Зерноуборочный комбайн
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в зерноуборочных комбайнах. Элементы питателя подают убранную массу от режущего аппарата в направлении вверх и назад к его разгрузочному концу и далее в питающее отверстие корпуса сепарирующего ротора, расположенного в комбайне в продольном направлении наклонно. В корпусе сепарирующего ротора происходит отделение зерна от примесей. Зерно просыпается через решетные средства корпуса ротора и поступает в сборный элемент для зерна. Примеси засасываются всасывающим вентилятором и удаляются из комбайна. Передняя часть корпуса ротора расположена в области перед осью вращения передних колес и нижней трети общей высоты комбайна, а его задний конец расположен в верхней задней половине комбайна, что обеспечивает высокую производительность сепарации и снижение энергозатрат. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к зерноуборочному комбайну, содержащему сепарирующий аппарат, который содержит приводимый во вращение сепарирующий ротор, расположенный в корпусе ротора с питающей зоной, в которой убранная масса подается в корпус ротора, зоной сепарации с решетными средствами, расположенными в корпусе ротора в этой зоне сепарации, и разгрузочной зоной, которая расположена на разгрузочном конце корпуса ротора, и всасывающий вентилятор, который всасывает воздушный поток по меньшей мере через решетные средства в зону сепарации и разгрузочную зону, и сборный элемент для зерна, расположенный на некотором расстоянии от решетных средств, причем все указанные компоненты расположены таким образом, что часть воздушного потока всасывается в зону сепарации из пространства между решетными средствами и сборным элементом для зерна, а корпус ротора, содержащий сепарирующий ротор, расположен в зерноуборочном комбайне таким образом, что продольная ось корпуса ротора и сепарирующего ротора расположена наклонно с подъемом на угол больше 30° от переднего конца к разгрузочному концу.
Уровень техники
Такой сепарирующий аппарат известен из международной заявки PCT/US 97/02432. Однако описанный в данном документе сепарирующий аппарат имеется в наличии только в виде прицепного зерноуборочного комбайна, который имеет только одну ходовую колесную ось и приводится в движение трактором. Режущий аппарат присоединен к сепарирующему аппарату сбоку, и убранная масса подается в корпус ротора сбоку. Для повышения производительности, которое может быть достигнуто при использовании функциональных принципов технологического процесса сепарирующего аппарата этого типа, желательно использование такого сепарирующего аппарата в самоходном зерноуборочном комбайне. Для правильного функционирования такого сепарирующего аппарата необходимо, чтобы продольная ось корпуса ротора и сепарирующий ротор были установлены с наклоном под углом больше 30° от переднего конца к разгрузочному концу. Это обстоятельство создает трудность размещения такого сепарирующего аппарата в известных самоходных зерноуборочных комбайнах.
Убранную массу необходимо поднимать с помощью корпуса питателя и транспортировать через пространство или зазор, который ограничен снизу передней ходовой осью или поперечными балками рамы машины, сбоку - передними колесами и сверху - площадкой водителя. Нижняя кромка этого зазора обычно расположена примерно над нижней третью высоты комбайна. В обычных зерноуборочных комбайнах с вращающимися рабочими органами молотильные и сепарирующие роторы расположены горизонтально, так что они могут проходить от пространства зазора над передней ходовой осью по всей длине комбайна до разгрузочной зоны у заднего конца. Пример такой компоновки описан в патенте США №4209024. Если встраивать описанный выше сепарирующий аппарат в комбайн по указанному патенту США, необходимо подавать убранную массу в корпус ротора снизу, что обычно требует использования дополнительных питающих элементов. Кроме того, поскольку нижняя питающая зона уже расположена по высоте примерно во второй трети общей высоты зерноуборочного комбайна, это ограничивает общую возможную длину корпуса ротора, который должен быть расположен в комбайне с наклоном, что также ограничивает возможности сепарирующего аппарата по производительности.
