Разработка и расчет валковой жатки
ФГОУ ВПО
«Тюменская
государственная
Механико
– технологический институт
Кафедра:
«СХ и ММ»
Курсовая работа
на тему «Разработка и расчет валковой жатки».
Вариант № 10.
Тюмень, 2008
Содержание:
1. Агротехнические
требования к скашиванию
2. Краткий обзор и анализ существующих жаток
3. Разработка и расчёт жатки
3.1. Выбор и расчёт основных параметров жатки
3.2. Выбор и расчёт параметров и режимов работы (транспортёра) шнека комбайновой жатки
3.3. Расчёт
параметров режима и
3.4. Выбор и расчет параметров и режима раб0ты транспортера
3.5. Выбор и расчёт режимов работы режущего аппарата и механизма привода ножа
3.6. Разработка схемы жатки
4. Настройка и регулировка жаток
Список литературы
1. Агротехнические требования к скашиванию зерновых культур.
Уборка зерновых, зернобобовых, крупяных и масличных культур следует проводить в наилучшие агротехнические сроки при обеспечений полного, без потерь, сбора урожая наименьших затрат труда и средств.
Комбайновая уборка может быть однофазной (прямое комбайнирование), когда начальная и последующая операция – скашивание, обмолот и обработка хлебного вороха – происходит одновременно; и двухфазной (раздельное комбайнирование), когда скашивание стеблей и обмолот с последующей обработкой хлебного вороха выполняют в две стадии.
Прямое комбайнирование проводят в период достижения зерном полной спелости. При этом из – за неравномерности созревания хлебов сроки уборки значительно растягиваются, что приводит к большим потерям зерна от осыпания перестоявших на корню растений. Начинать же уборку прямым комбайнированием в период, когда не всё зерно созрело, не целесообразно из – за повышенной влажности хлебной массы, от назревших зёрен и зелёных сорняков, что приведёт к непроизводительной работе комбайном, большим потерям зерна и увеличению затрат на его послеуборочную обработку. В связи с этим однофазный метод комбайновой уборки применяют в основном на низкорослых, изреженных хлебах.
Уборку двухфазным способом начинают на 5 – 8 дней раньше, чем однофазным. Стебли скошенные в стадии восковой спелости зерна, высыхают в волках; зерно дозревает за счёт питательных веществ в стеблях, становится полнее, полнота его увеличивается. При двухфазной
уборке потери от осыпания зерна меньше, чем при однофазной. Поэтому
фактический сбор увеличивается, что окупает дополнительные затраты труда
и средств на выполнение двухфазной уборки. Особенно выгодно убирать двухфазным способом неравномерно созревание культуры (просо, ячмень, овёс, горох). Склонные к осыпанию и полеганию,
высокостебельные хлеба, засорённые посевы. При этом на 1м2 должно быть не менее 250 растений, высота стеблей не менее 60см. Высоту среза
устанавливают в пределах 12…25см., для ржи 25…30см. Полёглые хлеба косят на минимальной высоте среза. В районах с повышенной влажностью формируют тонкие широкие валки, в сухих районах –
неширокие толстые с наклоном стеблей 10…30° к продольной оси вала.
Потери за жаткой допускаются не более 0,5% для прямостоящих хлебов и 1,5% для полеглых. Потери зерна при подборке валков не должны
превышать 1%, чистота зерна в бункере должна быть не менее 96%.
Прямым комбайнированием убирают зерновые с подсевом многолетних трав, низкорослые и перестоявшие хлеба, а так же изреженные хлеба, если нет возможности сформировать валок массой не более 1,4кг. на 1м. валка.
2. Краткий обзор и анализ существующих жаток.
Валковые жатки предназначены для срезания стеблей при раздельной уборке и укладывания их в валки для дозревания и подсыхания.
Валковые жатки бывают прицепными или навешиваются на комбайн, трактор или самоходное шасси. По расположению режущего аппарата они делятся на фронтальные и боковые. По назначению жатки бывают общего назначения и специальные для уборки определенных культур.
По способу формирования валка жатки различают одно-, двух- и трехпоточные. Однопоточные укладывают валок за пределами конструктивной ширины захвата. Двухпоточные образуют валок в выбросном окне, расположенном в конце платформы жатки. При этом один поток скошенной массы образуется транспортером жатки, а второй укладывается непосредственно через выбросное окно жатки за режущим аппаратом. Трехпоточные жатки формируют валок в центральном окне, по обе стороны которого расположены транспортеры, создающие два встречных потока, третий поток образуется в выбросном окне.
