Определение параметров зерноуборочного комбайна

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

Учреждение образования

«Белорусский государственный аграрный технический университет»

Кафедра: "Сельскохозяйственные машины"

Курсовая работа

"Определение параметров зерноуборочного комбайна"

Работу выполнил:

Студент группы 70змпт

Костусев С.А.

Работу принял:

Белый С.Р.

Минск 2013



№ строки	Формат	ОБОЗНАЧЕНИЕ	НАИМЕНОВАНИЕ	Кол.	Примечание
1
2			Документация
3
4	A4	03.56.019.00.000ПЗ	Записка расчетно-пояснительная	31
5
6	A3	03.56.019.00.000 Д1	Схема для определения
7			перемещения соломы по
8			соломотрясу	1
9	A3	03.56.019.00.000 Д2	Схема для определения регулировочных
10			параметров
11			мотовила	1
12	А3	03.56.019.00.000 Д3	Схема траектории перемещения
13			сегмента ножа
14			режущего аппарата	1
15	A2	03.56.019.00.000 Д4	График пробега активной
16			части лезвия и диаграмма
17			высот стерни для стеблей	1
18	A4	03.56.019.00.000 Д5	График скоростей резания	1
19	A3	03.56.019.00.000 C1	Схема стрктурно- технологическая
20			рабочего процесса	1
21	A1	03.56.019.00.000 С2	Схема принципиальная
22			комбайна КЗС-1218	1
23
24
25
26
27
					03.56.019.00.000. ВП
Изм	Лист	№ документа	Подпись	Дата
Разраб.	Костусев			"Определение параметров зерноуборочного комбайна" Ведомость проекта	Литера	Лист	Листов
Руковод.	Белый				у	к	п	3	31
Реценз.					БГАТУ, гр. 70змпт
Н.контр
Зав. каф.



РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 42 страници машинописного текста, 1 таблицу, 7 листов: 1-А1; 1-А2 и 4-А3, и 1-А4.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: мотовило, режущий аппарат, соломотряс, комбайн, срез, хлебная масса.

В курсовой работе представлен расчёт основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна, разработаны схемы работы мотовила, режущего аппарата, соломотряса и общая схема зерноуборочного комбайна.

В исследовательской части работы представлен анализ параметров настройки и производительности влияющих на работу основных рабочих органов зерноуборочного комбайна. Дана оценка их работоспособности.



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна

2. Пропускная способность молотильного аппарата

3. Пропускная способность соломотряса и очистки

3.1 Определение фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса

3.2 Пропускная способность соломотряса

3.3 Пропускная способность очистки комбайна

3.4 Рабочая скорость машины

4. Параметры настройки мотовила в зависимости от состояния хлебостоя

4.1 Определение показателей кинематического режима

4.2 Определение частоты вращения мотовила

4.3 Определение высоты установки оси мотовила

4.4 Определение коэффициентов воздействия мотовила на стебли

5. Анализ работы режущего аппарата

6. Мощность, затрачиваемая на выполнение технологического процесса комбайном

6.1 Мощность, необходимая для выполнения процесса резания

6.2 Мощность на привод молотильного барабана

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Наиболее существенной особенностью технического обеспечения процессов сельскохозяйственного производства в настоящее время является дефицит материально-энергетических средств. Этот фактор, требующий неотложного реагирования агроинженерной науки и практики, вызывает необходимость поиска приоритетных направлений, освоения ресурсов сберегающих технологий, создания и использования в агропромышленном комплексе новых конкурентоспособных машин с высокими техническими характеристиками.

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 ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОго ПРОЦЕССА ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

зерноуборочный комбайн мотовило соломотряс

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, производительность которых должна быть согласована между собой. 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.) и поэтому 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

q_мв = q'_мв + q''_мв. (1.1)

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

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется и не должны превышать 3,0%.

