Удосконалення повітряно-очисної системи зернозбирального комбайна

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Сучасний стан механізації збирання озимої пшениці

1.1 Способи збирання врожаю і агротехнічні вимоги

Зернові культури збирають комбайновим і некомбайновим способами.

Комбайновий спосіб може бути однофазним (пряме комбайнування) і двофазним (роздільне комбайнування) з наступною обробкою зерна на стаціонарних зерноочисних та сушильних комплексах і збиранням незернової частини врожаю [2].

Пряме комбайнування передбачає зрізування стебел, обмолот хлібної маси, відокремлення зерна від соломи, очищення зерна від домішок і збирання продуктів обмолоту (зерна, полови і соломи). Зерно збирають у бункер комбайна, а солому і полову укладають у копиці чи валки на полі або подрібнюють і збирають у візки або розкидають по полю. Всі ці операції виконують комбайном у єдиному безперервному потоці [2, 24].

Прямим комбайнуванням збирають зернові з підсіяними багаторічними травами, низькорослі (до 50 см) і такі, що перестояли, зріджені (менше ніж 280 рослин на 1 м²), якщо немає змоги сформувати валок масою 1,4 кг на 1 м довжини, а також зернові, які достигають рівномірно, і малозабур'янені.

Агротехнічні вимоги до прямого комбайнування такі. За жаткою комбайна допускається до 1% втрат зерна при збиранні прямостоячих хлібів і 1,5% - полеглих. Втрати зерна за молотаркою не повинні перевищувати 1,5% при збиранні зернових колосових і 2% - рису. Подрібнення має бути не більше ніж 1% для насіннєвого зерна, 2% - продовольчого, 3% - зернобобових і круп'яних культур і 5% - для рису. Чистота зерна в бункері має бути не нижче ніж 95% [23].

Роздільне комбайнування полягає в тому, що рослинну масу зрізують і обмолочують не одночасно, а роздільно, тобто за дві фази. Спочатку рослини зрізують і укладають у валки валковими жатками для підсихання і достигання (перша фаза), а через 3…5 днів підбирають валки комбайнами, обладнаними підбирачами. Далі процес відбувається так само як і за однофазного способу.

За двофазного способу збиральні роботи починають на 5… 10 днів раніше, ніж за однофазного, що має неабияке господарське значення. Стебла під час лежання у валках підсихають, а бур'яни в'януть. Тому значно полегшується наступний обмолот і очищення зерна, пропускна здатність молотарки помітно підвищується. Однак при цьому збиральні машини рухаються полем двічі, а це призводить до збільшення витрат коштів [23].

Роздільним комбайнуванням збирають культури, що нерівномірно достигають, забур'янені хліба, а також ті, густота яких не менше ніж 300 - 350 рослин на 1 м² і висота не менше ніж 60 см. Висоту зрізу у валкових жатках установлюють 12…25 см (для жита 25…30 см). Полеглі хліба скошують на мінімальній висоті. В зонах з підвищеною вологістю формують тонкі широкі валки, а в сухих - неширокі товсті з похилом стебел 10…30° до поздовжньої осі валка [24].

Агротехнічні вимоги до роздільного комбайнування такі. Втрати зерна за валковою жаткою для прямостоячих хлібів допускаються не більше ніж 0,5%, для полеглих - 1,5%. Втрати за молотаркою не повинні перевищувати 1%. Чистота зерна в бункері має бути не менше ніж 96% [2].

Способи збирання незернової частини врожаю при прямому і роздільному комбайнуванні також різні: з утворенням копиць об'ємом 9…20 м³, валків і потоковий [2, 23, 24].

У першому випадку комбайни обладнують копнувачами, у другому - валкоутворювачами, а в третьому - начіпними пристроями, які мають подрібнювальний апарат і пристрої для збирання полови і подрібненої соломи або для її розкидання, частково чи повністю.

Некомбайнові способи збирання зернових культур - це нові індустріально-потокові технології з обробкою врожаю на стаціонарних комплексах [2, 23, 24].

Основними операціями цих технологій є скошування і транспортування скошеної маси на тік, де її обмолочують і розділяють на зерно і незернову частину.

Некомбайновий спосіб збирання за операціями технологічного процесу подібний до багатофазного способу, що існував до появи на хлібній ниві комбайнів (скошування хлібів; зв'язування в снопи; утворення бабок, шатрів, хрестців; транспортування на тік; обмолот стаціонарними молотарками). Для такого способу характерний певний розрив у часі між скошуванням і обмолотом, тобто плавний перехід зерна із активного стану росту в пасивний, а потім - у стан спокою. Для живого організму це необхідна умова. Крім того, зменшується напруженість робіт та кількість транспортних засобів, немає потреби у великих сховищах для зерна тощо [23, 24].

Незернову частину врожаю (НЧВ) збирають різними соломозбиральними засобами відповідно до технології.

Копицева технологія ґрунтується на використанні зернозбирального комбайна із копнувачем і соломозбиральних засобів: волокуш, копицевозів, навантажувачів і універсального скиртувального агрегату.

Потокова технологія передбачав використання на зернозбиральних комбайнах пристроїв, обладнаних подрібнювачами і причеплених до комбайна спеціальних причепів для збирання полови і подрібненої соломи. Незернову частину транспортують до місця скиртування або вивантажують із причепів, не відчіплюючи від комбайна. Після цього волокушами цю масу стягують до місця зберігання. В обох випадках за допомогою навантажувачів і універсальних скиртувальних агрегатів формують скирти. В окремих випадках подрібнену солому розкидають по полю, а полову змінними причепами транспортують на склади [2].

Валкова технологія полягає у використанні комбайна з валкоутворювачем і машин для збирання валків: прес-підбирачів, підбирачів - копицеутворювачів, підбирачів-ущільнювачів тощо [24]. Після них працюють машини, що підбирають тюки чи рулони або стоги і транспортують їх до місця складування.

