Визначення основних параметрів та режимів роботи валкової жатки

Міністерство аграрної політики України

Сумський національний аграрний університет

Кафедра „Трактори та сільськогосподарські машини”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснювальна  записка

до курсової роботи з  дисципліни

„ Сільськогосподарські машини”

на тему:

„ Визначення основних параметрів та режимів роботи валкової жатки”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Керівник курсової  роботи                                            Яцун С.С.

Студент гр. ЗМЕХ 0802                                                Пашук В.П.

 

 

 

 

 

 

Суми – 2011

 

Міністерство аграрної політики України

Сумський національний аграрний університет

Кафедра„ Трактори та сільськогосподарські машини”

 

 

Завдання

на виконання курсової роботи студенту__________________________________

1. Тема курсової  роботи_______________________________________________

____________________________________________________________________         

2. Термін здачі курсової  роботи_________________________________________       

3. Вихідні дані: варіант_____

4. Зміст пояснювальної  записки:

    4.1. Титульний аркуш.

    4.2. Завдання.

    4.3. Реферат.

    4.4. Вступ.

    4.5. Характеристика умов  роботи валкової жатки.

    4.6. Існуючі технологічні  схеми валкових жаток. Обґрунтування  мети і задач курсової роботи.

    4.7. Агротехнічні вимоги  до валкової жатки.

    4.8. Технологічні розрахунки.

    4.9. Техніко – економічні  розрахунки.

    4.10. Технічна характеристика  жатки.

    4.11. Охорона праці.

    4.12. Висновки.

    4.13. Список рекомендованої  літератури.

    4.14. Зміст.

5. Перелік графічного  матеріалу:

Аркуш 1 – а) схема роботи мотовила; б) схема – роботи різального апарата

Аркуш 2 – Схема до обґрунтуванню захвату жатки

6. Дата видачі завдання______________________________________

 

 

 

Керівник курсової роботи____________________________________

Завдання до виконання курсової роботи прийняв________________

 

РЕФЕРАТ

 

 

Пояснювальна записка  курсової роботи містить       с.,      рис.,    табл.; графічна частина  3 арк.                          

 ВАЛКОВА ЖАТКА,  МОТОВИЛО, РІЗАЛЬНИЙ АПАРАТ

Об’єктом розробки є валкова жатка.

Метою курсової роботи є обґрунтування  основних параметрів та режимів роботи валкової жатки.

Представлена характеристика умов роботи жатки, викладені агротехнічні вимоги.

Виконані технологічні розрахунки по обґрунтуванню основних параметрів мотовила, різального апарата.

Виконані техніко –  економічні розрахунки, наведена технічна характеристика, розроблені заходи по охороні праці.

 

ВСТУП

 

Валкові жатки призначені для скошування хлебостою і укладання його у валок. Існують акі види валкових жаток: навісні, причіпні, самохідні. Навісні валкові жатки, навішуються на зернозбиральний комбайн, замість комбайнової жатки (хедера). Причіпні валкові жниварки, агрегатуються трактором. Косилки-плющилки використовуються як валкові жатки, лише із знятими (або розтиснутими) плющильними вальцями.

Основні частини валкової жатки:

1. Мотовило   

2. Ріжучий апарат   

3. Ремінні транспортери   

4. Вивантажне вікно   

5. Похилий корпус   

6. Корпус жатки   

7. Механізм приводу   

8. Врівноважуючий механізм

Принцип роботи: мотовило нахиляє стебла і після їх зрізу, ріжучим апаратом, укладає в ремінні транспортери. Ремінні транспортери подають зрізану масу до вивантажного вікна, де вона лягає на стерню, у валок.

 
3 Характеристика умов роботи валкової жатки

 

Валкова жатка забезпечує якісне прибирання тільки в тому випадку, якщо її робочі органи вибрані і відрегульовані відповідно до властивостей прибирається культури, а рослини пристосовані для машинного прибирання. На роботу машини впливають будова органів рослин, довжина стебел і густота стояння, полеглість, міцність, вологість, розміри і маса насіння, масове відношення зерна до незернової частини, фаза стиглості, забур'яненість посівів.

