Определение мощности, необходимой на выполнение технологического процесса комбайном

Для обеспечения работы комбайна необходимо выполнение условия:

N _дв≥ N _т , (5.1)

где, N _дв – мощность двигателя, кВт;

N _т – мощность, необходимая для выполнения технологического процесса, кВт.

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном Лида-1300:

N _т= N _р+ N _ма+ N _ро+ N _п, (5.2)

где, N _р – мощность, затрачиваемая на процесс резания, кВт;

N _ма – мощность на привод молотильного барабана, кВт;

N _ро – мощность на привод остальных рабочих органов (принимаем для Лида-1300 с измельчителем N _ро = 60), кВт;

N _п – мощность на перемещение комбайна, кВт.

Мощность, необходимая для выполнения процесса резания:

N _р= T _max ωr,(5.3)

где, T _max – максимальная сила, действующая в приводе ножа, Н;

ω – угловая частота вращения ведущего вала привода,1/с;

r – радиус кривошипа механизма привода ножа,(S/2) м,

В процессе резания на нож режущего аппарата действуют силы:

T _i= P _j+ F+ , (5.4)

где, R _ср – среднее значение силы сопротивления срезу стеблей, Н;

P _j – сила инерции масс ножа, возникающая за счет непостоянства скорости перемещения ножа, Н;

F – сила трения ножа по пальцевому брусу, вызываемая его силой тяжести, Н.

Силы действующие в приводе ножа режущего аппарата.

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

R_cp =(εf_нz)/(x_к – x_н), (5.5)

где, ε –работа, затрачиваемая на срез растений с 1 см² (ε=(1…2)×10^-2Дж/см²;

f_н – площадь нагрузки на лезвие сегмента, см²;

x_к и x_н – величина перемещения ножа, соответствующих началу и концу резания, м.

Площадь нагрузки на лезвие сегмента:

 

f=LS,(5.6)

где, L – подача, L=4,2 см;

S – ход ножа, S=8,7 см.

f =4,2∙8,7=36,5 cм² .

Число сегментов:

z=B/t, (5.7)

где, В – ширина захвата жатки, м;

t – ширина сегмента, м.

z=3,6/0,076=47,4≈47,

R_ср=(1 ∙ 10^-2 ∙ 36,5 ∙ 47)/(0,063-0,029)=504,6 Н.

Максимальное значение силы инерции (при х=0 и х=S):

для механизма Шумахера:

P_jmax≈ ± m_н∙ω²∙r, (5.8)

где, m _н− общая масса ножа (m _н= m _o B), кг;

m ₀ − масса одного погонного метра ножа (m _o = 2,0…2,2 кг/м);

ω – угловая частота вращения ведущего вала привода, ω =63,32 с^-1;

r – радиус кривошипа механизма привода ножа r=S/2= 0,0435.

m_н = 2,0·3,6=7,2 м,

P_jmax≈ ±7,2 ∙ 63,32² ∙ 0,0435=1255,8 Н.

Значение силы инерции: , (5.9)

Сила трения:

F=fG, (5.10)

где, G=m_нg – сила тяжести ножа, определяемая из расчета его длины;

f – коэффициент трения (f =0,25…0,30), принимаем f =0,30

F =0,30 ∙ (7,2 ∙ 9,81)=21,19 Н.

По результатам расчетов построили графики изменения сил R _cр, P _j и F сопротивления, действующих на нож:

– сила сопротивления срезу R _cр графически представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс на отрезке от начала х _н до конца х _к резания;

–сила P_j инерции для механизма Шумахера графически изменяется по ломаной HMKL прямой, характер которой определяется координатами х ₁при

V _р = const;

– на отрезке MK сила инерции для механизма Шумахера равна 0;

– координаты х ₁ взяли из чертежей;

– сила F трения графически отображается линией, параллельной оси абсцисс;

По максимальной суммарной силе T _max для соответствующих типов приводов режущего аппарата определить мощность, затрачиваемую на преодоление сил сопротивления резанию:

T _max= P _j +F, (5.11)

T _max=1255,8+21,19=1276,9 Н,

N _р=1276,9 ∙ 63,32 ∙ 0,0435=3517,1 Вт=3,5 кВт.