1.2 Огляд конструкцій комбайнів вітчизняного та закордонного виробництва

Зернозбиральні комбайни використовують для збирання зернових, зернобобових, круп'яних та інших с.г. культур прямим комбайнуванням і роздільним способом.

Комбайни бувають причіпні, начіпні та самохідні. Начіпні комбайни навішують на самохідні шасі, причіпні - агрегатують із тракторами. Найпоширеніші самохідні комбайни.

Розрізняють прямопотокові і непрямопотокові комбайни. У перших скошена маса із жатки надходить прямо до молотильного апарата, у других - зрізані стебла переміщуються до середини або вбік платформи жатки, а потім подаються до молотильного апарата. Використовують, в основному, непрямопотокові самохідні комбайни.

Комбайн «Лан» призначений для збирання таких самих культур, як і комбайн КЗС-9-1. Відмінність полягає лише в пристрої для збирання НЗВ.

Збирання НЗВ відбувається за двома схемами: солома подрібнюється і розкидається по полю; солома не подрібнюється, а формується у валок. Для цього комбайн комплектують соломоподрібнювачем, який легко переобладнують на будь-яку зі схем збирання НЗВ, не монтуючи допоміжних пристроїв.

Загальна будова. Комбайн «Лан» (рис. 1.1) складається з таких основних агрегатів: жатної частини 1, кабіни 2, двигуна 3, молотарки 5 із зерновим бункером 4, пристрою 6 для збирання НЗВ (у цьому разі капота), керованих 7 та ведучих 8 коліс.

Кабіну розміщено посередині молотарки, а за нею - двигун, що не характерно для комбайна КЗС-9-1. На комбайні «Лан 5М» двигун розміщений за бункером.

Технологічний процес роботи. Процес роботи комбайна «Лан» аналогічний комбайну КЗС-9-1.

Рисунок 1.1 - Конструктивно-компонувальна схема комбайна «Лан»: 1 - жатна частина; 2 - кабіна; 3 - двигун; 4 - бункер; 5 - молотарка; 6 - капот; 7 - керовані колеса; 8 - ведучі колеса

Істотні відмінності такі: у жатній частині немає бітера проставки; в молотарці над соломотрясом встановлено ворушилки; під соломотрясом встановлено стрясну дошку; немає автономного домолочувального пристрою колосків.

Схему технологічного процесу комбайна «Лан» показано на рис. 1.2.

Комбайни СК-10 «Ротор» і КТР-10 «Дон-Ротор» виконані не за класичною схемою. Робочі органи жатної частини такі самі, як і в комбайна «Лан», а в молотарці замість поперечного молотильного апарата і клавішного соломотряса встановлений молотильно-сепарувальний агрегат, який має аксіальний ротор 5 (рис. 1.3), молотильні 6 і сепарувальні 14 решітки.



Рисунок 1.2 - Схема технологічного процесу комбайна «Лан»

Гвинтові лопаті ротора захоплюють хлібну масу, що надходить від похилого конвеєра, і спрямовують її в зазор між ротором і молотильними решітками, де відбувається обмолот. Залишкове вимолочене зерно сепарується у зоні сепарувальних решіток.

Рисунок 1.3 - Технологічна схема комбайна КТР-10 «Дон-Ротор»: 1 - мотовило; 2 - шнек; 3 - бітер проставки; 4 - похилий конвеєр; 5 - ротор; 6 - молотильна решітка; 7 - зерновий бункер; 8 - завантажувальний шнек; 9 - зерновий елеватор; 10 - домолочувальний пристрій; 11 - колосовий елеватор; 12 - транспортувальні бітери; 13 - копнувач; 14 - сепарувальна решітка; 15 - подільник потоку вороху; 16 - подовжувач верхнього решета; 17 - верхнє решето; 18 - колосовий шнек; 19 - нижнє решето; 20 - зерновий шнек; 21 - вентилятор; 22 - основна стрясна дошка; 23 - приймальна камера молотильного апарата; 24 - різальний апарат

Комбайни «Mega» (рис. 1.4) фірми «Claas» (Німеччина), виготовлені за класичною схемою, відрізняються від комбайна «Нива» наявністю нового типу молотильного апарата APS (прискорення перед обмолотом).

Рисунок 1.4 - Схема технологічного процесу комбайна серії «Mega»: 1 - решітка; 2 - відбійний бітер; 3 і 5 - підбарабання; 4 - молотильний барабан; 6 - барабан-прискорювач; 7 - конвеєр похилої камери

Комбайн «Mega-204» має потужність двигуна 147 кВт, ширину захвату жатки 4,5…5,1 м, діаметр молотильного барабана 450 мм, довжину і частоту обертання відповідно 1320 мм і 650… 1500 об/хв, п'ять клавіш, площу сепарації 5,8 м², площу решіт 5,65 м², місткість бункера 6,2 м³, місткість паливного бака 400 л, масу (без жатки) 9050 кг.

Комбайн «Єнісей-950» призначений для збирання зернових, зернобобових і круп'яних культур та насінників трав при нормальній та підвищеній вологості.

Комбайни «Єнісей-950» однобарабанний, призначений для збирання хлібів середньої урожайності. «Єнісей-950» має центральне розміщення бункера і кабіни, більш удосконалену систему зерноочистки, домолочувальний пристрій, бункер місткістю 5 м³ і підсилені мости ведучих з гідроприводом і напрямних коліс. Барабан молотильного апарату бильний, діаметром 550 мм. Пропускна здатність молотарки - 7-8 кс/с. Ширина захвату жаток 5, 6, і 7 м. Продуктивність - 10-11 т/год. Потужність двигуна - 170 кВт.

