Приводы режущих аппаратов косилок

Сельскохозяйственные и мелиоративные машины

Машины для заготовки кормов

Косилки

Назначение и классификация косилок

По назначению различают обычные косилки, предназначенные для скашивания трав и укладывания их в прокосы в виде валка или порциями, а также косилки-плющилки, которые наряду со скашиванием плющат стебли растений для ускорения процессов сушки. Для плющения стеблей такие косилки оборудуют вращающимися вальцами или штифтовыми барабанами.
Валковые косилки (укладывающие скошенные травы в валки) имеют транспортерное валкообразующее устройство.
Косилки с укладыванием срезанной травы в порционные кучи накапливают массу в бункерах и периодически сбрасывают ее на поле. Такие косилки часто применяют в пустынных и полупустынных районах.

По агрегатированию косилки бывают навесные, полунавесные, прицепные и самоходные. Навешивают косилки на трактора преимущественно сзади и реже фронтально. Прицепными выполняют косилки с шириной захвата менее 6 м (например, КПП-4,2 «Гомсельмаш», ПН-530 «Простор» с беспальцевым режущим аппаратом и КПС-240, КПРН-3,0 с роторным режущим аппаратом).
Самоходные косилки (например, КПС-5Г, Е-303 и КС-80 «Гомсельмаш») выполняют на базе реверсивных тракторов и самоходных шасси. Рабочий процесс прицепных косилок и косилок-плющилок протекает так же, как и у самоходных.

Основные сборочные единицы косилок – режущие аппараты, механизмы их привода и подвески, рама и устройства для соединения с энергетической машиной. В процессе работы косилки режущий аппарат движется по почве, опираясь на башмаки 1 и 3 (рис. 1).
Носки башмаков выделяют из массива полосу травы, отгибают ее стебли к режущему аппарату, который срезает растения. Полевая доска 4 сдвигает пальцами скошенную траву, освобождая место для следующего прохода колес трактора или энергетического средства.

Агротехнические требования к косилкам

Режущие аппараты косилок должны обеспечивать ровный срез одинаковый по высоте: 6 см для естественных и 8 см для сеяных трав. Отклонение от высоты среза от установленной недолжно превышать ±0,5 см.
Потери от повышенного среза и несрезанных (пропущенных косилкой) растений допускаются не более 2%.
Башмаки режущего аппарата не должны приминать срезанную и несрезанную траву.

Режущие аппараты косилок

По типу применяемых режущих аппаратов различают косилки с сегментно-пальцевыми, беспальцевыми и ротационными режущими аппаратами.

Сегментно-пальцевые режущие аппараты

Сегментно-пальцевые режущие аппараты срезают растения ножами 2 (рис. 1, а), движущимися возвратно-поступательно. Режущая пара таких аппаратов – сегмент 14 (рис. 1, б) и противорежущая пластина 16 (вкладыш) пальца 15. Сегменты заклепками соединяют со спинкой ножа 12. Противорежущие пластины закрепляют на пальцах, которые привертывают болтами к пальцевому брусу 9.
Для жесткого крепления пальцы снабжены упорами Б. Изнашивание пальцевого бруса предотвращают пластины трения 11.
Перемещение ножа вверх в вертикальной плоскости ограничивают прижимные лапки 13.

При движении ножа сегменты подводят растения к противорежущим пластинам и срезают их. В момент среза стебли опираются на противорежущие пластины и перо С пальца. Такие режущие аппараты принято называть аппаратами подпорного среза.

Режущие грани сегментов и противорежущих пластин выполняют гладкими или насеченными сверху или снизу. Оптимальный угол заточки 19…25˚, острота лезвия 25…30 мкм.
Режущими аппаратами можно срезать траву, пока толщина лезвия не превысит 80 мкм, а зерновые культуры – 120 мкм.
Насечки режущих граней сегментов предотвращают выскальзывание растений при подводе их сегментом к противорежущей пластине и при защемлении в режущей паре. Шаг насечки делают в 2…3 раза меньше диаметра срезаемого стебля.

