Технологический процесс зерноуборочного комбайна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На современном этапе экономического и рыночного развития наступила огромная роль ускорения темпов научно-технического прогресса и повышения эффективности производства во всех областях народного хозяйства.

Главной задачей агропромышленного комплекса является достижение устойчивого роста сельскохозяйственного производства, надёжное обеспечение РБ продуктами питания и сельхозсырьём.

Обеспечение дальнейшего подъёма сельского хозяйства определяется использованием возросшего экономического потенциала РБ, крупных капитальных вложений в сельское хозяйство, обеспечение его высококачественными машинами и орудиями производства, строительными материалами, оборудованием и так далее.

Машины для сельского хозяйства нашей республики создаются и применяются в соответствии с системой для комплексной механизации.

Дальнейшее совершенствование и техническое переоснащение отрасли требует более качественной профессиональной подготовки инженерно- технических специалистов для села. Современный инженер-механик должен не только хорошо знать устройство и процесс работы машин и оборудования, но также обладать определёнными технологическим и экономическим багажом и ведением перспективы применения новой техники для снижения затрат ресурсов себестоимости продукции.

1. Анализ схемы технологического процесса зерноуборочного комбайна

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, которые должны быть согласованы между собой по производительности. Однако изменение условий уборки (влажности, урожайности, соотношения зерна и соломы и др.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа (мотовила, режущего аппарата, молотильного аппарата, соломотряса, очистки и др.). Поэтому их работу необходимо согласовать при соблюдении агротехнических требований.

Ежесекундно на рабочие органы жатки поступает хлебная масса q (секундная подача, кг/с), которая передается в молотильный аппарат (МА). За счет удара бичей барабана и протаскивания массы в зазор между барабаном и подбарабаньем происходит обмолот зерна и первый этап разделения хлебной массы на мелкий ворох q'мв (просеваемый через решетку подбарабанья) и грубый ворох q'гв (солома, полова и непросеянное через подбарабанье зерно). Грубый ворох поступает на очистку (Оч), а грубый - на соломотряс (С). Соломотряс выделяет из соломы (грубого вороха) мелкий ворох q''мв и направляет его на очистку. На очистку поступает

зерноуборочный мотовил комбайн

qмв = q'мв + q''мв.

На очистке из мелкого вороха выделяется зерно (qз), которое поступает в бункер. Чистота зерна поступающего в бункер с очистки согласно агротребованиям должна быть не менее 95%.

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется. Суммарные потери

?p = pж + pс+ pо,

где ?p - суммарные потери при выполнении технологического процесса;

pж - потери за жаткой (pж ? 1 %);

pс - потери за соломотрясом (pс ? 0,5 %);

pо - потери за очисткой (pо ? 0,3 %).

Суммарные потери за комбайном не должны превышать согласно агротребованиям 1,5 %.

Структурно-технологическая схема рабочего процесса зерноуборочного комбайна выполнена с учетом основных параметров рабочих органов в соответствии с исходными данными и расчетами.

Основные параметры рабочих органов приведены в расчетно-пояснительной записке и графической части курсового проекта.

Из рабочих органов зерноуборочного комбайна наиболее производительными являются мотовило и режущий аппарат, а пропускная способность (секундная подача) и, следовательно, производительность молотильного аппарата зависят от параметров и режимов работы соломотряса и очистки. Если один из этих рабочих органов будет перегружен, то технологический процесс комбайном не будет выполняться в соответствии с агротехническими показателями.

Целью анализа показателей выполнения технологического процесса комбайном является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. Наименьшая [q]ф min из них определяет рабочую скорость и производительность комбайна.

Вывод: проанализировав технологический процесс работы комбайна можно

сказать, что суммарные потери зерна не должны превышать 1,5 %. Тот факт, что потери превышают 1,5% свидетельствует о необходимости выполнить технологические регулировки рабочих органов зерноуборочного комбайна.

2. Определение пропускной способности молотильного аппарата

При расчете параметров и пропускной способности молотильного аппарата ориентируются на следующие условия, которые называются входными параметрами (исходными данными):

Q- урожайность зерна (50 ц/га);

Lср - средняя высота хлебостоя (L=0,53м);

в - содержание соломы в хлебной массе (в=0,47) ;

w - абсолютная влажность хлебной массы (17%).

Коэффициент в для длиностебельных малоурожайных культур больше, а для короткостебельных высокоурожайных меньше и находится в пределах:

для пшеницы - 0,5-0,6;

для ржи - 0,65-0,75;

для ячменя и овса - 0,48-0,52.