Сходная компоновка показана в патенте США №3464419. Корпус сепарирующего ротора имеет небольшой наклон к заднему концу, однако ротор только заходит в пространство над передней ходовой осью и имеет относительно небольшую длину. Очень длинный корпус питателя присоединен к передней части зерноуборочного комбайна для подъема убранной массы вверх и подачи ее в корпус ротора сверху. Недостаток данного решения состоит в том, что корпус питателя не может быть спроектирован достаточно жестким, чтобы нести режущие аппараты с такой шириной захвата и таким весом, которые имеют обычно используемые режущие аппараты.
Согласно компоновке по патенту США №3703802 в зазоре между передней ходовой осью и площадкой водителя может быть расположен молотильный барабан, а от разгрузочного конца молотильного барабана убранная масса подается сверху в питающую зону вращающегося сепарирующего аппарата, который расположен в комбайне ниже по высоте по сравнению с молотильным барабаном. При такой компоновке траектория движения убранной массы через комбайн должна отклоняться несколько раз, что связано с затратами энергии и может вызвать забивание при тяжелых рабочих условиях. Подобное решение описано также в патенте США №4408618.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в размещении сепарирующего аппарата известного типа в самоходном зерноуборочном комбайне благоприятным образом с устранением недостатков, присущих известным компоновочным решениям уровня техники.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи и получение преимуществ достигается за счет корпуса питателя, который содержит элементы, подающие убранную массу от режущего аппарата в направлении вверх и назад к его разгрузочному концу, причем указанный разгрузочный конец расположен на высоте по существу над осью вращения передних колес и в области перед осью вращения передних колес, при этом разгрузочный конец подает убранную массу в питающее отверстие корпуса ротора сепарирующего аппарата, которое расположено в его верхней половине, так что при этом корпус ротора проходит от своей передней части из области перед осью вращения передних колес и нижней трети общей высоты зерноуборочного комбайна до заднего конца, расположенного в верхней задней половине зерноуборочного комбайна.
При таком расположении можно получить большую длину корпуса ротора с высокой потенциальной производительностью сепарации. Рабочие органы внутри корпуса ротора могут быть спроектированы менее агрессивными, так как благодаря увеличенной длине сепарирующего ротора продолжительность нахождения убранной массы внутри корпуса ротора также увеличивается. Это снижает дробление зерен, при этом солома также может измельчаться в меньшей степени, что снижает удельную энергоемкость процесса сепарации. Технический термин «сепарирующий аппарат» не означает, что функция внутри сепарирующего аппарата строго ограничена только сепарацией. На практике может быть оптимально расположение внутри корпуса ротора молотильных элементов, а сепарирующий ротор может быть также оснащен молотильными элементами для молотильного воздействия на убранную массу, которая проходит через корпус ротора. За счет такого решения можно обойтись без специальных молотильных рабочих органов для молотьбы, таких как отдельный молотильный барабан с подбарабаньем. Термины «передний», «задний», «перед», «за, позади» используются в описании по отношению к продольному направлению зерноуборочного комбайна с учетом его движения вперед. Под понятием «задняя часть» зерноуборочного комбайна имеется в виду область, которая расположена от верхней трети до половины высоты комбайна и находится выше или позади оси вращения задних колес комбайна. Высокое положение разгрузочного конца корпуса ротора означает, что имеется достаточное пространство для распределения разгружаемой соломы и других фракций отсева в процессе сепарации и очистки поперечно в стороны и назад по всей рабочей ширине зерноуборочного комбайна, даже если в процессе задействованы измельчители соломы или распределители половы.
За счет того, что корпус ротора и сепарирующий аппарат наклонены на угол больше 30°, создается возможность разместить ось вращения передних колес, переднюю ходовую ось, а также переднюю поперечную балку рамы комбайна позади нижнего переднего конца корпуса ротора и под ним. Тормоза и коробки передач также могут быть размещены под средней частью корпуса ротора. Для такой компоновки предпочтительно, чтобы по меньшей мере в первой одной пятой части длины корпуса не имелось подбарабаньев, решет или подобных устройств, через которые могла бы происходить сепарация фракций убранной массы, так как в этой области трудно разместить элементы для отвода этих фракций, и эти элементы мешали бы размещению элементов рамы, ходовой оси, коробок передач, тормозов и других компонентов.
