Содержание
Введение
1. Обзор и анализ технологийуборки зерновых культур
1.1 Комбайновая технология уборки
1.2 Некомбайновые технологии уборки зерновых культур
1.2.1 Трехфазная технология уборкизерновых
1.2.2 Полустационарная технологияуборки зерновых культур
1.2.3 Стационарная технология уборкизерновых культур
1.2.4 Технология уборки зерновых культур методом очеса накорню
2. Конструкторская разработка
2.1 Анализ влияния конструктивно-кинематических параметровжатки на надежность и качество выполнения технологического процесса
2.2 Обзор существующих конструкций
2.2.1 Рассмотрим первый привод режущего аппарата. Авторскоесвидетельство №1068065
2.2.2 Следующий привод разработанпроизводственным объединением «Тульский комбайновый завод»
2.2.3 Другой привод разработанныйтем же производственным объединением «Тульский комбайновый завод»
2.4 Предлагаемая конструкция
3. Конструкторско-технологические расчеты
3.1 Технологические расчеты
3.2 Прочностные расчеты
Выводы
Список используемой литературы
Реферат
Дипломный проект предоставлен на ____ страницахмашинописного текста, рисунков, таблицы, 24 источников и 5 листов графическогоматериала.
РАСЧЕТЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, КОЭФИЦМЕНТ ТЕХНИЧЕСКОЙГОТОВНОСТИ, ОБЕМ РАБОТ, ЗАТРАТЫ ТРУДА, ЭКСПЛУАТАЦИНОННЫЕ РАСХОДЫ.
Объектом изучения является механизмы и устройство жаткисельскохозяйственных комбайнов.
В данной квалификационной работе проведен Обзор и анализтехнологий уборки зерновых культур, различными способами. Комбайноваятехнология, некомбайновые технологии уборки зерновых культур: трехфазнаятехнология уборки, полустационарная технология уборки, стационарная технологияуборки зерновых культур, технология уборки методом очеса на корню, описалдостоинства и недостатки каждой технологии.
Оценил состояния и перспективымеханизации процессов уборки зерновых. Провел Анализ влиянияконструктивно-кинематических параметров жатки на надёжность и качество выполнениятехнологического процесса. Сделал общий обзор существующих конструкций,рассмотрел существующие приводы режущих аппаратов.
Введение
В современном производствепродукции растениеводства широко используются машинные технологии. Подтехнологией в сельскохозяйственном производстве понимают систему производства,хранения, переработки и реализации продукции с конкретным количественными икачественными показателями при наименьших затратах труда, средств и энергии.Всякая технология — это результат многолетних научных исследований и полевыхопытов. Технологии непрерывно совершенствуются и дополняются. Новые технологиимогут быть рекомендованы к внедрению в производство после всесторонней проверкив хозяйственных условиях и получения положительного экономического эффекта.
Процесс создания машины состоит изнескольких этапов: зарождение идеи, воплощение идеи в техническое задание,разработка технического проекта, изготовление опытных образцов, их испытание,поставка на производство, массовое производство, старение, замена. Заменастарой машины возможна лишь при появлении новых идей и научных разработок илимодернизации старой.
Научно-технический процесс в механизациисельскохозяйственного производства направлен на снижение удельных затратэнергии, повышение производительности, улучшение показателей качествавыполняемой работы и условий труда тракториста-машиниста, автоматизациюрабочего процесса машин, снижение техногенной нагрузки на природную среду.
1. Обзор и анализ технологий уборки зерновых культур1.1 Комбайновая технология уборки
Зерновые, зернобобовые и крупяные культурыежегодно высеваются на площади 60-80 млн. га, что более половины всех площадей встране. Они возделываются в различных природно-климатических зонах, что определяетколебания урожайности, высоты и состояние стеблестоя, засоренности и влажности растений.Погодные условия также изменчивы и не всегда благоприятны в период уборки. Уборка- завершающий этап всех полевых работ. Убрать вовремя и без потерь то, что выращено- такова первая заповедь земледельца.
Основными и единственными средствамиуборки зерновых культур служат комбайны, парк которых все время увеличивается.
Уборка хлебов в среднем по стране продолжаетсяне менее 25-30 дней, что соответствует агротехническим требованиям. В связи с этимвозрастают потери не зерновой части урожая — соломы и половы, так необходимых длянужд животноводства.
Зерновые комбайны могут нормально работатьлишь при определенных погодных условиях, хорошем хлебостое и малой засоренностьюполей. Допустимой влажности зерна и не зерновой части урожая, исправном техническомсостоянии и соответствующей регулировке механизмов комбайнов. Комбайны не могутработать ночью, когда выпадает роса, сразу после дождя, пока не просохнет хлебостойи валки.
Существует три вида комбайновой технологииотличающихся способом сбора незерновой части урожая, с копнением, измельчением ивалкованием.
Первый вид технологии широко применяется.Комбайн с навесными копнителями малой вместительности (9м3) для соборасоломы половы оставляют на поле небольшие копны. При скашивании полей на проб полятеряется почти вся полова и значительная (до 35%) часть соломы, рассеиваются пополю семена сорняков. Во многих случаях копна остаются на поле длительное времяв плоть до весны, что исключает своевременную и высококачественную подготовку поляпод урожай будущего года. Негде в мире подобный вид уборки не применяется.
При использовании технологии второговида вместо копнителя комбайн оборудуется измельчителем — устройством, которое измельчаетсолому подаёт её вместе с половой (или только полову) в прицепную тележку. Комбайнстановится громоздким агрегатом, затрудняется выгрузка зерна на ходу.
При технологии третьего вида вместокопнителя или измельчителя комбайн оборудуется щитками для образования валка соломыс половой укладываемого на поле, в процессе уборки при подборе валков большая частьполовы теряется, а общие потери с половой достигают 30%
Разработка новых технологий
Идёт по двум направлениям — это совершенствованиятехнологии уборки с использованием зерно уборочных комбайнов и разработка совершенноновых и безкомбайновых технологий.
