Сельскохозяйственные и мелиоративные машины






Кормоуборочные комбайны


Общие сведения о кормоуборочных комбайнах

Кормоуборочные комбайны способны выполнять комплекс операций по уборке урожая кормовых трав, кукурузы, силоса сорго, подсолнечника, зернофуражных и других культур. Комбайн срезает стебли культуры, измельчает их и подает в транспортное средство. Для уборки трав на сено с досушиванием активным вентилированием или для при приготовления из них сенажа комбайн подбирает предварительно подвяленную в валках траву и измельчает ее. В зависимости от технологии заготовки корма комбайн может комплектоваться жаткой или подборщиком (рис. 1.1).

По способу агрегатирования различают самоходные, полунавесные и прицепные кормоуборочные комбайны.
Основные части кормоуборочных комбайнов: жатки или подборщики; питающие, измельчающие и транспортирующие устройства; система защиты от поломок; устройства для внесения консервантов; двигатели; механизмы трансмиссии и управления; гидро- и электрооборудование; ходовая часть.

кормоуборочный комбайн

***

Устройство кормоуборочных комбайнов


Жатки и подборщики кормоуборочных комбайнов

Жатки комбайнов срезают растения и подают их к питающим устройствам.
Для уборки трав и зернофуражных культур с высотой стеблестоя до 1,5 м применяют платформенные жатки сплошного среза. Рабочие органы таких жаток – делители 1 (рис. 1), мотовило 3, режущий аппарат 2 и шнеки 4. При работе делители отделяют срезаемую массу от растений, расположенных с боков жатки, предотвращая спутывание травы и связанные с этим потери корма.
Планки мотовила подводят стебли к режущему аппарату, удерживают их при срезе и подают к шнеку, который правой и левой спиралями смещает растительную массу к центральной части жатки и направляет ее к питающему устройству комбайна.
В платформенных жатках для уборки кукурузы, подсолнечника, сорго и других культур с высоким (более 1,5 м) стеблестоем между мотовилом и шнеком применяют цепочно-планчатый транспортер.

кормоуборочный комбайн

Делители выполняют пассивными и активными. На жатках для уборки трав и фуражных культур устанавливают пассивные делители, выполненные в виде многогранного клина. Кромки клина отклоняют срезаемую часть растений в сторону жатки.
Активные делители с режущим аппаратом разрезают спутанные растения, а активные шнековые делители разрывают образовавшиеся узлы. Активные делители с двумя ножами применяют на уборке силосных культур в комбайнах КСК-100А, КПИ-Ф-2,4.

Мотовило подводит растения к режущему аппарату, удерживает их при срезе и подает к шнеку или на транспортер.
Жатки для длинностебельных культур оборудуют жесткопланчатыми мотовилами (рис. 2, а), а для уборки трав – копирующими (рис. 2, б).
Мотовила жаток зерноуборочных комбайнов выполняют, как правило, параллелограммными.

Жесткопланчатое мотовило состоит из вала 4, на котором закреплены крестовины 3, жестко соединенные лучами 2 с планками 1. Для придания жесткости лучи соединены стяжками 5. Такое мотовило удовлетворительно работает при уборке прямостоящих и длинностебельных культур. На полеглом и путаном стеблестое планки не поднимают и не подводят стебли к режущему аппарату, что приводит к неравномерной загрузке рабочих органов и значительным потерям корма.

мотовило кормоуборочного комбайна

Наряду с этим между траекторией I-I относительного движения точки конца планки и шнеком 6 жатки образуется некоторая «мертвая» зона (на рисунке 2, а заштрихована), в которой скапливаются растения. Это также приводит к неравномерной нагрузке на рабочие органы.

Копирующее мотовило снабжено лучами 2 с поводками 8. Поводки перекатываются по беговой дорожке abcd, благодаря чему точки планок, закрепленных на лучах, перемещаются по траекториям, расположенным близко к режущему аппарату 7 и шнеку 6, исключая образование «мертвой» зоны, характерной для жесткопланчатого мотовила. Благодаря этому растения равномерно подаются к последующим рабочим органам комбайна.