Для облегчения потока убранной массы из разгрузочной зоны корпуса питателя в питающее отверстие корпуса ротора предложено, чтобы окружная периферия заднего вращающегося элемента корпуса питателя заходила в верхнюю половину передней части корпуса ротора. Кроме того, питающее отверстие корпуса ротора окружено металлическим листом, который проходит по всей ширине корпуса питателя, причем форма металлического листа соответствует форме окружной периферии заднего вращающегося элемента. В целом радиальная окружная периферия заднего вращающегося элемента корпуса питателя частично заходит в верхнюю половину корпуса ротора по криволинейной линии в поперечном разрезе, а форма окружной периферии сепарирующего ротора выполнена в соответствии с окружной периферией заднего вращающегося элемента в пространстве питающего отверстия корпуса ротора таким образом, что они не мешают работе друг друга. За счет этих мер можно обойтись без дополнительного питающего или подающего барабана. В предпочтительном примере выполнения внутри корпуса питателя расположены только два вращающихся элемента: один передний вращающийся элемент и один задний вращающийся элемент. Передний вращающийся элемент может иметь больший диаметр по сравнению с задним вращающимся элементом. Днище корпуса питателя может частично быть выполнено по форме соответствующим форме окружной периферии переднего вращающегося элемента, заднего вращающегося элемента или обоих вращающихся элементов для улучшения подающего воздействия вращающихся элементов на убранную массу.
Перечень чертежей
Далее будет подробно описан пример выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает самоходный зерноуборочный комбайн на виде сбоку,
фиг.2 изображает на виде сбоку самоходный зерноуборочный комбайн, при этом на чертеже обозначены геометрические параметры, представляющие расположение корпуса ротора в комбайне.
Осуществление изобретения
Показанный на фиг.1 зерноуборочный комбайн 2 содержит кабину 4 водителя, двигатель 6 с системой 8 охлаждения, передние колеса 10 с осью 12 вращения, задние колеса 14, режущий аппарат 16 и корпус 18 питателя, который обеспечивает подачу убранной массы от режущего аппарата 16 в питающее отверстие 20 корпуса 22 ротора. Внутри корпуса 22 ротора расположен сепарирующий ротор 24, приводимый от двигателя 6 приводными элементами 26, которые представлены здесь в виде ременных передач. Если смотреть по направлению вдоль оси вращения сепарирующего ротора 24 от питающего отверстия 20 к разгрузочному концу 28 корпуса 22 ротора, передняя секция сепарирующего ротора 24 содержит винтовые лопасти 30, примерно определяющие длину питающей зоны, в которой убранная масса подается в корпус 22 ротора. Средняя и задняя секции сепарирующего ротора 24 оснащены бичами 32, которые примерно определяют длину зоны сепарации по длине корпуса 22 ротора. Следует заметить, что рабочие органы или элементы для подачи убранной массы в корпус ротора и для обмолота и сепарации убранной массы могут быть отличными от винтовых лопастей или бичей, которые упомянуты здесь только в качестве примера. Само собой разумеется, что специалист в данной области может выбрать другие элементы для выполнения желаемых функций. Донная часть корпуса 22 ротора содержит просеивающие решетные средства 34, через которые зерно и полова может выходить из корпуса ротора.
Всасывающий вентилятор 36 создает всасывающий воздушный поток, проходящий, по меньшей мере, через зону сепарации корпуса 22 ротора к разгрузочной зоне 28 и выходящий наружу из корпуса 22 ротора и зерноуборочного комбайна 2. Зерно, выходящее из корпуса 22 ротора через ячейки решетных средств 34, по меньшей мере частично падает на сборный элемент или поддон 38, направляющий зерно за счет гравитационной силы к сборному шнеку 40, который направляет собранное зерно в зерновой конвейер (не показан), подающий зерно в зерновой бункер 42. Воздушный поток, создаваемый вентилятором 36, проходит через промежуточное пространство между решетными средствами 34 и сборным поддоном 38.