К совершенствованным комбайновым технологиямуборки зерновых культур обеспечивающим одновременную уборку всего биологическогоурожая можно отнести: комплекс УНИИМЭСХ (Украинский НИИ) и способ «невейка».Комплекс УНИИМЭСХ с различными его вариантами получил достаточно широкое распространениев южных районах Европейской части России. Это объясняется природно-климатическимиособенностями возделывания (благоприятными) зерновых культур в этих районах и тем,что он базируется на серийно выпускаемых комбайнах. Этот способ базируется на однофазнойи двухфазной технологии уборки и заключается в том, что комбайн вместо копнителяоборудуется измельчителем соломы, которая измельчается и подается в совместную споловой в прицепную ему тележку, либо подается в тележку только полова, а измельченнаясолома разбрасывается по полю. Существует и другие различные варианты в данной технологии.
Процесс уборки по этой технологии осуществляетсяследующим образом.
Комбайн, оборудованный режущим аппаратомили подборщиком, срезает массу или подбирает валок, обмолачивает, отделяет зерноот крупного и мелкого вороха, а солому измельчает. Измельчённая солома с половойподается, в тележку с ёмкостью 45м3. По мере накопления тележки её отсоединяютот комбайна, а на её место подсоединяют новую. Заполненная тележка с измельченнойнезерновой частью транспортируется к месту хранения.
Основной недостаток рассмотренной технологиисостоит в том, что он не согласуется с принципиальными положениями индустриальныхтехнологий (основанными на упрощении мобильных машин и переносам сложных процессовна стационар), так как усложняется и без того сложный процесс и сам комбайновыйагрегат. Затрудняется организация работ ибо комбайн оказывается связанным с транспортомпо двум потокам — зерновому и незерновому. Бесперебойная работа комбайна возможназа счёт создания существенного избытка.
Многочисленными испытаниями комплексав различных условиях установлена, что на веской измельчителя соломы на комбайн снижаетего пропускную способность на 10-15%. С учётом этого и дополнительных затрат временина смену тележек, эксплуатационная производительность комбайна снижается в среднемна 25%. Установлено, что срок служб комбайна с измельчителем ниже в среднем на 43%.
Для обеспечения поточного выполненияуборочного процесса и совершенствования технологий уборки незерновой части урожаяпри использовании высокопроизводительных комбайнов. УНИИМЭСХ обосновывая технологическиепараметры быстро разгружающегося универсального прицепа вместительностью кузовадо 60м3. На ряду с выполнением функции сменной ёмкости для сбора и транспортировкиизмельчённой соломы и половы при поточной уборке хлебов, новый прицеп может формироватьи быстро выгружать на поле копна соломы равномерно смешанной с половой, массой 2т.Так же копны не будут замыкать при выпадении осадков. Складирование незерновой частипри уборке хлебов будет осуществляться при помощи агрегата УСА-10. Оборудованиезерноуборочных комбайнов совершенными конструкциями измельчителей ПУН — 6 расшириливозможность организации уборки всего биологического урожая комплексом УНИИМЭСХ,но остались не устраненными перечисленные выше недостатки присущие данному комплексу.
Всесоюзный институт механизации — ВИМ,УНИИМЭСХ, СибИМЭ и другими организациями разрабатывается и проверяется технологияобработки невеяного вороха на стационаре — «Невейка».
Технология уборки с получением«невейки» основана на применении упрощенной мобильной машины, в том числекомбайна или подборщик-молотилка настраивается на получение зернового вороха с содержанием20-30% соломистых частиц и половы, а основная часть соломы разбрасывается по полю,либо укладывается в валок с последующей уборкой различными комплексами машин длянезерновой части урожая. Зерновой ворох транспортируется автомобилями или транспортнымитележками на зерноочистительный пункт, оборудованный дополнительной приставкой ввиде ворохоочистителя, обеспечивающий получение зерна с чистотой 92-98%.
Комплекс машин для получения «невейки»включает волновую жатку, упрощенную конструкцию комбайна, имеющего возможность работатьна срезе хлебной массы или подборе валков, самосвальный транспортный прицеп емкостью45-70 м3, ворохоочиститель ВН-12, производительностью 12 кг/с, вписанныйв технологическую схему зерноочистительного пункта. Выделенный ворохоочистителеммелкий ворох, пневмотранспортом направляется в скирдооформитель половы.
Интересное решение по технологии«невейка» предложено челябинским институтом (ЧИМЭСХ). Оно заключаетсяв использовании валковой жатки-накопителя, которая обеспечивает формирование хлебноговалка шириной 4-5метров с полосы 6-ЮОметров. Это обеспечивается наличием у жаткиплатформы с транспортером, движущимся с малой скоростью в направлении, обратномдвижению жатки. По мере продвижения жатки (ширина захвата 4метра), скошенная массанепрерывно отводится транспортером от режущего аппарата, накапливаясь на платформе.Когда масса на платформе достигает противоположного края (платформа полностью заполняетсяхлебной массой), включается повышенная скорость транспортера и происходит разгрузкаплатформы с образованием поперечного валка. При следующем проходе, платформа разгружаетсяхлебный валок перпендикулярно движущийся жатке. Благодаря формированию мощных валковпредусматривается использовать молотилку с роторным молотильно-сенорежущим устройствомдвухфазного обмолота, позволяющий осуществлять дифференцированный сбор «невейки»с более ценным зерном, полученным при первой фазе обмолота и «невейки»с остатками зерна, выделенного из хлебной массы при жестком режиме второй фазы обмолота.Общая производительность полевой молотилки при ширине ее 4-5метров составляет 20-30кг/с.Молотилка имеет два бункера для раздельного сбора «невеек».
Обработка «невеек» обеих фракцийосуществляется в конце гонов с помощью передвижного сепаратора. Длина гона выбираетсяс расчетом заполнения одного из бункеров полевой молотилки к концу гона. Сепараторвыполняется также двухпоточным для раздельной очистки семян обеих фракций. Очищенноесепаратором зерно первой фракции собирается раздельно в бункера-накопители сепаратора,из которых она отвозится на зерноочистительный пункт, для последующей обработки.Полова обеих фракций собирается в тележку или укладывается в бурты для последующейотвозки ее к месту хранения или потребления. Солома либо укладывается в валок, либоразбрасывается по полю.
