Проектирование рабочих органов уборочных комбайнов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Дальневосточный государственный аграрный университет"

Направленность (профиль) подготовки Технические системы в агробизнесе

Курсовая работа

по дисциплине "Сельскохозяйственные машины"

Проектирование рабочих органов уборочных комбайнов

Дрюков М.А.

Благовещенск 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ УБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Содержание работы. Для бильного барабана зернового комбайна определить среднюю подачу хлебной массы в молотилку зернового комбайна, длину и диаметр барабана, число оборотов вала барабана. Рассчитать потребную мощность на обмолот и определить момент инерции барабана. Определить ширину, длин соломотряса и число оборотов вала соломотряса. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные

№ варианта	Ширина захвата комбайна, В, м	Скорость движения комбайна х, м/с	Урожайность А, ц/га	Отношение зерна к общей массе, в	Радиус вала кривошипа г, мм	Кинематический режим работы k
8	7,5	1,7	20	0,45	50	2,0

1. Расчет параметров молотильного аппарата

Определение средней подачи хлебной массы (Qср) в молотилку зернового комбайна. Определить среднюю подачу хлебной массы Qср в молотилку зернового комбайна по формуле:

,

кг\с (1)

где Qср - средняя подача хлебной массы в кг\с;

В - ширина захвата комбайна в м;

- скорость передвижения комбайна в м/с;

А - урожайность зерна к общей массе, ц/га;

в- отношение зерна к общей массе.

Определение длины барабана Lд.

Определить длину бильного барабана по выражению:

,

(2)

где Lд - длина барабана в дм;

q1 - допустимая подача хлебной массы на один дециметр длины барабана в кг/с•дм; по экспериментальным данным q1=0,025…0,036 кг/с на 1 дм; меньшие значения принимаются для длинносоломистых хлебов;

n1 - число бичей; принимают n1=6ч10, выбор числа бичей согласуют с длиной барабана в соответствии с общей схемой машины.

Определение диаметра барабана. Определить диаметр бильного барабана dд по формуле: молотилка комбайн вал

,

, (3)

где dд-диаметр барабана, м;

хд - линейная скорость бичей, м/с;

Дt - промежуток времени между ударами соседних

Бичей, с;

n1 - число бичей.

Значения линейных скоростей барабанов, установленные на основе экспериментальных работ, приведены в таблице 2.

Таблица 2

Линейные скорости бичей бильного барабана

Культура	хд, м/с
Пшеница, рожь, овес, ячмень	28-32
Бобы, горох, соя, подсолнечник, гречиха	12-14,5
Клевер, люцерна	28-32

В барабанах с меньшим углом обхвата принимают верхний предел скорости. Замечено, что барабаны работают устойчиво при известном минимуме времени между ударами планок.

Этот промежуток времени колеблется в небольших пределах и составляет: Дt=0,0045….0,0065 c.

Диаметры барабанов в существующих комбайнах колеблются в пределах dд=370…610 мм.

При определении диаметра барабана целесообразно исходить из условия обмолота основной культуры - пшеницы и принимать максимальное значение скорости.

Определение числа оборотов барабана. Определить число оборотов бильного барабана по формуле:

,

(4)

где n - число оборотов барабана в минуту;

хд - линейная скорость по концам бичей барабана в м/с;

dд - диаметр барабана в м.

Определение угловой скорости. Определить угловую скорость соответственно по формуле

,

с-1 (5)

- угловая скорость барабана, с-1

Определение потребной мощности. Мощность, необходимая для работы молотильного устройства, расходуется на обмолот хлебной массы и на преодоление вредных сопротивлений.

N=N1+N2, (6)

N= кВт 1,025+19,122=20,145

Среднее значение мощности, необходимой для преодоления вредных сопротивлений, можно определить из уравнения:

,

=1,025кВт (7)

где -мощность, кВт;

А и В - коэффициенты; значения коэффициентов А и В, полученные экспериментально для бильного барабана принимают: А=0,03 кг·м; кгмс 2.

Среднюю мощность, расходуемую на обмолот, можно определить по формуле, предложенной В.П. Горячкиным:

,

(8)

где Qcp -средняя подача хлебной массы, кг/с;

- ускорение свободного падения, м/с 2 =10 м/с 2;

-мощность, кВт;

f- коэффициент перетирания, характеризующий сопротивление деки;

f=0,6-0,7 при обмолоте сухой массы зерновых культур;

f=0,7-0,8 при обмолоте влажной и длинносоломистой массы.

Определение момента инерции барабана. Для нормальной работы молотильного устройства необходимо выдерживать среднюю линейную скорость рабочих органов, так как ее возрастание увеличивает дробление зерна, а уменьшение влечет за собой недомолот. Установлено, что изменение средней линейной скорости барабана в пределах ±7% не вызывает заметного увеличения дробления или недомолота.

Для преодоления внезапно возникших сопротивлений необходима энергия, накапливающаяся во вращающихся деталях; для этого соответствующие детали должны иметь необходимый момент инерции.

Момент инерции бильного барабана определяется по уравнению В.П. Горячкина:

, кг•м•с 2,

(9)

где - угловое ускорение, .

