Результат интеллектуальной деятельности: Приспособление к жатке зерноуборочного комбайна

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, более конкретно, приспособлению к жатке зерноуборочного комбайна для уборки высокорослых сортов сорговых культур и может найти применение на сельскохозяйственных предприятиях при уборке длинностебельных культур, на селекционных станциях и в организациях, занимающихся производством зерноуборочных комбайнов.

Для механизированной уборки высокорослых сортов сорго в Краснодарском крае в конце 60-х годов использовали кукурузоуборочный комбайн КУ-2А, переоборудованный для отделения метелок сахарного сорго и измельчения листьев и стеблей. Для уборки технических сортов сорго применялись также зерноуборочные комбайны СК-4 или СК-5. В состав жатки зерноуборочного комбайна обычно входят делители, режущий аппарат, мотовило, транспортеры и другие узлы. Делители, называемые также адаптерами или переходными рамками, являются важными частями приспособлений к жаткам зерноуборочных комбайнов для уборки зерновых культур комбайнами других производителей. При уборке сорговых культур обычными зерноуборочными комбайнами на высоком срезе происходят потери метелок и зерна в измельченную массу, молотилка зерноуборочного комбайна работает с перегрузками, а вымолоченные семена в процессе обмолота дополнительно увлажняются за счет сока стеблей растений.

Известна жатка для уборки длинностебельных культур, содержащая раму, нижний режущий аппарат, шнек и верхний роторный режущий аппарат, продольная ось которого расположена горизонтально и поперечно направлению движения. Особенность конструкции жатки состоит в том, что она снабжена расположенными по обеим сторонам ротора, верхнего режущего аппарата и над ним - поворотными направителями стебельной массы, расположенными в плоскости, перпендикулярной продольной оси ротора и имеющих механизм регулирования угла поворота (см. патент РФ №2014770, опубл. 30.06.1994).

При уборке известной жаткой высокорослых сортов сорговых культур возможны потери метелок сорго, которые могут быть расположены на различной высоте стеблей в пределах 0,5-2,5 м. Кроме того, наличие нижнего и верхнего режущих аппаратов усложняет конструкцию и эксплуатацию жатки.

Известен комбайн для уборки сорго, включающий самоходное шасси с прицепом, бункер, жатку и транспортер растений. На самоходном шасси закреплена рама, на которой через гидравлическую навеску установлены два или более модулей. Каждый модуль включает прямоточную выносную молотильную камеру, нормализатор, промежуточный транспортер и синхронизирующую передачу. Модули установлены с возможностью изменения расстояния между ними, что обеспечивает уборку сорго различных видов с различной величиной междурядий (см. патент РФ №2498553, опубл. 20.11.2013).

При уборке веничного, сахарного иди зернового сорго в известном комбайне требуется конструктивное согласование линейных скоростей планок нормализатора, цепочно-планчатого промежуточного транспортера и комбайна посредством сравнительно сложной синхронизирующей передачи, затрудняющей эксплуатацию комбайна.

Известно приспособление к жатке зерноуборочного комбайна для уборки подсолнечника, содержащее жатку с сегментно-пальцевым режущим аппаратом, делители с ограничительными бортиками по бокам и днищем, причем днище каждого делителя снабжено вертикальной пластиной с продольным пазом, расположенным против пальцев аппарата, установленной перпендикулярно оси делителя, а крайние делители, примыкающие к боковинам жатки, выполнены односкосными с регулируемой шириной из двух продольных частей с рядами продольных и поперечных отверстий на каждой (см. патент РФ №2171022, опубл. 27.07.2001).

К недостаткам известного приспособления к жатке зерноуборочного комбайна для уборки подсолнечника следует отнести значительный вес каждого делителя и малую величину бортиков делителей, не позволяющих улавливать все опадающие семена подсолнечника, значительная часть которого осыпается на землю. Кроме того, известное приспособление не адаптировано для уборки высокорослых сортов сорговых культур с высотой стеблей, изменяемых в более широких пределах, чем у подсолнечника.