Таким образом, комбайновая технологияуборки зерновых культур не отвечает агротехническим и хозяйственным требованиямхозяйств.
Основные направления поисковых научно-исследовательскихработ — разделение процесса уборки хлебов на скашивание и немедленную вывозку споля хлебной массы и последующей обработкой на стационарных или полустационарныхпунктах.
1.2 Некомбайновые технологии уборки зерновых культур
1.2.1 Трехфазная технология уборки зерновых
К не комбайновым технологиям уборкизерновых культур, обеспечивающим уборку всего биологического урожая можно отнести:
Трехфазную, полустационарную и стационарную.
Трехфазная технология, разработаннаяВИМ предусматривает скашивание хлебной массы широковалковой жаткой с укладкой еев валки для дозревание, подбор валков подборщиком-измельчителем, измельчение хлебноймассы с погрузкой ее в транспортные средства (тракторные тележки большой емкости),перевозка на стационарный пункт измельченной массы, домолот ее молотилкой, оборудованнойдозатором, обеспечивающим равномерную подачу массы в молотилку, очистку зерна наспециальном ворохоочистителе и складирование соломы и половы с помощью скирдооформителей.Подача соломы и половы в скирдооформители осуществляется с использованием пневмотранспорта.
Этот способ предусматривает широкоеиспользование электроэнергии, внедрение автоматизации технологического процесса,т.е. перевод процесса уборки на промышленную основу. Вместе с тем испытание комплексамашин для уборки трехфазным способом, проведенные на Северо-Кавказкой МИС, показали,что по сравнению с комбайновым, снижаются затраты рабочего времени и прямые издержки,расход топливосмазочные материалов при одновременном увеличении производительностина 25-30%. При этом обеспечивается полный сбор грубых кормов и поля очищаются отнезерновой части урожая для подготовки и последующим почвообрабатывающим операциям.
Для уборки зерновых трехфазным способомвыпускали комплекс машин, который включает полевой подборщик-измельчитель, тележкус кузовом вместимостью 42м3 и стационарный пункт. Транспортер-дозатор,молотилка-сеператор и устройство для отвода зерна и незерновой массы смонтированына транспортном устройстве. Машины стационарного пункта обслуживает один рабочий,а полевого два. Производительность подборщика-измельчителя составляла — 25 кг/с,молотилки-сепаратора — не более 5.0 кг/с. Чтобы доставить весь биологический урожайдля обработки на стационарный комплекс, необходимо большое число транспортных средств,т.к. плотность измельченной массы составляет 50 — 83,7 кг/м3. исследованияпоказали, что трехфазная технология наиболее эффективна в сочетании с комбайновой.Значительная неравномерность подачи массы в молотилку, а также неравномерное распределениевымолоченного зерна в кузове тележки снижает пропускную способность молотилки иповышает дробление зерна. Наличие в хлебной массе частично вымолоченного зерна приводитк дополнительной потери при транспортировке. Другим недостатком трехфазного способауборки является меньшая, по сравнению с комбайновым способом, универсальность оборудования.Указанные недостатки в какой-то степени послужили причиной тому, что работы по всестороннейпроизводственному проведению данной технологии были прекращены. Однако работы посозданию перспективных технологий уборки с учетом недостатков, отмечены при трехфазнойтехнологии, продолжаются в настоящее время различными организациями.
уборка зерновая культура комбайновый
1.2.2 Полустационарная технология уборки зерновых культур
Полустационарная технология предложеннаяхарьковской опытной станцией УНИИМЭСХ, предусматривает сокращение потребности втранспорте. По этой технологии хлебная масса виде розвязи вывозится на край поляи выгружается в емкость специального загрузного устройства молотилки. Отсюда онадозирующими устройствами равномерно подается на обмолот. Выходящая из молотилкисолома скирдуется присоединенным к молотилке скирдооформителем. Убрав один участок,молотилка в месте с полевыми агрегатами переходит на следующий. В данной технологиидолжно четко соблюдаться равномерность поступления массы в загрузочное устройствомолотилки, что очень трудно выполнить в связи с огромным количеством случайных факторов(урожайность, соломистость, влажность, метеоусловия).
Неравномерность поступления хлебноймассы к месту переработки требует организации межоперационного накопителя. Причемего размеры необходимо выбрать как раз из условия предупреждения простоя транспортныхсредств из-за отсутствия места для выгрузки, так и простоев молотилки из-за несвоевременногоподвоза. По расчетам, применительно к транспортным емкостям 45-50м3 ипропускной способностью молотилки 8кг/с. Бесперебойная работа будет обеспечиватьсяв случае, когда в накопителе может разместиться не менее 10-12 порций.
Для условий Казахстана и других районовстраны со сходными природными условиями НПО совместно с ВИМ и другими организациямиразработали новую технологию уборки зерновых культур.
По данной технологии предусматриваетсяскашивание хлебостоя с одновременным сбором не обмолоченных стеблей в кузов, транспортировкуих на край поля, обмолот с выделением зерна и одновременным или последующим сборомсоломы и половы.
В качестве полевой машины предусматриваетсяиспользовать самоходную жатку-стогообразователь, унифицированную на моторно-ходовойчасти трактора
Т-150К, кузова-стогооброзователя СПТ-60.
Технологический процесс работы самоходнойжатки заключается в том, что скошенная или подобранная из валка хлебная масса наклоннымтранспортером и приемным битером подается в приемную часть пневмотранспорта, гдеона подхватывается воздушным потоком и по каналу подается в кузов. Дефлектор пневмотранспортапозволяет равномерно загрузить массу по длине и ширине кузова. После его заполнения,агрегат останавливается для уплотнения массы в кузове путем опускания его крышки.Затем она поднимается и агрегат продолжает работу. Для хорошо сформированного стогадостаточно двух-трех уплотнений. Выгрузка стога осуществляется в ряд к торцу ранеевыгруженного стога. После выгрузки стога машина возвращается в загон и начинаетсяновый цикл.
