Конструктивно-технологическая схема роторной косилки

Конструктивно-технологическая схема роторной косилки

Курсовой проект

Тема:

"Конструктивно-технологическая схема роторной косилки"

Введение

Экономика нашей страны во многом зависит от состояния развития сельскохозяйственного производства.

Основными направлениями экономического и социального развития страны на 1986-1990 годов, на период 2000 года намечено довести валовой сбор картофеля до 90…92 миллионов тонн.

Главная задача сельскохозяйственного машиностроения заключается в комплексной механизации сельскохозяйственного производства, что означает применение машин и орудий не только на основных, но и на всех промежуточных операциях при возделывании различных культур.

В общем комплексе механизированных работ при возделывании картофеля, удаление ботвы картофеля является одной из главных операций. От качества удаления ботвы картофеля во многом зависит, сколько картофеля повредится во время работы.

В настоящее время удаление ботвы производят машины КИР-1,5Б, УДВ-3, а также удаление производится в картофелеуборочных машинах ККР-2, КОК-2, ККУ-2.

Удаление ботвы ботвоуборочными машинами является наиболее прогрессивной по сравнению с ботвоудаляющими рабочими органами, расположенными в картофелеуборочных машинах.

Однако существующие ботвоуборочные машины имеют ряд недостатков.

Роторные ботвоуборочные машины КИР-1,5Б и УДБ-3 удаляют около 60…70% ботвы, но ботву, расположенную в междурядье ножи роторов не захватывают.

Поэтому основной задачей курсовой работы является разработка двухрядного ротора.

.       
Обзор технологий возделывания картофеля и способов уборки ботвы

1.1    Технология возделывания картофеля

В зависимости от почвенно-климатических условий применяются следующие технологии возделывания картофеля.

Заворовская технология применяется на лёгких, средних и тяжёлых суглинистых почвах. Особенностью этой технологии является предварительная нарезка гребней (осенью или весной) для создания рыхлой структуры с целью оптимальных условий для развития картофеля и возможности уборки комбайнами.

Посадка картофеля проводится по схеме, показанной на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема посадки картофеля по заворовской технологии

Остальные операции проводятся по известным специальным картам.

Недостатком этой технологии является то, что многократное уплотнение междурядий колёсами приводит к ухудшению роста клубней в уплотнённом слое и большим затруднениям при комбайновой уборки.

Грядо-ленточная технология применяется в засушливых (Краснодарский край) и переувлажнённых (Дальний Восток) районах. Объёмная гряда в засушливую пору накапливает влагу, а при сильных дождях сбрасывает воду в борозды.

Кроме того, рядки посадок не уплотняются колёсами при обработках. Эта технология гарантировано даёт прибавку урожая на 30%.

Посадка картофеля проводится по схеме, показанной на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема посадки картофеля по грядо-ленточной технологии

Посадка картофеля производится картофелесажалкой КСМ-3А. А уборка - переоборудованным комбайном КПК-2-01.

Голландская технология применяется на средних и тяжёлых суглинистых почвах. Особенностью технологии является то, что весной проводится сплошное фрезерование почвы на глубину 12…14 сантиметров вертикально-фрезерными культиваторами. Затем проводится мелкая посадка картофеля, а через 12…15 дней формирование высокообъёмных грядок горизонтально-фрезерным культиватором. За счёт применения до всходов или по всходам гербицидов (например «зенкор») уничтожаются сорняки и в дальнейшем не проводятся механические обработки.

Это обеспечивает создание рыхлой структуры почвы с целью оптимальных условии для развития картофеля и возможности уборки комбайнами. Урожайность повышается в 1,5…2,0 раза.

Посадка картофеля проводится по схеме, показанной на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Схема посадки картофеля по голландской технологии: а - мелкая посадка; б - сформированные объёмные грядки

Гриммовская технология применяется на тяжёлых почвах, засорённых камнями. Особенностью её является то, что весной перед посадкой специальной машиной - камнеудалителем сепарируют из почвы комки и камни и укладывают их в заранее подготовленные борозды (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Схема укладки камней и комков в борозды

Далее картофель высаживают двухрядной картофелесажалкой, и убирается двухрядным комбайном.

Камнеудалитель может быть оборудован бункером или конвейером для загрузки транспортных средств. При движении машины камни собираются в бункер и вывозятся на край поля или загружаются в рядом идущий транспорт. Однако перевозка и разгрузка многих тонн камней делают его дорогостоящим. Кроме того, имеется опасность вывоза вместе с камнями верхнего слоя почвы.

