Модернизация пальчиковой горки картофелеуборочного комбайна

Модернизация пальчиковой горки картофелеуборочного комбайна

"Модернизация пальчиковой горки картофелеуборочного

комбайна"

пальчиковый горка картофелеуборочный комбайн

Реферат

Пояснительная записка содержит стр., рисунков, таблиц, используемых источников литературы.

Перечень ключевых слов: ворох, грохот, лемех, копачи, транспортер, комкодавитель, прутковые элеваторы, встряхивающее устройство, сепаратор, пальчиковая горка.

Цель работы: модернизация пальчиковой горки картофелеуборочного комбайна .

Методы исследования: изучение конструктивных особенностей очистителей вороха отечественных и зарубежных картофелеуборочных комбайнов; проведение патентного поиска по авторским свидетельствам.

Получены результаты: модернизирован основной узел сепарирующего устройства (пальчиковая горка ) картофелеуборочного комбайна.

Эффективность: повышается качество сепарации, снижаются затраты на уборке картофеля.

Область применения: сельскохозяйственные кооперативы, крестьянские и фермерские хозяйства, TOO и другие хозяйства республики.

Введение

Производство картофеля является весьма трудоемким процессом. Из общих затрат труда на возделывание картофеля, постигающих 800 чел/час на 1 га, затраты труда на уборку составляют 45-60%, Это объясняется тем, что картофель с основной площади выкапывался до последнего времени картофелекопателями и простейшими копачами, а подбор клубней осуществлялся вручную.

Создание более совершенных картофелеуборочных машин является одной из актуальнейших задач, стоящих перед сельскохозяйственным машиностроением. При решении проблемы механизации уборки картофеля конструкторы и ученые столкнулись с рядом технических трудностей. Поэтому, несмотря на острую потребность в экономичных, производительных картофелеуборочных машинах и большие усилия, затраченные в течение многих лет ученые и конструкторы как в нашей стране, так и за рубежом, машины, удовлетворяющие агротехническим требованиям и пользующиеся спросом потребителя, созданы лишь в последние годы. Однако и эти конструкции нельзя считать вполне совершенными.

Специфические трудности механизации уборки картофеля связаны главным образом с тем, что плоды (клубни) этой культуры находятся под поверхностью почвы. Существуют два способа уборки корне-клубне плодов - тереблением (выдергиванием) плодов за ботву и подкапыванием их вместе с почвенным пластом.

Трудность осуществления процесса сепарации в картофелеуборочных комбайнах обусловливается рядом факторов, основные из которых: незначительное содержание клубней в подкапываемой массе почвы (не более 2%), крайняя восприимчивость клубней к механическим воздействиям; неблагоприятные для сепарации физико-механические свойства почвы (комковатость, пластичность, липкость), резкая изменчивость свойств почвы в зависимости от влажности, наличие в почве камней, корневищ, сорняков и других посторонних примесей.

Первоначально картофелеуборочный комбайн создавался на базе элеваторного картофелекопателя ТЭК-2. В пополнение к имевшимся на этой машине двум элеваторам в схему был включен ряд рабочих органов для более полного отделения клубней от почвы, ботвы и других примесей. На базе этих рабочих органов в начале пятидесятых годов были созданы конструкции комбайнов КОК-2 и ККР-2. Однако в связи с существенными недостатками технологических схем эти комбайны не нашли применения в сельском хозяйстве.

На основании результатов испытаний этих машин стало очевидным, что дальнейшее совершенствование картофелеуборочных комбайнов немыслимо без проведения глубоких научно-исследовательских работ. У нас в стране, и за рубежом выполняют многочисленные работы по исследованию и конструированию картофелеуборочной техники. В результате этих работ были созданы новые, более совершенные картофелеуборочные машины, обеспечивающие комплексную механизацию уборки картофеля.

