Механизм привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в приводах молотильных барабанов зерноуборочных комбайнов. Механизм привода содержит клиновидный шкив со ступицей на валу барабана. Ступица выполнена в виде двух концентрических частей с возможностью их взаимного вращения. Внешняя часть ступицы принадлежит непосредственно шкиву и по образующим посадочного отверстия имеет шлицевые пазы полукруглой формы. Внутренняя часть ступицы соосно закреплена на валу молотильного барабана и охвачена замкнутым эллиптическим пазом полукруглого сечения. В замкнутом эллиптическом пазу размещены шары для сочетания с внешней частью ступицы. Выполнение ступицы из двух частей с возможностью их взаимного вращения обеспечивает стабильность технологического процесса и щадящий режим работы двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению.

Известны механизмы приводов молотильных барабанов зерноуборочных комбайнов, представляющие собой клиноременную передачу, ведущий шкив которых расположен на промежуточном валу, а ведомый - непосредственно на валу молотильного барабана (см.: Заводские руководства к комбайнам “Нива”, “Сибиряк”, “Колос”, “Дон-1500” и др.).

Также известен приводной механизм молотильного барабана сельскохозяйственной машины (см. а.с. СССР №1130165, кл. А 01 F 12/56 - прототип), содержащий приводной клиновидный шкив со ступицей на валу барабана.

Недостатки известных технических решений заключаются в следующем.

При работе комбайна очень часто мощность валка превосходит расчетные (эксплуатационные) нормы. В этом случае необходимо срочно уменьшить секундную подачу хлебной массы, т.к. вращающий момент молотильного барабана оказывается недостаточным для ее протаскивания через рабочий зазор. Это сопровождается предельной нагрузкой на двигатель с неоправданным расходом топлива, снижением технологически необходимой частоты вращения барабана и, как следствие, недомолотом, не говоря о снижении производительности. Без срочного уменьшения секундной подачи двигатель глохнет, рабочий процесс прерывается. Для оперативного исправления этой ситуации в современном зерновом комбайне предусмотрен вариатор ходовой части, позволяющий по сигналу датчиков, установленных в наклонной камере, автоматически уменьшать поступательную скорость комбайна под действием гидромеханизма вариатора. Эту операцию можно осуществить и ручным способом, но в любом случае резкое увеличение секундной подачи сопровождается вышеупомянутыми недостатками. Особенно ярко они проявляются при встрече молотильного барабана с увеличенной по мощности порцией валка, которая, пройдя датчики в наклонной камере, дала сигнал вариатору на уменьшение поступательной скорости комбайна, но сама осталась по-прежнему непосильной для молотильного аппарата. Упомянутые недостатки можно устранить, если снабдить молотильный барабан устройством, позволяющим ему автоматически и мгновенно реагировать увеличением своего вращающего момента, независимо от двигателя, на внезапное увеличение секундной подачи хлебной массы. Это возможно при условии некоторого снижения частоты вращения барабана, что и происходит при встрече молотильного барабана с увеличенной по мощности порцией валка. Поскольку обмолачиваемый слой находится в более напряженном состоянии протаскивания по сравнению с номинальным, то и недомолота быть не может.

Техническим решением задачи является обеспечение надежной стабильности технологического процесса, щадящего режима работы двигателя, повышения производительности комбайна и экономии топлива.

Поставленная задача достигается тем, что в механизме привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна, содержащем приводной клиновидный шкив со ступицей на валу барабана, ступица выполнена в виде двух концентрических частей с возможностью их взаимного вращения, внешняя из которых принадлежит непосредственно шкиву и по образующим посадочного отверстия имеет шлицевые пазы полукруглой формы, а внутренняя соосно закреплена на валу и охвачена замкнутым эллиптическим пазом полукруглого сечения, в котором расположены шары для сочетания с внешней частью ступицы.

Новизна изобретения усматривается в том, что при внезапном увеличении секундной подачи хлебной массы, молотильный барабан автоматически и мгновенно увеличивает свой вращающий момент независимо от двигателя.

По данным патентной и научно-технической литературы заявляемая конструкция механизма привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.

Промышленная применимость обусловлена тем, что возможно использование механизма привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна для повышения производительности комбайна.

На фиг.1 представлена принципиальная схема механизма привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна, на фиг.2 - вид сбоку.