Рисунок 1.5 - Комбайн зернозбиральний «Єнісей-950»: 1 - жатка; 2 - камера похила; 3 - кабіна; 4 - колеса ходові; 5 - апарат молотильний; 6 - вентилятор; 7 - бункер; 8 - варіатор вентилятора; 9 - механізм доочисний; 10 - двигун; 11 - молотарка; 12 - колеса поворотні

Комбайн комплектують жатками шириною захвату 5 і 6 м і підбирачем шириною 2,75 м. Продуктивність комбайна - до 10 т/год. Привід трансмісії - об'ємною гідропередачею.

Робочий процес комбайна подібний до процесу на однобарабанних комбайнах класичної схеми. [24]

1.3 Огляд конструкції молотарки зернозбирального комбайна «Єнісей-950»

Молотарка призначена для обмолоту зерна, відокремлення його із грубого вороху, очищення зерна від великих, дрібних і легких домішок, збирання в бункер і вивантаження в транспортні засоби, а також транспортування соломи, збоїн і полови в пристрій для збирання незернової частини врожаю. Молотарка комбайна «Єнісей-950» має приймальну камеру, молотильний апарат, відбійний бітер, клавішний соломотряс, повітро-решітний очисник, домолочувальний пристрій, бункер для зерна, транспортувальні органи, а також механізми керування і приводу.

Загальна будова. Приймальна камера з боків обмежена панелями молотарки, зверху - кришкою 2 (рис. 1.6), внизу камерою каменевловлювача, а спереду горловиною, в яку встановлено верхню частину похилої камери жатної частини. Похилу камеру встановлено так, що відстань між билами барабана і планками конвеєра становить 20 мм. Це сприяє кращому спрямуванню хлібної маси в молотильний апарат і відбиванню твердих предметів у камеру каменевловлювача.

Рисунок 1.6 - Молотильно-сепарувальний пристрій комбайна «Єнісей-950»: 1 - барабан; 2 - кришка; 3 - відсікач повітряного потоку; 4 - відбійний бітер; 5, 16 і 19 - щитки; 6 - соломотряс; 7 - пальцьова решітка; 8 - полотняний фартух; 9 - підбарабання; 10 - стрясна дошка очисника; 11 - камера каменевловлювача; 12 - рукоятка: 13 - відкидна кришка; 14 - труба з роликами; 15 - перехідний щиток; 17 - плаваючий конвеєр; 18 - прогумований пас; 20 - підбильник; 21 - регулювальна пластина; 22 - болт; 23 - било

Молотильний апарат призначений для видалення зерна із колосків чи волоті, спрямування його з домішками на стрясну дошку очисника, а соломистого (грубого) вороху до відбійного бітера.

Він складається з бильного барабана 1, решітчастого підбарабання (деки) 9 та механізмів приводу і регулювання.

Барабан має вигляд ротора, вал якого розміщений перпендикулярно до поздовжньої осі молотарки. Рифлі бил 23 барабана розміщені під кутом до осі барабана і на суміжних билах їх напрямок протилежний.

Профілі підбильників 20 виконані так, що площадка під била повернута на кут 7° у напрямку обертання барабана. Привід і регулювання частоти обертання вала барабана здійснюють гідрофікованим клинопасовим варіатором.

Підбарабання 9 - нерухома частина молотильного апарата. Воно одно - секційне, прутково-планчасте, відносно барабана встановлене із зазором, який від входу до виходу поступово зменшений. Регулювання зазорів - електромеханічне, здійснюється клавішним перемикачем з робочого місця комбайнера.

Через 60 мотогодин роботи змащують солідолом підшипники кочення вала барабана і маточини шківів варіатора.

Відбійний бітер 4 спрямовує соломисту масу (грубий ворох) на передню частину клавіш соломотряса. Він встановлений з мінімальним зазором відносно бил барабана над пальцьовою решіткою підбарабання. Колова швидкість бітера дещо менша від швидкості барабана і становить 17,5 м/с. Через 60 мотогодин роботи змащують підшипники вала бітера.

Соломотряс призначений для вилучення із грубого вороху зернової суміші (вимолочене зерно, збоїни, полова, дрібні домішки) і спрямування соломи в пристрій для збирання НЗВ. Грубий ворох - це обмолочена маса, що надходить на соломотряс, спрямована відбійним бітером. Цей ворох за масою складається із зерна (14… 16%), соломи (72…77%), збоїн (5…6%) та дрібних домішок (1…3%).

Складовими соломотряса є п'ять клавіш 1 (рис. 1.7), які за допомогою підшипників кочення прикріплені на шийках ведучого 16 і веденого 10 колінчастих валів.

Рисунок 1.7 - Клавішний соломотряс комбайна «Єнісей-950»: 1 - клавіша; 2 і 5 - кронштейни; 3 і 4 - гребінки; 6 - прокладка; 7 - днище; 8 - корпус підшипника; 9 - амортизатор; 10 - ведений колінчастий вал; 11 - гайка; 12 - корпус клавіші; 13 - решітчаста поверхня клавіші; 14 і 17 - підшипники; 15 - шків; 16 - ведучий колінчастий вал

Клавіша виготовлена із оцинкованої сталі у вигляді довгастого короба, робоча поверхня її (верхня) - жалюзійна, нерегульована, з каскадами.

Над клавішами встановлений відбивний щиток, який дещо стримує рух вороху. Під час роботи молотарки клавіші здійснюють коливальний рух.

Щозмінно перевіряють натяг паса приводу соломотряса, очищають жалюзійні отвори клавіш спеціальним чистиком.

Очистки комбайнів призначені для виділення зерна із дрібного вороху, який надходить на стрясну дошку з молотильного апарата, соломотряса і домолочувального пристрою. До зерноочистки комбайна «Єнісей-950» входять: стрясна дошка 1 (рис. 1.8) з пальцьовою решіткою 6, верхній і нижній решітні стани, подовжувач верхнього решета, вентилятор, домолочувальний пристрій, підвіски та механізми привода.

