EA013050B1

EA013050B1 - Очесывающий ротор

Info

Publication number: EA013050B1
Application number: EA200900219A
Authority: EA
Inventors: Виктор Николаевич Батурин; Петр Иванович Чуксин
Original assignee: Виктор Николаевич Батурин; Петр Иванович Чуксин
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-02-26
Also published as: EA200900219A1

Abstract

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть применено для очеса растений на корню. Суть изобретения состоит в том, что для упрощения конструкции очесывающий ротор выполнен в виде цилиндрической трубы, на наружной поверхности которой по всей ее длине жестко закреплены продольные профилированные панели, имеющие криволинейную или плоскую наружную поверхность, наружная поверхность панелей образует выступы и упорные поверхности для крепления на них съемных зубьев, причем ротор может быть выполнен цельнотянутым, в виде профилированной трубы с выступами и пазами для установки оснований зубьев у основания упорных плоскостей.

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, к зерноуборочным машинам, в частности к очесывающим устройствам, и может быть применено для очеса растений на корню.

Очесывающие устройства применяются для уборки верхушечно-колосовой, продуктивной части растений зерновых, зернобобовых культур, семенников трав. Очесывающие устройства, как правило, включают корпус со сборной камерой и шнеком, крышу, стеблеподающее устройство и очесывающий рабочий орган в виде ротора. Ротор представляет собой вращающийся барабан, снабженный зубьями. В очесывающем устройстве ротор является главным рабочим органом, определяющим качество работы машины. От его конструкции и качества изготовления зависят потери зерна за агрегатом, содержание соломы в очесанном ворохе, долговечность машины. Стремление увеличить ширину захвата очесывающих устройств требует изготовления все более длинных роторов. Чтобы выдерживать высокие нагрузки, возникающие при прочесе стеблей и обрыве колосьев, к динамической прочности и жесткости ротора предъявляют повышенные требования. Ключевое противоречие в конструкции очесывающего ротора состоит в том, что он должен быть прочным и жестким, чтобы выдерживать высокие динамические нагрузки (прочный ротор при изготовлении становится тяжелым), но в то же время он должен быть легким, чтобы не перегружать раму, привод, навеску, переднюю ось комбайна. В современных очесывающих устройствах это противоречие не разрешается. Все поиски сводятся к компромиссу - попытке найти оптимальное соотношение между прочностью и весом как расчетными, так и экспериментальными методами. В результате такого компромисса ротор получается и сложным, и тяжелым, поскольку прочность достигается большой толщиной металла, большим числом ребер жесткости, внутренних колец, крепежных элементов.

Вес ротора, с восьмью рядами зубьев, достигает 25% веса очесывающего устройства. Тяжелый ротор требует мощной рамы, что вызывает рост веса всей машины, энергозатрат на ее привод. Себестоимость изготовления очесывающего ротора составляет примерно четверть себестоимости всей машины. Причина - сложность конструкции, наличие большого числа мелких и крупных деталей: колец, накладок, панелей, множества крепежных болтов, резьбовых втулок. Ротор требует точной и трудоемкой ручной сборки и последующей динамической балансировки.

Необходимо найти такое техническое решение ключевого противоречия, которое повысит прочность ротора и одновременно снизит его вес. При этом желательно упростить конструкцию ротора так, чтобы сократить себестоимость изготовления очесывающего устройства.

Известен ротор очесывающей жатки, снабженный шестью рядами зубьев (авт. св. СССР № 1165278, МПК(5) Ά01Ό 41/08, опубликован 07.07.1985, Бюл. № 25). Ротор имеет форму цилиндрической трубы, непосредственно к которой присоединены очесывающие зубья.

Недостатками данного ротора являются низкая прочность ротора, обусловленная тем, что его поверхность ослаблена многочисленными отверстиями, через которые зубья крепятся к трубе;

большой вес ротора, вызванный большой толщиной стенок ротора, что диктуется необходимостью обеспечения его прочности и жесткости;

сложная технология изготовления ротора из-за необходимости обеспечения точных координат отверстий на трубе и динамической балансировки ротора;

большие затраты труда на изготовление ротора из-за установки большого количества резьбовых втулок или нарезки резьбы непосредственно в трубе;

высокая стоимость ротора, вызванная трудоемкостью изготовления всех узлов, их сборки.