Сегменты устанавливают с зазором относительно противорежущей пластины. Зазор в режущей паре влияет на качество среза, износ лезвия, а также на затраты энергии при скашивании трав. При меньшем зазоре увеличивается сопротивление изгибу стеблей, которое должно быть больше сопротивления среза, иначе стебель не срежется, а изогнется. Рекомендуемый зазор у меньшего основания сегмента 0,3 мм, у большего – до 1 мм.

Чаще всего применяют аппараты, у которых шаг t (рис. 2) режущей части (расстояние между осевыми линиями двух соседних пальцев) равен шагу t_o противорежущей части (расстоянию между осевыми линиями двух соседних пальцев) и ходу S ножа (перемещение ножа из одного крайнего положения в другое, т. е. t = t_o = S = 76,2 мм (три дюйма).
Режущий аппарат, между параметрами которого соблюдается указанное равенство, условно называют аппаратом нормального резания с одинарным пробегом ножа.

Конструктивную длину одного пальцевого бруса (ширину захвата однобрусной косилки) для тракторных косилок принимают равной 2,1 м, для малогабаритных тракторов – 1,4…1,6 м, а при конной тяге 1,1…1,4 м.

Затраты энергии на работу сегментно-пальцевого аппарата составляют 550…800 Дж на 1 м 2 площади, с которой срезается трава.

Беспальцевые режущие аппараты

Беспальцевые режущие аппараты срезают растения парой сегментов. Беспальцевые режущие аппараты бывают одно- и двухножевые (рис. 3). В первом случае аппарат содержит один подвижный нож, а во втором – оба ножа совершают аппозитивные возвратно поступательное движение. Такие аппараты меньше забиваются при уборке спутанных и полеглых трав.
В двухножевом аппарате относительное перемещение каждого ножа в 2 раза меньше, чем в одноножевом, благодаря чему на ножи действуют меньшие силы инерции. При этом из-за аппозитивному перемещению ножей режущий аппарат более уравновешен, но конструкция привода ножей существенно усложняется.

Ротационные режущие аппараты

Ротационные режущие аппараты бывают дисковые и барабанные. Режущие элементы этих аппаратов – ножи 1 (рис. 4) и 5, шарнирно соединенные с диском 2 или барабаном 4. Ножи срезают растения без подпора. Отгиб растений ограничивается жесткостью стеблей, их инерцией и частично подпором соседних стеблей.
На каждом диске устанавливают два или три ножа длиной 50…70 мм, затачиваемые с обеих сторон.
Толщина кромки лезвия – 25…30 мкм. При затуплении лезвий ножи с одного соседнего диска переставляют на другой, при этом вдвое увеличивается продолжительность работы ножей без заточки. При замене одного ножа заменяют и противоположный, чтобы обеспечить равномерность скашивания и балансировку диска.

Ножи на соседних дисках распределяют со смещением. Траектории движения ножей перекрываются, чем достигается срез растений по всей ширине захвата.
Диски каждой соседней пары вращаются во встречном направлении.

Ножи ротационно-барабанных режущих аппаратов размещают на барабане по винтовой линии. Их выполняют криволинейными, благодаря чему не только достигается срез и измельчение растений, но и улучшается транспортирование массы по трубопроводам в емкости или разбрасывание по полю.

Ротационные режущие аппараты не имеют элементов, перемещающихся возвратно-поступательно – их ножи выполняют вращательное движение. Поэтому привод режущих элементов роторных косилок проще, чем привод классических режущих аппаратов.
Скорость вращения ножей может быть существенно увеличена, при этом внешние точки ножей перемещаются по окружности с линейной скоростью 45…90 м/с, что допускает работу косилок со скоростью до 15 км/ч.
Ротационные косилки просты по устройству и надежны в работе. Однако они излишне измельчают стебли растений, что приводит к увеличению потерь срезанной массы и требует повышенных затрат энергии при скашивании травы. Кроме того косилки с роторными режущими аппаратами относительно металлоемки.

