Очистка зерноуборочного комбайна

Очистка зерноуборочного комбайна

Реферат

 

Изобретение предназначено для очистки зернового вороха при уборке зерновых культур, а также семян бобовых, злаковых и овощных культур, и может быть использовано в сельском хозяйстве. Очистка зернового вороха содержит верхний и нижний решетные станы, стрясную доску с решетной надставкой, скатный воздухопроницаемый лист, вентилятор с рабочими колесами. Корпус вентилятора выполнен в виде обечайки и сопряженных с ней стенок, образующих основной и дополнительный патрубки. В корпусе установлена радиальная перегородка, верхний торец которой расположен в зоне начала скатного воздухопроницаемого листа, а нижний - с зазором над обечайкой. На выходе основного патрубка установлен перфорированный клапан. Дополнительный патрубок имеет вспомогательный канал с входной частью и воздухораспределительной частью. Указаны оптимальные значения конструктивных параметров устройства, которые обеспечивают повышение качества сепарации и уменьшение потерь зерна за счет лучшего воздухораспределения в рабочей зоне очистки. 1 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к конструкции зерноуборочного комбайна.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при уборке зерновых культур, например пшеницы, ячменя, риса, сои и других, а также семян бобовых (клевера, люцерны), семян злаковых (тимофеевки, райграса), а также семенников стеблевых и овощных культур.

Известна очистка зерноуборочного комбайна (см. патент СССР 1805830, М. кл. А 01 D 41/12, А 01 F 12/44, 1993), содержащая верхний и нижний решетные станы, стрясную доску с решетной надставкой, скатный воздухопроницаемый лист, вентилятор с двумя рабочими колесами осевого типа, установленными по краям корпуса, выполненного в виде обечайки и сопряженных с ней передней и нижней стенок и разделенного на основной и дополнительный патрубки радиально закрепленной на плоском щите перегородкой, верхний торец которой расположен в зоне начала скатного воздухопроницаемого листа, а нижний торец - над обечайкой с зазором, при этом на выходе основного патрубка установлен перфорированный клапан, а дополнительный патрубок имеет вспомогательный канал, входная часть которого образована стрясной доской и скатным воздухопроницаемым листом.

Недостатком этой очистки является то, что в ее конструкции не указана совокупность оптимальных значений конструктивных параметров, обеспечивающих повышение качества сепарации и уменьшение потерь зерна за счет лучшего воздухораспределения в рабочей зоне очистки. Кроме того, значительное гидравлическое сопротивление элементов очистки, обеспечивающих подтекание воздушного потока к нижнему решету, приводит к недостаточному обдуванию начального участка нижнего решета и дополнительным вихревым движениям в зоне нижней полки клапана, а пологий вход воздушного потока в решетную надставку приводит к недостаточно эффективному воздействию его на зерновой ворох на решетной надставке.

Наиболее близким аналогом является очистка зерноуборочного комбайна (см. патент РФ 2024221, М. кл. А 01 D 41/12, А 01 F 12/44, 1994), содержащая стрясную доску с пальцевой гребенкой и расположенную под последней с образованием проема относительно заднего конца стрясной доски решетную надставку, верхнее и нижнее решета, скатный воздухопроницаемый лист, установленный с частичным перекрытием нижнего решета, причем под стрясной доской и скатным воздухопроницаемым листом расположен корпус вентилятора с рабочими колесами осевого типа, выполненный в виде обечайки и сопряженных с ней передней и нижней стенок, образующих основной и дополнительный патрубки с радиально закрепленной на плоском щите перегородкой, верхний торец которой расположен в зоне начала скатного воздухопроницаемого листа, а нижний торец - над обечайкой с зазором, при этом на выходе основного патрубка установлен перфорированный клапан, а дополнительный патрубок имеет вспомогательный канал, входная часть которого образована стрясной доской и скатным воздухопроницаемым листом.

Недостатком этой очистки является то, что интенсивный воздушный поток направлен под небольшим углом к решетной надставке и в основном скользит вдоль последней. Такой пологий вход приводит к тому, что векторы скорости воздушного потока и поступающего на начало решетной надставки зернового вороха различаются незначительно, и воздушный поток лишь ускоряет, но недостаточно эффективно разрыхляет ворох. Еще одним недостатком указанных очисток является существенная неравномерность воздушных потоков по ширине очистки в начале решетной надставки.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение качества сепарации и уменьшение потерь зерна за счет лучшего воздухораспределения в рабочей зоне очистки.