Эксцентриковое мотовило изображено на рис. 2, в, причем для простоты изучения изображена только правая часть параллелограммного четырехзвенного механизма ABCD. Звено AB механизма вращается относительно шарнира А и включает фланцы 12, диски 13 и лучи 2. На концах лучей установлены трубы 10 (звено ВС), на которых крепят планки 1 с пружинными пальцами.
Звено ВС шарнирами С соединено с крестовинами эксцентрикового диска (звено CD). Звенья АВ и DC параллельны между собой, а звено AD параллельно звену DC. При вращении ведущего звена АВ, когда шарнир D не изменяет своего положения, параллельность указанных звеньев сохраняется, т. е. планки с пальцами не изменяют наклона относительно заданного положения.
Наклон планок можно менять, устанавливая ось шарнира D в различные положения.

кормоуборочные комбайны

Планки мотовила совершают сложное движение: переносное вместе с машиной со скоростью v и относительное с окружной скоростью u. Траектроии крайних точек планки мотовила (рис. 3) зависят от соотношения скоростей u и v, т. е. от показателя кинематического режима работы мотовила λ:

λ = u/v, или λ = 2πnr/v,

где n и r – соответственно частота вращения и радиус мотовила.

Если λ < 1 (укороченная циклоида, рис. 3, а) планки не подводят растения к режущему аппарату, а, наоборот, отталкивают стебли, т. е. мотовило неработоспособно.
При λ > 1 (удлиненная циклоида) планки подводят стебли к режущему аппарату на участке ABC.
Значения показателя λ выбирают в зависимости от скорости v комбайна.
Так, при уборке высокостебельных культур на силос целесообразно устанавливать следующие значения кинематического режима работы мотовила λ:

v, м/с
0,8
1,2
1,4
1,7
2,0
λ
1,7
1,5
1,4
1,25
1,15

По заданной скорости v и указанным значениям λ определяют частоту n вращения вала мотовила. Частоту вращения n изменяют вариатором клиноременной передачи привода вала мотовила.

Режущие аппараты платформенных жаток кормоуборочных комбайнов КСК-100А и КПИ-Ф-2,4А сегментно-пальцевого типа нормального резания. Для уравновешивания машины и облегчения работы режущего аппарата на жатках комбайнов КСК-100А устанавливают два ножа с аппозитивным движением, каждый из которых рассчитан на срез растения с половины ширины захвата. Один нож приводится механизмом, расположенным с правой стороны, а другой – с левой стороны.
Ножи приводятся механизмом качающейся шайбы (КСК-100А) или кривошипно-ползунным механизмом (КПИ-Ф-2,4А).

Роторные жатки предназначены для скашивания кукурузы, подсолнечника и других культур. Боковые шнеки 4 (рис. 5) роторной жатки и средний пассивный делитель 1 разделяют и поднимают растения, дисковые режущие аппараты срезают растения, а барабаны 6 подают их к питающим устройствам.
Срезанные стебли наклоняются брусом 5 и направляются в измельчающее устройство комлем по ходу вперед.

роторная жатка кормоуборочного комбайна

Подборщики навешивают вместо жаток при уборке трав, подвяленных в валках. На комбайны КСК-100А, К-Г-6, КПИ-Ф-2,4А и другие навешивают барабанные подборщики с пружинными пальцами. Кормоуборочный комбайн «Дон-680» имеет платформу-подборщик полотенно-пальцевого типа.

Жатки и платформы-подборщики комбайнов выполняют копирующими рельеф поля. Высоту среза регулируют, изменяя положение копирующих башмаков. Жатки опускают и поднимают с помощью гидромеханизмов.

Питающие устройства кормоуборочных комбайнов

Питающие устройства уплотняют и перемещают растительную массу равномерным слоем к измельчающим аппаратам.
Широко применяют четырех- и пятивальцовые питающие устройства (рис. 2). Оси верхних вальцов выполняют подпружиненными, что обеспечивает требуемую подпрессовку массы и устойчивую работу вальцов при неравномерной подаче слоя растительной массы. Для лучшего захвата растений к поверхности вальцов приваривают пластины с выступами.
Нижний валец у противорежущей пластины выполняется гладким.