Рисунок 1.8 - Схема роботи очисника комбайна «Єнісей-950»: 1 - східчастий настил стрясної дошки; 2 - гребінка; 3 - шатун приводу; 4 - фартух; 5 - елеватор зерна; 6 - пальцьова решітка; 7 - домолочувальний пристрій; 8 - теркова поверхня; 9 - домолочувальний барабан; 10 - елеватор колосків; 11 - верхнє решето; 12 і 13 - поперечні і поздовжні жалюзі подовжувача; 14 - нижнє решето; 15 - скатна дошка решітного стана; 16 - колосовий шнек; 17 - зерновий шнек; 18 - розсікачі; 19 - вентилятор

Стрясна дошка має ступінчасту поверхню, на якій закріплені поздовжні гребінки. Вони ділять дошку на п'ять доріжок і утримують ворох від зсуву в один бік при поперечному нахилі комбайна. Передня частина дошки підвішена до рами молотарки на двох підвісках. З лівого і правого боків стрясної дошки прикріплені ущільнювачі (стрічки із прогумованого матеріалу). Вони щільно прилягають до боковин корпуса молотарки. У кінці транспортної дошки прикріплена решітка зі стальних штампованих пальців.

Верхній решітний стан розміщений за стрясною дошкою. Передня частина стану з'єднана з корпусом дошки шарнірно, а задня кріпиться до двох верхніх підвісок. У верхньому решітному стані закріплене верхнє решето.

Нижній решітний стан має вигляд короба з піддоном. Передня частина цього стану підвішена до двоплечого важеля механізму привода, а задня з'єднана з рамою молотарки двома нижніми підвісками.

Стрясна дошка і решітні стани приводяться в коливальний рух шатунами, з'єднаними з двоплечими важелями механізму привода.

Жалюзійне решето складається з рамки, на якій розміщені металеві планки з зубцями (жалюзі). Коліно осі жалюзі входить у виріз рейки, до якої приєднана гайка. Гвинт гайки з'єднаний з регулятором. Верхнє решето виділяє великі частини вороху і має жалюзі більшого розміру.

Решітний стан нижнього решета 14 коливається в протилежному напрямку і з меншою амплітудою, ніж транспортна дошка і верхній решітний стан.

У кінці верхнього решета 11 шарнірно приєднаний подовжувач 12 жалюзійного типу.

Кут похилу жал юзів регулюють важелем.

Вентилятор 17 очистки - відцентрового типу, шестилопатевий. У горловині вентилятора встановлені розсікачі для спрямування потоку повітря на решета очистки. Вентилятор приводиться в рух клинопасовим варіатором від шківа контрпривода.

Робота зерноочистки. Дрібний ворох, що надходить на стрясну дошку, розподіляється під дією коливань. Зерно та важкі домішки переміщуються вниз-, а легкі та великі соломисті займають верхнє положення.

За рахунок коливних рухів дрібний ворох надходить на пальцьову решітку, на якій великі домішки затримуються, а дрібна фракція падає на передню частину верхнього решета 11.

Велика фракція сходить з пальцьової решітки і потрапляє на середину решета. Основна маса зерна та дрібні домішки просіюються крізь отвори верхнього і нижнього решіт. Вентилятор 19 подає повітряний потік на решета для розпушування вороху і переміщення легеньких частинок до половонабивача. Очищене зерно потрапляє на скатну дошку 15 решітного стану, а звідти - у зерновий шнек. Подовжувач верхнього решета затримує недовимолочені колоски, які проходять крізь жалюзі і потрапляють у жолоб колосового шнека 16. Зі шнека колоски елеватором подаються на домолочувальний пристрій, а після обмолоту ворох шнеком спрямовується на стрясну дошку очистки.

Регулювання. Зазор між жалюзями верхнього і нижнього решіт у межах 0-17 мм регулюють важільним механізмом, між жалюзями подовжувача в межах 0-20 мм - важелем, а між поздовжніми жалюзями - переміщенням фіксатора. Кут похилу подовжувача встановлюють переміщенням його в одне з двох положень. Частоту обертання ротора вентилятора регулюють варіатором у межах 355-916 об/хв.

З метою інтенсифікації очищення дрібного вороху на зарубіжних конструкціях комбайнів встановлюють додаткову стрясну дошку 21 або додаткове третє решето між стрясною дошкою і верхнім решетом зерноочистки. На деяких очистках додаткове третє решето закріплюють в задній частині стрясної дошки. Крім того, в зерноочистках комбайнів знайшли застосування більш потужні турбінні вентилятори і збільшена площа їх решіт до 6 м².

2. Розрахунок та обґрунтування параметрів модернізованого зернозбирального комбайна «Єнісей-950»

2.1 Обґрунтування запропонованого пристрою

Конструкторська розробка даного дипломного проекту обґрунтовується недосконалістю конструкції повітряно-решітного очищення існуючих вітчизняних зернозбиральних машин.

Повітряно-решітні очищення, як правило, оснащені двома плоскими жалюзійними решетами із зворотно-коливальним рухом в одному (двох) станах та пристроєм для уловлювання необмолоченних колосків.

У повітряно-решітних очистках вітчизняних зернозбиральних комбайнів дрібний зерновий ворох сепарується з підкиданням його і обдувом на початку першого жалюзійного решета і поділом за розмірами на другому жалюзійних решеті з обдувом похилим повітряним потоком. На зарубіжних зернозбиральних комбайнах поділ дрібного зернового вороху за розмірами відбувається на першому і другому решетах з обдувом їх повітряним потоком, а на деяких очистках - з попереднім збагаченням оберемка в результаті обдування його на перепадах або спеціальних каскадах. [5]

У очистках використовують різні вентилятори (відцентрові, аксіальні і діаметральні з повітроводами, дефлекторами і регульованими напрямними щитками у вихідний горловині вентилятора).

