Анализ работы режущего аппарата

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит страницы, в том числе 2 таблицы, 1 листа формата А1, 6 листов формата А3, 1 лист формата А4.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МОТОВИЛО, РЕЖУЩИЙ АППАРАТ, СОЛОМОТРЯС, КОМБАЙН, СРЕЗ, ХЛЕБНАЯ МАССА.

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

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

Отношение незерновой части урожая к общему количеству хлебной массы оценивается коэффициентом соломистости:

β = m _c / (m _з + m _c), (1.1)

где, m _с –– масса незерновой части срезанных стеблей;

m _з–– масса зерна.

Содержание зерна в хлебной массе оценивается коэффициентом:

δ = m _з / (m _з + m _с). (1.2)

Коэффициенты между собой связаны зависимостью:

δ = 1 – β,

=1-0,68=0,32. (1.3)

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

(1.4)

где, М – число бичей молотильного барабана М =8шт.;

L_б – длина молотильного барабана, L_б =1,3 м.;

-допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, для «Лида-1300» принимаем =0,680 кг/м с.

Подставляем принятые значения в формулу (1.4) получим:

Определяем фактическую пропускную способность молотильного аппарата по формуле:

, (1.5)

где, β₀ – эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок принимают β₀ =0,6);

- коэффициент засорённости (принимаем );

- коэффициент использования пропускной способности комбайна, =1,32.

Подставляя значения в формулу (1.5) получим:

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

СОЛОМОТРЯСА И ОЧИСТКИ

 

Определяем угловую частоту вращения коленчатого вала соломотряса по формуле:

(2.1)

где, - частота вращения коленчатого вала соломотряса, .

Определяем радиус коленчатого вала соломотряса по формуле:

(2.2)

 

Тогда,

Определяем коэффициент учитывающий запаздывание подбрасывания соломы:

(2.3)

 

Определяем угол отрыва соломы от клавиш:

(2.4)

где, - угол наклона клавиши к горизонту, град.

 

 

Определяем время одного поворота коленчатого вала соломотряса по формуле:

(2.5)

, n=7

 

Рассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы по формулам:

 

 

(2.6)

 

Таблица 1 - Параметры траектории движения соломы по соломотрясу.

 

Параметры	t 1=D t	t 1=2D t	t 1=3D t	t 1=4D t	t 1=5D t	t 1=6D t	t 1=7D t
	0,04	0,08	0,12	0,16	0,20	0,24	0,28
ω r c (sinω t 0) ti	0,032	0,064	0,096	0,128	0,160	0,192	0,224
(g ti 2 / 2)* sin α	0,001	0,006	0,013	0,024	0,037	0,053	0,073
xi	0,031	0,058	0,083	0,104	0,123	0,139	0,151
ω rc (cosω t 0) ti	0,042	0,084	0,126	0,168	0,210	0,252	0,294
(g ti 2 / 2)* cos α	0,008	0,031	0,062	0,123	0,193	0,277	0,378
yi	0,034	0,053	0,057	0,045	0,018	-0,025	-0,083
φ i =ω ti	47,0	94,0	141,0	188,0	235,0	282,1	329,1

 

Расстояние между точками а и b есть перемещение соломы за одно подбрасывание.

Определяем среднюю скорость соломы за одно подбрасывание по формуле:

(2.7)

где, S - расстояние между точками а и b, S =139 мм.

Определяем коэффициент сепарации, при котором происходит полное выделение оставшегося в соломе зерна, по формуле:

(2.8)

где, Lc - длина соломотряса, (приложение В принимаем Lc =3,65 м;

ε - коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата, ε =0,93;

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

Определяем максимально допустимую толщину hc слоя соломы, при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях по формуле:

(2.9)

где, hoc - номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется

значение , (hoc = 0,2 м);

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

m – показатель степени (m =0,8….1,2).

Определяем пропускную способность соломотряса и очистки:

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

(2.10)

где, - общая ширина соломотряса, м;

- объёмная масса соломы, .

Определяем пропускную способность комбайна по соломотрясу по формуле:

(2.11)

Определяем допустимую максимальную нагрузку очистки по мелкому вороху, обеспечивающая процесс выделения зерна с учётом агротехнических требований по формуле:

(2.12)

где, - площадь сепарирующей поверхности решёт очистки, = 4,21 ;

- допустимая нагрузка на 1 сепарирующей поверхности решета, .

Определяем допустимую пропускную способность комбайна поочистке грубого и мелкого вороха по формуле:

 

(2.13)

где, - коэф. характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности ().

Сравниваем фактическую пропускную способность комбайна по молотильному аппарату , соломотрясу и очистке и выбрать из них меньшее значение ( =3,7 кг/с).

По выбранной фактической минимальной пропускной способности комбайна определяем рабочую скорость машины с учётом предварительно выбранной ширины В захвата жатки.

(2.14)

где, - урожайность зерна, согласно заданию Q=39 ц/га;

В - ширина захвата жатки, м; В =3,6.

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

(2.15)

4 ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ МОТОВИЛА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ ХЛЕБОСТОЯ

Определяем длину срезаемой части стебля:

(3.1)

где, - высота хлебостоя, м;

- высота среза, м.

Определяем показатель кинетического режима по формуле:

(3.2)

где, R -радиус мотовила, R =0,539, м;

- длина срезаемой части стебля, м.

Значение показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части:

(3.3)

где, l _{ср max} – максимальная длина срезаемой части стебля, м;

l _{ср min} – минимальная длина срезаемой части стебля, м.