Специальная разбивка поля на загоныпозволяет сократить средний путь вывоза урожая до 250-ЗООм. В связи с этим отпадаетнеобходимость применения других машин для транспортировки урожая к месту обмолотаи исключается простои при взаимном простое полевых и транспортных средств. Жатка-стогообразовательуниверсальная, не требует специальных регулировок, даже с изменением погодных условий.
Обмолот стогов выполняется высокопроизводительноймолотилкой по поточной и последовательным схемам. По первой схеме уборка и обмолотвыполняется одновременно.
Двигаясь со скоростью 0,02-0,03 м/свдоль ряда стогов, молотилка с помощью питателя дозатора, навешанного вместо жатки,забирает технологический материал из стога и равномерно подает его на обмолот. Очищенноезерно загружается в бункер, а солому и полову можно собирать различными способами,например, полову загружать в прицеп, а солому отводить транспортером и укладыватьпараллельно линии движения молотилки. Отвоз зерна можно осуществлять большегрузнымиавтопоездами. Необходимо, чтобы одну молотилку обслуживали не менее трех полевыхмашин.
При последовательной схеме обмолотастогов по краю поля все процессы уборки выполняются с разрывом во времени уборкас поля в жатые сроки, а обмолот — в благоприятное для хозяйства время, когда нетдефицита кадров, транспортных средств.
В этом случае необходимо, чтобы стога,выгруженные жаткой-стогообразователем, были хорошо завершены, а выгрузка осуществляласьна подстилку из сухой соломы.
Многократными исследованиями было установлено.Что в условиях Казахстана естественная сушка урожая в стогах, сформированных изстеблей в фазе восковой спелости зерна, собранных во время рос и не полностью просохшихпосле дождя вполне удовлетворительна.
К полустационарным технологиям относитсяи технология, разработанная в УНИИМЭСХ — ленточная технология уборки всего биологическогоурожая зерновых культур с обмолотом на краю поля и заключается в следующем.
При скашивании растений или их подборехлебная масса со всей шириной два метра, которая перемещается по стерне в местес жатвенным агрегатом. Достигнув края поля жатка специальным устройством подаетхлебную массу на питающий транспортер стационарной молотилки, расчетная производительностькоторой 12-14 кг/с. Обмолоченное зерно автомобилями вывозят на пункт послеуборочнойобработки, а не зерновую часть подают в передвижной стогообразователь, формирующийстога массой 8-Ют. для длительного хранения.
По данным УНИИМЭСХа в комплекс машиндля реализации предложенной технологии должны входить две молотилки расположенныена противоположных краях загонки, шесть жаток с ленточными накопителями хлебноймассы. Молотильные агрегаты должны перемещаться поперек загонок, вдоль которых движутсявалковые жатки, обеспечивающие их бесперебойную работу.
Ленточная технология позволяет очиститьполя от не зерновой части урожая одновременно с уборкой зерна, исключить использованиесложных машин в поле, повысить качество уборочных работ.
1.2.3 Стационарная технология уборки зерновых культур
Развитие растений в Сибири отличаетсязначительной неравномерностью созревания. Кроме того, в период уборочных работ,как правило, хлебная масса имеет повышенную влажность. Следовательно, для условийСибири необходимо применять такую технологию уборки зерновых культур, которая быучитывала эти особенности их возделывания. Все рассмотренные выше технологии требуютлибо полного созревания хлебной массы и низкую влажность, либо фазу восковой спелости.
В связи с этим СибИМЭ предлагает технологиюуборки зерновых с дозреванием и подсушкой хлебной массы на стационаре. Проведенныеисследования говорят о возможности применения такой технологии в районах Сибирии Дальнего Востока.
Суть технологии заключается в том, чтохлебная масса скашивается в период восковой спелости специальной жаткой-погрузчикоми подается в транспортные средства, которые доставляют ее на стационар. На стационарныхплощадях она складируется для дозревания и активного вентилирования. По мере готовностихлебной массы в скирдах, она обмолачивается передвижной молотилкой, оборудованнойспециальным дозатором. Солома и полова скирдуется, а зерно доставляется на пунктпослеуборочной обработки. Данная технология находится лишь в стадии лабораторныхисследований.
Кубанская индустриальная технологияуборки зерновых культур на стационаре предусматривает скашивание хлебной массы сизмельчением и транспортировкой, дозированную подачу в сушку, сушку с сепарацией,домолот массы, очистку зерна и транспортировку соломы и половы до места хранения,переработку их на корм. Комплекс машин для этой технологии включает насос-накопитель,две линии дозирования, до сушки, сепарации и домолота хлебной массы, линии транспортированиязерна, соломы и половы, бункер накопитель зерна емкостью 10т., склад половы, открытыесклады соломы, пункт по переработке не зерновой части урожая на корм.
Для скашивания (подбора) хлебной массыиспользуется переоборудованные комбайны типа «Нива» и «Енисей»,а транспортировку измельченной массы герметизированные тракторные тележки емкостью45-50м3.
Рабочий процесс по данной технологииосуществляется следующим измельчается, подается в тележку транспортируется в склад-накопительи дозирующим устройством, которые равномерно подают ее на две сушильно-сепарирующиемашины. В процессе движения массы по сушильно-сепарирующим линиям вся масса принеобходимости подсушивается горячим воздухом, подаваемым двумя теплогенераторамиТАУ — 1,5. При этом вымолоченное при измельчении зерно сепарируется и подается вбункер-накопитель, а оставшаяся масса с невымолоченным зерном подается в комбайн-молотилки,которые осуществляют домолот, отделяют зерно от крупного и мелкого вороха. Очищенноезерно также подается в бункер-накопитель или отводится транспортером на послеуборочнуюобработку. Пневматические линии транспортируют полову и солому от комбайнов к местамскладирования и переработки. Часть соломы складируется, а другая часть подаетсяна линию обогащения и грануляции.
