Розділ 1 Особливості будови та експлуатація комбайнів зарубіжних фірм

Комбайн — складна зернозбиральна машина, що виконує послідовно безперервним потоком і водночас: зрізання хліба, подання його до молотильного апарату, обмолот зерна з колосся, відділення його від купи й інших домішок, транспортування чистого зерна в бункер і механічне вивантаження з нього. Одна з найважливіших сільськогосподарських машин, що здатна виконувати відразу кілька різних операцій. Наприклад, зернозбиральний комбайн зрізає колоски, вибиває з колосків зерна і очищує зерна струменем повітря. Складна машина виконує функції трьох простих — жатки, молотарки та віялки. До зернозбиральних комбайнів випускаються додаткові пристосування, що дозволяють збирати різні сільськогосподарські культури.

1.1 Історія комбайнобудування

Батьківщиною сучасного зернозбирального комбайна є США. У 1828 році S. Lane заявив перший патент на складну комбіновану прибиральну машину, яка одночасно зрізала хліб, обмолочувала його і очищала зерно від лушпиння. Проте, ця машина не була побудована. Першим здійсненим комбайном потрібно вважати винайдений Е. Briggs і EG Carpenter 1836 року. Цей комбайн був змонтований подібно до возу на 4-колісному ходу; обертання молотильного барабана і приведення в дію різального апарату здійснювалися передачею від 2 задніх коліс. У тому ж 1836 році, трохи пізніше, дві винахідника Н. Moore і J. Hascall отримали патент на машину, яка за основними принципам робочих процесів наближалася до конструкції комбайна сучасного типу. У 1854 році цей комбайн працював в Каліфорнії і прибрав 600 акрів (бл. 240 га). До 1867 р. роботи з конструювання і створення комбайнів проводилися переважно в східних штатах США. Побудований в 1875 році в Каліфорнії комбайн конструкції D.С. Peterson, знайшов собі значно більше застосування, ніж комбайни інших винахідників. У 1890 році заводським виготовленням комбайнів займалися вже 6 фірм (в тому числі Holt), котрі випускали комбайни для продажу. Комбайни цього типу хоча і були дуже близькі в основному за принциповою схемою до сучасних машин, але різко відрізнялися від останніх своїм оформленням. Всі каліфорнійські комбайни виконувалися, головним чином з дерева, мали велике захоплення ріжучого апарату. Пересування комбайна по полю здійснювалося, головним чином, кіньми і мулами, яких було потрібно до 40 голів, робочі органи приводилися в рух за допомогою передач, від ходових коліс, а з 1889 від спеціальної парової машини. Все це призводило до надмірної громіздкість комбайнів їх вага іноді доходила до 15 т. Наприкінці 1880-х років на Тихоокеанському узбережжі США працювало близько 600 комбайнів каліфорнійського типу. На початку 1890-х років з метою заміни живої тяги механічною як рухової сили почали, застосовувати парові самоходи, від яких в подальшому перейшли до тягачів-тракторів з двигуном внутрішнього згоряння. Старовинний комбайн, Новий Південний Уельс, Австралія. Перший комбайн фірми Holt з 36-футовим (11 м) ріжучим апаратом у комплекті з 120-сильним паровим самоходом з окремим допоміжним паровим двигуном на рамі комбайна був випущений 1905 року. У 1907 році тою ж фірмою Holt на К. було поставлено двигун внутрішнього згоряння.

Працездатні конструкції комбайнів виготовлені в 1905-1907 рр. проводили жатву, обмолот та очистку зерна. Недосконалість механізмів і часті поломки стримували розвиток комбайнобудування; в 1914 році загальний випуск американських комбайнів склав 270 штук, в подальшому виробництво комбінованих машин зростає, досягнув у 1920 р. вже 3227 ^[1]

Тільки з 1926 року почалося відносно широке впровадження комбайнів в сільськогосподарському виробництві США. Розвиток зернового господарства США і високі ціни на хліб за дорожнечі робочих рук у сільському господарстві впливали як на розвиток виробництва комбайнів так і на їх впровадження.

Проте розквіт комбайнобудування в США тривав всього кілька років. У цей час у США лише 14-15% фермерських господарств використовували К. Фермерами Канади в 1928 році було куплено 3657 К. 1929 — 3295, 1930—1614, 1931—178. Світова економічна криза дуже сильно позначилася на експорті пшениці та на виробництві К.

Комбайн JOHN DEERE серії WTS.