Наиболее близким техническим решением к предложенному, является приспособление к жатке зерноуборочного комбайна, содержащей сегментно-пальцевый режущий аппарат, прикрепленный к корпусу комбайна, пальцевый брус и делители, выполненные с возможностью регулировки угла их подъема относительно горизонтальной поверхности (см. патент РФ №2486740, опубл. 10.07.2013 - прототип).

Особенность известного устройства состоит в том, что приспособление к жатке зерноуборочного комбайна содержит внутренние делители с двойными пустотелыми ограничительными бортиками по бокам, выполненными с внутренним скосом 35-45°, их толщина составляет 0,6-1 мм при толщине полотна 1-2 мм, при этом делители выполнены с возможностью регулировки угла их подъема относительно горизонтальной поверхности в пределах 3-5° посредством регулировочных тяг. Данное приспособление предназначено для использования в зерноуборочном комбайне для уборки подсолнечника.

К недостаткам известного приспособления к жатке зерноуборочного комбайна для уборки подсолнечника следует отнести сложность и повышенную металлоемкость приспособления по причине большого количества делителей, устанавливаемых на расстоянии до 80 мм друг от друга, а также их недостаточную прочность из-за плоской конфигурации делителя, создающую опасность его деформации. Кроме того, известное приспособление не адаптировано к уборке сорговых культур ввиду отсутствия средств регулирования расстояний междурядий и выравнивания высоты расположения метелок при уборке высокорослых сортов сорго.

Проведенный анализ известных технических средств для уборки семенных посевов высокорослых сортов сорговых культур показал, что одной из важных задач данного направления является разработка специализированных приспособлений с функцией стеблеподъемников для уборки максимального количества срезанных метелок сорговых культур с минимальной длиной срезаемой части стебля прямостоящих и полеглых растений.

Техническим результатом изобретения является устранение недостатков известных технических решений, повышение удобства эксплуатации приспособления к жатке зерноуборочного комбайна и снижение возможных потерь семян и метелок высокорослых сортов сорговых культур. Дополнительным техническим результатом является уменьшение металлоемкости и повышение надежности приспособления при уборке семян и метелок веничного, сахарного или зернового сорго, которые могут быть расположены на различной высоте стеблей в диапазоне от 0,5 до 2,5 м.

Указанный технический результат достигается тем, что в приспособлении к жатке зерноуборочного комбайна, содержащей сегментно-пальцевый режущий аппарат, прикрепленный к корпусу комбайна, пальцевый брус и делители, выполненные с возможностью регулировки угла их подъема относительно горизонтальной поверхности, согласно изобретению, каждый из делителей приспособления содержит закрепленную на первой несущей стойке под фиксированным углом клиновидную центральную секцию, с обеих сторон которой симметрично расположены клиновидные правая и левая секции, обладающие двумя степенями свободы и выполненные с возможностью регулируемого смещения по высоте и ширине относительно центральной секции при сохранении точки схода вершин левой и правой клиновидных секций на оси первой несущей стойки, которая со стороны вершины центральной секции снабжена первым шарнирным узлом для поворотного соединения с концом второй несущей стойки, закрепленной основанием через трубу на пальцевом брусе режущего аппарата жатки с возможностью изменения положения делителя в междурядьях убираемой культуры, причем на втором конце первой несущей стойки расположен второй шарнирный узел, соединенный через регулирующую тягу и ползун со второй несущей стойкой для поворота центральной секции делителя в вертикальной плоскости.

Кроме того, средства для регулируемого смещения левой и правой клиновидных секций по высоте и ширине относительно центральной секции делителя, могут быть выполнены в виде двух регулируемых по длине поводков или штоков, шарнирно закрепленных на секциях делителя с помощью разъемных винтовых или муфтовых соединений.

Кроме того, углы поворота центральной секции делителя в вертикальной плоскости могут находиться в диапазоне 5-35° относительно горизонтальной плоскости, а углы поворота правой и левой секций могут находиться в диапазоне 5-15° относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось симметрии центральной секции.