При скошуванні низькорослих і полеглих рослин необхідно знижувати  висоту зрізу, що нерідко пов'язано з технічними труднощами. Високорослі рослини перевантажують робочі органи збиральної машини. У тому й іншому випадках спостерігаються великі втрати врожаю. Прийнятна довжина рослин для зернових колосових повинна бути не більше 100 ... 110 і не менше 55 ... 60 см. Допустима полеглість для довгостебельних хлібів до 55%, для короткостебельних до 20%. Рослини з міцними стеблами менше вилягають, ніж із слабкими. Слабкі стебла сильніше подрібнюються робочими органами, що веде до перевантаження очищення. Тому сорти з міцними стеблами кращі для механізованого прибирання.

Від співвідношення маси зерна соломи і полови залежать продуктивність комбайна і якість зібраного врожаю. Відношення маси зерна до маси соломи повинне бути не менш 1:1,2 і не більше 1:0,5. Насіння зернових культур дозрівають нерівномірно. Нерівномірне дозрівання призводить до широких коливань маси, вологості, розмірів насіння, міцності зв'язку зерна з колосом, ускладнює обмолот. Існуючі ударні способи обмолоту призводять до значного пошкодження зерна. Особливо великі мікропошкодження, що доходять нерідко до 50%, що знижує товарні якості зерна та польову схожість насіння. Покриття робочих органів еластичним матеріалом (наприклад, гумою) знижує пошкодження насіння і відсуває поріг дроблення в бік більших швидкостей.

Кондиційної вологістю  зерна та інших частин рослин є  відносна вологість 14 ... 15%, перевищення якої призводить до появи вільної води, самозігрівання і псування зерна. У період збирання вологість зерна зазвичай перевищує кондиційну, а в деяких зернах вона коливається від 11 до 50%. Засміченість посівів негативно позначається на роботі зернозбиральної техніки. Зелені бур'яни збільшують втрати, підвищують вологість зерна. Тому боротьба із засміченістю посівів - найважливіший резерв підвищення врожайності та ефективності використання зернозбиральних машин.

 
4. Існуючі технологічні схеми валкових жаток.

Обґрунтування мети та задач курсової роботи

 

Валкові жатки призначені для зрізання стебел при роздільному  збиранні і вкладання їх у валки для дозрівання і підсихання.

Валкові жатки бувають  причіпними або навішуються на комбайн, трактор чи самохідне шасі. За розташуванням різального апарата вони діляться на фронтальні і бічні. За призначенням жатки бувають загального призначення та спеціальні для прибирання певних культур.

За способом формування валка жатки розрізняють одно-, дво- і трипотокові. Однопотокові укладають валок за межами конструктивної ширини захвата. Двопотокові утворюють валок в викидному вікні, розташованому в кінці платформи жниварки. При цьому один потік скошеної маси утворюється транспортером жатки, а другий укладається безпосередньо через викидне вікно жатки за ріжучим апаратом. Трипотокові жатки формують валок в центральному вікні, по обидві сторони якого розташовані транспортери, які створюють два зустрічних потоки, третій потік утворюється в викидному вікні.

Для скошування хлібів у  валки використовують валкові жатки  ЗРС-5, ЖВН-6А, ЖВР-10, ЖРБ-4.2А, ЗРК-5, ЗРС-5.

В курсовому проекті  потрібно зробити технологічні розрахунки мотовила, різального апарата та загальні розрахунки валкової жатки. Обґрунтувати, чому саме обрана запропонована машина.

 

 

5. Агротехнічні вимоги, що пред’являються  до валкової жатки

 

До валкових жаток пред’являються вимоги по висоті зрізу, втратам вільним зерном, а також зрізаним і не зрізаним колосом, характеру укладання стебел в валок.

Висоту зрізу встановлюють в залежності від густоти і  висоти рослин. Відхилення від середньої  величини  1 см.

Втрати зерна при  скошуванні прямостоячого стеблостою не повинні перевищувати 0,5 %, полеглого – 1 %.

Розміщення стебел відносно поздовжньої не повинно перевищувати 25˚.

Стебла в валок повинні  укладатися рівномірно як за товщиною так і за шириною.

Огріхи при скошуванні сільськогосподарських культур в валок не допускаються.

