Режущий аппарат жатвенных машин



Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин
Режущий аппарат жатвенных машин

 


Владельцы патента RU 2606095:

Мудров Александр Григорьевич (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ (RU)

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Режущий аппарат содержит подвижную ножевую полосу и неподвижный пальчатый брус с противорежущими сегментами. На неподвижном пальчатом брусе шарнирно закреплены два кривошипа с установленными на них противовесами. Пассивная связь ножевой полосы с неподвижным пальчатым брусом выполнена в виде третьего кривошипа, шарнирно связанного с ножевой полосой и неподвижным брусом. Шарнир связи с ножевой полосой вынесен с линии концевых шарниров ножевой полосы на расстояние , где - длина подвижного ножа. Режущий аппарат надежен в работе и обеспечивает качественный срез растений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к режущим аппаратам уборочных машин.

Известен режущий аппарат с круговым движением ножевой полосы (Авт. св. СССР №49569, кл. 45 C 20, опубл. 31.08.1936 г.). Режущий аппарат содержит две ножевые полосы, расположенные друг над другом, которые посредством двух пар эксцентриков, расположенных по краям режущего аппарата, приводятся во вращательное синхронное движение. В качестве носителя ножей использованы шатуны плоского механизма параллелограмма.

Недостаток режущего аппарата заключается в следующем. Звенья параллелограммного механизма занимают два положения, при которых эксцентрики и шатун располагаются на общей прямой линии (так называемые «мертвые положения»). При выходе из мертвых положений параллелограмм может превратиться в антипараллелограмм, а в таком положении он не может использоваться для работы режущего аппарата. В описании режущего аппарата по авт. св. №49569 на фиг. 1 как раз показано такое положение.

Второй недостаток - поскольку концевые эксцентрики должны приводится синхронно, то практическая реализация этого движения существенно усложнит конструкцию привода режущего аппарата.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является режущий аппарат жатвенных машин (Авт. св. СССР №207528, кл. 45 C 55/00, опубл. 22.12.1967 г., бюл. №2).

Режущий аппарат содержит ножевую полосу и неподвижный пальчатый брус с противорежущими сегментами. На неподвижном брусе шарнирно закреплены два кривошипа с установленными на них противовесами. Подвижный нож связан с пальчатым неподвижным брусом пассивной связью, выполненной в виде кругового паза на пальчатом брусе. По внутренней поверхности этого паза при движении перемещается ролик, насаженный на палец подвижного ножа. Круговой паз в этом режущем аппарате использован для устранения «мертвых положений» шатуна с ножевой полосой.

Недостаток этого режущего аппарата заключается в следующем. Во-первых, круговой паз и движущийся по его внутренней поверхности ролик усложняет конструкцию режущего аппарата и вызывает сомнение в его работоспособности. Поскольку режущий аппарат работает в условиях абразивной пылевидной среде и частиц среза растений, которые, попадая в зону паза, заклинивают ролик в направляющих и приводят к быстрому износу этой пары (в лучшем случае). Изолировать паз и ролик от абразивной среды технически не представляется возможным.

Во-вторых, на одном обороте ведущего кривошипа (ножевой полосы) резание стеблей осуществляется на первой половине оборота, т.е. на угле поворота от 0 до 180°, вторая половина оборота является холостой (без резания стеблей). В результате ножевая полоса будет иметь вращение с неравномерной угловой скоростью, создавая колебания рамы, ухудшая процесс резания, увеличивая нагрузку на детали режущего аппарата, снижая ресурс работы и отрицательно влияя на здоровье оператора жатвенной машины.

В-третьих, наличие зазора ролика в пазу приведет к дополнительным вибрациям (колебаниям) ножевой полосы, что дополнительно существенно ухудшит работу режущего аппарата со всеми отрицательными последствиями.

В четвертых, при большой ширине ножевой полосы (более двух метров) жесткость режущего аппарата трудно обеспечить из-за кольцевого паза и ролика в его пазе, кроме того, в паре ролик-паз увеличатся силы трения, что приведет к увеличению энергозатрат на привод режущего аппарата.