Необхідність підвищення пропускної спроможності робочих органів зернозбиральних комбайнів можна пояснити бажанням зберегти сучасну продуктивність їх і знизити втрати зерна при неухильному збільшенні врожайності зернових культур у всьому світі. Однак збільшення пропускної спроможності зернозбиральних комбайнів за рахунок зростання їх габаритів і площ сепараторів практично неможливо через дорожні, вагових та інших істотних обмежень. Раніше щорічне збільшення пропускної спроможності зернозбиральних комбайнів досягалося в результаті часткових поліпшень технологічного процесу молотильно - сепаруючих пристроїв і підвищення енергонасиченості їх зважаючи на зростання потужності двигунів. Подальше збільшення пропускної спроможності цих комбайнів можливо на основі інтенсифікації процесів роботи окремих робочих органів (зокрема, повітряно-решітних очисток) або використання нових більш досконалих принципів обмолоту і сепарації зернового вороху.

Питоме навантаження на 1 м² повітряно-решітних очисток зернозбиральних комбайнів досягає 3 кг/с і вище при вмісті соломистий домішок в дрібному зерновому купі 40…50% і більше.

Товщина щільного шару дрібного зернового вороху, що переміщається по гуркоту на перше жалюзійних решето очищення, досягає 300 мм.

Так як аеродинамічний опір товстого шару дрібного зернового вороху на повітряно-решетному очищенню велике, то винос полови і збоіни похилим повітряним потоком, створюваним вентилятором, без додаткових впливів неможливий.

Зі збільшенням питомого навантаження на перше жалюзійних решето повітряний потік зміщується до його кінця, що несприятливо для процесу поділу і сепарації вороху. Втрати зерна за очищенням різко зростають, починаючи з певної питомої подачі дрібного зернового вороху на решето, при якій шар оберемка вже слабо скородили повітряним потоком і коливаннями решета [5].

Аналітичні технологічні розрахунки повітряно-решітного очищення маси зводяться в основному до обчислення за спеціальними алгоритмами окремих чисельних значень показників якості її роботи в певних умовах на підставі вихідних (необхідних і достатніх) даних фізико-механічних властивостей дрібного зернового вороху. Геометричні параметри очищення, розташування решіт і характер повітряних потоків в даних каналах передбачається визначати за реальними зразками або їх фізичним моделям, так як аналітичне рішення цих питань в умовах вищого навчального закладу неможливо.

Тобто теоретично можлива зміна конструкцій ходів потоку повітря, додавання яких або рухомих дефлекторів або ж засувок, але фактично розрахунок подібного роду проводити буде необхідно супроводжуючи дослідами.

Тому кращим варіантом модернізації очистки комбайна послужить збільшення діапазону регулювання частоти вентилятора, так як це зруйнує те скупчення оберемка, яке утворюється на початку першого решета.

Так само в даному дипломному проекті пропонується більш ефективний метод управління варіатором за допомогою гідравлічного циліндра.

2.2 Конструктивні особливості елементів очистки і проектного вузла

Транспортна дошка. Володіє найбільш стабільним конструктивним виконанням. Відмінності, властиві комбайнів різних фірм та модифікацій, в основному, полягають у розмірах, що залежать від потужності і компоновчої концепції комбайна. Істотні відмінності характерні тільки для транспортної дошки комбайнів серії ТS фірми «New Holland». Щоб при роботі на схилі компенсувати сповзання оберемка вниз по ухилу, перегородки (2, рис. 2.1) В комбайнах цієї серії можна встановлювати навскіс по відношенню до напрямку руху, переміщаючи їх задні кінці в поперечному напрямку.

Для полегшення очистки рифленої поверхні транспортної дошки від налиплого бруду і сирих рослинних залишків фірма «Sатро Rosenlew» передбачає в своїх комбайнах можливість демонтажу її поздовжніх секцій (парами або по одній). Для здійснення цієї операції з боку подовжувача верхнього решета секцію підчіплюють спеціальним ключем на довгій ручці і витягують назад, переміщаючи її по пазах каркаса транспортної дошки (попередньо Расстопор). У комбайні «Меgа» фірми «Сlааs» передбачена можливість демонтажу для очищення половини транспортної дошки, тобто - трьох поздовжніх секцій.

Решета. У системах очистки зернозбиральних комбайнів використовують як плоскі пробивні решета, так і жалюзійні. Основою жалюзійного решета служить каркас (5, рис. 2.1) прямокутної форми, розділений поздовжніми ребрами (8) на смуги шириною 220-250 мм.

Рисунок 2.1 - Принцип дії жалюзі решета зернозбирального комбайна: а - жалюзі відкриті на кут б₁= 40°; б - жалюзі відкриті на кут б₂ = 20° 1 - вісь жалюзі; 2 - гребінка жалюзі; 3 - петля; 4 - рейка

В отворах несучих елементів каркаса встановлені з можливістю повороту поперечні осі (1) жалюзі, що представляють собою круглі прутки діаметром близько 4 мм. На осі (1) закріплені за допомогою контактного зварювання штамповані гребінки (2) з оцинкованого металу товщиною 0,4-0,5 мм (рис. 2.1). Довжина кожної гребінки відповідає ширині смуги між сусідніми парами ребер (8, рис. 2.1). При цьому гребінки всіх жалюзі решета можуть мати або однакові зубці, розміщені поздовжніми рядами, або жалюзі з різним кроком і величиною зубів чергуються (комбайни заводу Ростсільмаш). У цьому випадку, так зване, «хвильовий» решето забезпечує більш рівномірний розподіл повітря по всій його поверхні. [27]