Содержание зерна в хлебной массе оценивается коэффициентом

Между приведенными коэффициентами существует связь:

С увеличением содержания зерна в хлебной массе и снижением влажности секундная подача увеличивается и наоборот.

Определяем допустимую подачу хлебной массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости определяют по формуле:

(2.1)

где М - число бичей, шт.,

Lб - длина барабана, м.

-допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, для «Палессе GS-14» принимаем =0,67 кг/м·с

По таблице (стр.59/4/) принимаем число бичей М=8шт, длина барабана Lб =1,7м.

Подставляем принятые значения в формулу (2.1) получим:

Так как в молотильный аппарат поступает хлебная масса с показателями, отличными от эталонных при номинальной пропускной способности комбайна, то фактическая пропускная способность молотильного аппарата определится по выражению:

, (2.2)

где в0 - эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок принимают в0=0,6);

- коэффициент засорённости ( =0,11-0,18), принимаем =0,12

=0,47- коэффициент соломистости для заданных условий;

- коэффициени использования пропускной способности комбайна

=0,91

Подставляя значения в формулу (2.2) получим

,

Вывод : проанализировав условия уборки по заданию(соломистость, влажность и коэффициент у) определили, что максимальная пропускная способность комбайна по молотильному аппарату равна 5,71кг/с.

3. Определение пропускной способности соломотряса и очистки

Назначение соломотряса - выделить зерно, которое поступает вместе с соломой и половой на соломоотделитель. В комбайнах с классической схемой молотильно-сепарирующего устройства наиболее распространены клавишные соломотрясы. Они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох, а также транспортируют солому к соломонабивателю или измельчителю. Клавишные соломотрясы бывают с четырьмя или пятью клавишами. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен (rс). Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса rс. Колена валов двух соседних клавиш смещены на некоторый угол, который зависит от их количества.

Пропускная способность соломотряса характеризуется процентом допустимых потерь сепарации зерна соломотрясом, происходит за счет просеивания зерна через пространственную решетку соломы и жалюзийные решетки клавиши и характеризуется коэффициентом сепарации µ (отношением количества зерна просеянного на определенном участке соломотряса к количеству поступившего на этот участок зерна). Доказано, что коэффициент µ для данных условий величина постоянная и в основном зависит от толщины слоя соломы перемещаемого по соломотрясу, которая в свою очередь зависит от подачи соломы, размеров соломотряса и средней скорости перемещения соломы по клавишам.

Чтобы определить фактический процент потерь зерна рс и допустимую фактическую подачу хлебной массы [q'ф] необходимо выполнить следующие расчеты и графические действия.

Определяем кинематический режим соломотряса и угол отрыва соломы от клавиши:

- кинематический режим:

(3.1)

где - заданный, согласно курсовой работе, радиус кривошипа соломотряса, =0,059 м

Подставляя значения в формулу (3.1) получим

- угловая скорость точек клавиши:

(3.2)

Подставляя значения в формулу (3.2) получим

- фаза отрыва (подбрасывания) соломы:

(3.3)

где б - угол наклона клавиши к горизонту, б=9 град.

С - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывание соломы, обусловленные ее упругостью. Коэффициент С зависит от величины и может быть определен из зависимости ;

(3.4)

Подставляя значения в формулу (3.4) получим

Подставляя значения в формулу (3.3) получим

- угол отрыва соломы от клавиш:

(3.5)

Подставляя значения в формулу (3.5) получим

Рассчитатываем траекторию полета соломы после отрыва от клавиши в координатах с началом координат в точке отрыва, для чего:

- определяем время одного поворота коленчатого вала соломотряса:

(3.6)

Подставляя значения в формулу (3.7) получим

;

Выбираем промежуток времени t, через который будем рассчитывать координаты х и у так, чтобы получилось 8...9 точек (обычно принимают t =0,03...0,05 с);

(3.7)

где n- количество выбранных точек.

Подставляя значения в формулу (3.7) получим

;

Рассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы. Учитывая, что после отрыва от клавиши солома совершает свободный полет, координаты траектории определим по уравнениям:

,

Таблица 1 Параметры траектории движения частицы соломы по соломотрясу

Время Параметры	0,03	0,06	0, 09	0,12	0,15	0,18	0,21	0,24	0,27	0,3
rc ( sin to)ti	0,025	0,050	0,075	0,100	0,125	0,149	0,174	0,199	0,224	0,249
(g ti 2 / 2)sin	0,001	0,003	0,006	0,011	0,017	0,025	0,034	0,044	0,056	0,069
хi	0,024	0,047	0,069	0,089	0,108	0,124	0,140	0,155	0,168	0,180
rc (cos tо) ti	0,026	0,052	0,078	0,104	0,130	0,155	0,181	0,207	0,233	0,259
(gti 2 / 2) cos	0,004	0,017	0,039	0,070	0,109	0,157	0,214	0,279	0,353	0,436
уi	0,022	0,035	0,039	0,034	0,021	-0,002	-0,033	-0,072	-0,120	-0,177
= t	0,609	1,219	1,828	2,437	3,047	3,656	4,265	4,874	5,484	6,093