Механизм привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна содержит приводной клиновидный шкив 1 со ступицей, которая выполнена из концентрических частей с возможностью их взаимного вращения. Внешняя часть 2 ступицы по образующим посадочного отверстия содержит шлицевые пазы 3 полукруглой формы и охватывает внутреннюю часть 4 ступицы, которая установлена соосно с валом барабана 5 и представляет с ним единое целое. Внутренняя часть 4 ступицы окружена замкнутым эллиптическим пазом 6 полукруглого сечения, в котором расположены шары 7 для сочетания с внешней частью 2 ступицы.

Механизм привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна работает следующим образом.

В рабочем процессе внешняя часть 2 ступицы является ведущей по отношению к внутренней части 4 ступицы, и передача вращающего момента от шкива 1 к валу 5 молотильного барабана осуществляется следующим образом.

Один оборот ведущей части 2 ступицы относительно ведомой части 4 ступицы влечет за собой один эллиптический проход шара 7 по пазу 6, который сопровождается двумя импульсами сил в соответствии с теоремой об изменении количества движения где m - масса шара, - скорость его движения, Δt - время прохождения шаром полупериметра эллиптического паза вдоль большой оси, - импульс силы, реализуемый на этом участке. Первый импульс силы совершается в пределах “фронтального” полупериметра эллиптического паза, второй - в пределах противоположного, “зеркального” полупериметра при движении шара в обратном направлении. От числа шаров, конструктивно попадающих в пределы полупериметра эллиптического паза, зависит величина суммарного импульса этих шаров. Такая же картина происходит и с шарами противоположного полупериметра, где векторная величина их суммарного импульса сил направлена противоположно векторному значению сил предыдущего полупериметра. В конечном итоге, вращающий момент внешней части 2 ступицы трансформируется в скользящую пару сил, которая вращает внутреннюю часть 4 ступицы. Поскольку окружные скорости внешней части 2 ступицы и шара 7, принадлежащего шлицевому пазу 6, одинаковы, но при этом шар движется синусоидально, то, при отсутствии нагрузки на валу барабана 5, налицо изначальная редукторная способность механизма. В дальнейшем, при встрече молотильного барабана с внезапно увеличенной секундной подачей хлебной массы, вал барабана 5 и внутренняя часть 4 ступицы теряют обороты, что увеличивает в единицу времени число относительных оборотов внешней 2 и внутренней 4 частей ступицы, т.е. увеличивается число импульсов сил как каждым шаром в отдельности, так и их суммарное число. Увеличивается и значение скользящей пары сил, которая вращает внутреннюю часть ступицы 4, а следовательно и барабан.

Таким образом, кратковременное снижение оборотов барабана компенсируется увеличением вращающей его пары сил, и ее значение будет тем больше, чем больше будет ненормированная доза хлебной массы, встретившаяся с молотильным барабаном. При этом хлебная масса протаскивается через молотильный зазор независимо от двигателя, а в результате перенапряженного состояния протаскивания недомолот исключается.

Варьируя диаметрами частей ступиц, количеством, диаметром и массой шаров, а также углом наклона секущей плоскости эллиптического паза, можно достичь чрезвычайно разнообразных характеристик шарового механизма. Зная необходимую величину вращающего момента барабана при номинальной нагрузке, а также оптимальную частоту его вращения, можно рассчитать по упомянутой выше теореме частоту вращения внешней части 2 ступицы, а следовательно и диаметр приводного клиновидного шкива, который должен быть меньше диаметра соответствующего ему аналога для конкретной машины.

Итак, кратковременные снижения частот вращении молотильных барабанов с существующим механизмом привода и с приводом посредством шарового механизма дают совершенно противоположные эффекты по всем эксплуатационно-технологическим показателям.

Таким образом, решаются все поставленные задачи. Кроме того, необходимо отметить мягкую работу молотильного аппарата вообще, а также то, что молотильный аппарат с предлагаемым механизмом привода барабана никогда не забьется.

Формула изобретения

Механизм привода молотильного барабана зерноуборочного комбайна, содержащий приводной клиновидный шкив со ступицей на валу барабана, отличающийся тем, что ступица выполнена в виде двух концентрических частей с возможностью их взаимного вращения, внешняя из которых принадлежит непосредственно шкиву и по образующим посадочного отверстия имеет шлицевые пазы полукруглой формы, а внутренняя соосно закреплена на валу и охвачена замкнутым эллиптическим пазом полукруглого сечения, в котором расположены шары для сочетания с внешней частью ступицы.

РИСУНКИ