Вісь (1, рис. 2.1) утворює в середній частині отогнутую вниз петлю (3). Петлі всіх жалюзі решета входять в прорізи поздовжньої рейки (4), за допомогою переміщення якої можна змінювати кут нахилу всіх гребінок (2) одночасно. При переміщенні рейки назад з положення, зображеного на рис. 4.3, а, відбувається поворот осей (1) за годинниковою стрілкою і кут установки гребінок (2) усіх жалюзі а зменшується. Одночасно зменшується і величина щілини t, призначеної для проходу зерна. Ступінь відкриття жалюзі (в межах від 0 ° до 45 °) приводять у відповідність з обмолочуваної культурою. Наприклад, при збиранні зернових жалюзі верхнього решета відкривають на 14-17 мм, а нижнього - на 8-10 мм. Для бобових культур ступінь відкриття верхнього решета збільшують в 1,4-1,5 рази, а нижньої - в 1,8-2,0 рази. На прибиранні насінників трав, навпаки, жалюзі верхнього та нижнього решета прикривають до кута 10-12° і 4-7°, відповідно. У ряді випадків нижнє жалюзійних решето доцільно замінити пласким пробивним.

Оригінальна конструкція решіт розроблена фахівцями фірми «Fendt». Зубчасті жалюзійні гребінки чергуються з поперечними пластинами. При цьому вершини похилих зубів різко відігнуті вперед і вниз, утворюючи крючкообразние виступи. [24]

Існує декілька способів управління рейкою (4). Часто знизу, безпосередньо на задній поперечині каркаса решета, закріплюють на осі важіль, який може повертатися відносно нерухомого сектора і фіксуватися на ньому в різних положеннях («John Deere» серії 9000 WTS, «Fendt» серії Е). При повороті важеля рейка (4) переміщається усередині порожнини, утвореної ребрами (8) і кожухом (9, рис. 2.2), Герметичність якої виключає можливість набивання в неї полови і збій в роботі механізму регулювання.

Для полегшення регулювання решіт поворотний важіль з сектором може бути доповнений електричним виконавчим механізмом («МF 7200 Сеrea», «Fendt 8300/8300 AL»). У цьому випадку ступінь відкриття жалюзі решіт можна встановлювати і контролювати, не покидаючи кабіни.

У ряді комбайнів механізми регулювання винесені на зовнішню сторону боковини молотарки в її задній частині. У цьому випадку або важелі управління з'єднують з рейками решіт поперечними тягами і двуплечего важеля (комбайни сімейства «Єнісей»), або рейка переміщається гвинтовим механізмом, сполученим з маховичком на боковині молотарки відкритої конічною передачею (комбайни заводу Ростсільмаш).

При роботі на схилі відбувається перерозподіл оберемка по площі решета в поперечному напрямку. Частина поверхні виявляється вільною від купи, в зв'язку з чим, в цих зонах зменшується опір проходженню повітряного потоку від вентилятора. В результаті він перерозподіляється на користь відкритих ділянок поверхні решета, зменшуючи ступінь обдування навантажених купою ділянок. Кількість домішок, що надходять в бункер, при цьому різко збільшується.

Проблема поліпшення роботи системи очистки на схилах вирішується декількома шляхами. Більшість фірм («John Deere», «Fendt», «Massey Ferguson», «Deutz-fahr») практикують поперечне вирівнювання корпусу комбайна шляхом вертикального переміщення відповідного ведучого колеса за допомогою спеціальних гідроциліндрів.

Фірма «New Holland» встановила на своїх комбайнах серії ТS самовирівнюється систему очищення, здатну стабільно працювати на схилах крутизною до 23%. У ній верхнє решето складається з чотирьох незалежних поздовжніх секцій, що мають індивідуальну (маятникову) підвіску. При перекосі комбайна секції автоматично підтримують горизонтальне положення поперечного профілю своїй поверхні, трансформуючи суцільну поверхню решета в ступінчасту. У зв'язку з цим, кожна з чотирьох поздовжніх секцій забезпечена індивідуальним механізмом регулювання ступеня відкриття жалюзі. На задніх кінцях секцій верхнього решета змонтовані пальцеві гребінки - конструктивний елемент, відсутній в комбайнах інших фірм.

Оригінальне технічне рішення реалізувала фірма «С / пекла». При роботі її комбайна «Меgа» на схилі гідравлічний механізм додатково повідомляє решето поперечні коливання. Їх інтенсивність залежить від крутості схилу. Стабільність роботи такої системи очищення гарантована на схилах крутизною до 20%. При цьому передбачена можливість демонтажу половини решета (трьох поздовжніх секцій) для очищення та ремонту.

Подовжувач верхнього решета. Найчастіше подовжувач являє собою додаткове жалюзійних решето, довжиною 15-25% від довжини верхнього решета. Жалюзі подовжувача мають регулювання, незалежну від жалюзі верхнього решета. При цьому в ряді конструкцій передбачена можливість зміни кута установки подовжувача.

Жалюзі подовжувача можуть мати конструкцію, аналогічну жалюзі решіт («МF 3640/5650», «Меgа» та ін), або відрізняються, іноді істотно. [3] Так, наприклад, в комбайнах заводу Ростсільмаш подовжувач забезпечений двома видами жалюзі з індивідуальним регулюванням кожної з груп. На початку подовжувача змонтовані зубчасті гребінки, а в кінці - плоскі похилі пластини.

У комбайнах фірми «Fendt» замість складного чергування зубчастих гребінок і пластин, властивого для жалюзі їх решіт, подовжувач забезпечений набором звичайних поперечних зубчастих гребінок. У комбайнах серії «Optima 2000» фірми «Sатро Rosenlew» поверхню подовжувача має пробивні отвори з витяжкою та відгином підрубаними пластин вгору, за аналогією з конструкцією гратчастих поверхонь клавіш соломотряса. [2]

Вентилятор. У очистках зернозбиральних комбайнів застосовують три типи вентиляторів: радіальні (відцентрові), діаметральні і осьові.