Цель изобретения - устранение неравномерности вращения ножевой полосы, увеличение эффективности работы, надежности и долговечности.

На фиг. 1 схематически изображена схема режущего аппарата, на фиг. 2 - фото экспериментального режущего аппарата, на фиг. 3 - фото режущего аппарата на комбайне КС-1,8.

Отличительными признаками предложенного режущего аппарата в сравнении с прототипом являются:

- в предложенном режущем аппарате пассивная связь выполнена в виде кривошипа, шарнирно связанного с неподвижным брусом и ножевой полосой, в прототипе на неподвижном брусе выполнен круговой паз, внутри которого с зазором размещен ролик, насаженный на палец подвижного ножа;

- привод ножевой полосы в предложенном режущем аппарате осуществляется через два кривошипа и шатун, при этом углы скрещивания осей шарниров ведущего и ведомого кривошипов равны и равны их длины, угол скрещивания осей шарниров шатуна и его длина равны углу скрещивания геометрических осей шарниров стойки и их расстоянию, привод служит для выравнивания угловой скорости ножевой полосы; в прототипе такой привод отсутствует;

- в предложенном режущем аппарате шарниры всех кривошипов гарантированно защищены от абразивной среды, так как оформлены стандартными шарикоподшипниками, которые легко изолируются от загрязнений, в прототипе круговой паз с размещенным внутри роликом изолировать технически невозможно;

- в предложенном режущем аппарате зазоры в шарнирах кривошипов отсутствуют, в прототипе ролик в пазу размещен с зазором, что отрицательно влияет на жесткость ножевой полосы и на работу режущего аппарата.

Указанная цель достигается тем, что в режущем аппарате жатвенных машин, содержащем ножевую полосу и неподвижный пальчатый брус с противорежущими сегментами, на котором шарнирно закреплены два кривошипа с установленными на них противовесами и пассивной связью подвижного ножа с пальчатым неподвижным брусом, пассивная связь выполнена в виде кривошипа, шарнирно связанного с ножевой полосой и неподвижным брусом, при этом шарнир связи с ножевой полосой вынесен с линии концевых шарниров ножевой полосы на расстояние , равное 0,1…0,2 длины подвижного ножа, т.е. .

Режущий аппарат снабжен передаточным механизмом, состоящим из двух кривошипов и шатуна, при этом кривошипы имеют одинаковый угол скрещивания между геометрическими осями их шарниров и кратчайшее расстояние между шарнирами, а угол скрещивания осей шарниров шатуна и длина его равны углу скрещивания геометрических осей шарниров стойки и расстоянию между ними, и параметры связаны соотношением

.

Режущий аппарат (фиг. 1) включает подвижную ножевую полосу 1, на которой закреплены режущие ножи-сегменты 2, неподвижный противорежущий брус 3 с противорежущими сегментами. На концах противорежущего бруса 3 шарнирно установлены два кривошипа 4 и 5 с закрепленными на них противовесами 6. Кривошипы 4 и 5 шарнирно соединены с подвижной ножевой полосой 1. В режущем аппарате пассивная связь выполнена в виде третьего кривошипа 7, равного по параметрам двум кривошипам 4 и 5. Кривошип 7 шарнирно связан с рычагом 8 подвижной ножевой полосы 1, при этом длина рычага 8 принята равной 0,1…0,2 длины ножевой полосы 1, т.е. .

Все шарнирные соединения звеньев оформлены стандартными подшипниками качения, которые легко изолируются от абразивной среды и пыли.

Режущий аппарат снабжен приводным механизмом, включающим ведомый 9 и ведущий 10 кривошипы, шатун 11 и стойку 12. Кривошипы 9 и 10 имеют одинаковый угол скрещивания геометрических осей их шарниров, т.е. α910 и кратчайшее расстояние между этими осями, т.е. . Скрещивающиеся оси - это оси, которые не параллельны и нигде не пересекаются.