Определяем максимальную и минимальную длину срезаемой части стебля по формуле:

l _{ср max}= L _max- h _min ,

l _{ср min}= L _min- h _max, (3.4)

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 принимают L _max,min= L ± (0,2-0,3) м, h _max,min=h ± 0,05 м либо опредиляют указанные величины с учетом исходных данных:

L _max,min= L ±∆ L,

h_max,min= h±∆h, (3.5)

L _max=0,59+0,3=0,62 м,

L _min=0,59-0,3=0,56 м,

h_max= 0,07+0,05=0,12 м,

h_min =0,07-0,05=0,02 м,

l _{ср max}=0,62-0,02=0,6 м,

l _{ср min}=0,56-0,12=0,44 м,

Проверяем максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия невымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия её с колосом по формуле:

(3.6)

где, V _у –– допустимая скорость удара планки мотовила, м/с;

V _м –– скорость машины, м/с.

Допустимая скорость удара V _у в зависимости от влажности зерна для различных культур можно определить из графика рисунка (5.1), принимаем V _у = 5,4 м/с.

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

(3.7)

Пределы регулирования частоты вращения мотовила по технической характеристике:

Таким образом, полученные значения находятся в заданных приделах, и возможность регулировки частоты мотовила существует в заданных пределах.

Определяем среднюю высоту установки оси мотовила над режущим аппаратом:

(3.8)

Определяем пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата по высоте:

(3.9)

Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, определенную по формуле (3.9), проверим на соответствия условия воздействия планки мотовила на срезанные части стеблей выше центра тяжести, но ниже колоса:

(3.10)

Минимальную высоту установки оси мотовила проверим на обеспечение минимально допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом:

(3.11)

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

∆ H = H _max – H _min=1,25-0,60=0,55 м. (3.12)

 

 

Определяем путь машины за один оборот мотовила:

(3.13)

=

Определяем шаг мотовила по выражению:

(3.14)

где, z- число планок мотовила комбайна, z=6шт.

Определяем с учётом коэффициента взаимодействия стеблей по формуле:

(3.15)

где, -коэффициент учитывающий взаимодействие стеблей в зависимости от густоты растений, высоты стеблестоя. Принимаем =1,0…1,7.

=

Определяем коэффициент воздействия мотовила на стебли по формуле:

(3.16)

=

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

(3.17)

 

 

Исследуя зависимость (3.17) на экстремум, получим:

(3.18)

Подставив в выражение (3.17), получим аналитическое выражение определения h при максимальном выносе оси мотовила:

(3.19)

 

 

Коэффициент воздействия мотовила на стеблестой С ¢= 0:

(3.20)

 

 

Вывод: Навеличину коэффициента воздействия планки мотовила на стеблестой влияет вынос оси мотовила. Причем с ростом выноса оси мотовила растет и коэффициент воздействия h.

АНАЛИЗ РАБОТЫ РЕЖУЩЕГО АППАРАТА

Исходными данными являются: рабочая скорость машины м/c, частота колебаний механизма Шумахера, n .

 

Таблица 2 - Размерные характеристики сегментa и противорежущей части пальца режущего аппарата комбайна «Лида-1300».

Марка комбайна	Размеры, мм
T	l	B	F	b 2	b 1	H	S	M
«Лида-1300»

 

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

S = k t = k t ₀, (4.1)

где, k = 1,115 – для «ЛИДА-1300».

S =87 мм.

Скорость перемещения ножа:

(4.2)

Определение величины смещения осей симметрии сегментов относительно осей симметрии пальцев:

∆ S = (S − t) / 2 = (87− 76) / 2 = 5,5 мм. (4.3)

Закономерность изменения скорости перемещения ножа с механизмом Шумахера отличается от закономерностей рассмотренных выше приводов. 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 «ЛИДА - 1300»:

(4.4)

Частота вращения ведущего вала механизма:

(4.5)

где, – частота вращения ведущего вала механизма (приложение B[1]).

 

Определение скорости начала и окончания резания:

V _рн = ω_ш y _н = ω_ш y _ш=63,32·0,027=1,7 м/с, (4.6)

V _рк = ω_ш y _к = ω_ш y _ш=1,7 м/с.

Определение величины перемещения машины за один ход ножа по выражению:

(4.7)

 

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}, (6.7)

 

где l _ст – высота стерни (определить из диаграммы (рисунки 6.4, 6.5) или аналитически по нижеприведенным выражениям);

L _min – минимальная длина стеблестоя.

 

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

l _ст2 = √ h ² + q ₂² и l _ст3 = √ h ² + q ₃²_max , (6.8)

 

где h – высота установки режущего аппарата относительно поля;

q ₂ и q _{3 max} – соответственно значение поперечного и максимального продольного отгиба стеблей (рисунки 6.4 или 6.5).

Сравнить полученные расчетные значения l _ст3 и l _ст3 с построением.

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}. (6.8)

 

Предельно допустимый отгиб q _пр (приняв l _ст = L _min)

 

q _пр= √ L ²_min − h ². (6.9)

 

Сравнить полученный результат с величиной отгиба q ₂ и q _{3 max}, сделать заключение об их соответствии и, при необходимости, дать предложения по выполнению необходимых условий для выполнения технологического процесса работы рабочих органов жатки.

Определение положения точек E и F, при построении траектории перемещения сегмента ножа режущего аппарата с приводом Шумахера:

(4.8)

мм.

Средняя ширина противорежущей пластины:

(4.9)

 

где, b₁ и b₂ - размеры противорежущей пластины (табл.2).

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