Комбайни мають цікаву структуру та відрізняються за будовою від комбайнів вітчизняного виробника:

Нова технологія WTS розширює робочі можливості комбайнів, обладнаних класичною системою обмолоту й сепарації: вона містить один молотильний барабан, 11-ступінчастий соломотряс і пальцевий сепаратор Power Separator нової конструкції, що дозволяє виконувати обмолот найбільш складнообмолочувальних культур.

Комбайн JOHN DEERE серії CTS.

Комбайни серії CTS відрізняє класичний обмолот і роторна сепарація. Вони мають молотильний барабан діаметром 660 мм. Молотильний барабан і підбарабання використовують для традиційного обмолоту основної маси зерна. Потім ротори ворушать і просівають матеріал на решітний стан, щоб звільнити зерно з купи соломи.

Комбайн JOHN DEERE серії STS.

Система обмолоту STS складається з трьох частин: на першій ділянці забезпечується розподіл і подача маси до зони обмолоту, на другій ділянці, що представлена 27 молотильними елементами, здійснюється обмолот маси, і на останньому проходить відділення залишків зерна в соломі.

У комбайнах STS реалізовано 3-ступеневу асиметричну оболонку ротора.

Частина ротора, що відділяє, складається з шести рядів пальців.

Після головного ротора встановлено подавальний барабан, що транспортує масу від ротора до соломоподрібнювача. Барабан має 5 лопатей зі змінними гребінками, які можна перевертати.

Підбарабання буває 3-х видів.

Комбайн New Holland.

Молотильний барабан діаметром 750 мм має можливість змінювати швидкість від 305 до 905 об/хв.

Компанія New Holland розробила роторний сепаратор з системою Multi-Thresh. Ця система дозволяє регулювати відстань між сепаратором і його підбарабанням, що, у свою чергу, дозволяє адаптувати комбайн під збирання різних культур.

Комбайн CASE

З приставкою для збирання кукурудзи; б — із жниваркою для збирання зернових.

Комбайни обладнані роторними сепарувальними пристроями.

Весь процес обмолоту можна поділити на три різні операції в системі одного обертального механізму:

забезпечення прийому рослинного матеріалу та їх обережне переміщення по спіралі в кінцеву частину по всій площині ротора;

багатократне переміщення рослинної маси через підбарабання при забезпеченні 90 % чистоти обмолоту й сепарації;

у задній частині встановлені спеціальні ворушильно-струшувальні бичі.

Жатки комбайнів

Жатки призначені для скошування хлібів у валки (покоси) або обчісування колосків, волоті з стебел сільськогосподарських культур. Залежно від призначення їх поділяють на рядкові валкові і обчісувальні. Валкові жатки застосовують для зрізування стебел зернових, зернобобових та інших сільськогосподарських культур і укладання їх у валки (покоси) для дозрівання і підсихання при двофазному (роздільному) способі збирання.

Валкові жатки поділяють на загального призначення і спеціальні для збирання однієї або кількох визначених культур.

Залежно від кількості і способу утворення валків вони бувають одно-, двовалкові і комбіновані.

Двовалкові та комбіновані - це широкозахватні жатки. За способом формування валка жатки поділяють на однопотокові, двопотокові і трипотокові.

Трипотокові найчастіше застосовують

зустрічно-потокові. Залежно від розміщення різального апарата відносно енергетичного засобу їх поділяють на фронтальні і бічні (бокові). Фронтальні жатки універсальніші і маневреніші, їх використовують для прокошування і обкошування полів.

Валкові жатки бувають причіпні, начіпні та самохідні. Причіпні агрегатують із тракторами, начіпні - тракторами, самохідними шасі та зернозбиральними комбайнами, а самохідні мають власний енергетичний засіб.

Обчісувальні жатки призначені для обчісування зерна із колосків, волотей стеблових культур на пні без зрізування стебел. їх агрегатують із зернозбиральними комбайнами і застосовують при однофазному способі збирання.

Жатки використовують, як правило, з копіювальними пристроями, які забезпечують переміщення їх у поздовжньому і вертикальному напрямках, копіюючи рельєф поля.

Робочі органи і пристрої жаток

Робочими органами жаток і жатних частин зернозбиральних комбайнів є різальний апарат і мотовило. Для переміщення зрізаної стеблової хлібної маси використовують, здебільшого, транспортери стрічкового типу і шнекові. На боковинах корпуса жатки встановлюють спеціальні пристрої - подільники стебел.

Подільник призначений для відокремлення певної смуги стебел рослин, що зрізуються від загального хлібостою. Встановлюють подільники на боковинах корпуса жатки. Найбільш широко застосовують такі подільники: основні, утворені

передньою боковиною жатки, боковиною і носком, пруткові і торпедні з регульованими стебловідводами.