Кроме того, клиновидные центральная, правая и левая секции могут быть выполнены в поперечном сечении в форме выпуклой скобы из тонколистовой стали, армированной по краям ребрами жесткости в виде тонкостенных стальных труб.

Такое выполнение приспособления к жатке зерноуборочного комбайна позволяет устранить недостатки известных технических решений, повысить удобство эксплуатации приспособления к жатке зерноуборочного комбайна и снизить возможные потери семян и метелок высокорослых сортов сорговых культур при различной высоте стеблей в разных условиях произрастания. Данный технический результат достигается благодаря указанным конструктивным и схемным особенностям выполнения приспособления, обладающего малой металлоемкостью и возможностью изменения положения секций делителя относительно меняющегося положения различно расположенных стеблей убираемых культур, что особенно важно при уборке семян веничного, зернового или технического сорго, метелки которого могут быть расположены на различной высоте стеблей в диапазоне от 0,5 до 2,5 м. В указанных условиях предложенное приспособление позволяет решить задачи подъема полеглых стеблей высокорослых сортов сорговых культур, выравнивания метелок по высоте и их срез с минимальной длиной стебля. Указанные углы поворота центральной секции делителя в диапазоне 5-35°, а также правой и левой секций в диапазоне 5-15°, определены в результате опытных испытаний предложенного приспособления при уборке семян и метелок различных сортов сорговых культур.

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема приспособления к жатке зерноуборочного комбайна для уборки сорго, на Фиг. 2 показан вид сверху на один из делителей.

Приспособление к жатке зерноуборочного комбайна для уборки сорговых культур, содержащей сегментно-пальцевый режущий аппарат 1, прикрепленный к корпусу комбайна (показан частично) через пальцевый брус 2, включает два внутренних делителя 3. Делители 3 выполнены с возможностью регулировки угла их подъема относительно горизонтальной поверхности. При этом каждый из делителей 3 содержит закрепленную на первой несущей стойке 4 под фиксированным углом около 45° клиновидную центральную секцию 5, с обеих сторон которой симметрично расположены клиновидные правая и левая секции 6, 7. Указанные секции 6, 7 обладают двумя степенями свободы в горизонтальном и вертикальном направлении, поскольку выполнены с возможностью регулируемого смещения по высоте и ширине относительно центральной секции 5 при сохранении точки схода вершин левой и правой клиновидных секций 6, 7 на оси первой несущей стойки 4. Данная стойка 4 со стороны вершины центральной секции 5 снабжена первым шарнирным узлом 8 для поворотного соединения с концом второй несущей стойки 9. При этом стойка 9 закреплена своим основанием через квадратную трубу 10 на пальцевом брусе 2 режущего аппарата жатки для обеспечения возможности изменения положения делителя 3 в междурядьях убираемой культуры. При этом на втором конце первой несущей стойки 4 расположен второй шарнирный узел 11, соединенный через регулирующую тягу 12 и ползун 13 со второй несущей стойкой 9 для поворота центральной секции 5 делителя 3 в вертикальной плоскости.

В приспособлении к жатке зерноуборочного комбайна средства для регулируемого смещения левой и правой клиновидных секций 6, 7 по высоте и ширине относительно центральной секции делителя 3 могут быть выполнены в виде двух регулируемых по длине поводков, штоков, пальцев или тяг 14, шарнирно закрепленных на секциях 5, 6, 7 делителя 3 с помощью разъемных винтовых или муфтовых соединений (не показаны). Углы поворота центральной секции 5 делителя 3 в вертикальной плоскости в приспособлении к жатке зерноуборочного комбайна целесообразно выбрать в диапазоне 5-35° относительно горизонтальной плоскости, тогда как углы поворота правой и левой секций 6, 7 могут находиться в диапазоне 5-15° относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось симметрии центральной секции. Указанные диапазоны углов поворота секций 5, 6, 7 определены в результате опытных испытаний предложенного приспособления при уборке семян и метелок различных сортов веничного, сахарного или зернового сорго при высоте стеблей в диапазоне от 0,5 до 2,5 м. В предложенном приспособлении к жатке зерноуборочного комбайна использовались клиновидные центральная, правая и левая секции 5, 6, 7, выполненные в форме выпуклой скобы из тонколистовой стали толщиной 0,6-1,5 мм, армированной по краям ребрами жесткости в виде тонкостенных стальных труб диаметром 15-20 мм. На Фиг. 1 поз. 15 обозначен узел крепления стойки 9 через квадратную трубу 10 на пальцевом брусе 2, поз. 16 - мотовило, поз. 17 - шнек жатки, поз. 18 - наконечник центральной секции 5.