Рисунок 2.2 - Схеми радіального (а), діаметрального (б) і осьового (в) вентиляторів: 1 - колесо робоче; 2 - кожух; 3 - перегородка поперечна

Відцентровий вентилятор (рис. 2.2, а) містить робоче колесо (1), поміщене в кожух (2), боковини якого забезпечені вікнами для забору повітря. Його частинки, що поступають в зону осі обертання колеса (1), взаємодіючи з обертовими лопатями, розганяються до високої швидкості і, під дією відцентрових сил, починають переміщатися в радіальному напрямку, ковзаючи по поверхнях лопатей. Зриваючись з краю лопаті, частки повітря (за інерцією і за рахунок підпору його чергових порцій) продовжують рух в бік вихідного вікна улиткообразно кожуха.

Лопаті робочого колеса можуть мати прямі і криволінійні поверхні. Крім того, робочі поверхні лопатей можуть бути відхилені (щодо напрямку обертання) назад або вперед (рис., 2.2 а). Відігнуті вперед лопаті створюють більш високо-тиск. При цьому криволінійні лопаті забезпечують вентилятору більш високий ККД. Тим не менше, найбільш широко поширені в очистках зернозбиральних комбайнів вентилятори середнього та низького тиску з прямолінійними відігнутими назад лопатями.

Найчастіше робоче колесо такого вентилятора має шість лопатей (комбайни заводу Ростсільмаш, «МF 7200 Cerea», «Fendt 8300/8350 АL»). Однак використовуються і багатолопатеву колеса з криволінійною поверхнею лопатей складного профілю («Mega». «Claas» - 16 лопатей). При малому числі лопатей можуть з'являтися зони завихрення і розриви потоку. При великій кількості збільшуються втрати на тертя в межлопастним каналах. Проблема стабільності напору по всій ширині очищення вирішується за рахунок заміни єдиного робочого колеса декількома колесами меншої ширини, розміщеними на загальному валу, із забезпеченням додаткової площі забору повітря з простору між їх торцями. Так, наприклад, в комбайні «John Deere 9000 WTS» - вентилятор чотирьох секційний, а в комбайні «Megа» - трисекційний. [5]

Радикальним вирішенням проблеми рівномірності повітряного потоку є використання діаметральних вентиляторів (рис. 2.2, б). Колесо з великим числом криволінійних, загнутих у бік обертання лопатей, захоплює повітря в межах радіального вікна, відкритого на кут у2 і проштовхує його в центральну, пустотілу частина. Під дією підпору і відцентрових сил повітря витісняється на периферію колеса і вдруге потрапляє на його лопаті з діаметрально протилежного боку. В результаті із зони В він нагнітається в зону С вихідного каналу. Внаслідок дворазового впливу лопатей повітряний потік набуває більш високу і рівномірну швидкість у вихідному каналі в порівнянні з радіальними вентиляторами.

Діаметральні вентилятори за габаритами менше радіальних, але більш енергоємні. Найбільше застосування вони знайшли в комбайнах аксіально-роторного типу («Challenger 660», «МF 9000», «САSE 2388»). Хоча є досвід їх успішного застосування і в комбайнах з поперечно-поточної молотаркою («МF 3640/5650», «Deutz-fahr 5650-5690» та ін.)

Вентилятори осьового типу (мал., в) застосовуються в зернозбиральних комбайнах вкрай рідко. В даний час їх встановлюють на комбайн «Єнісей-950». Два осьових робочих колеса (1) нагнітають повітря в центральну частину кожуха (2), де при взаємодії з поперечною перегородкою (3) потік робить поворот на 90 ° і поступає в повітряні канали очищення. ККД у осьових вентиляторів вище, ніж у відцентрових і діаметральних, але вони стійко працюють тільки при високій точності виготовлення корпусів і робочих коліс. Зазор між ними не повинен перевищувати 0,2-0,3% зовнішнього діаметра колеса. Гібридом вентилятора осьового і відцентрового типу є вентилятор «Dual-Flo» фірми «John Deere».

Незалежно від конструкції вентилятора інтенсивність повітряного потоку найчастіше регулюють шляхом зміни частоти обертання робочого колеса. Так, наприклад, в комбайнах сімейства «Єнісей» частота обертання вала вентилятора варіює в межах 634-1852 хв-1, в комбайнах заводу Ростсільмаш - 340-1185 хв-1. У комбайні «СASE 2388», обладнаним вентилятором діаметрального типу, цей параметр варіює в межах 450-1250 хв-1 [8].

Регулювання здійснюють за допомогою стандартного клинопасового варіатора з гідравлічним управлінням. Виконавчий механізм варіатора може бути також виконаний у вигляді гвинта, провертають вручну (комбайни сімейства «Єнісей»), або аналогічний гвинт приводиться в обертання електродвигуном (більшість комбайнів). У першому і в останньому випадку регулювання здійснюється безпосередньо з робочого місця комбайнера.

Істотним недоліком наявного варіатора комбайна Енисей-950 є його регулювання: механічним способом і більш того в ручну, необхідно зупиняти контрпривода, комбайнеру пройти проконтролювати втрати за комбайном і чистоту зерна в бункері, після цього вже робити регулювання ведучого шківа варіатора в бік або збільшення або зменшення частоти обертання вала вентилятора. Складність налаштування виливається в те, що комбайнер раз виставивши певну частоту вентилятора - більше не буде виконувати настільки довгі регулювання, що дає про себе знати на якості зерна та якості збирання.

Тому пропонується впровадити датчики втрат і бортовий комп'ютер, а сам привід вентилятора і його діапазон перераховується нижче.