Шатун 11 имеет угол скрещивания осей шарниров α11, равный углу α12 скрещивания осей шарниров стойки 12 (осей вращения валов кривошипов 9 и 10). Длина шатуна равна кратчайшему расстоянию между геометрическими осями шарниров стойки 12 (осей вращения валов кривошипов 9 и 10) механизма, т.е. .

Параметры механизма связаны соотношением

Устройство работает следующим образом. От вала отбора мощности или другого источника привода движение передается ведущему кривошипу 10, шатуну 11 и ведомому кривошипу 9. Поскольку вал ведомого кривошипа 9 жестко соединен с валом кривошипом 7, который шарнирно соединен с рычагом 8 ножевой подвижной полосы 1, то круговое движение передается ножевой полосе 1 и концевым кривошипам 4 и 5. Сегменты 2 срезают стебли, попадающие в раствор сегментов противорежущего бруса при первой половине оборота ножевой полосы, вторая половина оборота ножевой полосы является холостой.

При резании стеблей угловая скорость ножевой полосы снижается, затем при холостом ходе увеличивается, в результате вращение ножевой полосы будет неравномерным.

Степень неравномерности вращения ножевой полосы определяется выражением

где P - усилие резания стеблей, H;

r - радиус вращения кривошипов, м;

ϕ1,2 – углы, в пределах которых происходит резание стеблей;

J - момент инерции вращающихся звеньев, кг⋅м2;

ω - угловая скорость вращения ножевой полосы, с-1.

От неравномерного вращения ножевой полосы на раму режущего аппарата будет действовать момент, определяемый выражением

здесь первое слагаемое Pr/π - активный момент, величина которого постоянна; Prsinϕ - момент от сил резания стеблей; ξJ - момент от неравномерного вращения ножевой полосы с кривошипами. В результате рама режущего аппарата под действием этого момента будет совершать колебательные движения, которые отрицательно действуют на прочность, долговечность деталей, и на работу режущего аппарата в целом. Закон изменения угловой скорости ножевой полосы, следовательно, и момента близок к синусоидальному характеру.

Переменный момент, действующий на раму, необходимо уменьшить, для этой цели использован передаточный механизм, состоящий из двух кривошипов 9 и 10, шатуна 11 и стойки 12. Этот механизм имеет особую структуру звеньев и соотношение параметров. Так, ведущий 10 и ведомый 9 кривошипы имеют скрещенные геометрические оси шарниров под углом α10 и α9, которые равны, т.е. α109, равны при этом и кратчайшие расстояния между их осями (длины кривошипов), т.е. .

Шатун 11 и стойка 12 имеют также скрещенные геометрические оси шарниров под углом α11 и α12, которые равны друг другу, т.е. α1112, равны и кратчайшие расстояния между этими осями шарниров, т.е. .

Угловые и линейные параметры связаны соотношением (1)

.

За счет такого особого расположения осей шарниров кривошипов и шатуна со стойкой при вращении ведущего кривошипа 10 с постоянной угловой скоростью, ведомый кривошип 9 будет иметь переменную на одном обороте угловую скорость, определяемую выражением

где a=1-cosα10⋅cosα11, в=sinα10⋅sinα11, c=cosα11-cosα10.

Степень неравномерности вращения ведомого кривошипа равна

Закон изменения угловой скорости ведомого кривошипа механизма подобен закону изменения угловой скорости ножевой полосы режущего аппарата. Таким образом, если соединить ведомый кривошип 9 механизма с ведущим кривошипом 7 режущего аппарата, то произойдет сложение угловых скоростей ведомого кривошипа и ведущего кривошипа режущего аппарата и ножевая полоса при резании будет вращаться практически с постоянной угловой скоростью и момент, действующий на раму, будет практически отсутствовать.

Для осуществления указанного способа выравнивания необходимо сначала определить степень неравномерности 5 вращения ножевой полосы режущего аппарата по выражению (2), а затем по найденному значению 6 спроектировать передаточный механизм, т.е. найти параметры его звеньев.