По данным В.П. Горячкина, угловое ускорение колеблется в пределах 7,5…15 . Меньшие значения относятся к стационарным молотилкам, а большие - к молотилкам комбайнов. Последними исследованиями установлено, что угловое ускорение в комбайнах достигает 17,5 .

Определив основные параметры молотильного барабана, необходимо найти критическую угловую скорость:

=14,01м (10)

где - радиус молотильного барабана, м.

Для обеспечения надежной работы молотильного аппарата действительная угловая скорость должна быть меньше критической, то есть кр

2. Расчет параметров соломотряса

Определение ширины соломотряса. Ширина соломотряса Вс зависит от длины барабана L. Определить ширину соломотряса для молотилки с бильным барабаном по выражению:

Вс=(1,0-1,1) L,

Вс=1,1?2,074=2,3м (11)

где Вс - ширина соломотряса, м;

L - длина молотильного барабана, м.

Определение длины соломотряса. Длина соломотряса Lс определяется в зависимости от ширины соломотряса Вс, толщины слоя продукта Нс на соломотрясе, число оборотов вала соломотряса , число встряхиваний н слоя.

Расчет ведется в следующем порядке.

1. Определить толщину слоя вороха Нс на соломотрясе комбайна с бильным барабаном по уравнению:

2.

,

(12)

где Qср- средняя подача хлебной массы в молотильное устройство, кг/с;

- коэффициент, характеризующий отношение зерна к общей массе;

Вс- ширина соломостряса, м;

ср - средняя скорость перемещения продукта по соломотрясу. По экспериментальным данным, в зависимости от условий работы значение скорости ср изменяется от 0,2 до 0,5 м/с;

с- объемная масса соломы, кг/м 3. Значение объёмной массы соломы изменяется в диапазоне 15-20 кг/м 3.

2. Определить число встряхиваний слоя. Определив толщину слоя соломы, находящейся на соломотрясе, находим число встряхиваний слоя, необходимое и достаточное для выделения зерна из соломы:

,

(13)

где 0 - число встряхиваний, достаточное для выделения зерна из слоя соломы при Н 0=0,15 м, 0= 40.

3. Определить число оборотов вала соломотряса по заданному режиму работы механизма соломотряса k и радиусу кривошипа из уравнения:

,

(14)

где nс - число оборотов вала соломотряса в минуту;

k - показатель кинематического режима;

r - радиус кривошипа, м.

4. Зная число встряхиваний, необходимое для выделения зерна из соломы, и скорость перемещения слоя соломы по соломотрясу, можно определить его длину:

,

(15)

где - длина соломотряса, м;

н - число встряхиваний слоя;

- число оборотов вала соломотряса в минуту;

- средняя скорость перемещения продукта по соломотрясу, м/с.

3. Расчет параметров грохота (решета) и вентилятора зернового комбайна

Определение ширины и длины решета грохота. В комплекс рабочих органов очистки входят подающая скатная или ступенчатая доска, вентилятор, решето грохота, удлинитель решета грохота, решето очистки и отводящие скатные доски.

1. Определить ширину решета грохота Вгр непрямоточном комбайне из выражения:

Вгр=0,9Вс,

Вгр=0,92,3=2,07м (16)

где Вгр - ширина решета грохота, м;

Вс - ширина соломотряса, м.

2. Определить вес вороха, поступающего на грохот в секунду по выражению:

,

(17)

где - вес вороха, поступающего на грохот, кг/с;

- коэффициент, характеризующий содержание зерна в общей массе (табл.1):

,

гр - коэффициент, характеризующий содержание зерна в ворохе, поступившем на грохот. Значение коэффициента гр при урожайности зерна QЗер= 15...20 ц/га - В = 0,7…0,9, верхние - при чистых хлебах;

Qср - средняя подача хлебной массы в молотильное устройство, кг/с.

3. Определить длину грохота Lгр, по формуле:

,

=1,27 м (18)

где Lгр - длина грохота, м;

Qгр - количество вороха, поступающего на грохот, кг/с;

Bгр - ширина грохота, м;

- секундная нагрузка на единицу площади решета в, для жалюзийных решет .

Длина решет, обдуваемых воздушным потоком, редко принимается больше одного метра, так как задний конец решета, длина которого больше метра, недостаточно обдувается воздушным потоком.

4. Площадь Fp решета грохота определяем по допустимой секундной загрузке одного квадратного метра решета , кг/м 2 с:

,

=2,63кг/м 2 с (19)

где - ширина решета, м; - длина решета, м; = 0,8...1,4 кг/м 2с - для жалюзийных решет.

Определение параметров вентилятора очистки комбайна

Параметры вентилятора определяют в следующем порядке.

1. Определить количество воздуха, которое должен подавать вентилятор, по выражению:

Qвоз=Qср,

Qвоз=20,225,6=2,5 м 3/с (20)

где Qвоз - количество воздуха, м 3/с;

- коэффициент, то есть количество воздуха в м 3, которое должно подаваться на кг средней подачи вороха, =1,6…2,2 м 3/кг;

- коэффициент, показывающий количество половы, которые необходимо удалить воздушным потоком из очистки, =(0,2…0,25);

Qср - средняя подача хлебной массы в барабан, кг/с.

