Определение основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна

Для определения  фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо выполнить следующие расчеты и графические действия.

 

        1. Определем кинематический режим работы соломотряса и угол отрыва соломы от клавиши:

 •  кинематический режим

 ;

 • угловая  скорость точек клавиши

 

,

 

где n_c - частота вращения коленчатого вала соломотряса,                                  

             (приложение таблица П1);

 

;

 

 • фаза отрыва (подбрасывания)соломы

где a - угол наклона клавиши к горизонту, град (приложение таблица

            П1);                      

      С - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы.

           

Коэффициент С зависит от величины k и определяется зависимостью

 

С = 0,5 (1 + k)=0,5 (1+2,62)=1,81;

 

          •   угол поворота коленчатого вала, при котором происходит отрыв  соломы от клавиши

                                   

 

          2. Рассчитаем  траекторию полета соломы после  отрыва от клавиши в координатах  XOY с началом координат в точке отрыва, для чего:

       

• определим время одного поворота коленчатого вала соломотряса:

         

                                               

• выбираем промежуток времени Dt, через который будем рассчитывать

координаты x и y так, чтобы получилось 9 точек Dt =  0,03с;

• рассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы. Учитывая, что после отрыва от клавиши, солома совершает свободный полет,  координаты траектории определяют по уравнениям:

   

,

                                       

         Расчеты представим в табличной форме (таблица 1).

 

 

     Таблица 1

Параметры траектории движения частицы соломы по соломотрясу

 

Время                             Параметры	t1=0,03	t2=0,06	t 3= 0,09	t4=0,12	t5=0,15	t6=0,18	t7=0,21	t8=0,24	t9=0,27
w rc ( sin wto)ti	0,0252	0,0504	0,0756	0,1008	0,1260	0,1512	0,1764	0,2016	0,2268
(g ti 2 / 2)sin a	0,0011	0,0046	0,0102	0,0183	0,0286	0,0411	0,0560	0,0732	0,0926
хi=ai-bi	0,0241	0,0458	0,0654	0,0825	0,0974	0,1101	0,1208	0,1288	0,1342
w rc (cos wtо)ti	0,0279	0,0558	0,0837	0,1116	0,1395	0,1674	0,1953	0,2232	0,2511
(gti 2 / 2) cosa	0,0043	0,0171	0,0383	0,0683	0,1067	0,1536	0,2090	0,2730	0,3455
уi=di-fi	0,0236	0,0387	0,0454	0,0433	0,0328	0,0138	-0,0137	-0,0498	-0,0644
ji = wti	35	71	106	141	176	211	247	282	317

 

3. Строим  траекторию полета соломы по  полученным значениям x и y, положения клавиши при повороте на угол  j и средней скорости перемещения соломы (формат А3 графической части курсового проекта).

Для определения  перемещения соломы по соломотрясу  производим построения:

• вычерчиваем окружность радиусом r_с колена вала соломотряса;

• под углом a (угол наклона клавиши к горизонту)  проводим прямую проходящую через точку О оси колена (положение клавиши в начальный момент);

• от этой прямой отлаживаем угол ωt_o отрыва соломы от клавиши и отмечаем точку А;

• путь, пройденный частицей соломы за один оборот вала, определится  путем построения траектории полета частицы соломы, для чего;

–– начало координат располагаем в точке А (ось X направляем параллельно положению клавиши, а ось Y перпендикулярно к ней);

–– по полученным значениям х_i и y_i построить траекторию движения соломы.

 

          4. Определим  точку встречи частицы соломы  с клавишей, учитывая следующее.  Клавиша совершает плоско-параллельное движение, а ось колена вала – круговое и будет занимать положения 1', 2', 3', и т.д.

          Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадут, произойдет встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполяции.

          Для этого необходимо соединить прямыми  точки 8 и 8¢, 9 и 9¢  и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом a=15° к горизонту).

Расстояние  между точками a и b будет представлять путь S перемещения соломы за одно подбрасывание.

5. Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

 

;  

      

          6. С учетом длины соломотряса определим значение коэффициента сепарации m, при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна:

        

,

где     L_с –– длина соломотряса, см;  L_с=365 см (приложение таблица П1);

ε –– коэффициент  сепарации зерна декой молотильного аппарата;      

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

Коэффициент сепарации зерна декой ε находится  в пределах: для комбайнов СК-5А –– 0,85…0,90, типа «Дон», КЗС-7 –– 0,85…0,95, «Лида -1300» –– 0,88…0,95.

 

  7. Определим  максимально допустимую толщину слоя соломы [h_с],   при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях:

                                           

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

        значениие m_o ,м (h_ос = 0,2 м);

       m –– коэффициент сепарации зерна соломотрясом; для данного типа комбайна;

m_o –– номинальное значение коэффициента сепарации, m_o=1,8м при толщине слоя соломы h_ос;

m –– показатель степени (m = 0,8...1.2).

Большие значения m относятся к легким условиям. При уменьшении содержания зерна δ в соломе и увеличении влажности w показатель должен быть уменьшен, и наоборот. Примем  m=1.

 

 

 

          8. Определим пропускную способность соломотряса по грубому вороху [q_гв]_max при максимально допустимой толщине слоя соломы:

 

 

где   B_с –– общая ширина соломотряса, м; В_с=1,284м (приложение

                  таблицаП1);

 g –– объемная масса соломы, выбирается в зависимости от влажности и вида культуры (g = 10...20 кг/м³), примем .