Ротационно-дисковые аппараты с вертикальной осью вращения применяют для скашивания злаковых и высокоурожайных сеяных трав.
Ротационно-барабанные режущие аппараты с горизонтальной осью вращения используют в машинах для уборки кормовых культур с измельчением растений, ботвы картофеля и других культур.

Механизмы привода ножа косилки

В косилках и кормоуборочных комбайнах ножи приводятся в действие кривошипно-ползунным механизмом и механизмом качающейся шайбы (МКШ).

Кривошипно-ползунные механизмы бывают центральные и дезаксиальные. В центральном механизме ось А кривошипа 1 совпадает с линией СD движения ползунка и ход S ножа равен двум радиусам r кривошипа, т. е. S = 2r.
В дезаксиальном (смещенном) механизме ось А (рис. 5, а) кривошипа смещена на некоторую величину h = (7…8)r относительно линии движения ножа и S > 2r. Если смещение h = (7…8)r, то ход ножа S = (1,06…1,07)r.

Кривошип с ножом соединяют шаровыми шарнирами В и С с шатуном, которые допускают изменение положения пальцевого бруса в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Механизм качающейся шайбы (МКШ) выполнен так:
на кривошип (звено 1, рис. 5, б) посредством подшипников насажена шайба 4, причем ее ось отклонена от оси звена 1 на угол α. Через эти же подшипники шайба соединена с вилкой 5.
Поводок вилки звеном 7 через шаровые шарниры D и Е передает движение ножу 3. В этом механизме оси шайбы 4 и звеньев 1 и 5 пересекаются в одной точке, но звенья перемещаются в разных плоскостях.
При равномерном движении ведущего звена шайба колеблется относительно звена 5 и поворачивает его вал на некоторый угол, вызывая перемещение рычага 6, которое передает возвратно-поступательное движение ножу.

МКШ представляет собой компактный механизм, наиболее эффективный для привода самоходных косилок и жаток кормо- и зерноуборочных машин.

Скорости резания и центрирование ножей

Нож сегментного пальцевого режущего аппарата совершает сложное движение: во-первых, гармоническое колебательное в относительном перемещении и, во-вторых, поступательное в переносном движении. При движении сегмент захватывает стебли, подводит их к противорежущей пластине и срезает.
В процессе подвода стебли отгибаются, из-за чего высота стерни получается больше, чем расстояние от режущего аппарата до поверхности поля.

В крайних положениях ножа скорость v относительного движения равна нулю. В середине хода ножа скорость достигает максимального значения: v_max = ωr. В начале и конце резания скорость меньше, при этом, с уменьшением скорости, сопротивление срезу увеличивается, что может привести к неудовлетворительному срезу.

Одно из мероприятий повышения скорости резания при эксплуатации косилок – правильная установка ножа в крайних его положениях, что условно называют центрированием ножа.

В механизмах привода, когда h = 0 или h = (2…3)r, центрируя нож, устанавливают его так, чтобы осевые линии сегментов в крайних положениях ножа совпадали с осевыми линиями пальцев. Тогда скорости резания растений будут одинаковые как при прямом, так и при обратном ходе. Такой нож не отцентрирован.

Как же отцентрировать нож праворежущих косилок (пальцевой брус расположен с правой стороны агрегата) с механизмом привода, у которого дезаксиал h > (7…8)r? Как отмечалось ранее, в косилках ход ножа больше двух радиусов кривошипа S > 2r, т. е. S > t и S > t_o, где t и t_o – соответственно шаг режущей части (расстояние между осевыми линиями двух соседних сегментов) и противорежущей части (расстояние между осевыми линиями двух соседних пальцев).
Наряду с этим в таких механизмах скорость прямого хода (нож движется слева направо) ножа больше скорости его обратного хода. Так, угол α₁ поворота кривошипа за ход ножа вправо меньше угла α₂ при том же ходе S влево.
При постоянной угловой скорости кривошипа (ω = const) скорость прямого хода будет больше скорости обратного хода. Чтобы выровнять скорости прямого и обратного хода ножа в косилках с праворежущим аппаратом осевые линии сегментов целесообразно устанавливать с перебегом 4…6 мм относительно осевых линий пальцев в крайнем левом положении ножа. Однако при этом должен быть предотвращен распор ножа при переводе режущего аппарата в транспортное положение.