В этой технологии используются как производственныемашины, так и часть, специального для данной технологии переоборудованные.
Отличительной особенностью данной технологиипо сравнению с вышерассмотренными, является законченность процесса. В единую технологическуюлинию на стационаре увязаны пункты по обмолоту зерна, по послеуборочной обработкеи производству кормов из не зерновой части урожая. Уборка зерновых с обработкойна стационаре испытывается в Латвии.
По этой технологии убранную измельченнуюмассу Зеровых без предварительной подсушки транспортируют на стационар, где онадозируется и подается в молотилку зернокомбайна, а продукты обработки в комбайненаправляются: зерно на зерноочистительносушильный пункт, полова на АВМ, солома нахранение или использование при силосовании. Стационарный пункт представляет собойасфальтированную площадку, у животноводческого комплекса, защищенную навесом.
Комплекс машин для данной технологиивключает машины: Е-281 или КСК-100 настроенные на максимальную длину резки 120-150мм.,погрузку измельченной массы в транспортное средство, измельченная масса транспортируетсяна стационарный пункт, где установлены дозаторы ПЭМ-1,5и комбайн СК-5 «Нива».Солома при помощи пневмотранспорта подается на силосование или складируется на вентиляционныхустановках. При оборудовании комбайна СК-5 приспособлением ПУН-5, полова и соломазагружается в прицеп и транспортируется к месту складирования.
Результаты проверки данной технологииуборки зерновых культур в хозяйствах показали, что использование приспособленныхдля этой технологии серийных машин мало эффективно и не найдет широкого примененияв хозяйствах.
Проводится поиск новых технологическихпроцессов уборки зерновых культур и зарубежном, например шведская фирма совместнос финской разработала и испытала новый метод уборки зерновых культур: убираетсявесь биологический урожай и доставляется в перерабатывающий цех, где проводитсясушка массы ее сепарация, выделение зерновой части урожая и переработка не зерновойчасти на кормовые цели, топливо, подготовка сырья для целлюлозной промышленности.
Скашивание массы проводится самоходноймашиной, имеющий жатку захватом 3,6 метра, измельчающий механизм, съемный контейнер емкостью 40м3. Срезанная масса и измельченная, воздушным потокомподается в контейнер, который после заполнения перегружается на краю поля на автотранспорт,доставляющий его на стационарный пункт.
Перерабатывающий цех включает в себя:высокопроизводительную барабанную сушилку, осуществляющая сушку всей поступающеймассы. После сушки солома разделяется на фракции в зависимости от плотности массы,полова и семена сорняков перерабатывается в кормовые, гранулы, а солома обрабатываетсящелочным раствором и перерабатывается в комбикорм. Стационарный пункт обеспечиваетвыход зерна с влажностью 13% при производительности 15т/час. Уборка может осуществлятьсяв неблагоприятные погодные условия, и за счет снижения потерь зерна, повышает еговаловые сборы.
Значительные исследования по уборкевсего биологического урожая проводятся в США, Дании, Голландии. Все это говорито том, что существующие технологии уборки зерновых культур не удовлетворяют современнымтребованиям жизни и ждут своего разрешения с учетом конкретных природно-климатических,хозяйственных и других требований.
1.2.4 Технология уборки зерновых культур методом очесана корню
Затраты на уборку риса и других метелочныхкультур превышают 30% расходов на их производство. При этом серьезную проблему представляютсобой потери, дробление, обрушивание и микротравмирование зерна в процессе уборки.
На основе анализа технологии уборки,конструкций уборочных машин и их молотильно-сепарирующих аппаратов, результатов,проведенных в различных НИИ, исследования физико-механических свойств метелочныхкультур разработана технология уборки методом очеса на корню и последующим сборомпродукта обмолота. Были
разработаны машины, в которых зерноотделяется от метелки на корню при исследовательном прочесывании стеблей специальнымигребенками или щетками размещенными на барабане. Установлено, что при уборке методомочеса растений на корню получается меньший зерносоломистый ворох, который состоитдля риса из 70-80% свободного зерна, 20-30% оборванных метелок и 5-7% соломистыхчастиц. Очесывающий аппарат можно устанавливать на специальный комбайн в качествеприставки к серийному комбайну и в варианте, когда мелкий зерносоломистый ворохнаправляется от очесывающего аппарата в бункер, а затем выгружается в тележку ивывозится на стационарный пункт, где из него выделяют зерно и необмолоченные метелки.
На основании обзора и анализа существующих технологий уборкизерновых культур можно сделать краткий вывод, что при применении какой либо из технологийуборки необходимо учитывать природно-климатические, технические и экономическиеусловия хозяйства. Все технологии имеют свои преимущества и недостатки. Рассмотренныебезкомбайновые технологии уборки зерновых культур имеют ряд недостатков, которыене позволяют широко применять.
К таким недостаткам относится: большое число транспортных средств,чтобы доставить весь биологический урожай на стационарные комплексы, используемаятехника и оборудование менее универсально в отличие от комбайнового способа уборки,большое использование электроэнергии, использование приспособленных для этих технологийсерийных машин малоэффективно и не найдет широкого применения в хозяйствах.
По этим причинам наиболее эффективным и широко применяемым способомдля уборки зерновых культур является комбайновый способ уборки. Но конструкторскиеразработки достигли наивысших увеличение производительности молотилки ведет к увеличениюи без того большие габариты и массу комбайна.
Так как, производительность комбайна нельзя увеличить, то необходимоусовершенствовать и разрабатывать новые приспособления и приставки к машине, которыепозволяют увеличить производительность комбайна.
2. Конструкторская разработка2.1 Анализ влияния конструктивно-кинематических параметровжатки на надежность и качество выполнения технологического процесса
Анализ отказов зерноуборочных комбайнов, проведенный на основерезультатов испытаний в условиях эксплуатации, показал, что свыше 20% от общегочисла их приходится на жатки. Если учитывать показания посторонних предметов (камней)в рабочие органы жаток, то доля отказов еще больше возрастет. При классификацииих по группам сложности установлено, что 70% отказов относится к первой группе сложностии около 25% ко второй.