Для
скашивания хлебов в валки используют
валковые жатки ЖРС-5, ЖВН-6А, ЖВР-10, ЖРБ-4.2А,
ЖРК-5, ЖРС-5. Навесными фронтальными
жатками прокашивают и
Схема рабочего процесса валковых жаток:
а — ЖВН-6А; б — ЖРС-5; в и г — ЖВР-10; д—широкозахватной модульной; 1 — мотовило; 2 — граблина; 3 — режущий аппарат; 4, 8, 9, 12...19 — транспортеры; 5 — башмаки; 6 — валок; 7 — окно; 10 и 20 — энергетическое средство; 11 — зерноуборочный комбайн.
Навесная жатка ЖВН-6А (рис. 3) включает в себя режущий аппарат 1, мотовило 12, ременно-планчатый транспортер 2, механизм привода, смонтированные на платформе. Платформа представляет собой сварной каркас, обшитый стальным листом. Ветровой щит 10 предотвращает падение скошенной массы с транспортера. По сторонам корпуса закреплены бортовые щиты 3, которые переходят в мысы-делители 14. При уборке длинно-соломистых хлебов мысы 14 снимают и устанавливают торпедные делители, предназначенные для подвода к режущему аппарату стеблей, расположенных слева и справа от края аппарата.
Рис. 3. Валковая жатка ЖВН-6А:
1 — режущий аппарат; 2 — транспортер; 3 — бортовой щит; 4 — гидроцилиндр;
5 шатун; в — вариатор; 7 — поддержка мотовила; 8 — блок пружин; 9 — наклонная ка мера комбайна; 10 — ветровой щит; 11 — направляющий щиток; 12 — мотовило; 13 граблина; 14 — мыс-делитель; 15 — окно.
Режущий аппарат состоит из пальцевого бруса, сегментного ножа и кривошипно-шатунного механизма привода.
Мотовило 12 состоит из вала с крестовинами, к лучам которых прикреплены граблины 13. К граблинам прикреплены пружинные пальцы, которые хорошо прочесывают перепутанные и полеглые хлеба и подводят их к режущему аппарату. При уборке прямостоячих хлебов к пальцам граблин крепят планки. Подшипники вала мотовила установлены на ползунах, которые можно перемещать вдоль поддержек 7, опирающихся на штоки гидроцилиндров 4. Вал мотовила, снабженный предохранительной муфтой, вращается от вариатора 6, при помощи которого изменяют частоту вращения мотовила от 22 до 58 мин-1.
Комбайнер поднимает и опускает мотовило и регулирует частоту его вращения на ходу машины.
Транспортер 2 составлен из шести ременно-планчатых лент, которые перемещаются в ручьях, выштампованных в настиле жатки. Ленты натянуты на ведущие и ведомые (натяжные) валики. Длина транспортера 2 меньше длины режущего аппарата. Поэтому слева от транспортера расположено окно 15.
Жатку навешивают на наклонную камеру зерноуборочного комбайна СК-5А «Нива», выполняющего в этом случае функцию энергетического средства. Во время работы корпус жатки опирается на два башмака 5 (рис. 2, а), установленных под днищем жатки. Башмаки скользят по стерне, копируют рельеф поля и поддерживают режущий аппарат на заданной высоте. Граблины 2 мотовила 1 захватывают порцию стеблей, подводят их к режущему аппарату 3 и после среза укладывают стебли на транспортер 4. Последний перемещает стебли влево к окну 7 и сбрасывает их на стерню в виде непрерывного валка 6.
Ширину валка регулируют перестановкой щита 11 (см. рис. 3), а высоту среза — перестановкой копирующих башмаков. Натяжение блока пружин наклонной камеры комбайна регулируют так, чтобы давление башмаков на почву не превышало 250...300 Н.
В зависимости от высоты и стояния хлебостоя изменяют: положение мотовила по высоте (гидроцилиндрами 4), его частоту вращения (вариатором 6). Кроме того, мотовило выносят вперед или сдвигают назад относительно режущего аппарата. Регулировкой зазоров в режущих парах и центровкой ножа (изменением длины шатуна) режущего аппарата добиваются качественного среза стеблей. Ширина захвата жатки 6 м.