Наиболее близким по конструкции (прототип) является ротор очесывающей жатки (патент США 5389038, Ά01Ό 45/00, опубликован 12.11.1991). Ротор включает оси с закрепленными на них дисками, 8 плоских профилированных панелей, имеющих передний и задний отогнутые концы, внутренние диски и кронштейны, болты, соединяющие все узлы в единую конструкцию. Плоские профилированные панели ротора закреплены на продольной оси через посредство множества кронштейнов так, что образуют конструкцию, наподобие мельничного колеса. Щели между профилированными панелями служат для установки и закрепления зубьев. Поскольку расстояние между внутренними дисками значительно, при очесе растений динамическую нагрузку воспринимают оси и панели. Чтобы обеспечить прочность и жесткость конструкции панели, оси и диски выполняют из высококачественного металла значительной толщины.

Недостатками ротора являются большой вес ротора, вызванный большим весом вала, дисков, большой толщиной панелей ротора; сложность конструкции из-за большого числа деталей, отверстий болтов, необходимости их точной сборки в единый узел ротора;

низкая жесткость и прочность ротора, обусловленная сборной его конструкцией и болтовыми соединениями панелей;

прочность панелей ослаблена многочисленными отверстиями, через которые крепятся панели и зубья;

высокие затраты труда на изготовление панелей, дисков, осей, зубьев из-за нарезки большого числа отверстий, установки резьбовых втулок;

большие трудозатраты на сборку ротора из-за установки большого количества колец, болтов, мон

- 1 013050 таж множества зубьев, динамическую балансировку ротора;

Целью изобретения является упрощение конструкции ротора, повышение его прочности, снижение трудоемкости изготовления, веса и стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что ротор выполнен в виде цилиндрической трубы, на наружной поверхности которой, по всей ее длине, жестко закреплены продольные профилированные панели, имеющие криволинейную или плоскую наружную поверхность, наружная поверхность панелей образует опорные поверхности, пазы, упорные кронштейны для крепления на них съемных зубьев, причем ротор может быть выполнен цельнотянутым, в виде профилированной трубы с выступами и пазами для установки оснований зубьев у основания упорных плоскостей.

У прототипа и заявляемого в изобретении ротора имеются следующие существенные сходные признаки:

внутри ротора расположена труба, которая служит опорой для панелей из плоских профилированных пластин;

наружную поверхность ротора образуют плоские профилированные панели;

панели образуют упорные плоскости и кронштейны для крепления зубьев;

зубья и подкладки крепятся к панелями посредством болтов.

По отношению к прототипу у заявляемого ротора имеются следующие отличительные признаки: ротор выполнен цилиндрическим с жестко закрепленными на его поверхности объемными продольными выступами с опорными установочными продольными плоскостями для установки рядов зубьев;

ротор выполнен как единая деталь, цельнотянутым в виде профилированной трубы с объемными продольными выступами, опорными установочными плоскостями и упорными пазами;

ротор выполнен цилиндрическим, а опорные элементы выполнены в виде закрепленных на цилиндрической поверхности ротора продольных профилированных панелей, образующих опорную поверхность и упорный кронштейн для установки зубьев, причем на передних и задних частях панелей сформированы установочные площадки, через которые панели закреплены на цилиндрической поверхности корпуса ротора;

профилированные панели установлены таким образом, что опорные поверхности панелей с упорными кронштейнами следующих панелей образуют пазы для установки зубьев;

передняя часть профилированных панелей имеет загиб с зазором от опорной поверхности и образует паз и упорный кронштейн для установки зубьев.

Указанные отличия обеспечивают достижение следующих новых технических результатов - упрощения конструкции ротора, повышение прочности и жесткости, снижения его веса, трудозатрат на его сборку и себестоимости изготовления. Совокупность признаков, характеризующих описанные известные устройства и прототип, не обеспечивает достижение новых свойств, и только наличие отличительных признаков, приведенных в заявке, позволяет получить новые свойства, новый технический результат.

