Результат интеллектуальной деятельности: ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в устройствах для послеуборочной обработки зерна.

Известен механизм сепарации (см. авторское свидетельство SU 1662413, A01F 12/44, B07B 1/30, 1989), содержащий корпус, два решета, приводной вал с двумя парами кривошипов с углом 180 градусов между эксцентриками в каждой паре и шатунами. Отмечается, что при вращении приводного вала с кривошипами оба решета находятся во взаимно противоположном движении, чем достигается уравновешивание сил инерции.

Недостатком этого механизма-аналога является то, что под действием инерционных сил приводной вал изгибается, и по этой причине изменяются амплитуды колебаний решет и, как следствие, изменяются возникающие при этом инерционные силы, что создает динамическую неуравновешенность механизма.

Известна также зерноочистительная машина, принятая нами за прототип (см. патент RU №2384995 C1, A01F 12/44, 2009), имеющая раму, два решетных стана одинаковой массы, приводной вал с двумя парами эксцентриков с углом 180 градусов между эксцентриками в каждой паре, шатунами, которые приводят решетные станы в противофазные колебания и таким образом уравновешивают инерционные силы.

Однако недостатком машины-прототипа является также то, что под действием инерционных сил приводной вал изгибается, изменяя амплитуды колебаний решетных станов, и, как следствие, изменяет возникающие при этом инерционные силы, что создает динамическую неуравновешенность машины, при этом из-за изгиба вала и вибраций решетные станы вынуждены работать на разных кинематических режимах, что снижает технологическую эффективность работы машины.

Схема процесса изменения амплитуды колебаний решетных станов машины-прототипа и суть предлагаемого изобретения поясняются чертежами.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - приводной вал; 2, 6, 7, 11 - шатуны; 3, 5, 8, 10 - эксцентрики; 4, 9 - подшипниковые опоры приводного вала; 12, 13, 14, 15, 16 - вращающиеся грузы; F₁, F₂, F₃, F₄ - силы инерции; Fц - центробежная сила; A - величина эксцентриситета эксцентриков; d₁, d₂ - величины прогибов приводного вала; M₁, M₂ - моменты инерционных сил; M₃, M₄ - моменты центробежных сил.

На фиг.1 приведена схема приводного вала и процесса изменения амплитуд колебаний решетных станов в горизонтальной плоскости машины-прототипа. Приводной вал 1 имеет две пары эксцентриков 3, 5 и 8, 10 с углом 180 градусов между эксцентриками в каждой паре. Величина эксцентриситета эксцентриков равна A. Шатуны 2 и 11 присоединены к одному решетному стану (не показан), а шатуны 6 и 7 присоединены к другому решетному стану (также не показан).

При вращении приводного вала решетные станы движутся в противоположных направлениях, в результате чего в горизонтальной плоскости машины возникают инерционные силы F₁; F₂ и F₃; F₄, величина которых зависит от амплитуды колебаний решетных станов. Эти силы создают моменты: M₁ от инерционных сил F₁ и F₂ и M₂ от инерционных сил F₃ и F₄, под действием которых приводной вал изгибается. Поэтому амплитуда колебаний решетного стана, приводимого в движение шатунами 6 и 7, будет равна A - d₁, где d₁ - величина прогиба вала в районе эксцентрика 5, а амплитуда колебаний решетного стана, приводимого в движение шатунами 2 и 11, будет равна A+d₂, где d₂ - величина прогиба вала в районе эксцентрика 3. Такие же изменения амплитуд происходят и у другой пары эксцентриков. Поэтому сила инерции решетного стана с амплитудой колебаний A+d₂ и равная F₂+F₃ будет больше силы инерции решетного стана с амплитудой колебаний A - d₁ и равной F₁+F₄. Таким образом, возникает неуравновешенная сила, которая создает динамическую неуравновешенность всей машины в горизонтальной плоскости. Такой же процесс происходит при повороте вала на 180 градусов, т.е. вал всегда изгибается в одну сторону.

Задачей заявляемого изобретения является более полное динамическое уравновешивание зерноочистительной машины и повышение технологической эффективности ее работы путем уменьшения прогиба приводного вала.

Данная задача решается тем, что зерноочистительная машина, как и ее прототип, имеет раму, два решетных стана, которые имеют возможность двигаться только в противоположных направлениях, приводной вал с подшипниковыми опорами и двумя парами эксцентриков с углом 180° между эксцентриками в каждой паре и шатуны.