Клавиша будет совершать круговое движение и ось колена вала будет занимать положения 1, 2, 3, и т.д. Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадают, происходит встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполирования. Так, если встреча происходит между точками 8 и 9, то необходимо соединить прямыми точки 8 и 8' , 9 и 9' и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом а к горизонту).

Расстояние между точками а и b вдоль этой линии и будет представлять путь S перемещения соломы за одно подбрасывание.

Определяем среднюю скорость соломы за одно подбрасывание, как

(3.8)

где S- путь перемещения соломы относительно клавиши за одно подбрасывание, S=0,163м;

Частота вращения коленчатого вала соломотряса nc=194 мин;

Подставляя значения в формулу (3.8) получим

Определяем толщину слоя соломы на соломотрясе hc:

(3.9)

где hoc- номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение , м (hoc = 0,2 м);

-номинальное значение коэффициента сепарации, равное 1,8 ;

m - показатель степени (m=0,8 - 1,2), принимаем m=1,02

Определяем коэффициент сепарации для заданного комбайна

(3.10)

где Lc- длина соломотряса, для комбайна «Палессе GS-14» принимаем Lc =5,647 м;

е - коэффициент сепарации зерна декой, согласно заданию е=0,92;

рс- допустимый процент потерь за соломотрясом: 0,5%.

Подставляя значения в формулу (3.10) получим

;

Подставляя значения в формулу (3.9) получим :

Определяем допустимую пропускную способность соломотряса по грубому вороху при максимально допустимой толщине слоя соломы:

, (3.11)

где - объемная масса соломы (=10-20 кг/м) в зависимости от влажности и вида культуры), принимаем г=13кг/м;

Вс - общая ширина соломотряса, м. Согласно техническим характеристикам комбайна «Палессе GS-14» принимаем Вс=1,7м.

Определяем допустимую пропускную способность комбайна по соломотрясу:

(3.12)

= 1,7· 0,53·13·0,715/0,47=17,82 кг/с;

Определяем пропускную способность очистки комбайна:

- определяем допустимую максимальную нагрузку на очистку для обеспечения процесса выделения зерна:

(3.13)

где - общая площадь сепарирующей поверхности решёт очистки, принимаем = 5,8;

-допустимая нагрузка на 1 сепарирующей поверхности решета.

., принимаем =1,85

Подставляя значения в формулу (3.13) получим :

Определяем допустимую пропускную способность комбайна по очистке (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку с учетом пропускной способности очистки):

(3.14)

где k - коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности, принимаем k = 0,84

Подставляя значения в формулу (3.14) получим :

Определяем рабочую скорость машины, для чего сравнивая , и выбраем наименьшую из них и по ней определяем рабочую скорость машины:

(3.15)

где Q - урожайность зерна, согласно заданию Q=503ц/га.

В - ширина захвата жатки, м, принимаем В=7,5м

Подставляя значения в формулу (3.15) получим

,

Определяем производительность W(га/ч) за 1 час чистой работы комбайна:

(3.16)

га/ч.

Вывод: на производительность и рабочую скорость комбайна влияют коэффициент сепарации зерна дэкой, толщина и скорость движения соломы по соломотрясу и пропускная способность очистки комбайна.

4. Определение основных регулировочных параметров мотовила

Среднее значение показателя кинематического режима определяется отношением окружной скорости планки мотовила к поступательной скорости машины:

, (4.1)

Для определения параметров мотовила необходимо определить следующее.

Показатель кинематического режима:

(4.2)

где R-радиус мотовила, согласно заданию R=0,61м

- длина срезаемой части стебля,

; (4.3)

согласно заданию:

L-средняя высота хлебостоя, L=0,53м

h- высота среза, h=0,13м.