При роздільному збиранні втрати зерна за валкової жаткою допускаються не більше 0,5% для прямостоячих хлібів і 1,5% для полеглих. Втрати зерна при підборі валків не повинні перевищувати 1%, чистота зерна в бункері повинна бути не менше 96%. При прямому комбайнуванні чистота зерна в бункері повинна бути не нижче 95%. За жаткою комбайна допускається до 1% втрат для прямостоячих хлібів і 1,5% для полеглих. Загальні втрати зерна через недомолот і з соломою повинні бути не більше 1,5% при збиранні зернових і не більше 2% при збиранні рису. Дроблення не повинно перевищувати 1% для насіннєвого зерна, 2% для продовольчого, 3% для зернобобових і круп'яних культур та 5% для рису.

 

 

6. Технологічні розрахунки

 

6.1. Розрахунок  мотовила 

Умови збирання.

Найбільша швидкість  граблини, υ_Н  = 2,3 м/с;

Поступальна швидкість  жатки:

мінімальна - υ_мін=1,5 м/с;

максимальна -υ_макс =2,3 м/с;

Довжина стебел - L_мін...L_макс =0,6...0,7 м.

Висота зрізу Н_мін...Н_макс=0,14...0,19 м.

Вибивання зерна  із колоса можливе при υ_кр=2,3 м/c.

Довжина колоса l_к,=0,065 м

 

1. Вибір  типу мотовила.

Із існуючих типів мотовил (універсальне ексцентрикове, жорсткопланчасте, копіювальне) в зв'язку з різноманітністю умов скошування рослин рекомендується вибрати універсальне ексцентрикове мотовило.

2. Кінематичний  режим.

Показник кінематичного  режиму λ визначається формулою:

 

,

, Приймаємо 

, Приймаємо 

 

3. Радіус  мотовила.

Радіус мотовила R вибирають із умови:

,      

де R΄ і R˝ визначаються за формулами:

,

,

Дані розрахунків приведені в таблиці 1:

 

L, м	0,6	0,6	0,7	0,7
Н, м	0,14	0,14	0,19	0,19
λ	1,8	1,4	1,8	1,4
R, м	0,345	0,537	0,383	0,595

, м            , м

, м            , м

, м

, м            , м

, м

Приймаємо R=0,47 м.

 

4. Кутова  швидкість граблини мотовила.

Максимальна ω_тах та мінімальна ω_тіп кутові швидкості відповідно дорівнюють:

,  рад/с               

 

, рад/с               

 

5. Кількість  граблин.

Кількість граблин Z визначається за формулою:

,

,                     

L'=L_cеp – розрахунок ведеться для усіх випадків скошування, у тому числі для можливого повного полягання стебел, м.

Із умови відсутності  двократної дії граблин на одне і  те ж стебло приймається ціле менше число граблин .

 

6. Кут  нахилу граблини.

0 ≤ α ≤  30.

Приймаємо  .

 

7. Висота  встановлення осі мотовила над  різальним апаратом.

, м

де l_п - довжина пальця граблини, l_п=0,15...0,20 м.

Для кращого очищення різального апарата від зрізаних стебел приймають мінімальну відстань між кінцями пальців мотовила і різальним апаратом ΔS=0,05 м. Тоді:

, м.     

Діапазон регулювання  мотовила за висотою:

, м.

 

8. Винос  мотовила відносно різального  апарата.

Мінімальний винос одержують, розмістивши вісь мотовила над спинкою ножа. Максимальний винос визначають графічно (див.креслення).

а_макс =  –0,16 м.

 

9. Коефіцієнт  дії мотовила на стебла.

Коефіцієнт дії мотовила К_Д на стебла визначається за формулою:

,

Величина  , м    

Ширина ділянки:

,

де В - ширина хорди на рівні верхівки стебла (визначається замірюванням В=0,203 м);

На кресленні  показано також і графічне визначення ширини ділянки в для негативного виносу мотовила.

 

6.2. Розрахунок різального апарата сегментно-пальцьового типу

 

Вихідні дані:

Мінімальна швидкість  жатки υ_мін = 1,3 м/с.

Висота зрізу Н_мін...Н_макс=0,14...0,19 м.