Основные причины отказов привода рабочихорганов жатки — недостаточные жесткость и прочность конструкций, низкое качествосварки, т.е. причины как конструкционного, так и технологического характера. В следствиивоздействия переменных нагрузок (в первую очередь от возвратно поступательных движущихсямасс) из-за усталостных явлений происходят разрушения подшипников, валов колебателей,деформация и разбивание подвесок ножей, излом компенсирующей пластины, поломки валови соединительных элементов. Как показывает практика не все комбайнеры а так же специалистыне могут правильно провести регулировку привода режущего аппарата жатки (биениеторца вала качающейся шайбы — не должно превышать 0,5 мм), т.е. регулируется на глаз, а не при помощи инструкций по регулировки и измерительных приборов,что приводит к повышенной вибрации привода, шуму, разрушения подшипников качающейсяшайбы, в результате чего увеличивается простой техники в поле и снижения суточнойпроизводительности.
2.2 Обзор существующих конструкций
Проводя поиск новых изобретений, привода режущего аппарата жатки,в патентном бюро Красноярской краевой научной библиотеки, я, из большого количествапредлагаемых конструкторских разработок, отобрал несколько вариантов, которые предлагаюрассмотреть в этой части дипломного проекта и сравнить их с предлагаемой мною конструкциеймеханизма привода режущего аппарата травяной жатки кормоуборочного комбайна.2.2.1 Рассмотрим первый привод режущего аппарата. Авторскоесвидетельство №1068065
Изобретение относится к сельскохозяйственномумашиностроению и используется в механизмах привода режущих аппаратов. Цель изобретения- увеличение надежности привода за счет снижения уровня вибрации и динамическихнагрузок в его звеньях путем исключения избыточных связей.
На рисунке 1 приведена кинематическаясхема привода.
Привод режущего аппарата, содержащийоснование-1, на котором закреплен дифференциальный редуктор-2, ведущие валы-3, качающиесяшайбы-4, валы колебателен с рычагами-5, шатуны-6, коромысла-7, нож-8, колен валов3 расположенных в одной плоскости под углом 180°. На основании 1 на подшипникахкачения 9 установлены ведущие валы-3. На ведущих валах на подшипниках качения 10установлены качающиеся шайбы 4. качающиеся шайбы 4 сопрягаются с валами колебателей5 с помощью игольчатых подшипников 11. валы колебателей установлены на основании1 с помощью сферических шарниров 12, допускающих осевое смещение.
Механизм работает следующим образом:вращение ведущих валов 3, осуществляется от дифференциального редуктора 2, преобразующаяв сферическое движение качающимися шайбами, совершают движение ножа синфазное качательноедвижение. Качательное движение валов колебателей 5 преобразуется в возвратно-поступательноедвижение ножа 8 с помощью шатунов и коромысел 7. в предлагаемом привод в виду отсутствияизбыточных связей при сборке и монтаже происходит автоматическая установка звеньев3,4,5 таким образом, что компенсирует погрешности изготовления звеньев привода.
/>
Рис.1 кинематическая схема привода,р. а.
Преимуществом предлагаемого приводапо сравнению с прототипом является уменьшение износа в кинематических парах, повышениекоэффициента полезного действия, уменьшение продолжительности обкатки, самоустанавливаемостьзвеньев.
Кроме того, в предлагаемом приводе перемещениеножа осуществляется постепенно путем вытягивания ножа относительно противорежующихпластин попеременно с одной и другой стороны.
Недостаток привода в том, что дифференциальныйредуктор придется расположить под питающим устройством комбайна, что затруднит условиемонтажа и демонтажа, и усложнит передачу крутящего момента от ВОМ к редуктору привода.
2.2.2 Следующий привод разработан производственным объединением«Тульский комбайновый завод»
На рисунке 2 показан общий вид приводарежущего аппарата.
Привод режущего аппарата содержит приводнойвал 1, на свободном конце которого размещен кривошип, выполненный в виде пары зубчатыхколес 2 и 3 с одинаковым числом зубьев, находящихся в зацеплении и размещенных вкорпусе 4 на осях 5 с постоянным межцентровым расстоянием. Колесо 2 эксцентричнозакреплено на приводном валу 1, а колесо 3 при помощи эксцентрично установленнойоси 6 соединено с одним из концов шатуна 7, другой конец которого связан с узломизменения направления исполнительного движения выполненным в виде зубчато-реечногомеханизма, состоящего из двух, расположенных друг к другу реек 8 и 9, контактирующихс колесом 10, установленным в корпусе 11 на оси 12, причем рейка 8 соединена с шатуном7, а рейка 9 кинематически связана с подвижным ножом 13 режущего аппарата.
/>
Рис.2 Привод режущего аппарата.
Привод межующего аппарата работает следующимобразом: вращение приводного вала 1 передается эксцентрично установленному зубчатомуколесу 2, входящему в зацепление с колесом 3. поскольку оба колеса установлены вкорпусе на осях 5 с постоянным межцентровым расстоянием, колесо 3 одновременно совершаетдвижение относительно приводного вала 1 и во круг собственной оси 5. одна из точекколеса 3, совпадающая с эксцентрично расположенной осью 6, совершает при этом прямолинейноедвижение возвратно поступательное движение, которая при помощи шатуна 7 передаетсяна зубчатую рейку 8, входящую в зацепление зубчатым колесом 10, которая, вращаясь,передает исполнительное движение на подвижный нож 13, режущего аппарата. При необходимости,используя соответствующею конструкцию корпуса 11, возможна передача исполнительногодвижения рейками 8 и 9 под углом, отличном от прямого. Зависимость между движениемисполнительного звена (ходом подвижного ножа 13 режущего аппарата) и эксцентриситетомзубчатых колес 2 и 3 определяется отношением 4: 1.