Подставляя значения в формулу (4.3) получим

lср = 0,53-0,13=0,4м;

Подставляя значения в формулу (4.1) получим

Предельные значения длин срезаемой части стебля соответственно будут равны:

(4.4)

где , -соответственно минимальная и максимальная высота стеблестоя, согласно заданию;

, - соответственно минимальная и максимальная высота среза хлебостоя,

В расчетах ,определяют величины с учетом исходных данных:

(4.5)

Подставляя значения в выражение (4.5) находим значения , :

Lmаx = 0,53+0,05=0,58м;

Lmin = 0,53-0,05=0,48м;

hmin = 0,13-0,04=0,09м;

hmаx, = 0,13+0,04=0,17м;

Подставляя значения в формулы (4.4) , получим значения ,:

=

Используя формулу (4.2) находим значения показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части и высоты среза:

Проверим максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия обеспечения не вымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия планки мотовила с колосом (/4/, стр. 23):

, (4.6)

где Vу -- допустимая скорость удара планки мотовила, выбирается из графика зависимости допустимой скорости удара планки мотовила от влажности для различных культур. Выбираем , исходя из свойства вымолачиваемости ржи, Vм -- скорость машины, м/с.

Определяем переделы варьирования вращения вала мотовила с учетом полученных значений кинематического режима :

(4.7)

Подставляя значения в формулы (4.7) получим:

;

Вывод: Сравнив полученные значения с предельными возможными для данного комбайна, получим

где . Это значит, что данный механизм привода может обеспечить частоту вращения мотовила необходимую для уборки ржи при данных условиях.

Определяем среднюю высоту установки оси мотовила над режущим аппаратом:

(4.8)

Подставляя значения в формулу (4.8) получим:

Определяем пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата по высоте:

(4.9)

Подставляя значения в формулы (4.9) получим

=0,48-0,17+=0,82м

=0,58-0,09+=1,05м

Проверяем максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом на соответствие условия воздействия планки мотовила на срезанные части стеблей выше центра тяжести, но ниже колоса

, (4.10)

где =2/3 длины срезаемой части стеблей от режущего аппарата - для прямостоящего нормального и высокого хлебостоя и =1/2 - для короткостебельного хлебостоя.

Подставляя значения в формулу (4.10) получим:

0,61+2/3(0,58-0,09)=0,93м.

1,05>0,93

Проверяем минимальную высоту установки мотовила на обеспечение минимально допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом:

(4.11)

Подставляя значения в формулу (4.11) получим:

0,61+0,15=0,76м.

0,82>0,76

Величина перемещения оси мотовила над режущим аппаратом по вертикали, которую должен обеспечить механизм

(4.12)



Вывод: Сравнив полученные значения с предельными возможными для данного комбайна, получим что Hmax т >Hmax, Hmin >Hmin т. Это значит, что данный механизм может обеспечить необходимую высоту оси мотовила для уборки пшеницы при данных условиях.

Определяем путь машины за один оборот мотовила:

(4.13)

Подставляем значения в формулу (4.13) получим:

=.

Строим на миллиметровой бумаге траекторию конца планки мотовила для показателей .

- В выбранном масштабе строим окружность и проводим линию от центра длинной Sо и делим её на 12 равных частей.

- Из точек 0',1',2'…12' проводим прямые линии, параллельные направлению движения оси мотовила, затем из точек 0',1'…12' радиусом R делаем засечки на соответствующих прямых проведённых из точек 0',1',2'…12' и т.д.

- Полученные методом засечек точки пронумеровать 0",1",2"…12", соединяем их плавной кривой, которая и будет представлять траекторию планки. Определяем теоретическую ширину b полоски стеблей, захватываемой одной планкой, для чего:

--отметим на петле траектории планки точку a, соответствующую положению конца планки в момент вхождения её в хлебную массу;

--из точки а отложим вертикальный отрезок am, равный в выбранном масштабе длине стебля Lcp, и из точки m проводим горизонтальную линию, соответствующую поверхности поля, от которой отложим в масштабе отрезок hcp и проведём горизонтальную линию, соответствующую уровню движения режущего аппарата;

--из точки m радиусом Lcp проведём дугу и обозначим на второй ветви точку d соответствующую выходу планки из стеблестоя и соединяем d с m, определив тем самым крайнее положение стебля в момент окончания воздействия на него планки;

-- определяем максимальный вынос , для чего из точки d радиусом R делаем засечку на линии движения центра мотовила и обозначим полученную точку d' и соединим её с точкой d, замеряем расстояние по горизонтали между точками d и е.

--на полученной схеме с учётом масштаба определяем теоретическую ширину полосы стеблей, срезаемых при воздействии планки, и вынос мотовила относительно режущего аппарата и записываем на схеме их значения с учётом выбранного масштаба.

Определяем коэффициент воздействия мотовила на стебли по формуле:

, (4.14)

где - шаг мотовила.