?p= p_ж+p_ма+p_с+p_о , (1.2)

где ?p - суммарные потери при выполнении технологического процесса;

p_ж - потери за жаткой (p_ж ? 1%);

p_ма - потери за молотильной аппарат (p_ма ? 0,3-0,5%);

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

p_о - потери за очисткой (p_о ? 0,3%).

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

Целью анализа процесса выполнения технологического комбайна является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. По наименьшей из них [q_ф]_мin определяется производительность комбайна и рабочая скорость.



2. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

Фактическая пропускная способность молотильного аппарата зависит от следующих входных параметров:

Рожь - убираемая культура;

КЗС-1218 - марка зерноуборочного комбайна;

Q_з=31 ц/га - урожайность зерна;

M=10 шт - число бичей молотильного барабана;

L_б=1,48 м - длина молотильного барабана;

q₀=0,45 кг/м·с - допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича;

в=0,61 - коэффициент соломистости хлебной массы;

в₀ - эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок зерноуборочных комбайнов и оценке их работы принимают в₀ = 0,60);

у=1,1 - коэффициент использования пропускной способности комбайна;

w=18% - абсолютная влажность хлебной массы;

е=0,87 - коэффициент сепарации зерна декой;

ш - коэффициент засоренности

ш = m_м / m_в

- отношение массы мякины к массе вороха, поступающего на очистку, ш = 0,11…0,18;

Соотношение зерна и незерновой части оценивается коэффициентом соломистости:

,

где m_с -- масса незерновой части срезанных стеблей;

m_з -- масса зерна;

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.

- длина барабана, м.

- допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, кг/мс.

При влажности 14…20 % допустимая удельная нагрузка q_o на единицу длины бича барабана для комбайна «КЗС-1218» составляет 0,60…0,70 кг/мс. Меньшие значения принимаются для длинностебельного хлебостоя, большие - для короткостебельного.

Подставляя 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 определяется по выражению:

; (2.2)

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

- коэффициент засорённости ( =0,11…0,18);

=0,61 - коэффициент соломистости для заданных условий;

- коэффициент использования способности комбайна, =1,1

Подставляя значения в формулу (2.2) получим:



3. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СОЛОМОТРЯСА И ОЧИСТКИ

Назначение соломотряса - выделить зерно, которое и 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 (r_c). Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r_c. Колена валов двух соседних клавиш смещены на некоторый угол, который зависит от их количества.

Выделение зерна из вороха происходит за счет просеивания зерна через пространственную решетку соломы и жалюзийные решетки клавиши и характеризуется коэффициентом сепарации (отношением количества зерна просеянного на определенном участке соломотряса к количеству поступившего на этот участок зерна). Коэффициент 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.

Работа соломотряса и системы очистки определяется следующими параметрами:

Q_з=31 ц/га - урожайность зерна;

в=0,61- коэффициент соломистости хлебной массы;

n_с=193 мин ^-1- частота вращения коленчатого вала соломотряса;

r_с=0,052 м - радиус коленчатого вала соломотряса;

L_с=4,1м - длина соломотряса;

В_с=1,420 м - общая ширина соломотряса;

F_р=5 м² - площадь сепарирующей поверхности решет очистки;

B=7 м - ширина захвата жатки;

=10 град - угол наклона клавиши к горизонту;

q_оч - допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/см², (q_оч = 1,5…2,5 кг/с м² (меньшие значения относятся к уборке хлебов высокой влажности, большие -- низкой влажности));

p_с - допустимые потери за соломотрясом (не более 0,5 %);

- объемная масса соломы, кг/м³ ( = 10…20 кг/м³ в зависимости от влажности и вида убираемой культуры);

_o - номинальное значение коэффициента сепарации, равное 1,8 м -¹ при толщине слоя соломы h_ос;

k_о - коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 14% k_о=1, выше w = 15% k_о = 0,8…0,9);

3.1 Определение фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса

Для определения фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо определить следующее:

- угловую частоту вращения щ коленчатого вала соломотряса:

(3.1)

где - частота вращения коленчатого вала соломотряса,

Подставляя значения в формулу (3.1) получим:

.