Руководствуясь конструктивными соображениями, необходимо задаться параметрами стойки 12 механизма, т.е. α12 и , а так как стойка и шатун 11 одинаковы по параметрам, то, следовательно, α11 и тоже известны, т.е. α1112 и . Затем следует определить параметры кривошипов 10 и 9, угол скрещивания и кратчайшее расстояние α109 и , в зависимости от степени неравномерности δ вращения ножевой полосы и параметров шатуна.

Угол скрещивания осей шарниров кривошипов определится выражением

Для определения длины кривошипов используем выражение (1), из которого имеем

Таким образом, выражения (6 и 7) определяют параметры кривошипов 10 и 9 механизма для выравнивания момента, действующего на раму режущего аппарата.

Пример конструктивного воплощения режущего аппарата

Спроектируем режущий аппарат для резания стеблей кукурузы на силос. Принята ширина захвата ножевой полосы 0,9 м (0.9 м принята, равной половине ширины режущего аппарата силосоуборочного комбайна КС-1,8 для сравнения резания в производственных условиях), радиус кривошипов - 0,08 м, длина рычага , принята , частота вращения ножевой полосы n=600 мин-1 (ω=πn/30=62,8 рад/с), момент инерции ножевой полосы с кривошипами J=0,13 кгм2, период резания стеблей на углах поворота с ϕ1=18,5° до ϕ2=161,5°, усилие резания стеблей кукурузы P=1920 H.

При принятых параметрах режущего аппарата и усилии резания 1920 H степень неравномерности вращения ножевой полосы при работе определится по формуле (2)

Далее по степени δ=0,568 неравномерности вращения ножевой полосы необходимо спроектировать передаточный двухкривошипный механизм, у которого степень неравномерности ведомого кривошипа была бы равна 0,568. Исходя из конструктивных соображений и условий расположения вала источника привода у силосоуборочного комбайна КС 1,8 примем угол α11(12) скрещивания осей шарниров шатуна 11 и стойки 12 равным 45° и длину шатуна 11 и стойки 12 равной 0,15 м = 150 мм.

По степени неравномерности δ=0,568 режущего аппарата и углу скрещивания α11(12)=45° геометрических осей шарниров шатуна 11 и стойки 12 определяются недостающие параметры кривошипов 9 и 10, т.е. угол скрещивания осей шарниров α9(10) и длину кривошипов по выражениям (6 и 7).

Первое значение угла

.

Второе значение угла

.

Длина кривошипа при первом значении угла 6,63° определяется по выражению (7)

.

Длина при втором значении угла 37,17° составит

.

Таким образом, приводной двухкривошипный механизм для выравнивания угловой скорости (момента, действующего на раму) имеет параметры кривошипов 9, 10 и шатуна 11 (стойки 12) в двух вариантах. Первый вариант: α910=6,63°; α1112=45°; ; ;

второй вариант: α910=37,17°; α1112=45°; ;

Правильность определения параметров передаточного механизм можно определить по формуле (5); которая определяет степень неравномерности δ передаточного механизма, эта степень должна равняться степени неравномерности ножевой полосы:

для первого варианта параметров механизма,

;

для второго варианта параметров механизма,

.

Как видно из определения степени неравномерности передаточного механизма, параметры как первого, так и второго вариантов обеспечивают такую же неравномерность 0,569 и 0,568 как и у ножевой полосы режущего аппарата 0,568, следовательно, ножевая полоса будет иметь при работе постоянную угловую скорость вращения и колебания на раму воздействовать не будут. Выбор варианта параметров зависит от технологии изготовления кривошипов, шатуна и стойки. Предпочтение можно отдать первому варианту параметров механизма, поскольку здесь небольшая длина кривошипов, следовательно, малая масса их.

На фиг. 2 представлено фото экспериментального режущего аппарата с параметрами кривошипов первого варианта, т.е. α910=6,63°; α1112=45°; ширина режущего аппарата принята равной 0,9 м=900 мм.,

На фиг. 3 показано фото экспериментального режущего аппарата смонтированного на силосоуборочном комбайне КС-1,8, ширина ножевой полосы принята 0,9 м, т.е. равна половине ширины режущего аппарата КС-1,8. Это сделано для сравнения срезания стеблей кукурузы стандартным режущим аппаратом и экспериментальным.