Таким образом, в многообразных условиях России картофель необходимо выращивать по одной из распространённых интенсивных технологий в зависимости от почвенно-климатических условий, применять комплекс машин для её реализации и, в конечном итоге, получать высокие урожаи картофеля.

1.2    Способы уборки ботвы

Имеется два основных направления в осуществлении операции удаления ботвы при машинной уборке картофеля:

.        Предварительное удаление ботвы с поля перед уборкой клубней;

.        Отделение ботвы от клубней в картофелеуборочных комбайнах.

В некоторых странах (США, Англия) находит применение способ предварительного удаления (дефолиации) ботвы при помощи опрыскивания химикатами. Однако, учитывая, что опрыскивание необходимо производить за две-три недели до уборки, в большинстве районов нашей страны из-за сжатости сроков уборки этот способ неприемлем.

1.3    Агротехнические требования

·  Машина должна обеспечить 100% срез ботвы без сколов;

·        Плоскость среза должна быть не выше 2 см от верхушки грядки;

·        Количество ботвы со срезом выше 2 см должно быть не более 2%;

·        Срез ботвы должен происходить без вытаскивания клубней картофеля из грядок.

1.4    Рабочие органы для предварительного удаления ботвы

Устройства для предварительного удаления ботвы могут быть скомпонованы в виде отдельных самостоятельных машин или смонтированы как отдельные узлы на раме комбайнов перед подкапывающими рабочими органами.

Специальные машины для удаления ботвы известны двух типов: ботводробители, разбрасывающие ботву по полю, и ботвоуборочные машины, собирающие ботву в бункер.

Машины первого типа распространены в ряде стран (США, ГДР, ФРГ, Швеция), где ботва не используется как сырьё для приготовления силоса, а запахивается. В Советском Союзе, как правило, предварительное удаление ботвы производится ботвоуборочными машинами.

В устройствах, предназначенных для предварительного удаления ботвы, применяют рабочие органы трёх типов: теребильные, режущие, дробильные.

Теребильные рабочие органы интересны тем, что удаляют захваченные стебли ботвы полностью, не оставляя черешков и столонов на клубнях.

В ВИСХОМе исследовали ряд ботвотеребильных аппаратов различных типов, в том числе шнеко-роликовый ботвоудалитель с вращающимися навстречу друг другу роликами и ленточный клиноремённый аппарат, применяемый в льноуборочных машинах. В этом аппарате поднятая лифтерами ботва, захватывается клиновидными ремнями и подаётся на отводящий транспортёр.

Теребильные аппараты обоих типов оказались практически неработоспособными из-за сгуживания ботвы лифтерами, наматывания её на шнеки и пробуксовывания клиновидных ремней. Кроме того, они обеспечивали малый процент теребления ботвы, и захватывают ботву на большой высоте, по отношению к поверхности гряди.

Дисковый ботвотеребильный аппарат, предложенный И.Л. Полуночевым рисунок 1.5. (а), состоит из теребильного диска 2 с пальцами и сбрасывающего диска 1. Угол между двумя смежными пальцами составляет 15. Основным рабочим органом ботводробителя такого же типа с подвижными пальцами рисунок 1.5. (б) является диск 4 с пальцами 3.

Дисковые ботводробители имеют ряд серьёзных недостатков. Ботва в них наматывается на вращающиеся вертикальные валы, забиваются просветы между пальцами, повреждаются клубни, а из-за того, что теребильный диск наиболее эффективно работает при условии погружения в почву, часть ботвы сбрасывается в междурядья. Все указанные выше недостатки присущи ботвоотделителям как с неподвижными, так и с подвижными пальцами. Преимуществом ботвоотделителя последнего типа является возможность самоочищения пальцев от почвы и растительности вследствие подвижности пальцев и отсутствие наматывания ботвы на барабан.

На рисунке 1.5. (в) показан аппарат ленточного типа с защемляющимися шипами. Этот рабочий орган состоит из ведущего 5 и ведомого 7 шкивов, плоского ремня 6, на котором закреплены шипы 8. Теребление осуществляется нижней ветвью 9 ремня.

Рисунок 1.5 - Схемы ботвоудалителей

Исследования, проведённые в ВИСХОМе Т.Т. Кусовым, показали, что аппарат такого типа имеет по сравнению с теребильными аппаратами других типов лучшие показатели. Максимальную полноту теребления ботвы ленточный аппарат обеспечивает при скорости 1,2 - 1,3 м/с при скорости выше 3 м/с полнота теребления уменьшается, а количество разорванных стеблей возрастает вследствие того, что при повышенных скоростях процесс теребления переходит в процесс дробления.