- кинематический k режим работы соломотряса:

(3.2)

где r_с - радиус коленчатого вала соломотряса, м.

Подставляя значения в формулу (3.2) получим:

- коэффициент C, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы,

C = 0,5 (1 + k) (3.3)

Подставляя значения в формулу (3.3) получим:

C = 0,5 (1 + 2,16)=1,58.

- фазу отрыва (подбрасывания) соломы:

(3.4)

где б - угол наклона клавиши к горизонту, б=10 град.

Подставляя значения в формулу (3.4) получим:

= = 0.72

- угол отрыва соломы от клавиш:

(3.5)

где б - угол наклона клавиши к горизонту, б=10 град.

Подставляя значения в формулу (3.5) получим

= arcsin= 46⁰

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

- определить время одного поворота коленчатого вала соломотряса:

(3.6)

Подставляя значения в формулу (3.6) получим

.

Выбрать промежуток времени ?t для расчета координат x и y траектории полета соломы над клавишей соломотряса (принимают ?t = 0,03…0,05 с).

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

х =-;

y =-.

Расчеты представлены в табличной форме (таблица 1).

Таблица 1 - Промежуточные координаты траектории полета соломы.

Параметры	t1=0,05	t2 = 0,1	t3 = 0.15	t4 = 0.2	t5 = 0,25
rc ( sin to)ti	0,037	0,076	0,113	0,151	0,189
(g ti 2 / 2)sin	0,002	0,008	0,019	0,033	0,052
хi	0,035	0,068	0,094	0,118	0,137
rc (cos tо) ti	0,036	0,073	0,109	0,145	0,181
(gti 2 / 2) cos	0,012	0,048	0,108	0,192	0,300
уi	0,024	0,025	0,001	-0,047	-0,119
= t	1,01	2,02	3,03	4,04	5,05

Клавиша совершает плоскопараллельное движение, а ось колена вала- круговое и будет занимать положения 1', 2', 3', и т.д., которые можно определить, откладывая угол

= t

от положения колена в момент подбрасывания

_о = t_o.

Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадут, произойдет встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполяции.

Для этого необходимо соединить прямыми точки 4 и 4, 5 и 5 и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом к горизонту).

Расстояние между точками a и b будет представлять путь S перемещения соломы за одно подбрасывание.

Определим среднюю скорость соломы за одно подбрасывание, как

(3.8)

где S- путь перемещения соломы относительно клавиши за одно подбрасывание, S=0,121 м;

Подставляя значения в формулу (3.8) получим

Vср = = 0,39 м/с

C учетом длины соломотряса определяем значение коэффициента сепарации м, при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна:

µ= (1 / L_c) ln[10²(1 - е) / p_c], (3.9)

где - длина соломотряса, по таблице принимаем =410 см;

е - коэффициент сепарации зерна декой, согласно заданию е=0,87;

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

Подставляя значения в формулу (3.9) получим

µ= (1 / 410) ln[10²(1 - 0,87) / 0,5]= 0,79 м^-1.



3.2 Пропускная способность соломотряса

Определяем максимальную допустимую толщину слоя соломы [hc], при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях:

; (3.10)

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

м0 - номинальное значение коэффициента сепарации, равное 1,8 м^-1 при толщине слоя соломы h_ос;

m - показатель степени(m=0,8…1,2).

Подставляя значения в формулу (3.10) получим:

м.

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

; (3.11)

где В_с - ширина соломотряса, принимаем В_с =1,42м

г - объемная масса соломы, кг/м³ ( = 10…20 кг/м³ в зависимости от влажности и вида убираемой культуры);

Подставляя значения в формулу (3.11) получим:

_max = 1.42·0.39·20·0.3 = 3,3 кг/с.