Сегмент має висоту h₁=54 мм, хід – 76,2 мм.

Питома робота на зріз рослин ε = 1,8 Нсм/см².

Відгини рослин взяті  із рис.

 

1. Величина  подачі:

 мм, 

k₁ - коефіцієнт пропорційності, k₁=0,7...0,9.

 

 

2. Частота обертання п кривошипного вала привода ножа

хв^-1,

Будуємо траєкторію абсолютного руху ножа (див.креслення).

 

3. Визначення площі, з якої стебла зрізуються за один хід ножа.

Площа, з якої стебла, зрізуються за один хід ножа, визначають за формулою:

 мм².

4. Визначення  висоти стерні.

Висота стерні після  зрізу стебел визначається за формулою:

,

Максимально можливе  поперечне відгинання стебла g₁ = 78 мм, поздовжнє  g₂ = 37 мм.

З максимально можливим поперечним відгинанням стебла:

 м

З максимально можливим поздовжнім відгинанням стебла:

 м

 

5. Побудування  графіка зміни швидкості руху  сегмента.

Швидкість:

м/с,

де   рад/с    

 

масштаб визначається за формулою:

 м/мм·с,

S - береться з креслення =50 мм.

на  початку різання на другому пальці:

 м/с,

в кінці різання на другому пальці:

 м/с.

 

6. Силовий  розрахунок різального апарата.

Розрахунок ведеться для різального апарата шириною  захвату один метр.

Середнє зусилля різання (див.рис.1):

Н,     

п_с - кількість сегментів на довжині ножа один метр, п_с=13;

Рис.1 Сили, які діють на ніж

 

Сила інерції, яка діє  на ніж:

 Н,

де  - маса ножа довжиною один метр, =2…2,5 кг;

Сила тертя Т:

 Н

де f - коефіцієнт тертя ножа, f=0,25...0,35;

β₁ – кут нахилу шатуна до площини ножа, β₁=25…35°.

Загальний опір переміщенню  ножа Р:

Н.

Потужність N (кВт), яка потрібна для привода ножа:

 кВт,

де υ_сер - середня швидкість ножа, м/с.

Швидкість υ_сер:

.     

 

6.3 Загальні розрахунки валкової жатки

 

Вихідні дані:

Маса одного зрізаного  стебла m_c = 2 г.

Урожайність зерна – 33 ц/га.

Співвідношення мас  зерна і соломи – γ_з:γ_с = 1:1,5.

Довжина колоса – l_к = 0,065 м.

При сушінні в валку  вологість зерна знижується від а = 0,28 до в = 0,13, а соломи і = 0,38 до m = 0,15.

Вигин одного стебла стерні стається при поздовжньому навантаженні R_в=0,45 Н.

Об’ємна маса валка ρ = 26 кг/м³.

Густота стеблостою Г = 400 шт./м².

Валок повинен бути підібраний комбайном з пропускною здатністю q = 6 кг/с на швидкості υ_к = 2 м/с.

 

1. Розрахунок  ширини викидного вікна.

Ширину викидного вікна (рис. 2) слід вибрати із умов відсутності утворення над ним склепіння. Утворення склепіння стебел транспортерами жатки не виникне, якщо:

 м

β - кут повороту стебел, які скидаються, β=45^о

Приймаємо В_вік = 0,8 м.

 

2. Розрахунок ширини захвату жатки.

 

 

Рис. 2 Схема для визначення параметрів викидного вікна

 

Із умов якісного обмолоту валка маємо ширину захвату жатки В:

 м

ε_В - коефіцієнт використання ширини захвату, ε_В=0,85…0,95;

Із умови утримання валка стернею маємо ширину захвату жатки В:

,

 м

α - кут між дотичною до перерізу валка в точці контакту зі стернею і горизонталлю, град; α=25...30^о (рис.3),

ν - коефіцієнт, який враховує зниження несучої здатності стерні, ν=0,3…0,85;

 

g - прискорення вільного падіння g=9,81 м/с²;

η_о - коефіцієнт нерівномірності розподілу маси валка за його шириною, η_о=1,1…1,5.