На рисунке 1.5. (г) показан дисковый ботворез, состоящий из сферического диска 10, конического барабана 11и лопастей 12 для отбрасывания срезанной ботвы. Максимальное удаление ботвы сферическим диском составляет не более 45% при глубине хода диска в почве 3 см, окружной скорости 15 м/с и угле установки рабочей кромки относительно поверхности грядки 5. Недостатком его является то, что диск может работать только при погружении в почву, так, как упругость стеблей ботвы не пронзает усилия, необходимого для среза стебля, и происходит отталкивание стеблей дисками. При уборке картофеля с длинной ботвой последняя наматывается на вращающийся конический барабан.

Радиально-саблеобразный ботворез рисунок 1.5. (д) имеет двенадцать саблеобразных ножей 18 расположенных в два яруса в шахматном порядке и закреплённых на коническом кожухе 14 и диске 15. При движении аппарата вдоль грядки ножи срезают ботву, а лопасти 16 отбрасывают её в сторону убранного поля. Близки по конструктивному оформлению и принципу действия к данному аппарату цилиндрический ботворез рисунок 1.5. (е) установленный на однорядном комбайне фирмы Пакман (Англия), конический рисунок 1.5. (ж), с шарнирно закреплёнными ножами - на картофелеуборочном комбайне фирмы Амазоне (ФРГ) и плоский рисунок 1.5. (з) - на комбайне фирмы Самро (Швейцария). Результаты испытаний этих ботворезов на ЦМИС показали, что и цилиндрический, и конический, и плоский ботворезы срезают не более 50% ботвы. Наиболее полное удаление ботвы происходит при заглублении ножей ботвореза на 2 - 3 см в почву. Однако в этом случае ножи повреждают клубни, расположенные близко к поверхности. Ботву, полёглую и расположенную в междурядьях, ботворезы не захватывают. При работе комбайнов на полях с полёглыми растениями ботворезы удаляют ботву не более чем на 30%.

Испытания рабочих органов дробильного типа показали, что по сравнению с теребильными и режущими аппаратами дробильные более надёжны и имеют лучшие качественные показатели. Цепной дробитель рисунок 1.6. (а) имеет вертикальный вал с горизонтальным диском, с внешней стороны которого закреплены три калиброванные цепи длиной 450 - 500 мм. При вращении диска (n = 950 - 1100 об/мин) цепи располагаются горизонтально и дробят ботву, отбрасывая её на убранное поле. Достоинством цепного дробителя является простота конструкции, недостатком - сравнительно низкий процент удаления ботвы (50 - 60%), особенно при дроблении полеглой ботвы, и забивание при дроблении сильно развитой зелёной ботвы.

Вертикально-бильный ботводробитель рисунок 1.6. (б), применяемый в ГДР, представляет собой барабан 1 с шарнирно-закреплёнными билами 2. Расположение бил по длине соответствует поперечному профилю грядок, что предусматривает возможность захвата полёглой ботвы в междурядьях.

На рисунке 1.7. показана принципиальная схема ботводробителя, имеющего два ротора 1 и 2, вращающихся навстречу друг другу. Между ними сверху расположен шнек 3, служащий для отвода срезанной ботвы в сторону. Второй ротор снабжён резиновыми билами, что позволяет устанавливать его ближе к поверхности грядки.

Рисунок 1.6 - Схемы ботводробителей: а - цепной с вертикальным валом; б - молотковый с горизонтальным валом

Рисунок 1.7 - Схемы ботводробителя с двумя роторами (США)

1.5    Обоснование темы курсовой работы

Из приведённого выше обзора конструкций видно, что рабочие органы ботвоудалителей, не обеспечивают полного удаления ботвы картофеля, производят деформацию клубней картофеля, происходит наматывание ботвы картофеля на рабочие органы машины, что существенно снижает производительность и качество обработки.

Поэтому задача курсовой работы разработка ротора для работы в междурядье, с устранением недостатков других конструкций.

2.      
Конструкторская часть

Для проектирования машины зададимся следующими исходными данными:

.                Проектируем машину для уборки двух рядков картофеля, посаженного с междурядьем 1400 мм и высотой гряд h = 200 мм, по грядо-ленточной технологии.

2.       Ротор машины принимаем переменным D_{P min} = 350 мм.

.        Ножи размещают в два ряда и располагают по винтовой линии по длине ротора.

.        Передача вращения ротора от ВОМ трактора включает одноступенчатый конический редуктор с передаточным отношением i₁ = 1 и клиноременную передачу i₂.

.        Вес роторной машины G = 950 кг.

.        Коэффициент сопротивлению перекатывания машины f = 0,8

.        Мощность оси ВОМ трактора, затрачиваемая на работу машины N_M = 10 кВт.

