Механизация производства зерновых колосовых в ООО «Еланское» Жигаловского района

Проблема улучшения  работы системы очистки на склонах  решается несколькими путями. Большинство фирм («John Deere», «Fendt», «Massey Ferguson», «Deutz-fahr») практикуют поперечное выравнивание корпуса комбайна путём вертикального перемещения соответствующего ведущего колеса с помощью специальных гидроцилиндров.

Фирма «New Holland» установила на своих комбайнах серии ТS самовыравнивающуюся систему очистки, способную стабильно работать на склонах крутизной до 23%. В ней верхнее решето состоит из четырёх независимых продольных секций, имеющих индивидуальную (маятниковую) подвеску. При перекосе комбайна секции автоматически поддерживают горизонтальное положение поперечного профиля своей поверхности, трансформируя сплошную поверхность решета в ступенчатую. В связи с этим, каждая из четырёх продольных секций снабжена индивидуальным механизмом регулирования степени открытия жалюзи. На задних концах секций верхнего решета смонтированы пальцевые гребёнки — конструктивный элемент, отсутствующий в комбайнах других фирм.

Оригинальное техническое  решение реализовала фирма «С/ада». При работе её комбайна «Меgа» на склоне гидравлический механизм дополнительно сообщает решету поперечные колебания. Их интенсивность зависит от крутизны склона. Стабильность работы такой системы очистки гарантирована на склонах крутизной до 20%. При этом предусмотрена возможность демонтажа половины решета (трёх продольных секций) для очистки и ремонта.

Удлинитель  верхнего решета. Чаще всего удлинитель представляет собой дополнительное жалюзийное решето, длиной 15-25% от длины верхнего решета. Жалюзи удлинителя имеют регулировку, независимую от жалюзи верхнего решета. При этом в ряде конструкций предусмотрена возможность изменения угла установки удлинителя.

Жалюзи удлинителя могут иметь конструкцию, аналогичную жалюзи решёт («МF 3640/5650», «Меgа» и др.), либо отличаются, иногда существенным образом. Так, например, в комбайнах завода Ростсельмаш удлинитель снабжён двумя видами жалюзи с индивидуальной регулировкой каждой из групп. В начале удлинителя смонтированы зубчатые гребёнки, а в конце — плоские наклонные пластины.

В комбайнах фирмы «Fendt» вместо сложного чередования зубчатых гребёнок и пластин, свойственного для жалюзи их решёт, удлинитель снабжён набором обычных поперечных зубчатых гребёнок. В комбайнах серии «Optima 2000» фирмы «Sатро Rosenlew» поверхность удлинителя имеет пробивные отверстия с вытяжкой и отгибом подрубленных пластин вверх, по аналогии с конструкцией решётчатых поверхностей клавиш соломотряса.

Вентилятор. В очистках зерноуборочных комбайнов применяют три типа вентиляторов: радиальные (центробежные), диаметральные и осевые.

Рис. 7. Схемы радиального (а), диаметрального (б) и осевого (в) вентиляторов:

1 — колесо рабочее; 2 — кожух; 3 — перегородка поперечная

Центробежный вентилятор (рис.7, а) содержит рабочее колесо (1), помещённое в кожух (2), боковины которого снабжены окнами для забора воздуха. Его частицы, поступающие в зону оси вращения колеса (1), взаимодействуя с вращающимися лопастями, разгоняются до высокой скорости и, под действием центробежных сил, начинают перемещаться в радиальном направлении, скользя по поверхностям лопастей. Срываясь с края лопасти, частицы воздуха (по инерции и за счёт подпора его очередных порций) продолжают движение в сторону выходного окна улиткообразного кожуха.

Лопасти рабочего колеса могут иметь прямые и криволинейные  поверхности. Кроме того, рабочие  поверхности лопастей могут быть отклонены (относительно направления  вращения) назад или вперёд (рис. , а). Отогнутые вперёд лопасти создают более высоко-давление. При этом криволинейные лопасти обеспечивают вентилятору более высокий КПД. Тем не менее, наиболее широко распространены в очистках зерноуборочных комбайнов вентиляторы среднего и низкого давления с прямолинейными отогнутыми назад лопастями.