2. Определить скорость воздушного потока в выходном отверстии вых.

Скорость воздушного потока в выходном отверстии вентилятора выбирается с учетом критических скоростей фракций вороха (зерно, семена сорняков, частицы половы) и определяется по формуле:

вых=ккр,

вых=1,5 5,5=8,25 м/с (21)

где вых - скорость воздушного потока в выходном отверстии, м/с;

к - коэффициент, учитывающий увеличение критической скорости;

кр - критическая скорость, м/с

Значения критических скоростей кр и коэффициентов для различных материалов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Критические скорости фракций вороха

Наименование составляющих фракций вороха	кр, м/с
Соломенные части длиной до 100 мм	5,0-6,0	1,1-1,7
Полова	1,0-4,0	1,9-3,7

3. Определить динамическое давление в выходном канале вентилятора , определяем по формуле

,

4,2 кг/м 2 (22)

где - динамический напор, кг/м 2;

- удельная масса воздуха, кг/м 3;

- скорость воздуха в выходном отверстии вентилятора, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с 2.

4. Определить статический напор . Статический напор , расходуется на сопротивление в сети и зависит от многих факторов, в том числе от конструкции, размеров, решет и т.д.

При наших расчетах можно принимать, что статический напор в 2-5 раз больше динамического:

=(2…5)

.=3,=13,86 кг/м 2

5. Определить полный, действительный напор, создаваемый вентилятором, по формуле:

. (23)

6. Определить теоретический напор, создаваемый вентилятором, по формуле:

,

(24)

где - теоретический напор, кг/м 2;

- полный действительный напор, кг/м 2;

- коэффициент полезного действия вентилятора; =0,3…0,6.

7. Определить высоту выходного отверстия Sв (рис.1) вентилятора из выражения:

,

(25)

где Sв, - высота выходного канала, мм;

- угол наклона воздушного потока к плоскости решета; =220…340;

- угол расширения воздушного потока; =120…160;

- координата переднего конца решета относительно верхнего ребра канала; =80…120 мм;

Lгр - длина решета, мм;

k0 - коэффициент отклонения воздушного потока решетом; k0=0,5…0,6.

Рис.1 Схема к определению высоты выходного канала вентилятора

8. Определить диаметр входного отверстия для двухстороннего вентилятора по уравнению:

,

м (26)

где Dвх - диаметр входного отверстия вентилятора, м;

Qвоз - количество подаваемого воздуха, м 3/с;

вх - скорость воздушного потока во входном отверстии, м/с; вх =8м/с.

9. Определить внутренний диаметр лопастного колеса D1 по выражению:

D1=0,95·Dвх. (27)

D1=0,95·0,45=0,43м.

10. Определить наружный диаметр лопастного колеса D2 из выражения:

D2=1,6·Dвх. (28)

D2=1,6·0,45=0,72м

11.Определить число оборотов вала вентилятора по уравнению:

,

n=*, (29)

где r2 - наружный радиус лопастного колеса, м;

r1 - внутренний радиус лопастного колеса, м.

12. Определить мощность двигателя для работы вентилятора по формуле:

,

(30)

где Nд - мощность двигателя, л. с.;

пер - коэффициент полезного действия передачи; пер=0,95…0,98.

Заключение

Работоспособность рабочих органов и комбайна, в целом с полученными данными и с данными рабочих органов, выпускаемых отечественной промышленностью комбайнов, соответсвет нормам и режимам работоспособности. ДЛИНА БИЛЬНОГО БАРАБАНА РАВНА 0,56М

Список литературы

1. Бумбар И.В. Практикум по сельскохозяйственным машинам: учебное пособие / И.В Бумбар.- Благовещенск: ДальГАУ, 2015.- 11с.

2. Гуляев, В.П. Сельскохозяйственные машины. Краткий курс [Электронный ресурс] : учебное пособие / В.П. Гуляев. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2018. - 240 с. - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/107058

3. Гусаков, Ф.А. Организация и технология механизированных работ в растениеводстве: практикум / Ф.А. Гусаков. - 5-e изд., стер. - М. : Академия, 2014. - 282 с. : ил. - (Профессиональное образование. Сельское хозяйство)

4. Максимов, И.И. Практикум по сельскохозяйственным машинам [Электронный ресурс]: учебное пособие. - Электрон. дан. - СПб.: Лань, 2015. - 407 с. - Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=60045

5. Поливаев, О.И. Испытание сельскохозяйственной техники и энергосиловых установок [Электронный ресурс] : учебное пособие / О.И. Поливаев, О.М. Костиков. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2017. - 280 с. - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/90151

6. Труфляк, Е.В. Современные зерноуборочные комбайны [Электронный ресурс] : учебное пособие / Е.В. Труфляк, Е.И. Трубилин. - Электрон. дан. - Санкт-Петербург: Лань, 2017. - 320 с. - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/91281.

Размещено на Allbest.ru

...