Вычисляем пропускную способность комбайна по соломотрясу (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса):

_ф = = кг/с (3.12)

Сравнивая значения фактической пропускной способности комбайна по молотильному аппарату и по соломотрясу принимаем наименьшее значение [q]=3,3 кг/с.

3.3 Пропускная способность очистки комбайна

Определяем допустимую максимальную загрузку очистки, обеспечивающую процесс выделения зерна с учетом технических параметров

; (3.13)

где Fp - площадь сепарирующей поверхности решет очистки, мІ;

q_оч -- допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности, q_оч = 1,5…2,5 кг/с м² (меньшие значения относятся к уборке хлебов высокой влажности, большие -- низкой влажности), выбираем q_оч=1,5 кг/см².

Подставляя значения в формулу (3.13) получим:

.

Определяем допустимую пропускную способность комбайна по очистке:

; (3.14)

где ko - коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 14% k_о=1, выше w = 15% k_о = 0,8…0,9);

Подставляя значения в формулу (3.14) получим:

3.4 Рабочая скорость машины

Для определения рабочей скорости машины необходимо сравнить фактическую пропускную способность молотильного аппарата [q_ма]_ф,=6,33 кг/с; соломотряса [q_с]_ф=5,4 кг/с и очистки [q_оч]_ф=15,75 кг/с; выбрать из них меньшее значение (q_min=5.4 кг/с) по которому определить рабочую скорость машины:

0,59 м/с (3.15)

где Q -- урожайность зерна, Q=31 ц/га;

B -- ширина захвата жатки, м.

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

W=.036BV_m = 0,36·7·0,59=1,48 га/ч (3.16)

4. ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ МОТОВИЛА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ ХЛЕБОСТОЯ

4.1 Определение показателей кинематического режима

Мотовило обеспечивает подвод стеблей режущему аппарату, удержание их в период среза и подачу их к транспортирующим устройствам.

Качество работы мотовила зависит от радиуса мотовила R, высоты H оси мотовила относительно режущего аппарата в вертикальной плоскости и выноса C в горизонтальном направлении и показателя кинематического режима

; (4.1)

где l_ср -- длина срезаемой части стебля, м

R -- радиус мотовила, R=0,566 м.

Длина срезаемой части стебля

l_ср = L_ср - h_ср, м, (4.2)

где L_ср - средняя высота хлебостоя, м; L_ср=0,71 м;

h_ср -- высота среза хлебной массы при копировании, м; h_ср=0,08 м.

Подставляя значения в формулу (4.2) получим:

l_ср = 0,71-0,08=0,63 м.

Подставляя значения в формулу (4.1) получим:

Определим значение показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части и высоты среза

, (4.3)

; (4.4)

Максимальная и минимальная длина срезаемой части стебля:

l_{ср max} = L_max - h_min, м;

l_{ср min} = L_min - h_mаx, м, (4.5)

где L_max, L_min - соответственно максимальная и минимальная высота стеблестоя, м;

h_mаx, h_min - соответственно максимальная и минимальная высота среза хлебостоя, м.

В расчетах принять

L_max,min = L_ср ± (0,2…0,3)м,

h_{mаx, min} = h_ср ± 0,05 м

или с учетом значений приведенных в исходных данных

L_max = L_ср + ?L_ср=0,71+0,03=0,74 м;

L_min = L_ср - ? L_ср=0,71-0,03=0,68 м, (4.6)

h_mаx = h_ср + ? h_ср=0,08+0,01=0,09 м;

h_min = h_ср - ?h_ср=0,08-0,01=0,07 м. (4.7)

Подставляя значения в формулы (4.5) получим:

l_{ср max} = L_max - h_min=0,74-0,07=0,64м;

l_{ср min} = L_min - h_mаx=0,68-0,09=0,58 м.

Подставляя значения в формулы (4.3) и (4.4) получим:

;

.

Проверим максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия обеспечения не вымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия планки мотовила с колосом

(4.8)

где V_у - допустимая скорость удара планки мотовила, выбирается из графика зависимости допустимой скорости удара планки мотовила от влажности для различных культур. Выбираем V_у=4,49м/с, исходя из свойства вымолачиваемости ржи. V_м - скорость машины, V_м= 0,59м/с .