Наклонное расположение корпуса 22 ротора и сепарирующего ротора 24 внутри корпуса 22 ротора под углом больше 30° к горизонтальной плоскости дает несколько преимуществ. Во-первых, оно снижает скорость движения убранной массы внутри корпуса ротора к разгрузочному концу 28, так что масса вращается внутри корпуса 22 ротора по более длинной траектории с увеличением возможностей сепарации зерна. За счет того, что гравитационные силы оказывают более эффективное воздействие на более тяжелые фракции убранной массы, такие как зерно, эти фракции имеют тенденцию к более медленному движению через корпус 22 ротора с более высоким эффектом сепарации по сравнению с легкими фракциями убранной массы, такими как солома или полова. Дополнительное преимущество состоит в том, что зерно может собираться с помощью простых сборных элементов 38 и транспортироваться к сборному шнеку без использования дополнительных приводных элементов. При использовании второго сепарирующего ротора 44 в качестве очистного аппарата для фракции зерна и половы, вышедшей из корпуса 22 ротора, также имеет преимущество наклонное расположение корпуса 22 ротора, так как воздушный поток, который проходит вдоль наружной поверхности решетных средств 34 к всасывающему вентилятору 36, не может легко засасывать зерно вверх из-за его веса, так что зерно стремится падать либо на сборный элемент 38, либо во второй выпуск для зерна, ведущий к второму сепарирующему ротору 44.
Корпус 18 питателя содержит по меньшей мере два вращающихся элемента: один передний вращающийся элемент 46 и один задний вращающийся элемент 48. Форма днища 50 корпуса 18 питателя частично приближена к окружности вращения вращающихся элементов 46, 48. Указанная стрелкой 20 линия символизирует поперечную цилиндрическую форму корпуса питателя в области разгрузочного конца с размещенным в этой части корпуса вращающимся элементом 48, причем эта линия может также соответствовать питающему отверстию корпуса 22 ротора. Поперечно расположенная цилиндрическая часть корпуса 18 питателя врезана в верхнюю половину продольно расположенного по существу цилиндрического корпуса 22 ротора. Энергия привода вращения сепарирующего ротора 24, 44 может передаваться подсоединенным к нему снизу элементам, как это символически обозначено стрелкой 52.
На фиг.2 общая длина TL и общая высота ТН зерноуборочного комбайна 2 указаны линиями со стрелками по краям общего вида машины. Общая длина TL измерена от переднего конца корпуса 18 питателя до задней кромки корпуса зерноуборочного комбайна 2. Общая длина RHL корпуса 22 ротора указана линией со стрелками и измерена от передней стенки корпуса 22 ротора до заднего конца, где солома выходит из корпуса 22 ротора к всасывающему вентилятору 36. Если рассматривать корпус 22 ротора в поперечном сечении, а не в продольном разрезе, который показан на фиг.2, можно определить верхнюю половину UH и нижнюю половину LH корпуса 22 ротора. Следует заметить, что верхняя и нижняя части не обязательно представляют собой равные половины, так что понятие «половина» здесь использовано только для обозначения верхней и нижней частей корпуса ротора. Питающее отверстие 20 расположено в верхней половине UH на переднем конце корпуса 22 ротора.
Если общую высоту ТН зерноуборочного комбайна разделить на три участка, можно обозначить их как верхнюю треть UT, среднюю треть МТ и нижнюю треть LT. Передний конец корпуса 22 ротора расположен в области нижней трети LT общей высоты ТН зерноуборочного комбайна. Нижний участок LS вала сепарирующего ротора 24, который заходит в область нижней трети LT общей высоты ТН зерноуборочного комбайна 2, показан жирной черной линией, как и верхний участок US вала сепарирующего ротора, который заходит в верхнюю треть UT общей высоты ТН зерноуборочного комбайна 2.