Чаще всего рабочее  колесо такого вентилятора имеет шесть лопастей (комбайны завода Ростсельмаш, «МF 7200 Cerea», «Fendt 8300/8350 АL»). Однако используются и многолопастные колёса с криволинейной поверхностью лопастей сложного профиля («Mega». «Claas» — 16 лопастей). При малом числе лопастей могут появляться зоны завихрения и разрывы потока. При большом количестве увеличиваются потери на трение в межлопастных каналах. Проблема стабильности напора по всей ширине очистки решается за счёт замены единого рабочего колеса несколькими колёсами меньшей ширины, размещёнными на общем валу, с обеспечением дополнительной площади забора воздуха из пространства между их торцами. Так, например, в комбайне «John Deere 9000 WTS» — вентилятор четырёх секционный, а в комбайне «Megа» — трёхсекционный.

Радикальным решением проблемы равномерности воздушного потока является использование диаметральных вентиляторов (рис. 4.4, б). Колесо с большим числом криволинейных, загнутых в сторону вращения лопастей, захватывает воздух в пределах радиального окна, открытого на угол у₂ и проталкивает его в центральную, пустотелую часть. Под действием подпора и центробежных сил воздух вытесняется на периферию колеса и второй раз попадает на его лопасти с диаметрально противоположной стороны. В результате из зоны В он нагнетается в зону С выходного канала. Вследствие двукратного воздействия лопастей воздушный поток приобретает более высокую и равномерную скорость в выходном канале по сравнению с радиальными вентиляторами.

Диаметральные вентиляторы  по габаритам меньше радиальных, но более энергоёмкие. Наибольшее применение они нашли в комбайнах аксиально-роторного типа («Challenger 660», «МF 9000», «Саse 2388»). Хотя есть опыт их успешного применения и в комбайнах с поперечно-поточной молотилкой («МF 3640/5650», «Deutz-fahr 5650-5690» и др.).

Вентиляторы осевого типа (рис. , в) применяются в зерноуборочных комбайнах крайне редко. В настоящее время их устанавливают на комбайн «Енисей-950». Два осевых рабочих колеса (1) нагнетают воздух в центральную часть кожуха (2), где при взаимодействии с поперечной перегородкой (3) поток совершает поворот на 90° и поступает в воздушные каналы очистки. КПД у осевых вентиляторов выше, чем у центробежных и диаметральных, но они устойчиво работают только при высокой точности изготовления корпусов и рабочих колёс. Зазор между ними не должен превышать 0,2—0,3% внешнего диаметра колеса. Гибридом вентилятора осевого и центробежного типа является вентилятор «Dual-Flo» фирмы «John Deere».

Вне зависимости от конструкции  вентилятора интенсивность воздушного потока чаще всего регулируют путём изменения частоты вращения рабочего колеса. Так, например, в комбайнах семейства «Енисей» частота вращения вала вентилятора варьирует в пределах 634-1852 мин^-1, в комбайнах завода Ростсельмаш — 340-1185 мин^-1. В комбайне «Сase 2388», оборудованным вентилятором диаметрального типа, этот параметр варьирует в пределах 450-1250 мин^-1 [8].

Регулировку осуществляют посредством стандартного клиноремённого вариатора с гидравлическим управлением. Исполнительный механизм вариатора может быть также выполнен в виде винта, проворачиваемого вручную (комбайны семейства «Енисей»), либо аналогичный винт приводится во вращение электромотором (большинство комбайнов). В первом и в последнем случае регулировка осуществляется непосредственно с рабочего места комбайнера.

Существенным недостатком  имеющегося вариатора комбайна     Енисей-950 является его регулировка: механическим способом и более того в ручную, необходимо останавливать контрпривод, комбайнеру пройти проконтролировать потери за комбайном и чистоту зерна в бункере, после этого уже производить регулировку ведущего шкива вариатора в сторону либо увеличения либо уменьшения частоты вращения вала вентилятора. Сложность и муторность настройки выливается в то, что комбайнер раз выставив определенную частоту вентилятора - больше не будет производить столь долгую регулировку, что дает о себе знать на качестве зерна и качестве уборки.

Поэтому предлагается внедрить датчики потерь и бортовой компьютер, а сам привод вентилятора и его диапазон  пересчитывается ниже

4.3 Процесс работы вариаторного узла

Зерно сходит с очистки  и с соломотряса об этом сигнализируют  пьезоэлектрические датчики на расположенный  сзади модуль потерь. Тот в свою очередь дает импульс на бортовой компьютер, который обрабатывает результаты всех датчиков, и на основе проработанных, вложенных программ и алгоритмов дает сигнал на исполнительный механизм-цепочку – электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр на вариаторном узле вентилятора. Скорость ведомого шкива увеличивается или уменьшается, в зависимости от показания датчиков потерь.