4.2 Определение частоты вращения мотовила

Определим пределы варьирования вращения вала мотовила с учетом значений кинематического режима _min и _max:

,

(4.9)

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

n_мminт < n_мmin ,

n_мmaxт > n_мmax

где n_мminт=10 мин^-1, n_мmaxт=69 мин^-1. Это значит, что данный механизм привода может обеспечить частоту вращения мотовила необходимую для уборки ржи при данных условиях.

4.3 Определение высоты установки оси мотовила над режущим аппаратом

Средняя высота установки оси мотовила:

. (4.10)

Однако высота установки зависит от высоты стеблестоя, то пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата по высоте

. ,

. ._. (4.11)

Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, проверить из условия обеспечения касания планки стебля выше центра его тяжести, но ниже колоса

H_max ? R + k'(L_max - h_min) = 0.566+0.666(0.74-0.07) =1.06 , м (4.12)

где k = 0.666 - для прямостоящего нормального и высокого хлебостоя.

Минимальную высоту установки оси мотовила проверить на обеспечения минимального допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом

Н_уmin >R+0,12=0,56+0,12=0,68 м. (4.13)

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

H_мminт < H_мmin ,

H_мmaxт > H_мmax .

Это значит, что данный механизм может обеспечить необходимую высоту оси мотовила для уборки ржи при данных условиях.

Определим путь машины за один оборот мотовила по выражению:

(4.14)

4.4 Определение коэффициентов воздействия мотовила на стебли

Коэффициент воздействия мотовила на стебли, определенный аналитически, численно равен отношению ширины b_d полосы стеблей, которые срезает нож при воздействии планки мотовила к пути, который проходит машина (перемещение вала мотовила) за время погружения очередной планки мотовила в хлебостой (шаг планки)

, (4.15)

где Sz - шаг мотовила

, (4.16)

где Z -- число планок мотовила, Z=5;

. (4.17)

где b - ширина полосы стеблей, срезаемых под воздействием планки;

Подставляя значения в формулу (4.15) получим:

.

Коэффициент учитывает взаимодействие стеблей в зависимости от густоты растений, высоты стеблестоя, жесткости стеблей и глубины погружения планки. На густом длинном стеблестое значение коэффициента больше, чем на редком и коротком, что необходимо учитывать при выборе ( = 1,0 - 1,7). Примем;

Коэффициент воздействия мотовила на стеблестой с учетом выноса оси мотовила (С')

+-; (4.18)

Анализируя выражение (4.18), следует сделать вывод, что зависит как от конструктивных (z, R), так и от регулируемого параметра С. При увеличении выноса оси мотовила вперед коэффициент увеличивается до определенного значения, определяемого расстоянием С.

Коэффициент воздействия мотовила на стеблестой из условия максимального выноса оси мотовила:

- исследуя зависимость (4.18) на экстремум, получим

; (4.19)

Подставляя значения в формулу (4.19) получим:

=

По формуле (4.18) определим коэффициент воздействия мотовила на стеблестой с учетом выноса оси мотовила (С'):

+-=0,41;

- подставив в выражение (4.18), получим аналитическое выражение определения при максимальном выносе оси мотовила

+2-; (4.20)

Подставляя значения в формулу (4.20) получим:

+2-= 0,42.

? коэффициент воздействия мотовила на стеблестой С= 0

+; (4.21)

Подставляя значения в формулу (4.21) получим:

=0,21

Вывод: На коэффициент воздействия влияет вынос мотовила. Причем с ростом выноса мотовила растет и коэффициент воздействия .



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 m -- т крайней кромки противорежущей пластины и линии т'-- m', смещенной относительно этой кромки на некоторое расстояние S'(задается).