Функцію подільника може виконувати передня частина боковини жатки їх використовують при збиранні прямостоячих хлібів, на ділянках поля із

складною конфігурацією та в інших випадках.

Подільник - боковину жатки з носком використовують за нормальних

умов роботи при збиранні короткостеблових прямостоячих хлібів висотою до 1 м. Якщо хліба високі і густі, то на боковинах жатки встановлюють пруткові подільники. Торпедні подільники використовують для збирання полеглих, переплутаних хлібів. Такий подільник складається з основної труби , центрального пера, зовнішнього і внутрішнього стебловідводів. В передній частині труби закріплені жорстко башмак і носок. Задній кінець труби шарнірно з'єднаний з боковиною жатки. Перо, зовнішній і внутрішній стебловідводи виготовлені з листової сталі і мають обтічну форму для плавної дії на стебла. Центральне перо подільника запобігає

намотуванню стебел на вал мотовила жатки. Торпедний подільник під час роботи може копіювати нерівності рельєфу поля завдяки шарнірному з'єднанню з боковиною жатки.

Під час руху жатки подільник розділяє стебла на дві частини, одна з яких спрямовується до різального апарата, а друга відхиляється від боко-вини жатки.

Мотовило призначене для відокремлення певної частини стебел хлібної маси, підведення її до різального апарата, утримування при зрізуванні і укладання на

транспортер для подальшого переміщення.

За конструкцією і принципом дії розрізняють такі основні типи мотовила:

жорстко-планчасте з радіальним розміщенням планок, ексцентрикове або паралелограмне з шарнірним паралелограмним механізмом і копіруюче з переміщенням повідців з роликами граблин по напрямних доріжках.

Мотовило жорстко-планчасте, з радіальним розміщенням планок має на приводному валу хрестовину до якої кріпляться жорстко промені з

суцільними дерев'яними планками. Мотовило обертається з невеликою частотою, і в нижній частині планка має абсолютну швидкість більшу, за поступальну агрегату і спрямовану у протилежний бік від напрямку його руху. При цьому стебла підводяться до різального апарата . Такий тип мотовила задовільно працює, коли стебла прямостоячі. Недоліком такого типу мотовила є неспроможність відокремлення і підведення до різального апарата полеглих хлібів.

Ексцентрикове мотовило замість планок має граблини у вигляді трубчастих осей з пружинними пальцями і кривошипами. Пальці кривошипів

шарнірно з'єднані з променями рамки ексцентрикової обойми, що обертається на роликах, приєднаних до бруса. Останній з'єднаний з повідцем, який шарнірно з'єднаний з валом мотовила. Зміщення центра обойми і вала мотовила складає близько 75 мм.

Така конструкція утворює паралелограмний механізм АВСД. Тут АВ і СД промені, кривошип ВС, а повідець - АД. При зміні положення повідця АД буде змінюватись положення усіх кривошипів і, відповідно, похил граблин. Мотовило ексцентрикове - універсальне, оскільки дозволяє збирати як прямостоячі, так і полеглі хліби.

Для полеглих хлібів використовують граблини з пружинними прямими або криволінійними пальцями. При збиранні прямостоячих хлібів з рідкими і низькими стеблами застосовують мотовило з дерев'яними планками або стрічками з прогумованого паса, закріплені на пружинних пальцях граблин.

Вал мотовила встановлений на підшипниках , закріплених на

повзунах, що з'єднані з підтримувальними планками. З одного або обох боків мотовила розміщені ексцентрикові механізми. Ексцентрик утримується від прокручування повідцем. Обойма перекочується по роликах і забезпечує кут похилу

а граблин. Він встановлюється, здебільшого, від -15 до +30° залежно від стану хлібів. На лівій цапфі мотовила встановлена запобіжна муфта з приводною зірочкою. Мотовило може приводитись в рух ланцюговою або клинопасовою передачею. Частоту обертання встановлюють залежно від швидкості руху комбайна. При цьому

колова швидкість планки мотовила повинна бути більша за швидкість руху комбайна в 1,2-1,8 рази, тобто Vkoл /V = 1,2-1,8. Якщо частота обертання мотовила велика, то зрізані стебла перекидаються за вітровий щит, зерно вимолочується і збільшуються втрати. В іншому випадку при малій частоті обертання мотовила його

планки недостатньо підводять стебла до різального апарата.

Мотовило може переміщуватись у вертикальному напрямку гідроциліндрами, які розміщені з обох боків корпуса жатки.