 

9. Вычислим пропускную способность комбайна по соломотрясу [q_ма]_фс (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса):

.

          Сравниваем  значения фактической пропускной  способности комбайна по молотильному  аппарату [q_ма]_ф и по соломотрясу [q_ма]_фс , принимаем для дальнейших расчетов меньшее из полученных значений.

          Так  как  [q_ма]_ф > [q_ма]_фс принимаем для расчетов [q_ма]_фс = 6,61кг/с.

 

          Для  определения фактической пропускной  способности комбайна по технологическим  возможностям очистки при допустимом  коэффициенте потерь выполним следующие расчеты.

          1. Определим  допустимую максимальную загрузку  очистки по мелкому вороху [q_мв]_max = q_оч , обеспечивающую процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований:

где    Fр – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²; Fр=3,86 м²                 

                 (приложение таблица П1);

          q_оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета,

                кг/с· м² (q_оч = 1,5…2,5 кг/с· м², меньшие значения относят к уборке                                 

                  хлебов высокой влажности, большие – низкой влажности).

                Принимаем q_оч = 2 кг/с· м².

 

           2. Определим допустимую пропускную способность комбайна по очистке (максимально  допустимую подачу хлебной массы в молотилку [q]_{ма фоч} с учетом пропускной способности очистки):

 

где   k₀ – коэффициент, характерезующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 15%  k₀  =1, выше w=15% - k₀  = 0,8…0,9). Принимаем k₀  = 0,8.

          3. Сравниваем  фактическую пропускную способность  комбайна по молотильному аппарату [q_ма]_ф , соломотрясу [q_мв]_фс и очистке [q_мв]_фоч и выбираем из них наименьшее значение ([q_ф]_min =5,64 кг/с), по которому определяем рабочую скорость машины:

 

,

где    Qз –– урожайность зерна, ц/га; Q=54ц/га, (из задания);

    B –– ширина захвата жатки, м; м (приложение таблица П1).

    Ширина  захвата жатки выбирается исходя  из комплектации комбайна жатками,  обеспечивая максимальную производительность  с учетом допустимой агротехническими требованиями скорости движения комбайна

(Vм доп =0,8…2,2 м/с).

 

          4. Производительность за 1 час основного времени смены:

  . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           

 

 

 

 

 

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОТОВИЛА

 

 

Мотовило  обеспечивает подвод стеблей режущему аппарату, удержание их в период среза и подачу их к транспортирующим устройствам.

Качество  работы мотовила зависит от радиуса мотовила R, высоты H оси мотовила относительно режущего аппарата в вертикальной плоскости и выноса C в горизонтальном направлении и показателя кинематического режима λ.

Показатель  кинематического режима λ определяется отношением окружной скорости планки мотовила к поступательной скорости машины:

 

λ = ωмR/Vм.

 

Для определения  параметров мотовила выполняем следующие  расчеты и графические построения.

 

4.1. Определяем  показатель кинематического режима:

 

 

где l_ср –– длина срезаемой части стебля, м;

     R –– радиус мотовила,м; R=0,54 м (приложение таблица П1). 

     Длина срезаемой части  стебля определяется как

 

l_ср = L

–h = 0,56 - 0,12 = 0,44 м,

где  Lср – средняя высота хлебостоя, м;  Lср =0.56м (из задания);

        hср -  средняя высота среза, м; h_cp=0.12м (из задания);

 

 

          4.2. Определим значений показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части и высоты среза:

 

 

где  lср max – максимальная длина срезаемой части стебля, м;

       lср min – минимальная длина срезаемой части стебля, м.

    

 

   Максимальная и минимальная  длина срезаемой части стебля  находятся по выражениям:

;

где   Lmax, Lmin – соответственно максимальная и минимальная высота стебле-     

                           стоя, м;

        hmax, hmin - соответственно максимальная и минимальная высота среза  

                              хлебостоя, м.

 

L _{mаx, min} = L ± ∆L

L _mаx = 0,56 + 0,12 = 0,68м;

L _min = 0,56 - 0,12 = 0,44м.

 

h_mаx = 0,12 + 0,03=0,15 м;

h_min = 0,12 - 0,03=0,09 м.

 

4.3. Проверим максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия невымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия ее с колосом

,                                           

где   V_у –– допустимая скорость удара планки мотовила, м/с. Принимаем

                  V_у = 4,3м/с;

        V_м –– скорость машины V_м=0,75 м/с .

         Потери зерна pм от вымолота планками мотовила не должны превышать 0,2%, а допустимая скорость удара V_у в зависимости от влажности зерна w для различных культур может быть определена из графика рисунка 5.1. Принимаем для ржи V_у = 4,3 м/с.

 

         Сравниваем предельно допустимое  значение показателя кинематического режима λпр при принятой скорости комбайна со значением λmax. Для дальнейших расчетов принимаем наименьшее.

λпр > λmax

          Для  дальнейших расчетов принимаем  значение λmax = 1,34.

 

    4.4. Определим пределы варьирования частоты вращения мотовила с учетом значений кинематического режима l_min и l_max:

 

мин ^{– 1},

 

мин ^{– 1}.

 

             Вывод: Сравнивая полученные значения nм min  и  nм max с техническими параметрами привода мотовила  (приложение таблица П1) видим, что данный механизм привода может обеспечить частоту вращения мотовила необходимую для уборки ржи при данных условиях.