Современные зерноуборочные комбайны, снабженные однопробежными режущими аппаратами нормального резания с одинарным ходом ножа, у которых, шаг сегментов и шаг пальцев равны между собой, т.е. t =t₀= 76,2 мм., а ход ножа

S = t =t₀,

и некратным ходом ножа, при котором

S = кt = кt₀,

где к=1,1155 (комбайны КЗС-1218») и к=1,155 (комбайны типа «Дон»).

Исходными данными для выполнения этой части работы являются:

S=82 мм - ход ножа (согласно заданию);

Vм =0,59м/с - рабочая скорость машины, которая определена исходя из пропускной способности молотильного аппарата, соломотряса и очистки;

п =556,85 мин-1 - частота вращения вала кривошипа, или колебании механизма качающейся шайбы, или механизма привода водила (берется из технической характеристики комбайна соответственно заданному варианту):

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

(5.1)

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 «КЗС-1218»находим из формулы (5.1)

Размерные характеристики сегментов и противорёжущей части пальца режущего аппарата комбайна «КЗС-1218»

t=76мм, l=15мм, b=80мм, f=32мм, b₂=18мм, b₁=22мм, h=52мм, S=82мм, m=0мм.

Размерные характеристики сегмента ножа и противорежущей пластины части пальца режущего аппарата.

Последовательность анализа работы режущего аппарата:

1. Построить график скорости резания в масштабе, для чего:

вычертить рабочую часть сегмента с лезвием АВ и элементы противорежущей части пальца, при

,

со смещением оси сегмента и пальца на величину:

(5.2)

Подставляем значения в формулу (5.2) получим

.

Выбрать для построения графика скорости резания начало координат в точке А;

На расстоянии t, провести осевую линию и вычертить противорежущую часть (пластину):

от точки А отложить

r = S/2

и определить положение точки О:

с центра в точке О провести полуокружность радиусом кривошипа

r = S/2,

при S=t₀ ось противорежущей части и полуокружности совпадает, при

S=кt₀

ось полуокружности и противорежущей части пальца не совпадает.

определить из графика ординаты скорости начала и конца резания. Процесс резания растения происходит по принципу ножниц, поэтому начало резания произойдет в момент встречи точки А лезвия АВ с противорежущей частью (пластиной) пальца в точке А1 и займет положение А1В1.

При перемещений ножа па величину начала резания - координата скорости соответственно равна . Резание закончится, когда точка В лезвия встретиться с противорежущей частью пальца, а лезвие сегмента АВ займет положение А2В2, а нож переместится на величину координаты конца резания и координата скорости равна ;

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

В связи с отсутствием информации по теории движения ножа с применением механизма Шумахера, в первом приближении высоту (ординату y_ш) трапеции следует определять исходя из допустимой скорости резания ([V_р] = 1,5…3,0 м/c) для зерновых культур и с учетом частоты вращения ведущего вала механизма привода режущего аппарата для комбайна «КЗС-1218»

y_ш = V_р / щ_ш. (5.3)

Частота вращения ведущего вала механизма

(5.4)

где n- частота вращения вала привода ножа режущего аппарата, по таблице принимаем n=556,85

Подставляем значения в формулу (5.4) получим

Подставляем значения в формулу (5.3) получим высоту трапеции с учетом скорости резания V_рш:

рассчитаем истинные значения скоростей резания по выражениям:

; (5.4)

Подставляем значения в формулы (5.4) получим

V_H= 0,02858,28= 1,63 м/с;

V_K=0,02858,28= 1,63 м/с.

Для комбайна «КЗС-1218» с механизмом привода Шумахера скорость ножа в пределах резания постоянна и значение ординаты

,

где;V”=1,63м/с, щ=58,28мин^-1

y^”= м.

Условие качественного среза выполняется, т.к. полученные скорости больше предельного значения [V_р] 1,5м/c.