Поставленная задача при известности вышеуказанной конструкции решается за счет того, что длина входной части вспомогательного канала меньше половины его высоты, при этом нижняя часть радиальной перегородки повернута относительно оси, проходящей через вал вентилятора, в сторону дополнительного патрубка на острый угол от вертикали. И кроме того тем, что верхний торец перегородки смещен в сторону скатного воздухопроницаемого листа от начала последнего на величину, не превышающую 0,15D, где D - диаметр рабочего колеса вентилятора. Причем перфорированный клапан установлен относительно рабочих колес с зазорами, величина которых находится в пределах (0,1-0,4)D, а зазор между перфорированным клапаном и нижней стенкой корпуса вентилятора составляет (0,04-0,2)D. А также тем, что нижняя стенка корпуса вентилятора имеет длину меньше диаметра рабочего колеса и установлена с углом подъема до 35^o.

Такое конструктивное исполнение позволяет наиболее полно обеспечить воздухораспределение в соответствии с поставленной технической задачей.

Поиск, проведенный по техническим источникам информации, показал, что заявленная совокупность неизвестна, то есть она соответствует условию патентоспособности изобретения "новизна".

Поскольку данное техническое решение выполнено из известных узлов, то оно соответствует условию "промышленная применимость". А так как конструктивные особенности данного изобретения получены экспериментальным путем и неочевидны для специалистов, то оно соответствует условию "изобретательский уровень".

Описанные выше особенности и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из следующего конкретного описания выполнения очистки зерноуборочного комбайна и прилагаемого чертежа, на котором показано устройство для очистки зернового вороха согласно изобретению.

Очистка зерноуборочного комбайна содержит стрясную доску 1 с решетной надставкой 2, причем в конце стрясной доски 1 установлена пальцевая гребенка 3, верхний решетный стан 4 с жестко закрепленным в его остове верхним решетом 5 и с помощью шарнира 6 с удлинителем 7, устройство регулирования 8 наклона удлинителя 7 и нижний решетный стан 9 с нижним решетом 10, фиксируемым в стане 9 в передних 11 и задних 12 отверстиях и скатом 13, скатный воздухопроницаемый лист 14, расположенный в основном под решетной надставкой 2. Корпус 15 вентилятора с двумя рабочими колесами 16 осевого типа правого и левого вращения одинакового диаметра D, установленными по краям корпуса, выполнен в виде обечайки 17 и сопряженных с ней передней 18 и нижней 19 стенок. Внутри корпуса 15 установлена выполненная из двух половин и закрепленная с двух сторон на плоском щите 20 радиальная перегородка 21, образующая с нижней 19 стенкой основной 22 и с передней 18 стенкой дополнительный 23 патрубки для распределения воздушных потоков. Причем на выходе основного 22 патрубка смонтирован перфорированный клапан 24, а дополнительный патрубок 23 переходит во входную часть 25 вспомогательного канала 26, высота которого на входе определяется расстоянием между образующими входную часть элементами: стрясной доской 1 и начальным участком скатного воздухопроницаемого листа 14. Воздухораспределительный участок с попутным расходом и притокам воздуха вспомогательного канала 26 образован решетной надставкой 2 и скатным воздухопроницаемым листом 14. Верхний торец радиальной перегородки 21 расположен в зоне начала скатного воздухопроницаемого листа 14, а нижний торец расположен над обечайкой 17 с зазором. Очистка опирается на раму комбайна с помощью двуплечих рычагов 27, задних рычагов 28 верхнего стана 4 и задних рычагов 29 нижнего стана 9. Колебательное движение очистки осуществляется кривошипно-шатунным механизмом 30.