Прицепная жатка, включает в себя режущий аппарат 1, мотовило 12, ременно-планчатый транспортер 2, механизм привода, смонтированные на платформе. Платформа представляет собой сварной каркас, обшитый стальным листом.
Ветровой
щит 10 предотвращает падение
Самоходная жатка Ж.РС-5 (рис. 2, б), предназначенная для скашивания риса, состоит из встречно-поточной жатки и энергетического средства 10. На платформе жатки смонтированы режущий аппарат, мотовило и транспортеры 8 и 9.
Режущий аппарат срезает растения, а мотовило укладывает их на ленты транспортеров 8 и 9, движущихся навстречу один другому. Транспортеры сбрасывают стебли в окно 7, расположенное по центру платформы. Поэтому валок, сформированный из двух встречных потоков хлебной массы, отличается хорошей связанностью стеблей и веерным расположением колосьев. Ширина захвата жатки 5 м.
Для уборки риса применяют также жатку ЖРК-5, навешиваемую на комбайн «Енисей-1200Р».
Сдваивающая жатка ЖВР-10 (рис. 2, в и г) снабжена двумя ременно-планчатыми транспортерами 8 и 9, смонтированными на подвижных рамках. Последние можно перемещать относительно корпуса жатки влево и вправо, регулируя положение выбросного окна. При смещении транспортеров реверсивный редуктор изменяет направление их движения относительно образовавшегося выбросного окна.
При скашивании высокоурожайных хлебов транспортеры раздвигают, и между ними образуется окно 7 (рис. 2, в), в которое сбрасываются срезанные стебли.
При скашивании низкорослых и изреженных хлебов рамку малого транспортера 9 скрепляют с рамкой основного транспортера 8 и смещают их одновременно влево или вправо (рис. 2, г). В этом случае выгрузное окно располагается поочередно слева или справа, и можно за два прохода сформировать сдвоенный валок с полосы 20 м.
Для лучшего поперечного копирования корпус жатки выполнен из двух секций, соединенных между собой шарнирно. Секции снабжены рычажно-пружинным механизмом уравновешивания, который с опорными башмаками основной и опорным колесом дополнительной секций обеспечивает копирование жаткой рельефа поля в продольном и поперечном направлениях.
Высоту среза регулируют, переставляя опорные башмаки и колеса по вертикали. Частоту вращения мотовила изменяют гидрофицированным вариатором, а положение мотовила по высоте — гидроцилиндрами. Смещают мотовило вперед — назад по поддержкам и изменяют наклон пальцев граблин вручную при выключенной передаче.
Жатку
ЖВР-10 навешивают на все зерноуборочные
комбайны и энергетическое средство
косилки КПС-5Г. Ширина захвата жатки
10 м. Для транспортировки жатки
по дорогам применяют специальную
тележку и прицепное
3. Разработка и расчёт жатки.
3.1. Выбор и расчёт основных параметров жатки.
Основной параметр жатки, ширина, определяем в зависимости от пропускной способности молотилки комбайна, который будет обмолачивать скошенную ею хлебную массу, рабочей скорости комбайна при обмолоте её, и характеристики убираемой культуры.
Ширина захвата жатки:
где q – пропускная способность молотилки комбайна, хлебной массы; (комбайна СК – 5М – 1);
Q – урожайность
β = 0,6 – коэффициент соломистости хлебной массы;
Vk – рабочая скорость комбайна при обмолоте хлебной массы, Принимаем Vk = 8
Определяем пропускную способность молотилки по известной (технической) производительности комбайна, q =5 кг/с.
3.2. Выбор и расчёт параметров и режимов работы режущего аппарата и механизма привода ножа.
Отечественные комбайны и валковые жатки оборудованы режущими аппаратами нормального резания tn = tc = 76,2 мм. Привод ножей этих аппаратов осуществляется шестизвенными механизмами, которые синтезированы на базе кривошипно – шатунных с введением новых звеньев – коромысла или водила и соединительного звена. Только привод ножа жатки комбайна «Дон – 1500» исполнен механизмом качающей шайбы. В данной работе при разработке фронтальных навесных жаток необходимо использовать шестизвенный пространственный механизм.
Режим работы режущего аппарата определяем обобщённым показателем, подачей и частотой вращения кривошипа (числом полны колебаний ножей).