В предлагаемой конструкции ротора его внутренняя часть выполнена из тонкостенной цилиндрической трубы во всю длину ротора. Наружная поверхность ротора образована объемными продольными тонкостенными профилированными панелями. Панели посредством передней и задней установочных площадок жестко закреплены на наружной поверхности внутренней трубы по всей их длине сваркой, пайкой, приклеиванием, заклепками, винтами или болтами. Образованная таким способом жесткая двухуровневая объемная структура обладает системным свойством, не присущим отдельным элементам, ее составляющим. А именно - высокой продольной и поперечной жесткостью, прочностью и легкостью. Это свойство появляется благодаря тому, что сравнительно жесткие элементы, в нее входящие, дополнительно объединены между собой таким образом, что образуют ячеистую структуру. Благодаря этому корпус ротора при меньшем собственном весе способен выдерживать более значительные нагрузки, чем прототип (новый технический результат).

Предлагаемая жесткая двухуровневая пространственная структура может быть также выполнена в виде единой детали. Для этого ротор изготавливают из алюминиевого или иного сплава путем экструзии. При таком способе изготовления наружная оболочка, образующая продольные выступы, опорные установочные плоскости и упорные пазы, а также внутренняя цилиндрическая труба составляют единое целое. Изготовление ротора таким способом значительно проще, чем сборка ротора из нескольких деталей. Помимо этого существенно упрощается сборка ротора, в этом случае она состоит только в установке зубьев и полуосей с фланцами. Стоимость экструдированного алюминиевого ротора выше, чем сборного стального. Но благодаря упрощению сборки себестоимость готового ротора незначительно превышает стоимость сборного. Ротор с цельнотянутым алюминиевым корпусом имеет более простую конструкцию и меньший вес, чем стальной (новый технический результат).

Предлагаемая конструкция состоит из двух оболочек - цилиндра и продольных профилированных выпуклых панелей, которые жестко соединены между собой и образуют объемную пространственную структуру. Продольные профилированные панели, помимо придания ротору жесткости, выполняют функцию опорных элементов для установки зубьев. Для этого форма профилированных панелей выпол

- 2 013050 нена специальным образом. Средняя часть панели для придания ей большей прочности и жесткости выполнена выпуклой, цилиндрической. Передняя часть поверхности выполнена в виде наклонной плоскости и служит опорной поверхностью для закрепления зубьев. В опорной поверхности есть резьбовые отверстия для крепежных болтов. На передней и задней частях панелей есть установочные площадки, которые служат для их крепления к цилиндрическому внутреннему корпусу. На задней части панели выполнен плоский упорный кронштейн и также есть отверстия для крепежных болтов. Благодаря такой конструкции панелей, корпуса ротора и способу их крепления число деталей ротора уменьшается, его конструкция упрощается (новый технический результат).

При креплении профилированных панелей на цилиндрическом внутреннем корпусе ротора задняя часть профилированных панелей установлена с зазором от передней части следующей панели так, что образует упорный кронштейн для установки зубьев. По другому варианту исполнения передняя часть профилированных панелей имеет загиб с зазором от опорной поверхности так, что образует паз и упорный кронштейн для установки зубьев. Благодаря этому трудоемкость изготовления ротора, его стоимость уменьшается (новый технический результат).

Ротор содержит наружные профилированные панели и внутреннюю трубу, на которой они закреплены. При работе ротора с растениями контактируют только профилированные панели и зубья. Поскольку контактирующие с растениями поверхности подвержены абразивному износу, их изготавливают из высокопрочных износостойких сталей. Внутренняя труба с растениями и ворохом не взаимодействует. Поэтому для изготовления трубы используют менее качественный металл. Благодаря этому стоимость ротора снижается (новый технический результат).

В прототипе ротор состоит из плоских профилированных панелей, которые крепятся к сегментам плоской наружной поверхности внутренних колец при помощи болтов. В предлагаемом роторе на профилированных панелях выполнены небольшие передняя и задняя плоские площадки, которые обеспечивают плотное прилегание этих частей панели к цилиндрической поверхности внутренней трубы. Благодаря этому соединение панелей с внутренней трубой сваркой, клепкой, пайкой или склеиванием происходит по узкой полосе. Расход крепежных материалов сокращается, снижаются затраты энергии, повышается производительность. В результате затраты труда на сборку ротора сокращаются (новый технический результат).