Для отработки параметров входной части 25 вспомогательного канала 26 были выполнены аэродинамические и технологические (полевые) испытания. При проведении испытаний высота вспомогательного канала на входе была равна 100 мм, а длина входной части вспомогательного канала L изменялась от 0 до 100 мм, то есть либо достигала высоты вспомогательного канала 26 на входе, либо начало вспомогательного канала находилось в одной вертикальной плоскости с началом решетной надставки. При максимальной длине входной части 25 вход воздушного потока в решетную надставку определяется направлением стрясной доски, в результате чего поток направлен под небольшим углом (примерно 10 град) к решетной надставке и в основном скользит вдоль нее. Такой пологий вход приводит к тому, что векторы скорости потока и подаваемого к началу решетной надставки зернового вороха различаются незначительно, и воздушный поток лишь ускоряет, но недостаточно эффективно разрыхляет зерновой ворох. Изменить вектор скорости регулированием наклона гребенок не представляется возможным не только потому, что гребенки благодаря гофрам на поверхности воздухопроницаемы даже в закрытом положении, но главным образом потому, что предельное открытие гребенок решетной надставки не должно превышать примерно 8-10 мм, так как превышение указанных значений вызывает диффузорный эффект. Диффузорный эффект вызывается тем, что высота входной части вспомогательного канала существенно меньше выходного сечения воздухораспределительного участка, определяемого длиной решетной надставки, и приводит к резкому падению скорости над основной частью решетной надставки. Положительное влияние укорочения входной части 25 вспомогательного канала начинается при длине ее, не превышающей половины высоты канала. Укорочение входной части вспомогательного канала примерно на три четверти высоты канала приводит к оптимальному перераспределению скорости над решетом наддува: заметному, примерно на 18%, повышению в самом начале с последующим небольшим "прогибом" на остальной части решета наддува. При этом дополнительно в начале решетной надставки вектор скорости потока поворачивается в сторону зернового вороха. В результате воздушный поток более интенсивно воздействует на ворох. Полевые опыты позволили установить, что таким образом не только обеспечивается снижение потерь зерна, но и зависимость потерь от нагрузки становится более пологой.

Поворот нижней части радиальной перегородки 21 относительно оси, проходящей через вал вентилятора, в сторону дополнительного патрубка 23 на острый угол, величина которого должна быть преимущественно меньше или равна 30^o, при одновременном увеличении зазора нижнего торца перегородки относительно обечайки корпуса до величины не более 0,1D - диаметра рабочего колеса вентилятора, приводит к значительному (примерно на 11%) увеличению скорости над нижним решетом, причем указанное повышение происходит наиболее благоприятным образом: основное повышение - приблизительно на треть - в начале нижнего решета. Полевые испытания показали, что при этом происходит снижение потерь зерна и одновременно повышается выделение примесей.

Смещение верхнего торца перегородки 21 в сторону стрясной доски 1 как бы удлиняет входную часть 25 вспомогательного канала 26 и тем самым вызывает негативный результат, то есть приводит к увеличению потерь зерна. Поэтому эффективным будет смещение верхнего торца перегородки в сторону скатного воздухопроницаемого листа уже на величину 0,08D - диаметра рабочего колеса вентилятора. Основным результатом этого является снижение неравномерности потоков в самом начале решетной надставки, где взаимное расположение верхней кромки и скатного листа показано при крайнем левом положении кривошипа 30. При дальнейшем поднутрении верхнего торца до 0,12D дополнительно происходит заметное, в среднем на 17%, улучшение потоков над нижним решетом, причем преимущественно в начале решета. Потоки над верхним решетом почти не меняются. Предельным является смещение верхнего торца радиально закрепленной относительно оси вентилятора перегородки в сторону скатного воздухопроницаемого листа от начала последнего на величину не более 0,15D - диаметра рабочего колеса вентилятора, так как при поднутрении 0,16D начинается ухудшение потоков над нижним решетом.

Смещение перфорированного клапана 24 к рабочим колесам 16 вентилятора с образованием зазоров с последними в пределах (0,1-0,4)D приводит к дополнительному повышению скорости в начале нижнего решета 10 (примерно на 6%) с последующим резким снижением к концу. При этом, как показали полевые испытания, обеспечивается снижение потерь зерна. При приближении нижней кромки клапана 24 к нижней стенке 19 корпуса 15 вентилятора менее 0,04D визуально наблюдается появление легких примесей в бункере, что связано со слишком близким размещением клапана 24 и нижней стенки 19 корпуса 15 вентилятора. Одновременное заметное снижение и сорных примесей, и потерь зерна имеет место при установке клапана 24 и нижней стенки 19 корпуса 15 вентилятора с зазором (0,04-0,2)D, то есть уменьшенным по меньшей мере вдвое в сравнении с наибольшим зазором с рабочими колесами вентилятора. Указанные значения обоснованы экспериментально и получены из математической модели процесса по сорным примесям. Заметно улучшение потоков над нижним решетом: в среднем повышение скорости над нижним решетом в сравнении с прототипом составляет примерно 13%, а в начале нижнего решета скорость повышается почти на треть, что достигается за счет снижения гидравлического сопротивления элементов очистки, обеспечивающих подтекание воздушного потока к нижнему решету, а именно: поворота нижней части радиальной перегородки, смещения клапана и установки нижнего решета под большим углом, а именно с наклоном меньше или равным 3,5^o.