Встановлюють мотовило за висотою так, щоб планка діяла на стебло вище центра маси зрізаного стебла, але обов'язково нижче колосків. Якщо мотовило діє на стебло нижче центра маси, то стебла перегинатимуться через планку мотовила, зависатимуть на ній або падатимуть на землю перед жаткою. Положення граблини (планки) мотовила при збиранні високорослих, прямостоячих, низькорослих і полеглих хлібів. При роботі мотовила граблини повинні розміщуватися паралельно різальному апарату, а зазор між пальцями граблин і різальним апаратом - бути не менше 25 мм. Регулюють його гвинтом на

штоці гідроциліндра. У копіруючого мотовила повідці граблин мають ролики, які заходять в пази напрямної доріжки. Профіль доріжки забезпечує переміщення пальців граблин по заданій траєкторії. Така конструкція дозволяє максимально наблизити мотовило до різального апарата і транспортера без утворення мертвої зони біля днища платформи. Копіруюче мотовило добре очищає різальний апарат від зрізаних стебел і спрямовує їх до транспортера жатки. Копіруюче мотовило встановлюють на зернобобових жатках і жатних частинах комбайнів для збирання

низькорослих хлібів. Різальні апарати. На жатках встановлюють різальні апарати сегментно-пальцьові закритого і відкритого типів і безпальцьові з одним або двома рухомими ножами. Ці апарати підпорного зрізування.

Сегментно-пальцьовий різальний апарат закритого типу складається з пальцьового бруса, пальців з протирізальними пластинами , притискних

лапок, пластин тертя та ножа. Пальці закріплені болтами на кутнику

пальцьового бруса. Ніж складається з сегментів, спинки і головки. Він

переміщується у вирізах пальців. Сегменти задніми кінцями спираються на пластини тертя. Над ножем встановлені притискні лапки. Для більшості різальних апаратів відстань між серединами пальців і сегментів та хід ножа становить 76,2 мм. Застосовують також різальні апарати зі збільшеним ходомножа. Пальці встановлюють одинарні, спарені або їх комбінацію. Головка ножа з'єднується з механізмом приводу, який приводить ніж у зворотно-поступальний рух. Застосовують найчастіше такі механізми приводу: кривошипно-шатунний,

кривошипно-коромисловий, планетарний, механізм коливальної шайби і гідродвигун зі зворотно-поступальним рухом вихідної планки.

Під час роботи різального апарата пальці розділяють стебла рослин на невеликі смуги, а ніж, переміщуючись, сегментами притискає їх до протирізальних пластин і зрізує. Для якісного зрізування стебел регулюють зазор між сегментами і протирізальними пластинами. У передній частині між носком сегмента і протирізальною пластиною він повинен складати не більше 0,5 мм, а в задній - 0,5-1 мм. Зазор між притискною лапкою і сегментом встановлюють не більше 0,5мм.

Використовують також сегментно-пальцьові різальні апарати двосторонні з "тандем-зрізом". У таких апаратів пальці мають верхню і нижню протирізальну кромку.

Сегменти ножа встановлені таким чином, що насічка різальної частини сегментів розміщена поперемінно зверху і знизу. Під час зрізування стебел один сегмент контактує з верхньою кромкою пальця, а суміжний -з нижньою. При цьому зусилля на перерізування стебел зрівноважується, що забезпечує якісний зріз і плавний хід ножа. Такі різальні апарати забезпечують якісне зрізування полеглих і

забур'янених хлібів. Для скошування густих, переплутаних і вологих стебел на жатках встановлюють безпальцьові різальні апарати з двома рухомими ножами або з верхнім рухомим, а нижнім - нерухомим. їх найчастіше застосовують для скошування

бобових культур і рису.

Різальні апарати відкритого типу з пальцем без пера використовують

для зрізування стебел із значним опором зрізу. Вони мають одну точку опори - протирізальну пластину.

При збиранні полеглих культур на пальці різального апарата встановлюють стеблепіднімачі. Вони забезпечують піднімання і підведення стебел до різального апарата. Стеблепіднімачі встановлюють переважно на кожному другому пальці різального апарата. Вони бувають жорсткі і шарнірно-пружинні.

Шарнірні стеблепіднімачі краще копіюють рельєф поля і зменшують втрати зерна. Висоту зрізу стебел жатками регулюють переміщенням за висотою копіювальних башмаків або гвинтових механізмів опорних коліс при роботі : копіюванням рельєфу поля і гідроциліндрами при роботі без копіювання.