2.3 Процес роботи варіаторного вузла

Зерно сходить з очисника та з соломотряса про це сигналізують п'єзоелектричні датчики на розташований позаду модуль втрат. Той у свою чергу дає імпульс на бортовий комп'ютер, який обробляє результати всіх датчиків, і на основі опрацьованих, вкладених програм і алгоритмів дає сигнал на виконавчий механізм-ланцюжок - електрогідравлічний розподільник і гідроциліндр на варіаторні вузли вентилятора. Швидкість веденого шківа збільшується або зменшується, залежно від показів датчиків втрат.

Принцип дії клинопасового варіатора з дистанційним управлінням заснований на синхронній зміні робочих діаметрів ведучого та веденого шківів у процесі їх обертання за допомогою гідроциліндра рис. 2.3.

Рухомі диски встановлені з протиставлених сторін, щоб при зміні з положення площини руху пасу залишалася перпендикулярній осям обертання шківів.

Рисунок 2.3 - Гідроциліндр управління варіатором: 1 - шток запірного клапана; 2 - кільце ущільнювача; 3 - пробка; 4 - втулка; 5 - манжета; 6 - замкова шайба; 7 - завзяте кільце; 8 - шток гідроциліндра

Привід вентилятора здійснюється за допомогою клинопасової передачі (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 - Схема приводу вентилятора: 1 - шків вентилятора; 2 - клинові ремені; 3 - варіаторні вузол

Розрахунок вентилятора зводиться до того щоб збільшити діапазон регулювання, значить необхідно розрахувати привод, потім власне сам вентилятор, ну а після розрахувати осі на напруги і діючі сили.

Список літератури

комбайн молотарка зернозбиральний очисний

1. Анурьєв В.І. Довідник конструктора-машинобудівника, В. 3х т. 5е видання перероблене і доповнене. - М. Машинобудування. 1980. - 559 с.

2. Войтюк Д.Г., Дубровін В.О., Іщенко Т.Д. та ін. Сільськогосподарські та меліоративні машини. - К.: Вища освіта, 2004. - 544 с.

3. Диденко А.М. Дизелі СМД. - М.; Агропромвидат. 1990.

4. Дипломне проектування у вищих навчальних закладах Мінагрополітики України: Навчально-методичний посібник / За ред. Т.Д. Іщенко, І.М. Бендери. ? К.: Аграрна освіта, 2006. ? 256 с.

5. Дипломне та курсове проектування / Д.Г. Войтюк, О.В. Дацишин, В.С. Колісник та ін.; За ред. О.В. Дацишина. - К.: Урожай, 1996. - 192 с.

6. Довідник конструктора сільськогосподарських машин /Під ред. М.І. Клецкина: В 4т. - М.: Машинобудування, 1987. - т. 1. - 722 с.

7. Довідник по єдиній системі конструкторській документації/ Градиль В.П. и др. - Харьків: Прапор, 1988. - 255 с.

8. Евсюков Т.П. Курсове і дипломне проектування по експлуатації МТП.-М.: Агровид. 1985, - 142 с.

9. Жалнин Е.В. Рекомендації по організації ефективного використання комбайнів Дон-1500.-М.: 1987. - 100 с.

10. Ільченко В.Ю. Експлуатація машинно-тракторного парку в аграрному виробництві. - К.: Урожай, 1993.

11. Іофінов С.А., Лишко Г.П. Експлуатація машинно-тракторного парку.-М.: Колос, 1984. - 351 с.

12. Катін І.М. та ін. Комплексна механізація виробництва зерна. - К.: Урожай, 1985.

13. Корн Г., Корн Т. Довідник з математики для наукових працівників та інженерів. - М.: Наука, 1984. - 832 с.

14. Липкович Е.І. та ін. Збирання врожаю комбайнами «Дон». - М.: Росагропромвидат. 1989. - 219 с.

15. Основи землеробства, / Під ред. Г.П. Данилова./ - Хмельницький. 1982.-139 с.

16. Панченко А.Н. Теорія і розрахунок сільськогосподарських машин: лабораторний практикум. - Дніпропетровськ: Дніпропетровський аграрний університет, 2002. - 396 с.

17. Песков Ю.А. Зернозбиральні комбайни Дон. - М.: Агропромвид. 1986.

18. Рибалко А.Г. Гідравлічна система Дон-1500. КНТУ. 1992. - 100 с.

19. Система машин комплексної механізації. - М - Колос. 1981. -200 с.

20. Сільськогосподарська техніка для інтенсивних технологій. Каталог. - М.: Агропромвид. 1988. - 281 с.

21. Сільськогосподарська техніка. Каталог. Частина 1. - М.: 1982. - 608 с.

22. Сільськогосподарська техніка. Каталог. Частина 2. - М.: 1988. -394 с.

23. Сільськогосподарські машини. Основи теорії та розрахунку: Підручник / Д.Г. Войтюк, В.М. Барановський, В.М. Булгаков та ін.; за ред. Д.Г. Войтюк. - К.: Вища освіта, 2005. - 464 с.

24. Сільськогосподарські та меліоративні машини: Підручник / Д.Г. Войтюк, В.О. Дубровін, Т.Д. Іщенко та ін.; За ред. Д.Г. Войтюка. - К.: Вища освіта, 2004. - С. 18-30.

25. Теорія і методика створення сільськогосподарських машин. Кіровоград, 1996. - 145 с.

26. Технологія виробництва продукції рослинництва. / Під ред. І.П. Фирсова./ - М.: Агропромвид. 1989. - 432 с.

27. Федоренко В.А, Шошин А.И. Довідник по машинобудівному кресленню. - 13-е вид. - Л.: Машинобудування, 1978. - 328 с.

28. Фрумкис І.В. Об'ємні гідротрансмісії самохідних комбайнів. М. Колос. 1978.

Размещено на Allbest.ru

...