Кроме того, укорочение нижней стенки 19 корпуса 15 вместе со смещением клапана 24 позволяет уменьшить вихревые движения в зоне нижней полки клапана 24. При этом нижняя стенка 19 корпуса 15 вентилятора должна иметь длину меньше диаметра рабочего колеса вентилятора, предпочтительно в пределах (0,7-0,9)D.

При увеличении наклона нижней стенки 19 корпуса 15 вентилятора от 25 до 35^o потоки верхнего и нижнего решет, в основном во второй половине, несколько ослабевают в связи с сужением основного патрубка и увеличением общего гидравлического сопротивления системы, но становятся более эффективными с точки зрения снижения потерь зерна в связи с изменением вектора скорости воздушных потоков над основной частью верхнего решета 5, поэтому нижняя стенка корпуса вентилятора должна быть установлена с углом подъема до 35^o, преимущественно в пределах 25-30^o.

Дополнительно нижнее решето 10 опущено в нижнем стане 9 и установлено с увеличенным углом подъема, преимущественно меньше или равным 3,5^o, так как с увеличением наклона нижнего решета от 0,7 до 3,5^o воздушные потоки в начале решета усиливаются примерно в 1,3 раза, причем наибольшее положительное влияние оказывает перемещение нижнего решета 10 в передних 11, а не в задних 12 отверстиях нижнего стана 9.

Очистка зерноуборочного комбайна работает следующим образом. В процессе сепарации зерновой ворох поступает сначала на стрясную доску 1, затем на решетную надставку 2, где происходит обработка вороха воздушным потоком и разделение его на фракции. Прошедшая через решетную надставку 2 зерновая фракция поступает на скатный воздухопроницаемый лист 14. Далее зерновая фракция со скатного воздухопроницаемого листа 14 и верхнего решета 5 поступает на нижнее решето 10. При этом крупная фракция - солома, колосья и тому подобное - с верхнего решета 5 идут сходом до удлинителя 7 верхнего решета, где выделяются колоски. При прохождении зернового вороха по верхнему решету 5 из него также выдувается легкая фракция. Остатки крупных примесей (части недомолоченных колосков, соломка и тому подобное) поступают в колосовой шнек. Зерновая фракция, попавшая на нижнее решето 10, проходит окончательную обработку - зерно проходом поступает на скат 13 и далее в зерновой шнек. При прохождении зерна по нижнему решету 10, где оно проходит повторную обработку воздушным потоком, выделенные легкие примеси направляются за пределы очистки зерноуборочного комбайна или в копнитель (на чертеже не показан). Колебательное движение очистки осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма 30, двуплечих рычагов 27 и задних рычагов 28, 29 верхнего стана 4 и нижнего стана 9.

Такое выполнение очистки зерноуборочного комбайна позволяет обеспечить высокоэффективные режимы работы, уменьшить зависимость потерь от нагрузки на очистку, более гибко приспособиться к условиям уборки и, следовательно, снизить потери зерна и повысить качество технологического процесса сепарации при уборке различных культур в разных почвенно-климатических условиях. После проведения госиспытаний предлагаемая очистка рекомендована в производство.

Формула изобретения

Очистка зерноуборочного комбайна, содержащая верхний и нижний решетные станы, стрясную доску с решетной надставкой, скатный воздухопроницаемый лист, вентилятор с двумя рабочими колесами осевого типа диаметром D, установленными по краям корпуса, выполненного в виде обечайки и сопряженных с ней передней и нижней стенок и разделенного на основной и дополнительный патрубки радиально закрепленной на плоском щите перегородкой, верхний торец которой расположен в зоне начала скатного воздухопроницаемого листа, а нижний торец - над обечайкой с зазором, при этом на выходе основного патрубка установлен перфорированный клапан, а дополнительный патрубок имеет вспомогательный канал, входная часть которого образована стрясной доской и скатным воздухопроницаемым листом, отличающаяся тем, что длина входной части вспомогательного канала меньше половины его высоты, при этом нижняя часть упомянутой перегородки повернута относительно оси, проходящей через вал вентилятора, в сторону дополнительного патрубка на острый угол от вертикали, а верхний торец перегородки смещен в сторону скатного воздухопроницаемого листа от начала последнего на величину, не превышающую 0,15D, причем перфорированный клапан установлен относительно рабочих колес с зазорами, величина которых находится в пределах (0,1-0,4)D, а зазор между перфорированным клапаном и нижней стенкой корпуса вентилятора составляет (0,04-0,2)D, при этом нижняя стенка корпуса имеет длину, меньшую D, и установлена с углом подъема до 35^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1