Определяем с учётом коэффициента взаимодействия

(4.15)

-коэффициент, учитывающий взаимодействие стеблей, принимаем =1,6. Подставляем значения в формулу (4.15) получим: =

Определяем шаг мотовила:

(4.16)

где: z- число планок мотовила, по таблице (/4/стр.59) принимаем z=6

Подставляем значения в формулу (4.12) получим

=

Подставляя значения в формулу (4.9) получим

=

Коэффициент при С/ определим по выражению

. (4.17)

.

Исследуя зависимость (4.15) на экстремум, получим:

, (4.18)

.

Подставляя C max в выражение (4.17) получим аналитическое выражение для определения при максимальном выносе

, (4.19)

.

При расположении оси мотовила над режущим аппаратом, т.е. при С=0.

, (4.20)

.

Вывод: при увеличении выноса оси мотовила относительно режущего аппарата вперед коэффициент воздействия мотовила на стебли увеличивается до определенного значения, определяемого расстоянием Cmax.

5. Анализ работы режущего аппарата

Цель анализа -- определить скорость начала и конца резания лезвием сегмента и сравнись ее с допустимой скоростью, которая для основных зерновых культур должна быть не менее 1,5 м/с; построить графики траектории точек лезвия сегмента, пробега активной части лезвия и графики высоты стерни для стеблей, расположенных по линии -- крайней кромки противорежущей пластины и линии --, смещенной относительно этой кромки на некоторое расстояние.

Современные зерноуборочные комбайны снабжены однопробежными режущими аппаратами нормального резания с одинарным ходом ножа, у которых шаг сегментов t и шаг пальцев tо равны между собой, т. е. t = to = 76,2 мм. При этом ход S ножа равен

S = k t = k t0, (5.1)

где k = 1,115 - для комбайнов «Палессе GS-14».

Исходными данными для выполнения этой части работы являются:

Vм - рабочая скорость машины 0,81 м/с, которая определена выше, исходя из пропускной способности молотильного аппарата, соломотряса и очистки;

п - частота вращения вала кривошипа, или колебании механизма качающейся шайбы, или механизма привода водила (берется из технической характеристики комбайна соответственно заданному варианту):

А также размеры сегмента и противорежущей части пальца (пластины), которые в соответствии с рисунком, для комбайна приведены ниже. Рабочая часть сегмента:

(5.2)

где: m - нерабочая часть лезвия сегмента, что обусловлено перекрытием режущей части имеющимися на пальцах выступами.

Учитывая размерные характеристики сегментов и противорежущей части пальца режущего аппарата комбайна «Палессе GS-14» находим из формулы

=80-(32+0)=48 мм,

Таблица 2 Размеры сегмента и противорежущей пластины

Марка комбайна	Размеры, мм
	T	l	b	f	b2	b1	H	S	m
«Палессе GS-14»	76	15	80	32	18	22	52	78	0



Рисунок 5.1 Детали режущей пары: а - сегмент; б - противорежущая пластина пальца

На комбайнах «Палессе GS-14» используется механизм привода ножа Шумахера.

Для анализа работы режущего аппарата необходимо знать:

? размеры сегмента и противорежущей пластины пальца;

? шаг сегментов t, шаг пальцев tо и ход S ножа;

? рабочая скорость машины Vм , определенная из условия обеспечения максимальной загрузки рабочих органов, Vм=0,81 м/с;

? частота вращения вала кривошипа nн, частота вращения или колебаний вала соответствующего механизма привода ножа (стр.59/4/), nн=605 мин-1;

? закономерность изменения скорости движения ножа.

Режущий аппарат с использованием в приводе механизма Шумахера

Изменение скорости перемещения ножа с механизмом Шумахера происходит по трапеции, скорость ножа в пределах среза стеблей по величине постоянна.

Согласно заданию в зерноуборочном комбайне «Палессе GS-14» ход S ножа превышает шаг сегментов t и пальцев tо:

? ход ножа:

S = 78 мм,

? скорость перемещения ножа

uн ш = (30 щ Vр) / р nш (5.3)

Определим скорости начала и конца резания

? на расстоянии t = to = 76 мм провести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить ширину противорежущей пластины;

? определить величину смещения осей симметрии сегментов относительно осей симметрии пальцев

?S = (S ? t) / 2 , (5.4)

?S =(78 ? 76) / 2 = 1 мм

? провести оси симметрии сегментов и вычертить сегменты;

? обозначить режущие кромки AB и A3B3 сегментов;

? провести ось ординат Сy .