2.1    Выбор схемы посадки картофеля

В соответствии с исходными данными междурядье берём 1400 мм и высоту грядок h = 200 мм, покажем это на схеме (рисунок 2).

Рисунок 2. - Схема посадки картофеля

2.2   
Выбор схемы ротора

Для лучшего удаления ботвы, в том числе и из междурядий диаметр ротора берём переменный, т.е. ножи ротора берутся переменной длины (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема ротора

где D_{P min} = 350 мм и h = 200 мм - заданы.

S - междурядье, S = 1400 мм, D_{P max} - максимальный диаметр резания, L - ширина захвата ротора.

Определяем максимальный диаметр резания D_{P max}:

D_{P max} = D_{P min} + 2h = 350 + 2 ∙ 200 = 750 мм.

Определим длину или захват ротора L:

L = 2 ∙ S = 2 ∙ 1400 = 2800 мм.

2.3    Схема четырёхрядной ботвоуборочной машины

По рассчитанным параметрам ротора вычерчиваем схему роторной ботвоуборочной машины (рисунок 4).

Рисунок 4. - Схема роторной косилки: 1 - прицеп; 2 - кожух; 3 - ротор с шарнирными ножами; 4 - шарнирный нож; 5 - опорное колесо

Технологический процесс протекает следующим образом. При движении агрегата ротор 3 с шарнирными ножами 4 вращаются от ВОМ трактора. Ножи 4 срезают, измельчают ботву и бросают её в трубопровод. Высота среза регулируется опорным колесом 5. Ширина захвата машины В_м = 2800 мм, машина убирает ботву с двух рядков.

роторный машина уборка картофель

2.4    Разработка кинематической схемы роторной машины

Для того чтобы роторная косилка производила качественный безподкорный срез, должна быть обеспечена необходимая линейная скорость ножа, которая должна быть больше критической скорости безподкорного среза, т.е.

откуда

где  - заданная критическая скорость безподкорного среза;

= 30 м/с;

 - заданный минимальный диаметр резания;  = 350 мм.

Определим частоту вращения ротора :

Принимаем.

По исходным данным при передачи вращения от ВОМ трактора в трансмиссии роторной машины имеется редуктор с передаточным отношением i₁ = 1 и клиноременную передачу i₂. Кинематическая схема будет иметь вид (рисунок 5).

Рисунок 5. - Кинематическая схема роторной машины: 1 - ВОМ трактора; 2 - редуктор; 3 - клиноремённая передача; 4 - ротор машины

Для того чтобы обеспечить найденную частоту ротора , найдём общее передаточное отношение и соответствующие i₁ и i₂, т.е.

где i₁ - заданное передаточное отношение; i₁ = 1;

i₂ - передаточное отношение клиноременной передачи.

Отсюда мы находим i₂ = 3,05.

2.5   
Расчёт привода ротора

Исходные данные: N_M = 10 кВт,  i₂ = 3,05.

Выбор сечения ремня.

Исходя из передаваемой мощности N_M и частоты вращения ведущего шкива  согласно рисунку 2.1 , выбираем ремень сечения Б. Из таблицы 2.1  выписываем параметры сечения:

b₀ = 17 мм; b_Р = 14 мм; h = 10,5 мм; L_P = 1600 мм; d_pmin = 125 мм; А = 138∙10^-3 мм². (Рисунок 6).

Рисунок 6. - Схема сечения ремня

Определение расчётного диаметра ведущего шкива d_p1 и мощности N₀ передаваемой ремнём в условиях задачи.

Для уменьшения количества ремней и увеличения их долговечности принимаем d_p1 на одно-два фиксированных значения больше d_pmin.

d_p1 = 180 мм с учётом, N₀ = 5 кВт.

Заключение

Проводя, анализ работы существующих ботвоуборочных машин мы установили, что ботвоуборочные машины недостаточно качественно удаляют ботву из междурядий.

Мы разработали улучшенную конструкцию ротора. Обосновали основные его параметры.

Список литературы

1.   Гудзенко И.П. Машины для возделывания и уборки картофеля. - М.: Колос, 1966, - 240 с.

2.       Грищенко Ф.В., Угланов М.Б. Новые картофелеуборочные машины. - М.: Колос, 1972, - 102 с.

.        Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1982, - 351 с.

.        Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 1994, - 751 с.

.        Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. - М.: Колос, 1984, - 320 с.

.        Угланов М.Б. Справочник механизатора - картофелевода. - М.: Агропромиздат, 1986, - 189 с.

.        Фере Н.Э. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. - М.: Колос, 1987, - 251 с.