Наличие в конструкции привода режущегоаппарата кривошипа, выполнена виде пары зубчатых колес, обеспечивает более благоприятныеусловия работы, а применения зубчато-реечного механизма позволяет без искаженийпередавать исполнительное движение на подвижный нож режущего аппарата. Надежностьпривода обеспечивается более плавной работой.
Недостаток привода в зубчато-реечноммеханизме, из-за сил трения, возникающих между корпусом 11 и зубчатыми рейками 8и 9, корпус механизма со временем износится, что приведет к увеличению зазора междурейками 8 и 9, входящими в зацепление зубчатым колесом 10.
Из-за больших линейных размеров привода по направлению движениямашины, компоновка его на травяную жатку затруднена, требует больших затрат трудаи средств.
2.2.3 Другой привод разработанный тем же производственнымобъединением «Тульский комбайновый завод»
Привод изображен на рисунке 3.
Целью изобретения является упрощениеконструкции и повышение надежности путем использования дополнительного качательногодвижения качающейся шайбы. Механизм привода ножа режущего аппарата сельскохозяйственныхмашин включает: корпус 1 с подшипниками 2, в которых располагается коленчатый вал3, содержащий выступ 4 контактирующий с внутренними кольцами конических подшипников5, зафиксированными в корпусе шайбы 6 подшипниками 7, образующими герметическуюполость, заполненную смазкой. Выходной вал 8 одним концом жестко связан с шайбой6, а другим с рычагом 9, верхнее плечо которого соединено с базовой поверхностью1 — по средствам серьги П. нижнее плечом рычага 9 шарнирно связано при помощи серьги12 с головкой 13 подвижного ножа 14. на коленчатом валу 3 расположен шкив 15, соединенныйклинорёмевной передачей 16 с приводным валом 17. коленчатый вал, вращаясь в подшипниках2, воздействует через конические подшипники 2 на шайбу 6. шайба 6 одновременно совершаетдва движения: вращения относительно собственной оси симметрии и качения в промежуткимежду опорами подшипников 2. выходной вал 8 является промежуточным звеном междушайбой 6 и рычагом9. В верхнее плечо рычага 9 шарнирно связано с базовой поверхностью10, серьгой 11, компенсирующее его паразитные движения, а нижнее движения при помощисерьги 12 — с головкой 13 подвижного ножа 14, обеспечивая этим его возвратно-поступательноедвижение.
/>
Рис.3 привод режущего аппарата А.С.№1678235.
Благоприятные условия работы механизмыпривода обеспечены тем, что используется одновременно два движения шайбы 6: вращательноеи качательное: рычаг 9 позволяет уменьшать угол качания шайбы 6 и воспринимает основныединамические нагрузки: геометрическая полость шайбы заполненной смазкой. Смазкаподшипника 2 удерживается защитными шайбами (используются стандартные подшипникис защитной шайбой). Для теплоотвода используется максимальная площадь отвода механизма.
Недостаток привода в большом количествекинематических связей отличающиеся жесткие требованиями к точности изготовленияи предлагающих расширенную номенклатуру используемых для расширения деталей и стандартизированныхузлов, что делает конструкции привода сложной и недостаточно надежной.
2.4 Предлагаемая конструкция
Привод режущего аппарата. Авторскоесвидетельство №1182699.
Изобретение относится к области сельскохозяйственногомашиностроения. Надежность привода обеспечивается за счет исключения проскальзыванияроликов по ребру.
По одной стороне вала на осях 3,4 расположенакачалка 5 и рычаг 6. Один конец рычага связан шарнирно при помощи звена 7 с качалкой5 и снабжен контактирующими с винтовой поверхностью 1 вала роликом 8, а другой конецвзаимодействует с ножом режущего аппарата при помощи серьги 9. на конце качалкисмонтирован ролик 10. также контактирующий с винтовой поверхностью 1 вала в точкеА.
/>
Рис.4 привод режущего аппарата А.С.№ 118 2699
Вращение вала с винтовой поверхностью1 передается через звездочку 11 посредствам цепи от карданной передачи от измельчителя.Привод работает следующим образом: от карданной передачи измельчителя через цепькрутящий момент через звездочку 11 передается на вал, винтовая поверхность 1 котороговращаясь, действует на ролики 8 и 10, отклоняя рычаг 6 и качалку 5 то влево, тов право. Конец рычага 6 через серьгу 9 перемещает нож режущего аппарата в возвратно-поступательноедвижение, тем самым происходит процесс резания.
Смещение роликов на величину Ь в сторонуот плоскости, проходящий через ось вала с ребром, обеспечивает нахождение точкиконтакта роликов и ребра в данной плоскости. Это исключает проскальзывание и увеличиваетнадежность и ресурс работы привода, так как векторы скоростей ребра и роликов вданной точке совпадают.
3. Конструкторско-технологические расчеты3.1 Технологические расчеты
Резание осуществляется ножами, которыепредставляют собой плоский клин. Сила приложенная к клину, вызывает значительноеудельное давление между лезвием и материалом, что приводит к разрушению связей междуотдельными частицами материала.
Рассчитаем силу Р, прилагаемую к ножудля преодоления сил сопротивления в процессе резания.
Для начала определим подачу Ь по формуле:
Ь = (30 Ум) /п (3.1)
Где Ь — подача, м;
Ум — скорость машины, м/с;1.
п — частота вращения привода ножа, мин;
Ь = (30 3,3) /778 = 0,127 м
Находим площадь подачи Р.
Под площадью подачи понимают площадьс которой срезаются стебли ножом за один его ход 5
Р = Ь 3 (3.2)
Где Р — площадь подачи, м; 8 — ход ножа,м;
Р = 0,127 0,0762 = 0,00967 м2
Площадь нагрузки Гн.
Площадь нагрузки называется площадь,с которой срезаются стебли у данного пальца.
ГН=КР (3.3)
где Г" — площадь нагрузки, м2;
К — коэффициент характеризующий режущийаппарат, К=1; ГН=1 0,00967 = 0,00967 м2Находим усилие на срез стеблей режущим аппаратом, по формуле.