Числовое значение подачи:
где h – высота рабочей части режущей пары;
λ – показатель, показывающий нагрузку на лезвие сегмента.
(λ = 1,8…2,0).
Частота вращения кривошипа:
где Vм – скорость жатки
Скорость жаток комбайна Vм = Vк =8
Режущие аппараты жаток – однопробежные с ходом ножа S = 76,2 мм.
После принятия хода определяется средняя скорость ножа:
Так
как средняя скорость ножа, является
технологической скоростью
Рис. 3.2. Схема механизма привода ножа: 1-кривошип; 2-шатун; 3- коромысло; 4-нож; 5- соединительное звено; О- ось вращения коромысла.
Ход ножа S = 2г, если длины плеч коромысла равны, угол между ними 90° и коромысло расположено так как на рис.3.2. Предварительно принимаем длину плеч R = 140…160 мм. После этого определяем отклонение центра шарового шарнира С при крайнем и среднем положении ножа по формуле:
Так как отклонение находится в пределах 4…6 мм., то окончательно принимаем Rк = 160мм.
У фронтальных жаток длина шатуна lш зависит от ширины платформы, места расположения приводного кривошипного вала и т.д. Поэтому длину шатуна принимаем после детальной проработки конструкции жатки. Длину шатуна принимаем такую же как и у прототипа.
Выбранные и вычисленные параметры и режимы работы сведём в таблицу.
| Тип аппарата | Режим работы | Параметры (мм) | ||||
| L, см | nк, мин-1 | S | r | lш | Rк | |
| Жатка комбайна | 9 | 733 | 76,2 | 38,1 | 910 | 160 |
3.3. Расчёт параметров, режима и показателей работы мотовила.
Мотовило является рабочим органом жатки, предназначенным для подвода стеблей к режущему аппарату, поддерживая их в момент среза и укладки срезанных стеблей на транспортирующее устройство. Отечественные жатки оборудованы эксцентриковым (паралеллограмным) молотилом. Рабочим элементом его является граблина с планкой, каждая точка которой совершает сложное движение, состоящего из относительного (вращательного) и переносного (прямолинейного).
Качество работы молотила, в основном, зависит от отношения скоростей:
где w – угловая скорость точки планки, с-1;
R – радиус молотила, м;
U – окружная скорость точки планки,
Vм – скорость движения жатки (планки),
λ – показатель кинематического режима работы молотила.
При
рекомендуемых скоростях
Радиус молотила должен быть таким, чтобы в низшем положений планка воздействовала на стебель выше центра тяжести его, и вычисляем по формуле:
где к – коэффициент, определяющий положение центра тяжести растений.
Коэффициент вычисляем по эмпирической зависимости:
где l – длина стеблей, м.
Высота установки молотила определяем из условия, чтобы планка в момент входа в стеблестой не ударяла по колосу:
где Ну – высота установки режущего аппарата (среза), принимаем в зависимости от высоты стеблестоя. (0,2м)
вг – ширина граблины с планкой. (0,25м)
Одним из показателей режима работы молотила является частота вращения:
Для
поддерживания заданного
Для графического определения выноса молотила и расчёта КПД молотила с режущим аппаратом строим траекторию движения крайней точки планки граблины (рис.3 ).
Найдём длину отрезка, соответствующего перемещению молотила за время одного оборота:
Ширина участка стеблей, срезаемых при содействии планки:
где половина ширины петли циклоиды.
Вынос молотила в2 положителен, если вал мотовила находится впереди режущего аппарата.
Половина ширины петли циклоиды:
Коэффициент полезного действия молотила с режущим аппаратом:
где z – число граблин молотила;
ε – коэффициент, учитывающий густоту хлебостоя, высоту и жесткость стеблей.
Принимаем ε = 1,4.
3.4. Выбор и расчёт параметров и режима работы транспортера.
Транспортеры валковых жаток бывают полотняно-планчатые и ременно-планчатые. Ременно-планчатый транспортер состоит из прорезиненных лент шириной 125 мм, к которым прикреплены деревянные планки. В настиле жатки выштампованы ручьи. Сбросная кромка транспортера выполняется ступенчатой или прямолинейной.
Длина транспортера при прямолинейной кромке или длина первых двух при ступенчатой:
Где В0=1,0 м-ширина сбросного окна