Металлоуловители комбайнов

Система защиты кормоуборочных комбайнов от поломок при попадании посторонних предметов включает в себя датчик металлодетектора, электронный блок, исполнительный механизм и электромеханизм быстрого останова. Датчик металлодетектора размещают во внутренней полости переднего нижнего вальца, который изготавливают из немагнитной нержавеющей стали.
Когда посторонний металлический предмет проходит вблизи датчика, формируется сигнал обнаружения, который поступает в блок управления электромагнитом быстрого останова привода вальцов и электромеханизма отключения ременной передачи к редуктору.
Рабочий ход блокируется, устанавливается режим «Сброс», и редуктор начинает работать в режиме «Реверс».
Питающее устройство получает обратный ход, освобождаясь от посторонних металлических предметов. Когда на пульте загорается зеленая лампочка, возможна нормальная работа.

Измельчающие аппараты кормоуборочных комбайнов

Измельчающие аппараты должны обеспечить длину резки растений (от 4 до 20 см), доизмельчать зерно кукурузы и зернофуражных культур при уборке на корм в различных стадиях спелости, подавать измельченную массу в транспортные средства, а также быть надежными в работе и простыми при обслуживании и ремонте. В кормоуборочных комбайнах распространены барабанные и дисковые измельчающие устройства (рис. 4).

Барабанный измельчитель представляет собой цилиндр длиной 0,35…2,6 м и диаметром 630…800 мм с ножами 1 и противорежущей пластиной 4. Ножи расположены по образующей или под углом к ней.
В зависимости от степени измельчения устанавливают от трех до двенадцати ноже, вращающихся с различной (от 850 до 1100 об/мин) частотой. Лезвие ножей затачивают под углом 22...30˚. Иногда ножи выполняют в виде лопаток, способствующих перемещению массы.

Для доизмельчения кукурузы в фазе молочно-восковой и более полной спелости с дроблением початков применяют рифленые 3 перфорированные подбарабаноя (рекаттеры). Их выполняют в виде съемного подбарабанья с рифлями различного профиля. Наряду с рекаттерами используют одно- или двухвальцовые доизмельчители, которые устанавливают в зоне работы измельчающих барабанов.

Барабанные измельчители, защищенные от попадания посторонних предметов, работают надежно, особенно при уборке на силос влажных растений. Но они недостаточно эффективно перемещают измельченные подвяленные травы и зернофуражные культуры, измельчают маслу на различную длину, не обеспечивают заданной степени дробления зерна. Во многом этих недостатков лишены дисковые измельчители.

Дисковый измельчитель представляет собой плоский диск, по радиусу или под углом к которому размещено до двенадцати плоских ножей. Диаметр по концам их составляет 10601100 мм, окружная скорость – до 60 м/с.
Масса перемещается под действием ножей и установленных между ними лопаток 5. Масса окончательно доизмельчается такими же рекаттерами, как и в барабанных измельчителях. Кроме того, применяют рифленые подножевые балки 2, направляющие лотки 6 и поддоны.

Дисковые измельчители равномернее, чем барабанные, измельчают корм, особенно при уборке подвяленных трав и зернофуражных культур. Они интенсивнее барабанных перемещают измельченную массу, надежны и просты в устройстве и обслуживании, однако требуют больших затрат энергии, поскольку питающая горловина у них сужена и ножами измельчается толстый слой.

Длина lр резки растений – один из важнейших показателей, определяющих качество кормов. С уменьшением длины резки улучшается сохранность и питательность корма, повышается его усвояемость животными, полнее и плотнее заполняются емкости транспортных средств и кормохранилищ. Однако с уменьшением длины резки возрастают энергозатраты на измельчение корма.

Длину резки растений регулируют, устанавливая различное количество ножей на барабанах или дисках, а также изменяя частоту вращения привода измельчающего аппарата. В большинстве применяемых комбайнов число ножей на барабане или диске: 12, 8, 6, 4 и 3.

Энергозатраты и равномерность измельчения растений зависят от зазора между ножами и противорежущим брусом. Этот зазор должен быть в пределах 0,5…0,8 мм. С целью изменения зазора перемещают вал барабана (диска).

Для заточки ножей комбайны оснащают механизмом заточного приспособления с гидромотором. Возвратно-поступательным движением заточного приспособления в комбайнах управляет электронное реле времени, установленное на пульте.