Предложенное приспособление к жатке зерноуборочного комбайна для уборки высокорослых сортов сорговых культур функционирует следующим образом.

При движении комбайна вдоль рядков убираемой культуры делители 3 располагаются по центру междурядий. Из-за их наклона по ходу движения центральная часть 5 каждого делителя 3 в передней своей части оказывается ниже основной массы полегших стеблей. Боковые крылья правой и левой секций 6, 7 предварительно устанавливают таким образом, чтобы полегшие стебли, набегая на них, перемещались вверх и к центру рядка. Регулировку положения боковых крыльев правой и левой секций 6, 7 делителей 3 осуществляют следующим образом. На элементах крепления центральной секции 5 делителя 3 размещены указанные средства для регулируемого смещения левой и правой клиновидных секций по высоте и ширине относительно центральной секции делителя. Средства могут быть выполнены в виде двух регулируемых по длине поводков или штоков, шарнирно закрепленных на секциях делителя с помощью разъемных винтовых, ползунковых или муфтовых соединений, обеспечивающих подвижную связь центральной секции 5 с крыльями правой и левой секций 6, 7 делителя 3. Изменение длины и положения указанных поводков по высоте приводит к изменению угла наклона крыльев в вертикальной и горизонтальной плоскости. В наивысшей точке подъема в месте схода стеблей с правой и левой секций 6, 7 стебли подхватываются лопастями мотовила 16, подводятся к режущему аппарату 1 и срезаются. Режущий аппарат 1 жатки срезает стебли по принципу ножниц и обычно состоит из неподвижной части с режущими пластинками и подвижной части в виде стальной полосы с ножами-сегментами, которые движутся возвратно-поступательно относительно неподвижных пластин, перерезая стебли растений. Рабочие элементы жатки подают срезанные метелки в молотильный аппарат, после обмолота и очистки зерно собирается в бункер (не показаны). Успешная работа комбайна с предлагаемым дополнительным оборудованием предусматривает проведение тщательного изучения характеристик убираемой культуры. Особое внимание следует уделить высоте расположения продуктивных метелок и их полеглости. Данные показатели позволят определить оптимальную высоту установки делителей 3, от которой во многом зависит качество уборки. На жатке дополнительно устанавливают полевой делитель (не показан), который позволяет отвести наклоненные растения, предотвращая тем самым их наматывание на вал и граблины мотовила 16. Установка разработанного оборудования не требует внесения значительных изменений в конструкцию штатной жатки. Приспособление просто в изготовлении и эксплуатации, имеет небольшую металлоемкость и требует минимальных трудовых затрат на его монтаж и демонтаж в процессе эксплуатации. Количество устанавливаемых на жатку делителей будет определяться шириной ее захвата.

Для решения вопросов семеноводства высокорослых сортов сорговых культур в ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» проведена разработка рабочих органов в соответствии с предложенным техническим решением, установка которых на обычную жатку зерноуборочного комбайна позволяет снизить потери ценного семенного материала и затраты на его последующую доработку. Исследования семеноводческих посевов высокорослого сорта суданской травы Амбиция, проведенные авторами, показали, что высота расположения метелок в фазу полной спелости семян колеблется в пределах 50-240 см при полеглости стеблей 25%. Новые высокопродуктивные сорта суданской травы (Аллегория, Амбиция) отличаются тонкостебельностью и высокорослостью, что выделяет их как ценную кормовую культуру, скашиваемую на зеленый корм в фазу выметывания метелок. Однако семеноводство таких культур имеет определенные сложности. Высокорослость и тонкостебельность плохо сочетаются с показателем полеглости, к моменту полной спелости семена имеют повышенную влажность, высокая влажность и у стеблей данного сорта растений. Уборка семеноводческих участков зерноуборочным комбайном с разработанными делителями обеспечивает возможно большее количество срезанных метелок с минимальной длиной стебля. Следует также отметить, что семеноводческие посевы высокорослых сортов сорговых культур, как правило, закладываются по широкорядной схеме с междурядьем 70 см. На наших полях уборка таких посевов производится селекционными комбайнами TERRION SR-2010. Для уборки сорговых культур планируется установка на указанной жатке двух предложенных приспособлений, обеспечивающих уборку трех рядков растений.

