующих на подвижные на подвижные звенья, обеспечить их высокую степень уравновешенности и в целом высокую степень уравновешенности всего привода на фундаменте. Пространственные шарниры 6 и универсальный шарнир 7 с упругим элементом 21 способствуют отличному демпфированию колебаний составных

звеньев и полностью исключают возможные локальные возмущения всей системы звеньев при эксплуатационных перегрузках привода в период установившегося движения, а масленки 16 и 25 при наличии возвратной

0 пружины 23 и пыльников 15 и 26 обеспечивают хорошие условия смазки сопряженных деталей и надежно предохраняют их от возможного перегрева во время работы. Формула изобретения

5 1, Привод режущего аппарата, содержащий корпус, сегментный нож и его направляющие, пяту, соединенную жестко со спинкой ножа, шатун, подвижно соединенный с пятой и выполненный в виде трехшар0 нирного базисного звена, кривошип и коромысло, соединенные подвижно с шатуном и шарнирно закрепленные в корпусе, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости, а также повыше5 ния надежности, долговечности привода и качества среза стеблей растений путем устранения боковых нагрузок, действующих на пяту и спинку ножа со стороны шатуна, кривошип и коромысло соединены с шатуном

0 посредством пространственных шарниров, снабженных сферическими подшипниками скольжения, шатун выполнен в форме плоского V-образного симметричного рычага, плечи которого расположены друг к другу

5 под прямым углом, соединен с пятой ножа при помощи универсального пространственного шарнира, снабженного замкнутым объемным упругим элементом, причем линия центров шарниров подвески кривошипа

0 и коромысла к корпусу расположена под углом 45° к оси прямолинейных направляющих перемещения спинки ножа, а отношения длины коромысла, межосевого расстояния шарниров подвески кривошипа

5 и коромысла, а также длины рабочего хода пяты и ножа к радиусу кривошипа составляют соответственно 3,41; 4,76; 2,87.

2.Привод поп. 1,отличающийся тем, что, с целью обеспечения прямолиней0 ности движения пяты и спинки ножа, коромысло, равное по длине плечу V-образного рычага, установлено вне прямого угла шатуна.

3.Привод по п. 1,отличающийся 5 тем, что, с целью компенсации в пространстве неточностей геометрического расчета линейных и угловых размеров звеньев, их изготовления и монтажа, а также обеспечения оптимизации кинематических и динами- ческих параметров механизма,

пространственные шарниры кривошип - шатун и коромысло - шатун выполнены в виде трехподвижных соединений.

4. Привод по п. 1,отличающийся

в кинематических парах, универсальный пространственный шарнир шатун - пята выполнен в виде четырехподвихс- ного демпфирующего сферического со

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к приводам режущих аппаратов жатвенных и косилочных машин для уборки многих тонкостебельных и грубостебельных культур и различных травянистых растений. Цель изобретения -- снижение энергоемкости, а также повышение надежности, долговечности привода и качества среза стеблей растений путем устранения боковых нагрузок, действующих на пяту и спинку ножа со стороны шатуна. Привод режущего аппарата включает в себя корпус 1, соединенный шарнирно с ним кривошип 2, плоский шатун 3, имеющий форму V-образного прямоугольного симметричного рычага, плечи которого равны по длине друг другу, качающееся коромысло 4, закрепленное шарнирно в корпусе 1, одноподвижные шарниры 5 корпуса 1, кривошипа 2 и коромысла 4, пространственные трехподвижные шарниры 6 шатуна 3, кривошипа 2 и коромысла 4, универсальный пространственный четырехподвижный шарнир 7 шатуна 3 и пяты 8 ножа, спинку 9 ножа, жестко соединенную с пятой 8, режущие сегменты 10, закрепленные жестко на спинке 9, и прямолинейные направляющие Постановленные в корпусе 1 для поступательного перемещения пяты 8 и спинки 9 ножа, причем шарнир 6 состоит из цилиндрического пальца 12, закрепленного жестко Ьп С

тем, что, с целью гашения ударных нагрузок 5 единения.

2

повернуто

у,

1

h

Б-Б повернуто I 2lf

19