Производственные полевые испытания полностью подтвердили эффективность экспериментального режущего аппарата, как по качеству среза, так и по качеству динамики работы.

1. Режущий аппарат жатвенных машин, содержащий ножевую полосу и неподвижный пальчатый брус с противорежущими сегментами, на котором шарнирно закреплены два кривошипа с установленными на них противовесами и пассивной связью подвижного ножа с пальчатым неподвижным брусом, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности работы, надежности и долговечности, устранения неравномерности вращения ножевой полосы, пассивная связь выполнена в виде кривошипа, шарнирно связанного с ножевой полосой и неподвижным брусом, при этом шарнир связи с ножевой полосой вынесен с линии концевых шарниров ножевой полосы на расстояние , равное 0,1…0,2 длины подвижного ножа, т.е. .

2. Режущий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен передаточным механизмом, состоящим из двух кривошипов, шатуна и стойки, при этом кривошипы имеют одинаковый угол скрещивания между геометрическими осями их шарниров и кратчайшее расстояние между шарнирами, а угол скрещивания осей шарниров шатуна и длина его равны углу скрещивания геометрических осей шарниров стойки и расстоянию между ними и параметры связаны соотношением,

.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к приводному устройству для узла самоходной уборочной машины, состоящего из сменного режущего аппарата и/или наклонного питателя.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Уборку стебельчатой массы осуществляют с помощью приставки, в особенности для полевых измельчителей, сенных прессов или самонагружающихся тележек с подборочным устройством, поперечным транспортирующим устройством и расположенным за ними устройством для дальнейшей обработки убранной массы.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к приводам тяжелонагруженных роторных рабочих органов сельскохозяйственных машин. .

Изобретение относится к приводным ремням трапециидального сечения, применяемых для передачи крутящего момента в ременных передачах и может быть использован для передачи вращения от двигателя к рабочим органам сельскохозяйственных машин, например почвообрабатывающих, посевных, или в оборудованиях на фермах.

Изобретение относится к машиностроению , в частности к передачам с гибкой связью, и может найти применение в привода различных сельскохозяйственных машин . .

Изобретение относится к гидростатическим трансмиссиям самоходных сельскохозяйственных машин, например зерноуборочных или кукурузоуборочных комбайнов. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению ,в частности, к кормоуборочным комбайнам, и позволяет повысить надежность и снизить трудоемкость технического обслуживания.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при уборке сельскохозяйственных культур. Жатка содержит режущий аппарат с ножевыми узлами и приводом, который находится под плоской крышкой или полом.

Привод режущего аппарата поворотного действия имеет низкий профиль, который обеспечивает возможность установки в полу или под полом жатки срезающей растения машины, обеспечивая возможность прохождения срезанного растительного материала вокруг него.

Косилка // 2406287
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в качестве универсального средства для скашивания растительности на газонах и формирования декоративной кроны кустарников.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в режущих аппаратах. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в машинах для уборки сельскохозяйственных культур. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в уборочных машинах. .

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в кривошипно-шатунном приводном механизме. .

Группа изобретений относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использована при уборке сельскохозяйственных культур. Уплотнение пола для обращенного вперед отверстия в полу срезающей растения машины, через которое проходит рычаг ножа, включает неподвижный внешний периферийный уплотнительный элемент, внутренний периферийный уплотнительный элемент и промежуточный покрывающий элемент. Внутренний периферийный уплотнительный элемент сцеплен с внешней поверхностью рычага ножа, образует барьер от поступления рыхлого материала вокруг него и перемещается из стороны в сторону с рычагом ножа. Промежуточный покрывающий элемент выполнен с возможностью обеспечения обращенного вперед барьера от прохождения рыхлого материала между внешним периферийным уплотнительным элементом и внутренним периферийным уплотнительным элементом. Группа изобретений обеспечивает надежное уплотнение отверстия в полу срезающей машины, через которое проходит приводной рычаг режущего аппарата. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх