В. И. Ходосевич, Г. А. Радишевский, А. В. Кузьмицкий

В. И. Ходосевич, Г. А. Радишевский, А. В. Кузьмицкий

 

 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ

Учебно-методическое пособие

по выполнению курсового проекта студентами по специальностям:

1-74 06 01 Техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного

производства,

1-36 12 01 Проектирование и производство сельскохозяйственной техники

 

 

Минск

БГАТУ

УДК 631.3(07)

ББК 40.72я7

Х69

 

 

Рекомендовано научно-методическим советом агромеханического

факультета БГАТУ.

Протокол № 17 от 22 июня 2009 г.

 

Рецензенты:

зав лабораторией почвообработки и посева

РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»,

кандидат технических наук И. М. Лабоцкий;

доцент кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка БГАТУ,

кандидат технических наук В. Д. Лабодаев

 

Х69	Ходосевич, В. И. Сельскохозяйственные машины:учебно-методическое пособие / В. И. Ходосевич, Г. А. Радишевский, А. В. Кузьмицкий. – Минск: БГАТУ, 2010. – 60 с. ISBN 978-985-519-256-6.

 

 

УДК 631.3(07)

ББК 40.72я7

 

 

 

ISBN 978-985-519-256-6 © БГАТУ, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………….…….............. 5
1.	Указания по выполнению курсового проекта …………………………….. 7
2.	Анализ показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна ……………………………………………………………….………9
3.	Пропускная способность молотильного аппарата ………………..……….12
4.	Пропускная способность соломотряса и очистки ……………………........16
5.	Параметры настройки мотовила в зависимости от состояния хлебостоя….......................................................................................................23
6.	Анализ работы режущего аппарата ………………………………………...29
7.	Мощность, затрачиваемая комбайном на выполнение технологического процесса ………………………………………….….......49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………....….56
ПРИЛОЖЕНИЯ ……………………………………………………….……….. 57

 

Введение

 

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. Этот фактор, требующий неотложного реагирования агроинженерной науки и практики, вызывает необходимость поиска приоритетных направлений, освоения ресурсосберегающих технологий, создания и использования в агропромышленном комплексе новых конкурентоспособных машин с высокими техническими характеристиками.

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 определенными технологическим и экономическим багажом и видением перспективы применения новой техники для снижения затрат ресурсов и себестоимости продукции.

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта предназначено для студентов агроинженерного факультета и учащихся колледжей инженерных специальностей. С его помощью студенты и учащиеся смогут обосновать в курсовом проекте технические и технологические параметры зерноуборочного комбайна, обеспечивающие повышение производительности труда, снижение себестоимости единицы продукции и снижение потерь. Для выполнения этих требований курсовой проект должен быть выполнен на базе использования прогрессивных энергосберегающих технологий и средств механизации, передовой организации производства и современных достижений науки и практики.

Цель курсового проекта – обоснование технологических параметров и определение производительности рабочих органов зерноуборочного комбайна в зависимости от условий работы.

Оформление учебно-методического пособия по выполнению курсового проекта выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105–95 [1].

 

УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект является самостоятельной работой студента и завершает изучение дисциплины «Сельскохозяйственные машины».

Учебно-методическое пособие предусматривает возможность выполнения курсового проекта по исходным данным по одной из 4 марок зерноуборочных комбайнов: «ДОН-1200», «ДОН-1500», КЗС-7(10) и «ЛИДА-1300».

Задачей курсового проекта является определение пропускной способности, рабочей скорости и производительности зерноуборочного комбайна, определение основных регулировочных параметров в зависимости от урожайности, состояния хлебной массы и условий работы.

Курсовая работа выполняется для конкретной марки комбайна в соответствии с заданием на курсовое проектирование (приложение А). Объем графической части проекта 2…3 листа формата А1 и 25–35 страниц печатного текста расчетно-пояснительной записки.

Структурная схема технологического процесса комбайна (структурно-технологическая модель) должна включать заданные и вычисленные конструктивные и регулировочные параметры рабочих органов (рисунок 1.1).

На технологической схеме комбайна необходимо обозначить в масштабе основные рабочие органы (рисунок 1.2).

Курсовой проект оформляется в соответствии с ГОСТ 2.105–95 [1] и стандартом предприятия.

 

Рисунок 1.1 – Структурная схема технологического процесса работы зерноуборочного комбайна: М – мотовило; РА – режущий аппарат; Ж – жатка; МА – молотильный аппарат;
С – соломотряс; Оч – очистка; ДУ – домолачивающее устройство; Б – зерновой бункер;

∑р– общие потери зерна

 

 

Рисунок 1.2 – Схема технологического процесса зерноуборочного комбайна КЗС–7: 1 – шнек поворотный выгрузной; 2 – шнек загрузной зерновой; 3 – элеватор зерновой;
4 – соломотряс: 5 – дефлектор; 6 – соломоизмельчитель; 7 – верхний решетный стан;
8 – нижний решетный стан; 9 – шнек колосовой; 10 – элеватор колосовой; 11 – шнек зерновой; 12 – домолачивающее устройство; 13 – вентилятор; 14 – отбойный битер; 15 – подбарабанье; 16 – стрясная доска; 17 – аппарат молотильный; 18 – транспортер наклонной камеры; 19 – шнек; 20 – пальчиковый механизм; 21 – режущий аппарат; 22 – мотовило;

23 – шнек горизонтальный

ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

 

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, которые должны быть согласованы между собой по производительности. Однако изменение условий уборки (влажности, урожайности, соотношения зерна и соломы и др.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа (мотовила, режущего аппарата, молотильного аппарата, соломотряса, очистки и др.), поэтому их работу необходимо согласовать при соблюдении агротехнических требований.

Ежесекундно на рабочие органы жатки поступает хлебная масса q (секундная подача, кг/с), которая передается в молотильный аппарат (МА). За счет удара бичей барабана и протаскивания массы в зазор между барабаном 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 (солома, полова и непросеянное через подбарабанье зерно). Грубый ворох поступает на очистку (Оч), а грубый – на соломотряс (С). Соломотряс выделяет из соломы (грубого вороха) мелкий ворох q'' _мв и направляет его на очистку (рисунок 1.1). На очистку поступает

q _мв = q' _мв + q'' _мв. (2.1)

На очистке из мелкого вороха выделяется зерно (q _з), которое поступает в бункер. Чистота зерна поступающего в бункер с очистки согласно агротребованиям должна быть не менее 95 %.

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 %.

Структурно-технологическая схема рабочего процесса зерноуборочного комбайна выполняется с учетом основных параметров рабочих органов в соответствии с исходными данными и расчетами.

Основные параметры рабочих органов приводятся в расчетно-пояснительной записке и графической части курсового проекта.

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 (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Алгоритм расчета производительности зерноуборочного

комбайна для заданных условий уборки

 

Целью анализа показателей выполнения технологического процесса комбайном является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. Наименьшая [ q ]_{ф min} из них определяет рабочую скорость и производительность комбайна.

Алгоритм расчета рабочей скорости и производительности зерноуборочного комбайна приведен на рисунке 2.1.

 

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

Работа молотильного аппарата определяется пропускной способностью, условиями уборки, урожайностью и состоянием убираемой культуры.

При аттестации зерноуборочных комбайнов указывают номинальную пропускную способность молотилки q _н, соответствующую уборке прямостоящей пшеницы продовольственного или фуражного назначения со следующими показателями: влажность 15…18 %, масса 1000 зерен – не менее 40 г, длина срезанных стеблей 0,70…0,90 м, коэффициент соломистости хлебной массы β_о = 0,60 и засоренность не более 1%.

Номинальная пропускная способность q _н молотильного аппарата зерноуборочных комбайнов составляет для «ДОН-1200» – 6…7 кг/с, «ДОН-1500» – 8…10 кг/с, КЗС-7 – 7…8 кг/с, «ЛИДА-1300» – 7,5…8,4 кг/c.

Абсолютная влажность хлебной массы при уборке находится в пределах w = 14…26 % (нормативная – 14…15 %, средняя – 16…17 %, высокая – 18…26 %). По высоте хлебостой подразделяют на нормальный (L _ср = 0,4…0,8 м), короткостебельный (L _ср ≤ 0,4 м) и длинностебельный (L _ср ≥ 0,8 м).

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

β = m _c / (m _з + m _c), (3.1)

где m _с –– масса незерновой части срезанных стеблей;

m _з –– масса зерна.

Коэффициент соломистости β убираемых культур изменяется в широких пределах: больше для длинностебельных малоурожайных и меньше для короткостебельных высокоурожайных культур. Среднее значение β для пшеницы составляет 0,5–0,6; ржи – 0,65–0,75; ячменя и овса – 0,48–0,52.

Содержание зерна в хлебной массе оценивается коэффициентом

δ = m _з / (m _з + m _с). (3.2)

Коэффициенты между собой связаны зависимостью

δ = 1 – β. (3.3)

В условиях, отличных от номинальных, фактическая пропускная способность q _ф молотильного аппарата зависит от соотношения зерна и незерновой части хлебной массы. Характер изменения фактической подачи q _ф от величины d представлен на рисунке 3.1.

 

 

Рисунок 3.1 – Характер зависимости фактической подачи хлебной массы

от содержания зерна

 

С увеличением содержания зерна в хлебной массе фактическая подача q _ф увеличивается, и наоборот. Когда δ_о = δ, то q _н и q _ф равны. При δ > δ_о фактическая q _ф подача превышает номинальную.

Фактическая подача q _ф зависит также от вида, засоренности, влажности культуры и других показателей. Влияние указанных факторов учитывается коэффициентом σ использования номинальной пропускной способности. С увеличением засоренности и влажности (w ≥ 20%) хлебной массы его величина уменьшается. В зависимости от урожайности численное значение коэффициента σ изменяется от 0,25 до 1,5 (для пшеницы σ = 0,5 при урожайности 19,0 ц/га, σ = 1,0 – при 39,6 ц/га и σ = 1,5 – при 79,2 ц/га). Чем больше масса 1000 зерен, тем выше значения σ.

 

Фактическая пропускная способность молотильного аппарата зависит от следующих входных параметров:

– убираемая культура;

– марка зерноуборочного комбайна;

Q_з – урожайность зерна, ц/га;

M * – число бичей молотильного барабана, шт.;

L _б* – длина молотильного барабана, м;

q ₀ – допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, кг/м·с;

β – коэффициент соломистости хлебной массы;

β₀ – эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок зерноуборочных комбайнов и оценке их работы принимают β₀ = 0,60);

σ – коэффициент использования пропускной способности комбайна;

w – абсолютная влажность хлебной массы, %;

ε – коэффициент сепарации зерна декой;

ψ – коэффициент засоренности (ψ = m _м / m _в – отношение массы мякины к массе вороха, поступающего на очистку, ψ = 0,11…0,18);

* – отмеченные звездочкой значения выбираются из технических характеристик зерноуборочных комбайнов (таблица 2).

Допустимая подача хлебной массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости

 

[ q ] = q ₀ M L _б , кг/с. (3.4)

[q] = 0,6∙10∙1,484 = 9,05 кг/с

При влажности 14…20 % допустимая удельная нагрузка q _o на единицу длины бича барабана для комбайнов «ДОН», КЗС-7, «ЛИДА-1300» составляет 0,60…0,70 кг/м×с. Меньшие значения принимаются для длинностебельного хлебостоя, большие – для короткостебельного.

При выборе значения q _о необходимо учитывать урожайность, соломистость и влажность. Большие значения q _о следует принимать при меньших значениях коэффициента β (большем содержании зерна δ в хлебной массе) и абсолютной w влажности. При этом следует учитывать, что рожь и пшеница обмолачиваются легче, ячмень – более трудно.

Если при уборке в молотильный аппарат хлебная масса поступает с показателями, отличными от эталонных, то фактическая пропускная способность молотильного аппарата

 

[ q _ма]_ф = [ q ] (1– ψ) σ β / β₀, кг/с. (3.5)

[ q _ма]_ф = [9,05] (1– 0,15)∙0,76∙0,7/0,60 = 6,8 кг/с.

Полученное расчетным путем значение фактической пропускной способности молотильного аппарата необходимо увязывать с пропускной способностью соломотряса и очистки и выбрать наименьшую из них.

И ОЧИСТКИ

Соломотряс предназначен для выделения зерна из поступающего на его грубого вороха, а система очистки – из мелкого вороха.

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 имеют четыре или пять клавиш. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен r _c. Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограмный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r _c.

Система очистки зерноуборочного комбайна состоит из колеблющихся решет, расположенных на двух уровнях, и вентилятора, создающего воздушный поток для отделения мелких примесей от зерна.

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.

Работа соломотряса и системы очистки определяется следующими параметрами:

Q _з –урожайность зерна, ц/га;

β – коэффициент соломистости хлебной массы;

n _с – частота вращения коленчатого вала соломотряса, мин ^-1;

r _с – радиус коленчатого вала соломотряса, м;

m – показатель степени;

L _с* – длина соломотряса, м;

В _с* – общая ширина соломотряса, м;

F_р * – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²;

B * – ширина захвата жатки, м;

a – угол наклона клавиши к горизонту, град;

q _оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/с×м²;

p _с – допустимые потери за соломотрясом;

g – объемная масса соломы, кг/м³;

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

k _о– коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности;

* – значения отмеченные звездочкой выбираются из технической характеристик зерноуборочных комбайнов (приложение Б).

Для определения фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо определить следующее.

4.1 У гловую частоту вращения ω коленчатого вала соломотряса

ω = (π n _c) / 30, с ^-1, (4.1)

ω = (3,14∙199) / 30 = 20,8 с ^-1

где n _с – частота вращения коленчатого вала соломотряса, мин ^-1.

4.2 Кинематический k режим работы соломотряса

 

k = (ω ² r _c) / g, (4.2)

k = (20,8 ² ∙0,057)/9,81 = 2,5

где r _с – радиус коленчатого вала соломотряса, м.

4.3 Коэффициент C, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы,

C = 0,5 (1 + k). (4.3)

C = 0,5 (1 + 2,5) = 1,75

4.4 Угол отрыва (подбрасывания) соломы от клавиши

ω t ₀ = arcsin[(C cos α) / k], (4.4)

ω t ₀ = arcsin[(1,75 ∙ cos 11) / 2,5] = 48,4

где a – угол наклона клавиши к горизонту, град.

4.5 Траекторию полета соломы после отрыва от клавиши в координатах xAy c началом координат в точке А (рисунок 4.1):

− время одного поворота коленчатого вала соломотряса

t = 2π / ω, с; (4.5)

t = 2∙3,14 / 20,8 = 0,3 с

− выбрать промежуток времени ∆ t для расчета координат x и y траектории полета соломы над клавишей соломотряса (принимают ∆t = 0,03…0,05 с);

− рассчитать промежуточные координаты траектории полета соломы

 

x _i = ω r _c (sinω t ₀) t _i – (g t _i ²sinα) / 2;

y _i = ω r _c (cosω t ₀) t _i – (g t _i ²cosα) / 2.(4.6)

 

Расчеты представить в табличной форме (таблица 4.1).

 

Таблица 4.1 – Параметры траектории движения соломы по соломотрясу

Параметры	t 1= D t	t 2 = 2D t	t 3 = 3D t	t 4= 4D t	t 5 = 5D t	t6 = 6D t	t 7 = 7D t
сек
0,04	0,08	0,12	0,16	0,2	0,24	0,28
ω r c (sin ω t 0) ti	0,03	0,07	0,1	0,13	0,16	0,2	0,23
(g ti ^2/ 2) / sin α	0,0013	0,0053	0,012	0,021	0,033	0,048	0,065
xi	0,0287	0,0647	0,088	0,109	0,127	0,152	0,165
ω rc (cos ω t 0) ti	0,034	0,069	0,1	0,14	0,17	0,21	0,24
(g ti ^2/ 2) /cos α	0,0056	0,023	0,051	0,09	0,14	0,20	0,28
yi	0,0284	0,046	0,049	0,05	0,04	0,01	-0,04
φ i = ω ti	0,83	1,66	2,5	3,33	4,16	4,99	5,82
×57,3	47,5°	95,1°	143,2°	190,8°	238,4°	285,9°	333,5°

 

4.6 Траекторию перемещения соломы по координатам x и у и положение клавиши при повороте на угол j _i.

Для определения перемещения соломы по соломотрясу:

− вычертить окружность радиусом r _с колена вала соломотряса;

− через ось 0 вращения коленчатого вала под углом a (угол наклона клавиши к горизонту) провести ось 0 x ₁ и от нее отложить угол ω t ₀ отрыва соломы от клавиши и отметить точку А;

− начало координат расположить в точке А (ось x направить параллельно положению клавиши, а ось y – перпендикулярно к ней);

− отложить от 0 А углы φ₁, φ₂, φ₃ и т.д. в соответствии с результатами расчетов (таблица 4.1) и обозначить точки 1', 2', 3' и т.д.;

− по координатам х _i и y _i построить траекторию перемещения частицы соломы.

 

 

Рисунок 4.1 – Схема к определению перемещения соломы по соломотрясу

Клавиша совершает плоскопараллельное движение, а колено вала – круговое и последовательно будет занимать положения 1', 2', 3' и т.д. В эти моменты времени солома, находясь в полете, будет находиться соответственно в точках 1, 2, 3 и т.д.

Для определения положения клавиши в момент падения соломы на клавишу необходимо провести интерполяцию. С этой целью (рисунок 4.1) необходимо провести линии через точки 4; 4¢ и 5; 5¢ до их пересечения и через эту точку провести линию, параллельную клавише (под углом a к горизонту).

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

Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

V_ср = (S n _с ) / 60, м/с. (4.7)

V_ср = (0,182 · 199) / 60 = 0,604 м/с

4.7 значение коэффициента m сепарации, при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна,

 

μ = (1 / L _c) ln[10²(1 – ε) / p _c], (4.8)

μ = (1 / 4,1) ln[10²(1 – 0,94) / 0,5] = 0,6

где L _с – длина соломотряса (см. техническую характеристику), м;

ε – коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата;

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

Коэффициент сепарации зерна декой ε обычно находится в пределах: для комбайнов «ДОН», КЗС-7 – 0,85…0,95, «ЛИДА-1300» – 0,88…0,95.

4.8 Максимально допустимую толщину [ h_с ]слоя соломы, при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях,

 

[ h _c] = h_oc√μ₀ / μ, м, (4.9)

[ h _c] = 0,2√1,8 / 0,6 = 0,346м

где h _ос – номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение m₀ , м(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 = 0,8…1,2).

Большие значения m относятся к легким условиям. При увеличении коэффициента β соломистости и абсолютной w влажности показатель должен быть уменьшен, и наоборот.

4.9 Пропускная способность соломотряса и очистки:

− пропускная способность [ q _гв]_max соломотряса по грубому вороху при максимально допустимой толщине слоя соломы

[ q _гв]_max = B _c V _ср γ [ h _c], кг/с, (4.10)

[ q _гв]_max = 1,484·0,604·12·[0,346] = 3,7 кг/с

где В _с – общая ширина соломотряса, м;

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

− пропускная способность [ q _c]_ф комбайна по соломотрясу (максимально допустимая подача хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса)

 

[ q _c]_ф = [ q _гв]_max / β = { B _c V _ср γ [ h _c]} / β, кг/с; (4.11)

[ q _c]_ф = 3,7 / 0,7 = 5,28 кг/с

− допустимая максимальная загрузка [ q _мв]_max очистки по мелкому вороху, обеспечивающая процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований

[ q _мв]_max = q _оч F _р, кг/с, (4.12)

[ q _мв]_max = 2·3,91 = 7,82 кг/с

где F _р – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²;

q _оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/с×м² (q _оч = 1,5…2,5 кг/с×м², меньшие значения относятся к уборке хлебов высокой влажности, большие – низкой влажности);

− допустимая пропускная [ q _оч]_ф способность комбайна по очистке грубого и мелкого вороха (максимально допустимая подача хлебной массы в молотилку с учетом пропускной способности очистки)

 

[ q _oч]_ф = {[ q _мв]_max – [ q _гв]_max (1 – ε k ₀)} / [(1 – β k ₀) ε], кг/с, (4.13)

[ q _oч]_ф = {[ 7,82 ] – [ 3,7 ] (1 – 0,94·1)} / [(1 – 0,7·1) 0,94] = 26,9 кг/с

где k _о– коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 14% k _о=1, выше w = 15% k _о = 0,8…0,9);

− сравнить фактическую пропускную способность комбайна по молотильному аппарату [ q _ма]_ф, соломотрясу [ q _с]_ф и очистке [ q _оч]_ф и выбрать из них меньшее значение, приняв как [ q ]_{ф min};

− по выбранной фактической минимальной пропускной способности комбайна определить рабочую скорость машины с учетом предварительно выбранной ширины B захвата жатки

 

V _м = {[ q ]_{ф min} (1 – β)} / (0,01 В Q _з), м/с, (4.14)

V _м = {[6,8] (1 – 0,7)} / (0,01·7·30) = 0,97 м/с

где Q _з –урожайность зерна, ц/га;

B – ширина захвата жатки, м.

Ширина захвата жатки выбирается исходя из комплектации комбайна жатками, обеспечивая максимальную производительность с учетом допустимой агротехническими требованиями скорости движения комбайна (V _{м доп} = 0,8…2,2 м/с).

4.10 Производительность комбайна за 1 час рабочего времени

 

W ₀ = 0,36 B V _м, га/ч. (4.15)

W ₀ = 0,36·7·0,97 = 2,44 га/ч

 

 

ОТ СОСТОЯНИЯ ХЛЕБОСТОЯ

Мотовило предназначено для подвода стеблей к режущему аппарату, удержания их в период среза и подачи к транспортирующим устройствам жатки.

Качество работы мотовила зависит от радиуса R, высоты H расположения оси мотовила над режущим аппаратом, выноса C ' оси по отношению к режущему аппарату и показателя кинематического режима l.

Среднее значение показателя l_ср кинематического режима определяется отношением окружной скорости планки мотовила к поступательной скорости машины

λ_ср = ω_м R / V _м. (5.1)

Для определения параметров мотовила необходимо определить следующее.

5.1 Показатель кинематического режима

λ_ср = [1,6 R (1 + l _ср)] / 1,6 R [(1 + l _ср) – l ²_ср], (5.2)

где l _ср – длина срезаемой части стебля, м;

R – радиус мотовила, м (см. техническую характеристику комбайна).

Длина срезаемой части стебля

l _ср = L _ср – h _ср, м, (5.3)

l _ср =0,56 – 0,145 = 0,415 м

где L _ср– высота хлебостоя, м;

h _ср –– высота среза, м.

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

 

λ_max = [1,6 R (1 + l _{ср max})] / 1,6 R [(1 + l _{ср max}) – l ²_{ср max}];

λ_min = [1,6 R (1 + l _{ср min})] / 1,6 R [(1 + l _{ср min}) – l ²_{ср min}], (5.4)

λ_max = [1,6 ∙0,71(1 + 0,539)] / 1,6 ∙ 0,71 [(1 + 0,539) – 0,539²] = 1,2;

λ_min = [1,6 ∙ 0,71(1 + 0,291)] / 1,6 ∙ 0,71 [(1 + 0,291) – 0,291²] = 1,06

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

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

Максимальная и минимальная длина срезаемой части стебля

 

l _{ср max} = L _max – h _min, м;

l _{ср min} = L _min – h _mаx, м, (5.5)

l_{ср max} = 0,68 – 0,141 = 0,539 м;

l_{ср min} = 0,44 – 0,149 = 0,291 м

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 принять L _max,min = L _ср ± (0,2…0,3)м, h _{mаx, min} = h _ср ± 0,05 м или с учетом значений приведенных в исходных данных

 

L _max = L _ср + ∆ L _ср, м; L _min = L _ср – ∆ L _ср, м,

h _mаx = h _ср + ∆ h _ср, м; h _min = h _ср – ∆ h _ср, м. (5.6)

L_max = 0,56 + 0,12 = 0,68 м; L_min = 0,56 – 0,12 = 0,44 м,

h_mаx = 0,145 + 0,04 = 0,149 м; h_min = 0,145 – 0,04 = 0,141 м.

 

5.3 Максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия не вымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия ее с колосом и сравнить предельно допустимое значение показателя кинематического режима l_пр при принятой скорости комбайна со значением l_max, рассчитанным по выражению (5.4).

λ_пр =√(V _у / V _м)²+ 1, (5.7)

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

V _м – скорость машины (см 4.16), м/с.

Потери зерна р _м от вымолота планками мотовила не должны превышать 0,2 %, а допустимая скорость удара V _у в зависимости от абсолютной влажности w зерна для различных культур может быть определена из графика рисунка 5.1.

Для дальнейших расчетов принять наименьшее значение.

Рисунок 5.1 – Значение допустимой скорости удара планки мотовила

по зерну от влажности

 

5.4 Пределы варьирования частоты вращения вала мотовила с учетом значений показателя кинематического режима l_min и l_max

n _{м min} = (30l_min V _м) / π R, мин ^{– 1};

n _{м max} = (30l_max V _м) / π R, мин ^{– 1}. (5.8)

Сравнить полученные значения n _{м min} и n _{м max} с техническими параметрами привода мотовила и сделать вывод о возможности обеспечения пределов частоты вращения мотовила при принятой скорости V _м движения комбайна.

5.5 Высоту установки оси мотовила над режущим аппаратом.

Средняя высота установки оси мотовила

H _ср = L _ср – h _ср+ R / λ_ср, м. (5.9)

H _ср = 0,56 – 0,145 + 0,71 / 1,11 = 1,055 м.

 

Учитывая, что высота установки оси мотовила зависит от высоты стеблестоя, минимальный и максимальный пределы относительно режущего аппарата равны:

H _min = L _min – h _max+ R / λ_max, м,

H _max = L _max – h _min+ R / λ_min, м. (5.10)

 

5.6 Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, определенную по формуле (5.10), проверить на соответствие условия воздействия планки мотовила на срезанные части стеблей выше центра тяжести, но ниже колоса

 

H _max ≥ R + k '(L _max – h _min), м, (5.11)

 

где k ¢ = 2/3 длины срезаемой части стеблей от режущего аппарата – для прямостоящего нормального и высокого хлебостоя и k ¢ = 1/2 – для короткостебельного хлебостоя.

5.7 Минимальную высоту установки оси мотовила проверить на обеспечение минимально допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом

H _min > R + (0,10...0,15), м. (5.12)

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

∆ H = H _max – H _min, м. (5.13)

Сравнить полученные параметры установки мотовила с технической возможностью жатки и дать заключение.

5.8 Построить траекторию перемещения конца планки мотовила для показателей L _ср, h _ср и l_ср(рисунок 5.2). Для этого:

− в выбранном масштабе вычертить окружность с радиусом R мотовила и разделить ее на 12 равных частей и обозначив точки 1, 2, 3 …12;

− определить путь, пройденный комбайном за время одного оборота мотовила:

S ₀ = (2π R) / l_ср, м; (5.14)

S ₀ = (2∙3,14∙0,71) / 1,12 = 3,98 м;

Рисунок 5.2 – Схема для определения показателей работы мотовила

 

− разделить S ₀ на 12 равных частей и обозначить точки 1', 2', 3'…12';

− из точек 0, 1, 2, 3 …12' провести прямые линии параллельно направлению движения оси мотовила, а из точек 0, 1', 2', 3'…12' радиусом R сделать засечки на соответствующих прямых, проведенных через точки 0, 1, 2, 3 …12;

− полученные методом засечек точки 0, 1'', 2'', 3''…12'' соединить плавной кривой, которая и будет представлять траекторию (трохоиду) перемещения планки мотовила.

5.9 Графически определить теоретическую ширину b полосы стеблей, срезаемых под воздействием планки и вынос С ' оси мотовила относительно режущего аппарата. Для этого необходимо:

− провести линию, представляющую поверхность поля, на расстоянии
Н _ср + h _ср от линии перемещения оси мотовила;

− определить положение стебля в момент входа планки мотовила в хлебостой, для чего провести касательную к петле трохоиды, обозначить точку m и от нее отложить величину ma, равную длине стебля L _cр;

− из точки m радиусом, равным L _ср, провести дугу до пересечения со второй ветвью петли трохоиды в точке d, которая соответствует выходу планки из стеблестоя.

На полученной схеме определить и обозначить следующие значения:

– теоретическую ширину b полосы стеблей, срезаемых при воздействии планки (рисунок 5.2);

– максимальный вынос оси мотовила по горизонтали C _max относительно режущего аппарата, для чего из точки d радиусом R выполнить засечку на линии движения оси мотовила (точка d ') и заме