Как видно на фиг.2, разгрузочный конец корпуса 18 питателя и питающее отверстие 20 корпуса 22 ротора расположены на высоте по существу над высотой Н1, которая определяет расположение над землей оси 12 вращения переднего колеса 10. Разгрузочный конец корпуса 18 питателя и питающее отверстие 20 корпуса 22 ротора расположены также в области перед осью 12 вращения переднего колеса 10, как это обозначено стрелкой R1. В общем плане можно сказать, что разгрузочный конец корпуса 18 питателя и, соответственно, питающее отверстие 20 корпуса 22 ротора расположены в квадрате, положение которого определено стрелками Н2, R1 на фиг.2.
Задняя часть корпуса 22 ротора заходит своим разгрузочным концом 28 в область, которая расположена в квадрате, определенном линией LRH со стрелками обозначения задней половины длины и линией ТНН обозначения верхней половины высоты. Этот квадрат ограничен штриховыми линиями в задней верхней части чертежа зерноуборочного комбайна 2.
При описанном расположении можно разместить корпус 22 ротора в зерноуборочном комбайне 2 таким образом, что общая длина TL будет выдержана как можно более короткой, длина RHL корпуса 22 ротора может быть по возможности большой, и при этом может быть достигнут угол установки корпуса 22 ротора величиной больше 30°, чтобы обеспечить способствующее воздействие гравитационных сил на процесс сепарации.
При расположении корпуса 22 ротора в зерноуборочном комбайне 2 описанным образом можно разместить двигатель 6 также в верхней задней половине зерноуборочного комбайна 2, за задним концом корпуса 22 ротора. Такое размещение выгодно, так как сокращает путь передачи мощности от двигателя к сепарирующему ротору, что дает экономию по затратам и весу. Кроме того, при высоком расположении двигателя устраняется излишнее всасывание системой охлаждения соломы, которая выдувается вниз всасывающим вентилятором 36 и вентилятором второго сепарирующего аппарата. Мощность, необходимая для привода режущего аппарата 16 и элементов 46, 48 питателя, расположенных внутри корпуса 18 питателя, или других рабочих компонентов или генераторов гидравлического давления или электроэнергии, может передаваться валом сепарирующего ротора 24 или 44 от заднего конца зерноуборочного комбайна 2 к его переднему концу. Это дает экономию в отношении элементов трансмиссии и позволяет сохранить ограниченную ширину комбайна. Предназначенная для отбора мощности насадка вала сепарирующего ротора 24, 44 может быть оснащена зубчатыми колесами, которые передают вращательную энергию ведомым валам, гидравлическим насосам, электрическим генераторам, коробкам передач и подобным устройствам. Для наглядности чертежей возможности привода других компонентов обозначены стрелкой 52.
В треугольнике, который определен верхней половиной UH корпуса 22 ротора, задней стенкой кабины 4 и верхней кромкой зерноуборочного комбайна 2, легко разместить зерновой бункер 42. Если в корпусе ротора находится только один сепарирующий ротор (возможно также расположение двух роторов, установленных параллельно рядом друг с другом), пространство зернового бункера 42 может даже заходить вниз вдоль боковых сторон корпуса 22 ротора, так что зерновой бункер 42 будет иметь форму седла.
Для обеспечения достаточного пространства для размещения как можно ниже переднего конца корпуса 22 ротора предпочтительно, чтобы передняя ходовая ось не была сплошной и чтобы в области передних колес рама машины не имела поперечных балок. Для привода передних колес рядом с каждым колесом может быть установлен небольшой гидравлический или электрический двигатель, так что один двигатель приводит одно колесо.