Принцип действия клиноременного вариатора с дистанционным управлением  основан на синхронном изменении  рабочих диаметров ведущего ведомого шкивов в процессе их вращения при помощи гидроцилиндра рис. 8.

Подвижные диски установлены  с противоположенных сторон, чтобы  при изменении из положения плоскость  движения ремня оставалась перпендикулярной осям вращения шкивов.

 

Рис. 8. Гидроцилиндр управления вариатором

1 – шток запорного клапана; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – пробка; 4 – втулка; 5 – манжета; 6 – замковая шайба; 7 – упорное кольцо; 8 – шток гидроцилиндра.

Привод вентилятора  осуществляется при помощи клиноременных  передач (рис. 9)

 

Рис. 9 . Схема привода  вентилятора.

1 – шкив вентилятора; 2 – клиновые ремни; 3 – вариаторный узел.

Расчет вентилятора  сводится к тому чтобы увеличить  диапазон регулирования, значит необходимо рассчитать привод, потом собственно сам вентилятор, ну а после рассчитать оси на напряжения и действующие  силы.

 

4.4 Описание и расчет предлагаемого вариатора

Вариаторный узел комбайна Енисей-950 состоит из двух осей и  расположенных на них парных раздвижных конусных шкивов. На оси ведущего шкива расположен исполнительный механизм – гидроцилиндр, а основными элементами вариатора являются ведущий и ведомый шкивы, а также бесконечный клиновой ремень. Каждый из шкивов состоит из пары раздвижных конусов. Когда ведущую пару раздвигает гидроцилиндр, другая сдвигается. При этом ремень так перемещается в конусах, что рабочий радиус одной пары уменьшается, а другой - увеличивается. За счет этого изменяется передаточное отношение вариатора и осуществляется регулирование частоты вращения при неизменной частоте вращения ведущего шкива.

Рис. 10 Схема привода вентилятора

1 – шкив вентилятора; 2 – шкив ведущий вентилятора; 3 – шкив ведомый вариатора; 4 –  шкив ведущий вариатора; 5 – шкив; 6 – вентилятор.

Определим диапазон клиноременной передачи на основе минимальных и максимальных оборотов вентилятора:

 [9].

Так как вариаторный  узел расположен не на последней передаче (см. рис. 10) рассчитываем окружную скорость и обороты ведущего шкива 2 клиноременной  передачи на вентилятор, он же ведомый  шкив вариатора 3 (рис. 11).

Для начала посчитаем  скорость на ведомом валу для максимальных оборотов:

 – обороты ведомого шкива,  ;

 – диаметр ведомого шкива,  мм.

Передаточное отношение  клиноременной передачи:

где  и  — окружные скорости на ведомом и ведущем шкивах;

 и  — диаметры ведущего и ведомого шкивов (замерены), мм;

п₁ и п₂ — частота вращения ведущего и ведомого шкивов, ;.

ξ – коэффициент упругого скольжения

Рекомендуемые значения ξ для ремней [10]:

прорезиненные и текстильные —	0,01;
кожаные —	0,015;
кордтканевые клиновые —	0,02;
кордшнуровые —	0,01.

 

Значит максимальные обороты ведущего шкива:

Минимальные:

.

Эти же обороты будут  и у ведомого шкива вариатора, так как оба этих шкива закреплены на одном валу.

Расчет диаметра меньшего шкива  , мм, если он не назначается по конструктивным соображениям исходя из габаритов установки, производят по формуле М.А. Саверина [10]:

где N₁ – мощность на ведущем шкиве, кВт; n₁ – частота вращения ведущего шкива, об/мин.

Но так как диаметр  известен преобразуем формулу, выразим  мощность:

Посчитаем для max и min оборотов:

Вариатор стандартный  который установлен на комбайне передает мощность . Это значение понадобится в последующих расчетах так как оно неизменно:

Расчет вентилятора

Основные соотношения  вентилятора:

Так как производительность вентилятора очистки комбайна должна регулироваться в большом диапазоне, то при этом необходима достаточно точная настройка его с целью снижения потерь зерна и семян. Производительность вентилятора можно регулировать изменением сопротивления сети или изменением характеристики, т.е.напорной линии непосредственно вентилятора.