Рср = (Е * 2) /хр (3.4)
Где Е — работа, затрачиваемая на срезрастений с 1 см2, Е = 0,02
2 — число пальцев;
2 = ВIо
Где В — ширина захвата режущего аппарата.
В = 420 см, в нашем случае два ножа.
1о — шаг противорежущей части, см.
2 = 420/ (2.7,62) = 27
хр — путь перемещения в процессерезания,
Рср = (0,02.96,7.27) /0,027= 1374,2 Н
Найдем силу трения по формуле:
Рср = т* тн* Г
Где: т — коэффициент трения сегментао противорежущую пластину Г=0,25;
тн — масса ножа, кг;
§ — ускорение свободного падения.
Рср = 0,25 * 4,8* 9,81 = 11,7 Н
Находим силу сопротивления движениюножа.
N=Рср + Р (3.6)
N=1374,2+11,7 = 1385,9 Н
/>3.2 Прочностные расчеты
Расчет рычага на изгиб
Р1 = 1385,9 Н; Р2 = 2771,8 Н;
М1 = Р1* х1= 1385,9* 0,164 = 227,2 Нм
М2 = Р2* х2 = 2771,8Нм
Находим момент сопротивления для прямоугольногосечения.
У = ВЬ2/6
У= 1 * 2 * 2/6= 0,6см3
Находим напряжение изгиба
[5Н] = 227,2/0,6 = 344,24н/см2 = 34 МПа
Расчет болта на срез и на смятие Условиепрочности по напряжениям среза.
Т = Р [ (П/4) а2 1] [т]
где Р — сила, Н;
д — диаметр болта, м;
1 — число плоскостей среза, (1 = 2)
Т = 227,2/ [ (3,14/4) 0,1222] = 10049,5 Па = 0,01 МПа.
Условие прочности по напряжениям смятия.
Осм = Р/ (
где 52 — толщина детали,м;
асм = 227,2/ (0,12.0,015)= 76344,4 Па = 0,07 МПа
[0см] = 160 МПа
0,07 МПа
Выводы
1. В данной квалификационной работепроведен Обзор и анализ технологий уборки зерновых культур, различными способами.Комбайновая технология, некомбайновые технологии уборки зерновых культур: трехфазнаятехнология уборки, полустационарная технология уборки, стационарная технология уборкизерновых культур, технология уборки методом очеса на корню, описал достоинства инедостатки каждой технологии.
2. Оценил состояния и перспективы механизациипроцессов уборки зерновых. Провел Анализ влияния конструктивно-кинематьических параметровжатки на надёжность и качество выполнения технологического процесса. Сделал общийобзор существующих конструкций, рассмотрел существующие приводы режущих аппаратов.
3. Выполнил необходимые технологическиерасчеты на прочность и изгиб.
Список используемой литературы
1. Ормаджи К.С. Правила производства механизированных работ в полеводстве.- М.: Россельхозиздат, 1983.
2. Справочник по скоростной сельскохозяйственной технике / Голяк А.Я., ЩупакА.Ф., Антышев и др. — М.: Колос, 1983.
3. Карпенко А.П., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. — М.: Аграпромиздат,1989.
4. Технология механизированных работ в растениеводстве / Фирсов И.П., СоловьевА.М., Курочкин К.И. — М.: Аграпромиздат, 1988.
5. Кононенко А.Ф. Пути улучшения использования с. — х. техники. — М.: Колос,1980.
6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроения. Том 3. М.: Машиностроение, 1979.
7. Федоренко В.А., Шалин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. — Л.: Машиностроение, 1981.
8. Канарьев Ф.М., Перечехин М.А., Гричик Г.Н. Охрана труда. — М.: Колос, 1982.
9. Трутень В.А. Расчеты на прочность деталей в с. — х. техники с использованиемЭВМ. — Красноярск: КГАУ, 1995.
10. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение: Справочник. — Л.:Машиностроение, 1987.
11. Артемов М.И. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов.- Красноярск: КГАУ, 1992.
12. Артемов М.И. Методические указания. Расчет состава и планирования техническогообслуживания. — Красноярск: КГАУ, 1997.
13. Зотов Б.И., Курдюмов В.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве.Учебник / издательство Колос, 2000.
14. Жалин-Э.В., Савченко А.Н. технология уборки зерновых комбайновыми агрегатами- М.: Росагропромиздат, 1985.
15. Техническое обеспечение интенсивных технологий / составили Сисюкин М.К.,Коморова — М.: Росагропромиздат, 1988.
16. Зерноуборочные комбайны / Г.Ф. Серый, Н.И. Косилов — М.: Агропромиздат, 1986
17. Джамбурин А.Ш. колосоуборочные машины и механизмы. — Алма-Ата, Кайнер 1977.
18. Муха В.Д., Картамышев Н.И., Кочетов И.С., «агрономия» — М.:«Колос», 2001.
19. Иванов А.Ф., Чурзин В.Н., Филин В.И., «кормопроизводство». — М.:«Колос», 1996
20. Сборник агротехнических требований на тракторы и сельскохозяйственные машины.- М: «ЦНИИТЭЙ». 1978
21. А.С. №1068065 СССР. Привод режущего аппарата / Авт. Атамашко А.А., КретовСВ., и Синев А.В., опубликовано в Бюл. №8,28.02.93
22. А.С. Шаткус Д.И. зерноуборочный комбайн «Енисей». М:
23. Агропромиздат, 1986 с 32.35.
24. А.С. № 1678235 СССР. Механизм привода ножа режущего аппарата сельскохозяйственныхмашин / авт. Кузнецов М.В. и др.
25. Опубл. В Бюл. № 32 30.08.92.
26. А.С. №118299 СССР. Привод режущего аппарата / авт. Шифрин В.В. и др.; опубл.В Бюл. №48.1985.12. Турбин Б Г. и др., сельскохозяйственные машины. Теория и технологическийрасчет. — Л.; машиностроение 1967.