1. Зерноуборочный комбайн, содержащий сепарирующий аппарат, который содержит приводимый во вращение сепарирующий ротор, расположенный в корпусе ротора с питающей зоной, в которой убранная масса подается в корпус ротора, зоной сепарации с решетными средствами, расположенными в корпусе ротора в этой зоне сепарации, и разгрузочной зоной, которая расположена на разгрузочном конце корпуса ротора, и всасывающий вентилятор, который всасывает воздушный поток по меньшей мере через решетные средства в зону сепарации и разгрузочную зону, и сборный элемент для зерна, расположенный на некотором расстоянии от решетных средств, причем все указанные компоненты расположены таким образом, что часть воздушного потока всасывается в зону сепарации из пространства между решетными средствами и сборным элементом для зерна, а корпус ротора, содержащий сепарирующий ротор, расположен в зерноуборочном комбайне таким образом, что продольная ось корпуса ротора и сепарирующего ротора расположена наклонно с подъемом на угол больше 30° от переднего конца к разгрузочному концу, отличающийся тем, что корпус (18) питателя, который содержит элементы (46, 48), подающие убранную массу от режущего аппарата (16) в направлении вверх и назад к его разгрузочному концу, причем указанный разгрузочный конец расположен на высоте Н2 по существу над осью (12) вращения переднего колеса (10) и в области перед осью (12) вращения переднего колеса (10), при этом разгрузочный конец подает убранную массу в питающее отверстие (20) корпуса (22) ротора сепарирующего аппарата, которое расположено в его верхней половине UH, так что при этом корпус (22) ротора проходит от своей передней части из области перед осью (12) вращения переднего колеса (10) и нижней трети LT общей высоты ТН зерноуборочного комбайна (2) до заднего конца, расположенного в верхней задней половине зерноуборочного комбайна (2).
2. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что окружная периферия заднего вращающегося элемента (48) корпуса (18) питателя выступает в верхнюю половину UH переднего конца корпуса (22) ротора.
3. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что питающее отверстие (20) корпуса (22) ротора окружено металлическим листом, который проходит по всей ширине корпуса (18) питателя, причем форма металлического листа соответствует форме окружной периферии заднего вращающегося элемента (48).
4. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что радиальная окружная периферия заднего вращающегося элемента (48) корпуса (18) питателя частично заходит в верхнюю половину UH корпуса (22) ротора по криволинейной линии в поперечном разрезе, а форма окружной периферии сепарирующего ротора (24) выполнена в соответствии с окружной периферией заднего вращающегося элемента (48) в пространстве питающего отверстия (20) корпуса (22) ротора таким образом, что они не мешают работе друг друга.
5. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что в корпусе (18) питателя расположены передний вращающийся элемент (46) и задний вращающийся элемент (48), причем убранная масса непосредственно подается в питающее отверстие (20) корпуса (22) ротора задним вращающимся элементом (48).
6. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что днище (50) корпуса (18) питателя может быть выполнено по форме частично соответствующим форме окружной периферии переднего вращающегося элемента (46), заднего вращающегося элемента (48) или обоих вращающихся элементов.
7. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что в первой одной пятой части длины корпуса (22) ротора не имеется элементов, допускающих сепарацию фракций убранной массы.
8. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что двигатель размещен в верхней задней половине зерноуборочного комбайна (2) за задним концом корпуса (22) ротора.
9. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что мощность, необходимая для привода режущего аппарата (16) и питающих элементов (46, 48), расположенных внутри корпуса (18) питателя или других рабочих компонентов, или генераторов гидравлического давления, или электроэнергии, передается валом сепарирующего ротора (24, 44) от задней части зерноуборочного комбайна (2) к его передней части.
10. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что в треугольнике, определенном верхней половиной UH корпуса (22) ротора, задней стенкой кабины (4) и верхней кромкой зерноуборочного комбайна (2), размещен зерновой бункер (42).
11. Зерноуборочный комбайн по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что для привода передних колес рядом с каждым колесом может быть установлен небольшой гидравлический или электрический двигатель так, что один двигатель приводит одно колесо.