В связи с отсутствием информации по теории движения ножа с применением механизма Шумахера, в первом приближении высоту (ординату yш) трапеции следует определять исходя из допустимой скорости резания ([Vр] = 1,8 м/c) для зерновых культур и с учетом частоты вращения ведущего вала механизма привода режущего аппарата для комбайна «Палессе GS-14» .

yш = Vр / щш. (5.5)

Частота вращения ведущего вала механизма

щш = (р nш) / 30, (5.6)

где nш - частота вращения ведущего вала механизма, (стр.59/4/) nш=605 мин-1.

щш =(3,14·605)/30=63,32 с-1,

yш =1,8/63,32=0,0284 м.

Высота трапеции с учетом скорости резания Vрш:

? отметить положение точек А - начала координат xAy и 0 - центра полуокружности;

? радиусом r = S/2 = 40 мм провести полуокружность с центром в точке 0;

? на высоте yш, провести горизонтальную линию до пересечения с полуокружностью в точках E и F;

? провести наклонные линии СЕ и DF.

В системе координат xCy ломаная линия CEFD представляет собой закономерность изменения скорости перемещения ножа;

? переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А1В1 и из точки А1 провести ординату А1k1 = yн = yш;

? переместить режущую кромку А1В1 сегмента в положение А2В2 и из точки А2 провести ординату А2k2 = yк = yш ;

? нанести перемещение xн ножа до начала резания, xк - в конце резания и xр - в течение процесса резания;

? замерить ординаты yн и yк, определить скорости начала и окончания резания

Vрн = щш yн = щш yш и Vрк = щш yк = щш yш, (5.7)

Vрн= Vрк =63,32·0,0284=1,8 м/с .

Построение траектории абсолютного движения точек ножа.

Вычертить положение сегментов и пальцев, и используя закономерность скорости резания, построить траектории абсолютного движения точек режущего аппарата с приводом Шумахера.

Для этого:

? радиусом r = S/2=78/2=39 мм, провести полуокружность с центром в точке 0;

? разделить полуокружность на несколько равных частей (не менее 6) и обозначить точки 1; 2; 3…6;

? определить величину перемещения машины за один ход ножа;

L = (р Vм) / щ = (30Vм) / n, (5.8)

L = (30·0,81) / 605=0,040 м.

- определить величину перемещения машины при угле поворота ведущего вала на угол методом пропорций:

, (5.9)

.

и обозначить точки e и f на вертикальной прямой подачи;

? из точки D провести ординату z, отложить на ней величину подачи L на нож и разделить на шесть частей, как и полуокружность, обозначив соответственно точки 1; 2'; 3'...6';

? провести из точек пересечения лучей-радиусов с трапецией вертикальные линии, а из точек 1; 2'; 3'...6' - горизонтальные - до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории ;

? соединить эти точки кривой, которая представляет собой траекторию перемещения точек активной части лезвия сегмента ножа;

? соединить этой траекторией точки А и А1, а также В и В1.

Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.

Для привода ножа с механизмом Шумахера исходными данными являются: шаг сегментов и пальцев - t = t0 = 76 мм; ход ножа - S = 78 мм; ?S = 1,0 мм.

Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни для стеблей, расположенных по линии m - m и m1 - m1.

? на расстоянии S провести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и ширину противорежущей пластины;

? вычертить четыре (I, II, III, IV) положения сегмента на расстоянии L друг от друга;

? используя шаблон траектории абсолютного перемещения точек сегмента соединить крайние точки соответствующих режущих кромок сегмента;

? определить графически величину угла и (направление отгиба стеблей), для этого отложив по горизонтали рR, а по вертикали - L;

? отметить точки a, b, c, d, e пересечения траекторий с линией m - m;

? предполагая, что срезаются стебли, растущие по линии m - m, графически определить отгибы: поперечный - q2 и максимальный продольный - q3.

Из графика пробега активной части лезвия сегмента следует, что стебли, которые расположены на отрезках ab и de срезаются режущей кромкой AB сегмента без отгиба у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа (слева направо ? соответственно из положения I в положение II и из III в IV). Стебли, расположенные на отрезка bc, отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа (справа налево ? из положения II в положение III) и срезаются с поперечным отгибом q2 у левого пальца.

Стебли, расположенные на отрезке cd, отгибаются пальцевым брусом вперед по ходу комбайна и срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q3. При каждом последующем ходе ножа картина изменения высоты стерни будет циклически повторяться.