Ротор предлагаемой конструкции, изготовленный из жестко соединенных вместе стальных трубы и панелей имеет всего 10 деталей, что на треть меньше, чем у прототипа, значительно сокращается число крепежных элементов. Конструкция ротора упростилась, его сборка стала менее трудоемкой (новый технический результат).

Изложенное свидетельствует о том, что между отличительными признаками и техническим результатом существует причинно-следственная связь. По имеющимся у заявителя сведениям предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию новизна.

Сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Совокупность признаков, характеризующих известные устройства, не обеспечивает достижение новых свойств, и только наличие отличительных признаков позволяет получить новые свойства, новый технический результат. Следовательно, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг. 1 показано поперечное сечение ротора и варианты исполнения панелей.

На фиг. 2 - варианты исполнения панелей.

На фиг. 3 - вариант цельнотянутого ротора и крепления зубьев.

На фиг. 4 - схема очесывающего устройства в работе.

Корпус ротора 1 выполнен в виде тонкостенной цилиндрической трубы (фиг. 1а). Продольные профилированные панели 2 жестко крепятся к корпусу 1 и образуют наружную оболочку ротора. В панелях установлены очесывающие металлические зубья 3 и пластиковые подкладки 4 под зубья в виде гребенок с отверстиями, которые крепятся к панелям с помощью болтов 5. Полуоси 6 в сборе с фланцами крепятся к корпусу 1 ротора посредством болтов 7 и резьбовых втулок 8 или резьбовых отверстий 9. Полуоси 6 (фиг. 1в) служат для установки ротора в подшипники в корпусе очесывающего устройства и передачи ему вращения посредством привода (на фиг. 1 не показаны). Панели 2 выполнены профилированными и могут иметь выпуклую (фиг. 2а, фиг. 2б) или плоскую (фиг. 2в) стенку 10, опорную установочную плоскость 11, переднюю 12 и заднюю 13 установочные площадки для крепления к цилиндрической поверхности корпуса ротора, упорный кронштейн 14, отогнутый на переднем или заднем краю панели. Прикрепленные к корпусу 1 панели 2 образуют объемные продольные выступы с опорными плоскостями 11 и упорными кронштейнами 14 для установки рядов зубьев. На опорной плоскости 11 профилированные панели имеют ряд резьбовых отверстий 9, а на упорных кронштейнах отверстия 15 для крепления зубьев. Резьбовые отверстия 9 изготовлены либо в материале панели путем прошивки и последующей нарезки резьбы, либо в виде запрессованных в отверстия в панели резьбовых втулок 8. Ротор может быть выполнен цельнотянутым (фиг. 3) в виде цилиндрической трубы 1 с профилированными пустотелыми объем

- 3 013050 ными опорными выступами 16, опорными плоскостями 11, упорными пазами 17 для крепления зубьев. Функцию упорных кронштейнов в цельнотянутом роторе выполняют упорные пазы 17, плоская поверхность нижней части зубьев 3, планка 19 и головки болтов 18. Упорные пазы 17 в теле цельнотянутого ротора прочно и надежно удерживают основания зубьев при очесе. А для крепления металлических зубьев и пластиковых подкладок к установочным плоскостям применяются болты с круглой головкой 18 и планка 19 с резьбовыми отверстиями, установленная внутри объемных установочных плоскостей. Для крепления полуосей 6 в роторе сверлятся отверстия и нарезается резьба. Для предотвращения отвертывания болтов применяется их стопорение, например, проволокой.

Ротор 20 с зубьями устанавливается в корпусе 21 (фиг. 3) очесывающего устройства в подшипниках, спереди и сверху ротор закрыт дефлектором 22 и крышей 23. Позади ротора в сборнотранспортирующей камере корпуса 21 установлен шнек 24. Очесывающее устройство крепится к комбайну посредством наклонной камеры 25.