Пример конкретного выполнения приспособления к жатке зерноуборочного комбайна для уборки сорго. На селекционный комбайн с жаткой, обеспечивающей ширину захвата два метра, устанавливают два делителя 3 для уборки трех рядков растений высокорослых сортов сорговых культур. Каждый из делителей 3 состоит из центральной секции 5 левой и правой секций 7, 6, связанных поводками 14 с центральной секцией 5. Освобождая крепление хомутов ползуна 13 и перемещая его вдоль второй несущей стойки 9 делителя 3 можно производить регулировку его угла наклона и положения по высоте относительно режущего аппарата 1 жатки. Пальцевый брус 2 жатки выполнен в виде равностороннего уголка. На горизонтальной полке посредством болтовых соединений закреплены пальцы режущего аппарата 1. К вертикальной стенке пальцевого бруса болтами крепится нижняя часть днища жатки. Для установки делителей 3 на жатку этими же болтами вертикально закрепляются кронштейны, которые устанавливаются по центру рядков убираемых культур. Между ними посредством болтовых соединений закрепляются квадратные трубы 10, которые неподвижно скреплены с несущим концом второй несущей стойки 9 каждого из делителей. Такая конструкция обеспечивает регулировку положения адаптеров в междурядьях.

Регулируемый угол наклона центральной части делителя 3, возможность изменения высоты его установки, настройка положения боковых крыльев, а так же корректировка расположения делителей 3 в междурядьях позволяют настроить предлагаемое оборудование на качественное выполнение технологического процесса уборки склонных к полеганию семеноводческих посевов высокорослых сорговых культур. Типовые значения скорости движения комбайна: первая передача 0-5 км/ч, вторая передача 0-7,5 км/ч, третья передача 0-20 км/ч. Среднее значение скорости движения комбайна при испытаниях делителей 3 для уборки высокорослых сортов сорговых культур составило 2,54 км/ч. Ножи режущего аппарата 1 нормального резания совершают возвратно-поступательное движение. На номинальных оборотах двигателя комбайна скорость его составляет порядка 1,05 м/с. Обороты мотовила 16 регулируются, на жатках зерноуборочных комбайнов от 15 до 49 об/мин. и зависят от скорости движения уборочного агрегата. Отношение скорости вращения мотовила V_ок к поступательной скорости комбайна V_маш определяется показателем кинематического режима X. При движении комбайна до 5 км/ч λ=1,2-1,5, свыше 5 км/ч λ=1,5-1,8. В описываемом случае скорость вращения мотовила 16 должна быть 3,05-3,81 км/ч. Как было указано, наружная поверхность центральной части делителя 3 и боковых крыльев закрыта тонким листовым материалом. По этой поверхности в процессе работы происходит транспортировка полегших стеблей, листьев, частей метелок к мотовилу и режущему аппарату 1. Для предотвращения забивания и засорения этих поверхностей они должны быть глухими и гладкими. Данный конкретный пример иллюстрирует, но не сужает объем предложенного технического решения. Широкое использование предложенного приспособления к жатке зерноуборочного комбайна для уборки высокорослых сортов сорговых культур позволит решить актуальную сельскохозяйственную задачу страны, связанную с обеспечением фермерских хозяйств эффективным, простым в эксплуатации и доступным приспособлением к жаткам зерноуборочных комбайнов.