Расчет параметров рабочих органов и построение схемы зерноуборочного комбайна

ЗАДАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

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

Претворение в жизнь «Программы возрождения и развития села» требует глубокого анализа состояния дел в сельском хозяйстве, обоснованного выбора направлений, обеспечивающих его динамичное социально-экономическое развитие на базе структурного реформирования, разработки новой технологической и технической основы производства. Наиболее существенной особенностью технического обеспечения процессов сельскохозяйственного производства в настоящее время является дефицит материально-энергетических средств.

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. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ  ПАРАМЕТРОВ

НАСТРОЙКИ

 

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы, производительность которых должна быть согласована между собой. Однако изменения условий уборки (влажность, урожайность, соотношение зерна и т. д.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа при соблюдении агротехнических требований.

Рабочие органы жатки  убирают с поля q (кг/с) хлебной массы, которая передается в молотильный аппарат «МА». За счет удара бичей барабана 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, q’_мв поступает непосредственно на очистку «О».

Масса мелкого вороха, передаваемого очистки:

                                                                                    (1.1)

Пройдя очистку из массы q_мв выделяется q_з – поступающее в бункер «Б», при этом его чистота должна составлять не менее 95%. При этом часть зерна р₀ теряется при очистке и уходит вместе с половой. Не выделенное соломотрясом зерно р_с составляют потери зерна, которые не должны превышать 0,3…0,5%.

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется. Суммарные  потери

                                                  ∑p = p_ж + p_с+ p_о,               (2.2)

где    ∑p – суммарные потери при выполнении технологического процесса;

p_ж – потери за жаткой (p_ж ≤ 1 %);

p_с – потери за соломотрясом (p_с  ≤ 0,5 %);

p_о – потери за очисткой (p_о ≤ 0,3 %).

 

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

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ  СПОСОБНОСТИ МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

 

Допустимая подача хлебной  массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости определяют по формуле:

                                                     кг/с                             (2.1)

 

где  М - число бичей,М=8 шт;

        L_б - длинна барабана, L_б=1,3 м;

        q₀ – допустимая удельная нагрузка на единицу длинны бича, q₀=0,6кг/м с.

                                         

 

Определяем фактическую подачу:

                                                                      (2.2)

 

где  β – коэффициент соломистости хлебной массы, β= 1-δ=1-0,6=0,4;

        β₀ – эталонное значение коэффициента соломистости,  β₀ = 0,60;

        σ – коэффициент использования пропускной способности комбайна, σ=1,25;

        ψ – коэффициент засоренности (ψ = m_м / m_в – отношение массы мякины к массе вороха, поступающего на очистку, ψ = 0,11…0,18).

 

                       

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ  СПОСОБНОСТИ 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_с).   Валы   и   клавиши   образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса г_с. 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.

Режим работы соломотряса  оценивается показателем k кинематического режима. От этого показателя зависит дальность S транспортирования и скорость V_ср перемещения вороха вдоль клавиши. С повышением скорости толщина [h_с]   слоя соломы и время пребывания ее на соломотрясе уменьшаются. При уменьшении толщины слоя соломы на соломотрясе сепарация повышается.

 

Угловая скорость точек клавиши:

                                                                                              (3.1)

где - частота вращения коленчатого вала соломотряса, =199 мин ^-1

                                    рад/c,

Кинематический режим:

                                                                                             (3.2)

где  - радиус коленвала соломотряса;

        - ускорение свободно падения, мм/с².

 

 

Фаза отрыва (подбрасывания) соломы:

 

                                                                              (3.3)

 

где α- угол наклона клавиши  к горизонту, α=12 град.

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

 

                                                        (3.4)

                                       

Угол отрыва (подбрасывания) соломы от клавиши

           ωt₀ = arcsin[(C cos α) / k],                 (4.4)

где  a – угол наклона клавиши к горизонту, град;

ωt₀ = arcsin[(1,6 cos 12

) /2,2]=45,34                               (3.5)

 

 

Определяем время одного поворота коленчатого вала соломотряса

 

                                 с.                                          (3.6)

 

Выбираем промежуток времени , через который будем рассчитывать координаты х и у так, чтобы получилось 7 точек (обычно принимают t =0,03...0,05 с);

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

 

                              

 

                                 (3.7)

 

 

 

 

 

                                  (3.8)

 

Таблица 1. Полученные расчеты  представляем в табличной форме 

Время Парам.	0,04	0,08	0,12	0,16	0,20	0,24	0,28
	29,47	58,93	88,40	117,87	147,34	176,81	206,28
	1,63	6,52	14,68	26,09	40,77	58,71	79,91
xi	27,837	52,414	73,728	91,710	106,57	118,10	126,37
	29,144	58,289	87,433	116,578	145,722	174,866	204,01
	7,67	30,71	69,09	122,82	191,91	276,36	376,15
yi	21,467	27,582	18,343	-6,429	-46,19	-101,49	- -172,15
	0,833	1,666	2,499	3,332	4,166	4,999	5,832

 

Средняя скорость соломы за одно подбрасывание 

                                                                                             (3.10)

где S – путь перемещение соломы относительно клавиш за оно подбрасывание, S=0,163м.

Коэффициент сепарации  , при котором произойдёт полное выделение оставшегося в соломе зерна

 

                                                                               (3.11)

 

где L_с – длина соломотряса ( техническую характеристику), L_с =3,65м;

ε – коэффициент сепарации  зерна декой молотильного аппарата, ε=0,87;

p_с  – допустимые потери за соломотрясом (не более 0,5 %).

 

Определяем максимальную толщину слоя соломы при котором обеспечивается сепарация зерна при допустимых потерях:

 

                                                                                   (3.12)

 

где h_ос – номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение m₀ , (h_ос = 0,2 м);

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

m – показатель степени, m = 1.

 

 

 

Определяем пропускную способность соломотряса по грубому вороху :

 

                                                                      (3.13)

где  В_с – общая ширина соломотряса, В_с=1,284 м;

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

 

 

 

 

 

 

 

Пропускная способность  комбайна по соломотрясу:

 

                                                      (3.14)

Допустимая максимальная загрузка [q_мв]_max  очистки по мелкому вороху, обеспечивающая процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований:

 

                                                                                 _(3.15)

где  F_р  – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, F_р =4,21м²;

q_оч – допускаемая нагрузка на 1 м²  сепарирующей поверхности решета, q_оч =2,0 кг/с×м² .