 

Мощность, необходимая для обмолота (N _о) и на холостой ход (N _x):

N _ма = N _о + N _x, (5.12)

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

N ₀ = { a _т + b _т [ q _min]_ф} [ q _min]_ф u_б,(5.13)

где, [ q _min]_ф – секундная подача массы, кг/с;

а _т и b _т – коэффициенты, зависящие от состояния и сорта культуры и конструктивных параметров молотильного устройства (для барабанно-декового аппарата а _т = 100…120 Н·(кг/с)^-1 и b _т = 8…10 Н×(кг/с)^-2);

u_б – скорость бичей, принимаем u_б =30 м /с.

Большие значения коэффициентов соответствуют длинносоломистому стеблестою большей влажности и меньшей длине барабана, а меньшие – короткостебельному хлебостою меньшей влажности и большей длине барабана:

N ₀ = {110+10 ∙ 3,7} ∙ 3,7 ∙ 30 =16371 Вт ≈ 16,37 кВт.

Мощность N _x холостого хода затрачивается на преодоление сил трения в опорах и сопротивление воздуха:

N _x = a _x u _б + b _x u _б³,(5.14)

где, а _х – коэффициент сил трения (для бильных барабанов а _х = 0,85…0,90 Н на каждые 100 кг массы барабана (масса «Лида-1300»– 320 кг);

b _x – коэффициент, зависящий от плотности воздуха, формы и размера вращающихся частей барабана (для бильных барабанов b _x = 0,055…0,090 Нс²/м²).

N _x =2,88 ∙ 30 + 0,09 ∙ 30³=2516,4 Вт=2,52 кВт,

N _ма=15,44+2,52=17,96 кВт.

 

Мощность, необходимая для передвижения комбайна:

N _п = 10^-3 P V _м / (η_тр η_б), кВт, (5.15)

где, P – усилие затрачиваемое комбайном на перекатывание, Н;

η _тр – КПД трансмиссии ходовой части комбайна (η_тр = 0,87);

η _б – коэффициент буксования (η_б = 0,95…0,98).

Сопротивление перекатыванию:

Р = G _к (f ± i / 100), (5.16)

где, f – коэффициент сопротивления качению (f = 0,07…0,09 – стерня после уборки зерновых);

G _к = m _к g – сила тяжести комбайна, к Н;

i – уклон поля, i=2 %.

Масса m _к комбайна:

m _к = m _э + ∆,(5.17)

где, m _э – эксплуатационная масса комбайна, т;

∆ m – масса технологического материала, находящегося в бункере и копнителе комбайна, т.

m _к=11,33+5,0=16,33 т,

G _к=16,33 ∙ 9,81=160,2 кН,

Р =160,2 ∙ (0,08+2/100) =16,02 кН,

N _п =16,02 ∙ 1,7/(0,87 ∙ 0,97)=25,25 кВт.

Мощность N _ро затрачиваемая на привод остальных рабочих органов (приложение Б), принимаем для «Лида-1300» с измельчителем, N _ро=60 кВт.

Общая потребляемая комбайном мощность на выполнение технологического процесса:

N _т = N _р + N _ма + N _ро + N _п,

N _т =3,50+17,96+60+32,3=113,8 кВт.

Сравним расчетную потребляемую мощность с мощностью двигателя комбайна Лида-1300. При сравнении мощностей,условие обеспечения работы комбайна N_дв≥N_т выполняется (179>113,8) кВт.

 

Вывод: Мощность для выполнения технологического процесса меньше мощности двигателя, поэтому технологический процесс выполняется.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте определены основные параметры настройки и производительности зерноуборочного комбайна Лида-1300 для уборки ячменя урожайностью 39 ц/га.

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

При сравнении мощности двигателя и общей потребляемой комбайном мощности на выполнение технологического процесса можно сделать вывод, что двигатель комбайна загружен только на 64% и мощности двигателя комбайна хватит для выполнения технологического процесса уборки урожая в заданных условиях.

Применение данного проекта позволяет увеличить производительность работы комбайна, что дает возможность уборки сельскохозяйственной культуры в кратчайшие сроки и с минимальными потерями урожая, что будет положительно сказываться на экономике хозяйства.