2 Строим график пробега одной из точек лезвия, например, точки А, для чего: вычертить в принятом масштабе рабочую часть сегмента на расстоянии

S= кt =кt0

противорежущую часть пальцев на расстоянии t=t0, определить положение сегмента с режущей кромкой АВ и противорежущей части пальца;

от точки А отложить ход ножа S провести полуокружность

r = S/2,

которая в данном случае представляет траекторию центра пальца кривошипа при одном ходе ножа;

определить величину перемещения машины за одни ход, ножа -- подачу L машины

(5.5)

Подставляем значения в формулы (5.5) получим

Разделить полуокружность на несколько равных частей (не менее шести) обозначив полученные точки 0,1,2...6; расстояния от начала хода (точка А) до проекции точек на ось ОХ представляют перемещение ножа при повороте кривошипа на соответствующий угол.

Отложить по направлению движения машины (ось OZ) подачу L машины и разделить ее на столько же равных частей, что и полуокружность, обозначив соответственно точки 0', 1'…6';

провести из точек 0, 1, 2 ...6 на полуокружности вертикальные линии, а из точек 0', 1'…6' горизонтальные и на их пересечении обозначить точки, которые и будут промежуточными точками траектории точек лезвия сегмента;

соединив эти точки плавной кривой, получим траекторию точек лезвия;

из плотной бумаги вырезать шаблон подученной кривой, который использовать в дальнейшем для построения графика пробега лезвия сегмента.

Большинство стеблей срезаются с некоторым отгибом от вертикального 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

L_min ? l_{ст max}, (5.6)

где l_ст - высота стерни определяется аналитически по нижеприведенным выражениям;

L_min - минимальная длина стеблестоя.

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

l_ст2 = vh² + q₂² и l_ст3 = vh² + q₃²_max , (5.7)

где h - высота установки режущего аппарата относительно поля;

q₂ и q_{3 max} - соответственно значение поперечного и максимального продольного отгиба стеблей.

Предельная высота h_пр установки режущего аппарата должна соответствовать условию: минимальная длина (l_{ср min}) срезанных стеблей должна быть больше или равна максимальной высоте стерни

l_{ср min} ? l_{ст max}. (5.8)

Предельно допустимый отгиб q_пр (приняв l_ст = L_min)

q_пр = vL²_min ? h². (5.9)

Вывод: Из проведенной работы следует, что отклонение высоты стерни зависит от следующих факторов: скорости перемещения комбайна, скорости резания, и от положения стебля относительно противорежущей пластины.

6. МОЩНОСТЬ, ЗАТРАЧИВАЕМАЯ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КОМБАЙНОМ

Для устойчивой работы комбайна необходимо выполнение условия

N_двN_т;

где N_дв- мощность двигателя, кВТ;

N_т- мощность, необходимая для выполнения технологического процесса.

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном,

(6.1)

где - мощность, затрачиваемая на процесс резания;

-мощность на привод барабана;

- мощность на привод остальных рабочих органов;

- мощность на перемещение комбайна.

6.1 Мощность, необходимая для выполнения процесса резания

N_р = T_max r, (6.2)

где T_max - максимальная сила, действующая в 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:

(6.3)

где - среднее значение силы сопротивление срезу стеблей, Н;

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

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

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

(6.4)

где - удельная работа резания, Дж/ см² ( для зерновых культур = 1…2 x 10^-2 Дж/см² ).Большие значения принимают при срезе ржи и пшеницы, а меньшие - для ячменя и овса;

f_н - площадь нагрузки на лезвие сегмента, см²;

z - число сегментов на ноже ;

x_н и x_к - соответственно перемещение ножа до точек начала и конца резания (определяется из графика скорости резания), м;

Площадь нагрузки на лезвие сегмента

см² (6.5)

где L - подача, см;

S - ход ножа, см.

Число сегментов

, (6.6)

где B - ширина захвата жатки, м;

t - ширина сегмента, м.

Подставляя значения в формулу (6.4) получим:

Сила инерции:

, (6.7)

где m - масса ножа, кг:

,

где m₀ - масса одного погонного метра ножа ( m₀= 2.0…2.2 кг/м);

Подставляя значения в формулу (6.7) получим:

.