В косилках с кривошипно-ползунным механизмом нож центрируется двумя способами: изменяя длину шатуна или перемещая пальцевой брус вдоль тяговой штанги. Нож с механизмом привода «качающаяся шайба» самоходных косилок и кормоуборочных комбайнов устанавливают так, чтобы в крайних положениях осевые линии сегментов и пальцев совпадали. Для этого смещают рычаг 6 (см. рис. 6, б), связанный с соединительным звеном 7, или крепление корпуса МКШ.

Перед центрированием ножа необходимо правильно установить линии ножа и шатуна. Проекции указанных линий на горизонтальную плоскость должны быть параллельными. При несоблюдении этого условия возникают дополнительные силы в звеньях механизма привода ножа, увеличивается сопротивление его движению, возникает опасность поломок.
Требуемая установка линий ножа и шатуна достигается поворотом эксцентричной шайбы в шарнире А (см. рис. 2).

Механизм подвески пальцевого бруса косилки

Для копирования рельефа поля пальцевой брус 1 (рис. 7) соединяют тяговой штангой 2 с шарниром О₁ рамы косилки. В рабочем положении башмаки пальцевого бруса опираются на поверхность почвы и, скользя по ней, копирует рельеф поля.
Высоту среза (50…90 мм) регулируют, изменяя положение башмака относительно пальцевого бруса.
Сила давления башмаков на почву зависит от пружины 3, которая через ряд звеньев действует на штангу, а через нее на пальцевой брус. Оптимальная сила ,действующая со стороны машины на внутренний башмак, 200…300 Н, на наружный – 100…200 Н.

При уборке полеглого травостоя пальцевой брус наклоняют вперед, чтобы пальцы углублялись в траву и приподнимали ее. На неровном каменистом поле пальцевой брус наклоняют назад, что предотвращает поломки пальцев. Изменяют положение пальцевого бруса поворотом шарнира штанги относительно кронштейна, приваренного к ней.

Пальцевой брус поднимается механизмом AOBCD₁DEFKG. Вначале подъема поворачивается двуплечий рычаг AOB, который связан с механизмом подъема косилки. Он приводит в движение звено BC. Последнее перемещает упорный рычаг CD₁, который через звенья DE и EF действует на подъемный рычаг FG.
Когда грань подъемного рычага (точка n) упрется в выступ башмака, башмак вместе с пальцевым брусом начинает вращаться относительно шарнира К.
Вращение пальцевого бруса вокруг шарнира происходит до тех пор, пока не «выберется» зазор S между упорным рычагом CD₁ и звеном DE. После этого пальцевой брус и тяговая штанга будут поворачиваться вокруг шарнира О1 как одно целое.

Из-за упругих деформаций тяговой штанги и зазоров в шарнире А (см. рис. 6), возникающих при движении машины, пальцевой брус отодвигается назад. Осевые линии пальцев располагаются под углом к направлению движения машины, что увеличивает подминание травы.
Чтобы устранить негативные последствия такой работы, полевой конец пальцевого бруса (точка С₂) выносят на 25…50 мм (относительно точки С₁) вперед по ходу машины. Вынос бруса достигается изменением длины шпренгеля 7.

Длину звена EF (рис. 7) механизма подъема можно изменять, влияя на соотношение нагрузки на внутреннем и внешнем башмаках. При укорочении звена нагрузка на внешний башмак уменьшается, а при удлинении – увеличивается.
Перераспределяя нагрузку, выпрямляют пальцевой брус, что необходимо выполнять перед установкой зазоров в режущей паре.
При прямолинейном ноже носки всех пальцев должны быть расположены на прямой линии; при отклонении отдельных пальцев их рихтуют.