Однако в отличие от прототипа, на приводном валу закреплено по две пары вращающихся грузов одинаковой массы, при этом один груз из каждой пары закреплен между ближайшей подшипниковой опорой и ближайшим эксцентриком, второй груз закреплен за вторым от подшипниковой опоры эксцентриком и каждый груз установлен с противоположной от ближайшего эксцентрика стороны, а масса вращающихся грузов такая, что возникающие при вращении грузов центробежные силы уравновешивают от 30% до 70% инерционных сил, возникающих при движении решетных станов.

Такая схема установки вращающихся грузов уменьшит прогиб приводного вала за счет того, что моменты центробежных сил вращающихся грузов уменьшают прогиб приводного вала, так как они направлены в противоположных направлениях по сравнению с моментами инерционных сил, возникающих при движении решетных станов.

Для увеличения эффективности действия вращающихся грузов, которые стоят у подшипниковых опор приводного вала, их устанавливают на концах приводного вала с внешней стороны подшипниковых опор, а для увеличения эффективности действия вращающихся грузов, стоящих не у подшипниковых опор приводного вала, два груза заменяют одним и устанавливают его в середине или в районе середины приводного вала.

На фигурах 2 и 3 изображены схемы установки вращающихся грузов.

На фигуре 2 показана схема установки двух пар грузов. Груз 12 крепится на приводном валу 1 между подшипниковой опорой 4 и эксцентриком 5 и установлен с противоположной стороны от эксцентрика 5, а груз 15 крепится на приводном валу 1 между подшипниковой опорой 9 и эксцентриком 8 и установлен с противоположной стороны от эксцентрика 8. Груз 13 закреплен на приводном валу 1 у эксцентрика 3 и установлен с противоположной стороны от эксцентрика 3, а груз 14 закреплен на приводном валу 1 у эксцентрика 10 и установлен с противоположной стороны от эксцентрика 10. Все грузы имеют одинаковую массу.

Динамическое уравновешивание зерноочистительной машины в горизонтальной плоскости происходит следующим образом. При вращении приводного вала 1 возникают моменты центробежных сил M₃ и M₄ от вращающихся грузов, которые направлены в противоположных направлениях от моментов инерционных сил M₁ и M₂, которые возникают при движении решетных станов. В результате этого происходит уменьшение прогиба приводного вала 1 и, соответственно, уменьшается разница между амплитудами колебаний решетных станов и, как следствие, уменьшается неуравновешенная сила, что приводит к лучшей динамической уравновешенности зерноочистительной машины, а это, в свою очередь, повышает технологическую эффективность ее работы.

Когда все эксцентрики приводного вала 1 находятся в вертикальной плоскости машины, силы инерции F₁, F₂, F₃, F₄ решетных станов равны нулю, а моменты центробежных сил M₃ и М₄ от вращающихся грузов 12, 13, 14, 15 изгибают приводной вал 1, который становится таким валом, у которого центр тяжести смещен относительно оси вращения. Из-за этого возникает неуравновешенная центробежная сила Fц, создающая вибрацию в вертикальной плоскости машины. Поэтому вес вращающихся грузов такой, что при вращении приводного вала 1 с грузами центробежные силы от вращающихся грузов 12, 13, 14, 15 в горизонтальной плоскости уравновешивают инерционные силы F₁, F₂, F₃, F₄ от движущихся решетных станов только от 30% до 70% с тем, чтобы уменьшить величину неуравновешенной центробежной силы, возникающей от вращения изогнутого приводного вала 1 в вертикальной плоскости. Таким образом, происходит частичное динамическое уравновешивание зерноочистительной машины.

Для увеличения эффективности действия вращающихся грузов, стоящих у подшипниковых опор 4, 9, их закрепляют на концах приводного вала 1 с внешних сторон подшипниковых опор 4, 9 (фиг.3), так как вращающиеся грузы 12 и 15 более эффективно способствуют уменьшению прогиба приводного вала 1 в районе эксцентриков 5 и 8. Замена двух вращающихся грузов 13, 14 одним грузом 16 и закрепление его в середине или в районе середины приводного вала 1 повышает эффективность действия этого груза за счет большего плеча действия центробежной силы F_ц относительно подшипниковых опор 4 и 9.

Исходя из вышеизложенного, заявленное техническое решение обеспечивает технический результат, указанный в задаче изобретения.

Помимо этого, установка вращающихся грузов на приводной вал 1 создает новый технический результат - уменьшает напряжение изгиба приводного вала 1 от инерционных сил F₁, F₂, F₃, F₄ и тем самым увеличивает его долговечность за счет уменьшения прогиба приводного вала 1.

Таким образом, новая зерноочистительная машина сохраняет все достоинства и устраняет недостатки прототипа.