Рис. 3. Поперечний переріз валка

 

Для двопотокової жатки  ширина захвату з урахуванням захисних зон:

,

де п - розкидання валка відносно викидного вікна, м; п=0,25…0,35 м;

в₁ - захисна зона між валком, що укладається, і лівим кoлecoм (гусеницею), м; в₁=0,45…0,55 м;

d₁ - захисна зона між ще незрізаними стеблами і колесом (гусеницею), 0,7м.

Захисну зону d₁ можна прийняти із умов:

,

Двопотокова жатка не задовольняє пред’явленим вимогам.

Для трипотокової жатки  ширина захвату з урахуванням захисних зон:

 м

де В_вал – ширина валка, , м;

с - захисна зона між валком і ходовою частиною, м; с=0,25…0,35 м;

S - захисна зона, м; S=0,4…0,6 м.

Приймаємо трипотокову  жатку, В = 5,0 м.

 

3. Розрахунок  транспортера.

3.1.Швидкість транспортера

полотняного:

м/с

пасово-планчастого

м/с

де f₁ і f₂ - коефіцієнти тертя стебел відповідно по транспортеру і по настилу, f₁=0,5…0,8; f₂=0,15…0,4;

l₀ - шлях прослизання стебел відносно транспортера, l₀=0,5…0,7 м;

η - частина маси (сили тяжіння) стебел, яка сприймається пасами, η=0,7…0,9;

g - прискорення вільного падіння, g=9,81 м/с²;

 

 

3.2. Вибір типу транспортера  і місця розміщення викидного  вікна.

Довжина транспортера для  трипотокової жатки:

 м

Максимальна товщина шару стебел на транспортері

полотняного:

м

пасово-планчастого

м

 

Допустиму висоту шару на транспортері (рис.4) визначають за формулою:

м

де δ - відстань від верхнього шару стебел, що транспортуються, до траєкторії граблин, δ=50…100 мм;

C та і΄ - відстань верхньої вітки транспортера від різального апарата відповідно по горизонталі і по вертикалі, С=0,06…0,1м; і΄=0,04…0,06м.

 

Рис. 4. Укладання стебел на транспортері

 

Допускається застосування як полотняного, так і пасово-планчастого транспортера.

Із умови упорядкованого укладання стебел на транспортері визначають допустиму його довжину:

полотняного:

м

пасово-планчастого

м

де l_ЗР - довжина зрізаних стебел, м

 

L₀΄ - ширина потоку стебел, м, L₀΄=1,2l_ЗР, м;

Отже довжина 2,15 м задовольняє постановці пасово-планчастого  транспортера.

Визначають мінімальну ширину викидного  вікна 

для трипотокової жатки:

м

де μ - дослідний коефіцієнт, μ=1,3…1,9. Менші значення беруть при рідкому та короткому стеблостою.

Ширина викидного вікна В_вік = 0,8 м > 0,52 і достатня.

 

4. Розрахунок  відстані між колесами (гусеницями) і дорожнього просвіту енергетичного  засобу.

Ширина валка:

 м

де S΄ - площа перерізу валка,

м²

Відстань В_к між колесами (гусеницями):

,

При с = 0,3 м, В_к = 1,3 + 2ּ0,3 = 1,9 м.

 

Дорожній просвіт (дорожній просвіт приймають з врахуванням провалювання ходової частини в ґрунт):

 м

де Н_в – товщина валка, м;

Н_СТ – висота стерні, м.

 

7. Техніко – економічні  розрахунки

 

Визначаються продуктивність за одну годину роботи валкової жатки  та витрати праці на одиницю виконаної  роботи.

Продуктивність за годину роботи (га/год) визначається за формулою

W_ГОД. =0,1B_Р υ

τ = 0,1·5·2,3·0,8 = 0,92

де 0,1 – коефіцієнт;

     В – робоча ширина захвату валкової жатки, м;

     υ – поступальна швидкість жатки, км/год;

       τ – коефіцієнт використання часу зміни, τ = 0,75 – 0,85.

Витрати праці на одиницю  виконаної роботи (люд.год/га)

В

=n/W =1/0,92=1,08

де n – кількість робочих, які обслуговують агрегат, n = 1 люд.