***



Характеристики кормоуборочных комбайнов

Комбайн КСК-100А состоит из самоходного измельчителя (номинальная мощность двигателя Nд = 147 кВт), барабанного измельчающего аппарата со швырялкой, устанавливаемого вместо основного аппарата, навешиваемой жатки для трав (ширина захвата 4,2 м) или кукурузы (ширина захвата 3,4 м) и подборщика (ширина захвата 2,2 м). Пропускная способность комбайна – 28 кг/с при уборке кукурузы влажностью до 80%, при уборке трав влажностью до 75% она ниже в 3…3,5 раза.

Полунавесной комбайн КПК-3000 агрегатируют с универсальным энергетическим средством УЭС-250 (мощность двигателя Nд = 185 кВт). Комбайн используют с жаткой для уборки трав и зерновых культур в стадии восковой и полной спелости (ширина захвата 3 м), для уборки грубостебельных культур (ширина захвата 3 м), а также подборщиками (ширина захвата 2,2 м).

Комбайн «Дон-680» имеет ряд сборочных единиц (мосты ведущих и управляемых колес, гидро- и электрооборудование, кабина, приборы и др.), унифицированных с зерноуборочными комбайнами семейства «Дон».
Для уборки трав на комбайн устанавливают жатку шириной захвата 4,2 м, а для уборки высокостебельных культур – жатку сплошного среза с шириной захвата 3,4 м и шестирядную ручьевую.
Подборщик на комбайне «Дон-680» полотенно-пальцевый, обеспечивающий подбор трав и соломы массой до 15 кг на 1 м длины валка шириной до 2,2 м.
На комбайне устанавливается двигатель СМД-31Б мощностью Nд = 206 кВт.

кормоуборочные комбайны

Комбайн Е-282 (Германия) характеризуется бесступенчатым изменением скорости движения посредством клиноременного вариатора. В измельчающем барабане комбайна установлены тонкие ножи (толщиной 4 мм), что увеличивает наработку на отказ. На комбайн навешивают подборщики шириной захвата 2,4 или 4,2 м, либо жатки шириной захвата 4,2, 5,1 и 5,6 м.
Для среза кукурузы применяют жатки четырех- и шестирядные, а для сплошного среза – жатку шириной захвата 3,6 м.

Комбайн прицепной кормоуборочный КПИ-2,4А агрегатируют с тракторами тягового класса 1,4 (МТЗ-80, -82). Ширина захвата жатки для уборки кукурузы – 1,8 м, травы – 2,4 м, подборщика – 2 м. На измельчающем барабане установлены тонкие ножи.

Номинальную пропускную способность q кормоуборочных комбайнов оценивают по массе кукурузы, скашиваемых подвяленных трав и зернофуражных культур, убираемых за одну секунду рабочего времени. Пропускная способность перечисленных выше кормоуборочных комбайнов приведена в таблице 1.

Таблица 1. Номинальная пропускная способность кормоуборочных комбайнов, кг/с

Убираемая культура
Модель кормоуборочного комбайна
КСК-100А
КПК-3000
«Дон-680»
Е-282
КПИ-2,4А
Кукуруза влажностью 80%
23
27
28
30
10
Трава влажностью 75%
25
23
27
27
12
Трава влажностью 45%
11
11
10
12
8

В реальных условиях эксплуатации пропускную способность q0 комбайна можно рассчитать по формуле:

q0 = σq,

где σ = 0,75…1,0 – коэффициент использования номинальной пропускной способности.

Производительность Qсм кормоуборочного комбайна (в тоннах) с учетом коэффициента использования рабочего времени смены τсм будет равна:

Qсм = τсмσq/1000.

Кормоуборочные комбайны загружают измельченную массу в грузовую емкость рядом идущего транспортного средства (автомобиля или трактора с прицепом).
Скорость движения v кормоуборочного агрегата устанавливают по пропускной способности q0, урожайности U растительной массы и ширины захвата жатки В, исходя из выражения:

v = σq/ВU.

Продолжительность заполнения емкости транспортного средства рассчитывают по формуле:

t = Vтсρε/σq,

где Vтс – объем емкости транспортного средства, м3;
ρ – плотность измельченной массы, кг/м3;
ε = 0,75…0,80 – коэффициент заполнения емкости транспортного средства.

кормоуборочный комбайн

***

Сушка сена