Длина пальцевого бруса и ширина захвата косилки

В сегментно-пальцевых косилках длину пальцевого бруса часто принимают равной 2,1 м. С увеличением длины уменьшается масса косилки на единицу длины захвата, но копирование рельефа поля ухудшается, установка зазоров в режущей паре ухудшается, что снижает качество работы и убыстряет изнашивание режущего аппарата.
Чем длиннее брус, тем больше должна быть длина ножа. С удлинением ножа возрастают силы инерции, приводящие к поломкам косилки.

Требуемая ширина захвата косилок определяется классом применяемого энергетического средста и условиями использования.
На трактора тяговых классов 0,6, 0,9 и 1,4 навешивают косилки КС-Ф-2,1Б. Двухбрусные полунавесные косилки КД-Ф-4 агрегатируют с тракторами классов 0,9 и 1,4.
Для скашивания трав на больших участках с ровным рельефом используют трехбрусные прицепные косилки КП-Ф-6, агрегатируя их с тракторами классов 0,9 и 1,4. На указанных косилках применяют унифицированный праворежущий аппарат с длиной одного пальцевого бруса 2,1 м.
В двух- и трехбрусных косилках пальцевые брусья взаимно перекрываются на 0,2 и 0,3 м. Для малогабаритных тракторов тягового класса 0,2…0,6 применяют косилки шириной захвата 1,1 и 1,5 м.

Ротационные косилки и косилки-плющилки выполняют навесными шириной захвата до 3 метров, а при большей ширине захвата – прицепными, устанавливая на них от 4 до 8 роторов.
Ротационная задненавесная косилка КРН-2,1А и прицепная косилка КПРН-3 соответственно имеют 4 и 6 роторов. Последняя оснащена двумя ребристыми плющильными вальцами. Сила сжатия травы между вальцами регулируется верхним подпружиненным вальцом.

Самоходные косилки-плющилки оборудованы жатками различной ширины захвата. Основные сборочные единицы применяемых самоходных косилок-плющилок КПС-5,6 и Е-303:

• самоходное шасси;
• сегментно-пальцевые режущие аппараты;
• плющильные вальцы;
• полотненно-транспортирующее валкообразующее устройство;
• механизмы привода и управления.

Рабочие органы тракторных и самоходных косилок поднимают и опускают с помощью навесных систем и выносных гидроцилиндров. Режущие аппараты, вальцы и транспортеры приводятся в действие от вала отбора мощности (ВОМ) карданными, зубчатыми или клиноременными и цепными передачами.
Режущие аппараты защищены от поломок предохранителями, срабатывающими при усилиях, превышающих допустимые значения.

Неисправности косилок и способы их устранения

Возможные неисправности и способы их устранения при работе самоходной косилки-плющилки КПС-5Г приведены в таблице 1.

Таблица 1. Неисправности косилки-плющилки КПС-5Г

Рабочие органы косилки не поднимаются или подъем их ограничен. Для устранения неисправности необходимо залить масло в резервуар до контрольной отметки. Снять и отрегулировать предохранительный клапан системы. Замедленное действие цилиндров подъема или они не действуют. Заменить трубопровод, подводящий масло к цилиндру. Подтянуть штуцер. Неровный срез растений, остаются нескошенные стебли. Заточить или заменить сегменты. Отрегулировать зазор между сегментами и противорежущими пластинами. Мотовило не вращается. Отрегулировать предохранительную муфту и натянуть цепи. Шнек проскальзывает или не вращается. Отрегулировать предохранительную муфту и поднять пружину. Попадание земли на жатку. Установить копирующие башмаки на большую высоту.

Возможные неисправности и способы их устранения при работе роторной прицепной косилки-плющилки КПРН — 3,0А приведены в таблице 2.

Таблица 2. Неисправности роторной косилки-плющилки КПРН — 3,0А

Источник