 

8. Технічна характеристика  валкової жатки

 

Жатка складається з  таких елементів:

Молотило. Регулювати положення молотила щодо різального апарата можна за допомогою механізму гідроциліндрів підйомів молотила, підтримок жорстко з'єднаних з трубкою, штанг, важелів і декількох підйомних тяг. Якщо необхідно змінити величину початкового зазору між лопатями молотила і шнеком жатки, то послаблюємо болт телескопічної тяги, зрушуємо молотило по підтримок, в кожну сторону, і затягуємо болт.

Ріжучий апарат. Робочі поверхні пальцевих вкладишів повинні знаходитися в одній площині. Необхідно, щоб кінці сегментів і пальцевих вкладишів примикали один до одного, або мали зазор - в межах 0,3 ... 0,5 мм, (регулюють прокладками між пальцевим брусом і пластиною тертя) .. Зазор між притиском і сегментом допускається до 0,5 мм; його встановлюють прокладками. Вільне переміщення головки ножа в пазах направляючої регулюючої перестановкою головки по овальним отворам на передньому брусі, а при необхідності за допомогою шайб між переднім брусом і направляючої. Положення коромисла регулюємо переміщенням його осі по конусним пазах кронштейна домагаючись відхилення назад ланок ножа в крайніх положеннях на 2,5 мм. Середні лінії сегментів при цьому і пальців повинні збігатися, якщо відхилення перевищує 5мм його змінюють зміною довжини повзуна. Щоб уникнути поломки необхідно звернути увагу на вільне поєднання центрів сфер і стрижня коромисла.

Шнек жатки. Запобіжна муфта шнека повинна передавати крутний момент не менш 400Нм, Регулювання здійснюють одночасним затягуванням пружин. Козирок відбивається від шнека, встановлюють так, щоб зазор між ним і спіралями був мінімальний.

Похила камера. Натяг ланцюгів плаваючого транспортера здійснюється за допомогою гвинтів. Натяг транспортера припиняють, коли пружини стиснуті до розміру 90мм. Між гребінцями транспортера і днищем похилої камери в місці розташування нижнього валу повинен бути зазор 5 ... 10мм. Запобіжну муфту встановлюють на передачу крутного моменту 150Нм стиском пружини упирається в диск.

Копіювальні черевики. Залежно від стану культури, яка збирається необхідну висоту зрізу регулюють за допомогою копіювальних черевиків.

 

 

 

9. Охорона праці

 

Всі роботи по перевірці, регулюванню, ремонту вузлів і агрегатів  виконуйте тільки при непрацюючому двигуні. В цей час на рульовому колесі вивішуйте табличку “Не включати! Працюють люди!”:

– підніміть жатку  в верхнє положення i на штоку лівого гідроциліндра підйому опустіть запобіжний упор, а потім трохи опустіть жатку до спiвпадання упору з корпусом гідроциліндра;

– встановіть гвинтові домкрати в робоче положення, для чого їх переставте з трубчастої балки корпусу на упори поздовжніх балок i зафіксуйте;

– при регулюванні  або ремонті жатки з піднятим мотовилом встановіть попереджувальні  упори, які знаходяться на гідроциліндрах;

– в тих випадках, коли необхідно зняти мотовило, праву  підтримку попередньо закріпіть в опущеному стані страховим ланцюгом підтримки;

– при від’єднанні (приєднанні) жатки з приставкою від похилої  камери, а також при від’єднанні пожнивної частини від мотовила зафіксуйте механізм урівноваження на жатці, як при підготовці до транспортування її на візку, установіть штирі у вирізах важелів i при монтажі (демонтажі) похилої камери з жаткою;

– замінюючи ніж різального апарата, одягніть рукавиці i спрямовуйте його в пальцевий брус тільки дерев’яною оправкою;

– не проводьте роботи під жаткою до перекриття крана гідроциліндра підйому жатки та встановлення її на підставку;

– не допускайте на валкових жатках пробуксовування транспортерних стрічок, тому що це може призвести до загоряння хлібної маси i стрічок.

 

 

Висновки

 

Для скошування зерна  ми розрахували мотовило – універсальне ексцентрикове R=0,47 м з виносом мотовила а=0,16 м.

Розрахували сегментно-пальцевий  різальний апарат з зусиллям різання  Р=157 Н.