Построение диаграммы высоты стерни . Для этого:

? провести линию, соответствующую поверхности поля;

? из точек a, b, c, d и e провести линии до пересечения с поверхностью поля;

? на участках ab и de высота среза соответствует высоте установки режущего аппарата - h (срез осуществляется без отгиба - q = 0);

? для определения высоты стерни при срезе стеблей с отгибом, расположенных на участке bc, отложить величину поперечного отгиба q2 и определить высоту стерни;

? для определения величины отгиба на участке cd отложить величину продольного отгиба q3, разделив на несколько равных по величине частей, и определить высоту стерни с учетом переменной величины отгиба.

Стебли, растущие в треугольнике cdk, срезаются в точке d с разными отгибами при перемещении сегмента из положения III в положение IV.

Для определения величины отгиба стеблей, расположенных на линии m1 - m1, необходимо:

? на графике пробега активной части лезвия сегмента между режущими кромками левого и правого пальцев провести линию m1 - m1;

? обозначить точки a1, b1, c1, d1, e1 пересечения траекторий с линией m1 - m1;

? графически определить отгибы этих стеблей при срезе: поперечные - q21 и q22 и максимальный продольный - q3.

Стебли, которые растут на отрезках a1b1 и d1e1, отгибаются режущей кромкой AB сегмента и срезаются с поперечным отгибом q21 у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа. Стебли с отрезка b1c1 отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа и срезаются с поперечным отгибом q22 у левого пальца. Стебли с отрезка c1d1 срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q3.

Большинство стеблей срезаются с некоторым отгибом от верти-кального положения. В результате высота стерни получается больше высоты установки режущего аппарата над поверхностью поля.

Потери возможны, если высота стерни больше или равна минимальной длине стеблестоя

Lmin ? lст max, (5.10)

где lст - высота стерни;

Lmin - минимальная длина стеблестоя.

Высота стерни для второй и третьей (максимальное значение) зон отгиба

(5.11)

где h - высота установки режущего аппарата относительно поля , h=0,145 м;

q2 и q3 max - соответственно значение поперечного и максимального продольного отгиба стеблей, из графика высоты стерни.

Предельная высота hпр установки режущего аппарата должна соответствовать условию: минимальная длина (lср min) срезанных стеблей должна быть больше или равна максимальной высоте стерни

lср min ? lст max. (5.12)

0,31>0,143

Предельно допустимый отгиб qпр (приняв lст = Lmin)

. (5.13)

Вывод: Из проведенной работы следует, что отклонение высоты стерни (не учитывая рельеф поля) зависит от следующих факторов: скорости перемещения комбайна, скорости резания, и от положения стебля относительно противорежу-щей пластины.

6. Мощность, затрачиваемая на выполнение технологического процесса комбайном

Для обеспечения работы комбайна необходимо выполнение условия

Nдв? NТ, (6.1)

где Nдв мощность двигателя, 266кВт;

NТ - мощность необходимая на выполнения технологического процесса.

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном

Nт = Nр +Nма+ Nро+ Nп , (6.2)

где Nр -мощность, затрачиваемая на процесс резания,кВт;

Nма - мощность на привод барабана,кВт;

Nро - мощность на привод остальных рабочих органов, (принимается по экспериментальным данным), принимаем 65кВт;

Nп - мощность на перемещение комбайна,кВт;

Мощность, необходимая для выполнения процесса резания,

Nр = Tmax r, (6.3)

где Tmax -максимальная сила на приводе ножа, Н;

-- угловая частота вращения ведущего вала привода, 1/с;

r - радиус кривошипа механизма привода ножа, м.

Во время работы на нож режущего аппарата действуют силы

(6.4)

где -- среднее сопротивление срезу стеблей, Н;

Pji -- сила инерции масс ножа, возникающая за счет переменной скорости и ускорения ножа, Н;

F -- сила трения ножа по пальцевому брусу, вызываемая силой тяжести, Н.

Сила сопротивления срезу стеблей зависит от площади нагрузки и густоты стеблестоя:

, (6.5)

где -- удельная работа, затрачиваемая на срез растений с 1 см2 , принимаем

= 1,5 ?10-2 Дж / см2 [3]для зерновых культур),

fн -- площадь нагрузки на лезвие сегмента,

хн и хк -- величина перемещения ножа соответствующая началу и концу резания, м;

z - число сегментов.

f =LS , (6.6)

где L -- подача, см.;

S -- ход ножа, см2;

f=4·7,8=31,2cм

Число сегментов

z = B/t, (6.7)

где B -- ширина захвата жатки, м.

z=7,5/0,076=99

Сила инерции для механизма Шумахера

Pj?mнщ2r(1-x/r), (6.8)

где mн - масса ножа (mн =m0B) ,кг;

m0 - масса одного погонного метра ножа принимаем m0=2 кг/м;

.