Сила трения:

, (6.8)

где F₁- сила трения за счёт силы трения ножа (), f= 0.25…0.30

F₂ - сила трения за счёт вертикальной составляющей N (учитывая особенности конструкции приводов ножей зерноуборочных комбайнов сила N незначительна, поэтому можно принять F₂=0);

Подставляя значения в формулу (6.8) получим:

.

Подставляя значения в формулу (6.3) получим максимальную силу, действующую в приводе ножа:

Подставляя значения в формулу (6.2) определим мощность, затрачиваемую на работу ножа:

кВт

6.2 Мощность на привод молотильного барабана

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

(6.9)

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений от взаимодействия бичей с растительной массой,

(6.10)

где и b_T - экспериментально установленные коэффициенты, зависящие от состояния и сорта культуры и конструктивных параметров молотильного устройства ().

- секундная подача массы, кг/с;

v_б - линейная скорость бичей барабана.

где r - радиус барабана, r = 0,4 м; (согласно заданию);

n_б - обороты барабана, мин^-1; n_б=750 мин^-1; (согласно заданию);

Подставляя значения в формулу (6.10) получим:

.

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

(6.11)

где a_x - коэффициент сил трения(a_x=0,85-0,90Н на каждые 100кг массы барабана («КЗС-1218»-290кг);

b_x - коэффициент, зависящий от плотности воздуха, формы и размера вращающихся частей барабана(b_x=0,055-0,090Нс²/м²);

Подставляя значения в формулу (6.11) получим:

Используя формулу (6.9) находим суммарную мощность на привод молотильного барабана:

.

Мощность, необходимая для передвижения комбайна,

; (6.12)

где Р - сопротивление комбайна на перекатывание, Н;

- КПД трансмиссии ходовой части комбайна(0,87);

- коэффициент буксования(0,95-0,98).

Сопротивление комбайна на перекатывание находят по формуле:

(6.13)

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

G_K=m_Kg

- сила тяжести комбайна, кН;

i - уклон поля, %.

Объём бункера V=8 м³.

Массу комбайна определяем по зависимости:

, (6.14)

где m_э - эксплуатационная масса комбайна, т;

- масса технологического материала, т.

Находим силу тяжести комбайна:

(6.15)

Подставляя значения в формулу (6.13) находим сопротивление комбайна на перекатывание:

.

По формуле (6.12) находим мощность, необходимую для передвижения комбайна:

.

Мощность формула (6.1), необходимая для выполнения технологического процесса комбайном:

Вывод: мощность двигателя больше чем мощность, необходимая для выполнения технологического процесса, условие N_двN_т соблюдается (246>43,5), следовательно, комбайн будет устойчиво работать.

Вывод: Из расчетов следует, что для данных условий (убираемая культура - рожь, влажностью - 18%, урожайностью - 31ц/га, скорость движения - Vм = 0,97 м/с) мощности двигателя будет достаточно для осуществления технологического процесса.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте определены основные параметры настройки, и производительности зерноуборочного комбайна «КЗС-1218» для уборки ржи урожайностью 31 ц/га.

Технологическая модель комбайна вычерчена на формате А1 с указанием определенных основных параметров рабочих органов заданной марки комбайна.

Применение данного проекта позволяет снизить потери урожая при уборке сельскохозяйственной культуры, а так же:

- увеличить производительность работы комбайна, что дает возможность уборки сельскохозяйственной культуры в кратчайшие сроки;

- снизить окупаемость затрат;

- эффективно использовать внутренние ресурсы и резервы;

- повышает конкурентоспособность выпускаемой продукции;

- снижает изнашиваемость сельскохозяйственной техники



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

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. Липский, Н.Ю. Определение основных параметров настройки зерноуборочного комбайна / Н.Ю. Липский. - : БГАТУ, 2004

Размещено на Allbest.ru

...