Работа ротора согласно изобретению осуществляется следующим образом.

При работе очесывающего устройства вращение от двигателя комбайна посредством ременной, цепной, карданной гидравлической или иной передач (на фигурах не показана) передается на одну из полуосей ротора 20. Полуоси ротора 6 установлены в подшипниках в корпусе очесывающей жатки 21. Поскольку полуось с фланцами 6 соединена болтами 7 с трубой ротора 1, вращение передается ротору с зубьями. Таким образом, через полуоси с фланцами 6, трубу 1 и панели 2 ротор перемещает зубья 3 по круговой траектории с заданной скоростью.

Очесывающее устройство с ротором согласно изобретению работает следующим образом.

При перемещении по полю очесывающая жатка, снабженная ротором с зубьями 20, производит очес верхушечно-колосовой части растений на корню следующими образом. Дефлектор 22 наклоняет растения вперед по ходу движения. Очесывающий ротор 20 приводится в движение так, что его зубья, двигаясь снизу вверх, прочесывают стеблестой и отрывают от стеблей их верхушечно-колосовую часть. Зубья проскальзывают по соломистой части стебля, а, встречая колос (метелку, бобы), обрывают их, вымолачивая при этом часть зерен. Оторванные части стеблей и зерно швыряется зубьями вперед-вверх, отражается от внутренней поверхности дефлектора 21 и крыши 22 и попадает в корпус 23 приемной камеры к шнеку 24. Шнек перемещает ворох к средней части устройства и подает его к транспортеру наклонной камеры 25, а транспортер к обмолачивающим рабочим органам комбайна.

Применение предлагаемого ротора позволяет упростить конструкцию и уменьшить вес очесывающей жатки, а соответственно и нагрузку на переднюю ось комбайна. При этом сокращаются затраты труда на сборку ротора и всей жатки. Уменьшается вес остальных узлов, прежде всего корпуса очесывающего устройства из-за уменьшения требования к прочности вследствие снижения веса ротора. В случае выпуска цельнотянутого алюминиевого ротора более высокая стоимость металла компенсируется высокой производительностью процесса экструдирования и сокращением затрат труда на сборку ротора. Очесывающие устройства выпускаются и используются в сельскохозяйственном производстве. Поэтому переход на новый ротор не вызовет технических сложностей и не будет организационно сложным.

Источники информации.

1. Авторское свидетельство СССР на изобретение № 1165278, Α01Ό 41/08, опубликовано 07.07.1985, Бюл. № 25.

2. Патент США № 5389038, Α01Ό 45/00, опубликован 12.11.1991.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Очесывающий ротор с множеством рядов съемных зубьев, закрепляемых в их основаниях на роторе под определенным углом к радиусу на опорных элементах, имеющих зажимные элементы, характеризующийся тем, что корпус ротора выполнен цилиндрическим с расположенными на его поверхности объемными продольными выступами с опорными установочными продольными плоскостями для установки рядов зубьев.
2. Очесывающий ротор по п.1, характеризующийся тем, что ротор выполнен цельнотянутым в виде профилированной трубы с объемными продольными выступами, опорными установочными плоскостями и упорными пазами.
3. Очесывающий ротор с множеством рядов съемных зубьев, закрепляемых в их основаниях на роторе под определенным углом к радиусу на опорных элементах, имеющих зажимные элементы, характеризующийся тем, что корпус ротора выполнен цилиндрическим, а опорные элементы выполнены в виде продольных профилированных панелей, образующих опорную поверхность и упорный кронштейн для установки зубьев, причем на передних и задних частях панелей сформированы установочные площадки, через которые панели закреплены на цилиндрической поверхности корпуса ротора.
4. Очесывающий ротор по п.3, характеризующийся тем, что профилированные панели установлены таким образом, что опорные поверхности панелей с упорными кронштейнами следующих панелей образуют пазы для установки зубьев.
5. Очесывающий ротор по п.3, характеризующийся тем, что передняя часть профилированных па- 4 013050 нелей имеет загиб с зазором от опорной поверхности и образует паз и упорный кронштейн для установки зубьев.