Максимальное значение силы инерции (при х=0 и х=S):

Pj?±mнщ2r, (6.9)

Сила трения F ножа об элементы пальцевого бруса, возникающая от силы тяжести ножа:

; (6.10)

где G = mg-- сила тяжести ножа, определяемая из расчета его длины;

f - коэффициент трения (f= 0,25…0,3), примем ;

По результатам расчетов строим графики изменения сил Rcр, Pj и F сопро-тивления, действующих на нож:

- сила сопротивления срезу Rcр графически представляет собой прямую, па-раллельную оси абсцисс на отрезке от начала хн до конца хк резания;

- сила Pj инерции для механизма Шумахера графически изменяется по ломаной HMKL прямой, характер которой определяется координатами х1 при Vр = const;

- максимальное значение (в точках H и L) силы инерции для механизма Шу-махера определяется по выражению;

- на отрезке MK сила инерции для механизма Шумахера равна 0.



Рисунок 6.1 Закономерность изменения сил, действующих на нож с приводом Шумахера

- сила F трения графически отображается линией, параллельной оси абсцисс.

По максимальной суммарной силе Tmax для соответствующих типов приводов режущего аппарата определить мощность, затрачиваемую на преодоление сил сопротивления резанию.

(6.11)

2404+44=2448Н.

Np =

Мощность необходимая для привода молотильного барабана затрачивается на преодоление сопротивлений от взаимодействия бичей с растительной массой (N0) и на холостой ход (Nх):

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлени0й от взаимодействия бичей с растительной массой:

N0= (6.13)

N0=

где аТ и bТ -- экспериментально установленные коэффициенты, зависящие от состояния и сорта культуры и конструктивных параметров молотильного устройства (для барабанно-декового аппарата равны аТ = 100…120 Н (кг/с)-1

и bТ = 8…10 Н(кг/с-2).);

- окружная скорость барабана, м/с;

[qф]min -- секундная подача массы, 5,71кг/с.

Большие значения коэффициентов соответствуют длинносоломистому стеблестою, большей влажности массы и меньшей длине барабана, а меньшие -- короткостебельному хлебостою, меньшей влажности и большей длине барабана.

Окружная скорость барабана определяется по выражению,

(6.14)

Мощность на холостой ход Nх затрачивается на преодоление трения в опорах и сопротивление воздуха:

Nх=, (6.15)

Nх=

где ах -- коэффициент сил трения ( для бильных барабанов ах = 0,85… 0,90Н на каждые 100 кг массы барабана ( «Палессе GS-14»-- 370 кг);

bx -- коэффициент, зависящий от плотности воздуха, формы и размера вращающихся частей барабана (для бильных барабанов стандартного типа bx = 0,055…0,090 Нс2/м2 ).

Мощность, необходимая для передвижения комбайна:

Nп = 10-3 P Vм / (зтрзб ), (6.16)

Nп =

где - Р-- сопротивление комбайна на перекатывание;

зтр -- КПД трансмиссии ходовой части комбайна, (зтр = 0,75)

зб -- коэффициент буксования (зб = 0,96);

Сопротивление комбайна на перекатывание:

, (6.17)

где f - коэффициент сопротивления качению (f=0,07 - 0,09);

Gк = mк g -- сила тяжести комбайна (6.18)

Gк = кН,

i - уклон поля, %. i=12

Масса комбайна:

mк = mэ + ?m, (6.19)

mк =18+13=31т

где mэ -- эксплутационная масса комбайна, т;

?m -- масса технологического материала, накопленного в бункере и копнителе комбайна, т.

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном:

.

Вывод: Сравнив расчетную потребляемую мощность с мощностью двигателя можно сказать, что условие обеспечения работы комбайна по мощности выполняется:

266>158,2

Литература

1. Сташинский Р.С., Липский Н.Ю., Радишевский Г.А. Расчёт параметров рабочих органов и построение схемы зерноуборочного комбайна. - Мн.: Ротапринт БАТУ, 1998.

2. Клёнин, Н.И. Сельскохозяйственные мелиоративные машины/ Н.И. Клёнин, В.А. Сакун. - М. : «Колос», 1994.

3. Практикум по сельскохозяйственным машинам : для с.-х. вузов по спец. «Механизация сельск. хоз- ва»/ И. Р. Размыслович [и др.]. - Мн. : Ураджай, 1997.

4. В. И. Ходосевич, Г. А. Радишевский, А. В. Кузьмицкий. Сельскохозяйственные машины. Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта. Мн.: БГАТУ, 2010

Размещено на Allbest.ru

...