1. Обоснование выбора темы

.1 Агротехнические требования, предъявляемые к картофелеуборочным машинам

Отечественные картофелеуборочные машины предназначаются для уборки картофеля, посаженного с междурядьями 60 и 70 см, Кроме того, они должны иметь приспособления, позволявшие использовать их при междурядьях 90 см.

При технологической схеме уборки, предусматривающей предварительное удаление ботвы с целью облегчения работы картофелеуборочных машин, специальная ботвоуборочная машина должна собирать в бункер не менее 70% урожая ботвы. Урожай ботвы может постигать 400 ц/га.

При уборке ботвы не допускается смятие рядков картофеля колесами агрегата, разрушение клубневых гнезд, извлечение клубней на поверхность поля или их повреждение. Ботвоуборочная машина должна собирать ботву в бункер и выгружать ее в транспортные средства или сбрасывать в конце гона в кучи. Емкость бункера должна обеспечивать сбор высокоурожайной ботвы на гоне длиной не менее 500 м. Должно быть также предусмотрено разбрасывание измельченной ботвы по полю.

Картофелекопатели и комбайны должны обеспечивать выкапывание клубней с глубины по 21 см, при ширине клубневых гнезд по 40 см.

Картофелекопатель должен извлекать на поверхность поля не менее 95% урожая клубней. При определении потерь клубни весом по 20 г не учитываются. Клубни, выкопанные двухрядным копателем просеивающего типа, поляны быть уложены полосой не шире 1м.

При раздельной уборке картофелекопатели должны укладывать выкопанные клубни в валки из двух, четырех или шести рядков, при этом должны оставаться проходы для колес комбайна-подборщика.

Ширина валка, образованного из двух выкопанных рядков, должна быть не более 70 см, а из четырех-шести рядков - не более 90 см. Толщина слоя почвы и клубней в валках не должна превышать 10 см.,

При работе картофелекопателей допускаются повреждения не более 3% клубней по весу. К поврежденным относятся клубни: раздавленные, разрезанные и надрезанные, с трещинами длиной по хорде более 20 см, с вырывами и потемнениями мякоти от ушибов глубиной более 5 мм и содранной кожурой в сумме более чем с 1/4 поверхности клубня.

Картофелеуборочный комбайн должен выкапывать картофель, отделять клубни от почвы, ботвы и прочих примесей и выдавать чистые клубни в бункер или непосредственно в рядом идущие транспортные средства. Он должен убирать картофель при гладкой и гребневой посадках, с различным урожаем клубней и состоянием ботвы (зеленой, отмершей, удаленной).

Комбайн должен собирать в бункер не менее 97% урожая картофеля. Потери всех видов не должны превышать 3%. Чистота картофеля в таре должна быть не менее 80%. Количество механических повреждений клубней всех видов допускается не более 12%.

Картофелекопатели должны агрегатироваться с тракторами класса 0,9 или 1,4 Т.

Подъем и заглубление лемехов картофелекопателей должны осуществляться от гидросистемы трактора.

Однорядные комбайны должны агрегатироваться с тракторами класса 1,4; 3,0 Т.

Подъем и заглубление лемехов комбайна необходимо осуществлять от гидросистемы как при движении, так и на остановках агрегата. Подкапывающие рабочие органы комбайна должны хорошо приспосабливаться к микрорельефу поля и обеспечивать равномерную глубину хода при различных заглублениях. Отклонение глубины хода лемехов от установленной допускается не более ±2 см.

Рабочие органы картофелеуборочных машин должны иметь предохранительные устройства, исключавшие их поломку при попадании камней и других посторонних предметов.

Однорядный комбайн должны обслуживать не более четырех человек, а двухрядный - не более шести (включая рабочих, занятых на переборочном столе).

Производительность двухрядных картофелекопателей установлена не менее 0,4 га/ч сменного времени, а картофелеуборочных комбайнов не менее 0,15 га/ч на каждый рядок.

Срок службы картофелеуборочных машин должен быть не менее 7 лет. Без замены быстроизнашивающихся деталей картофелекопатели должны обработать не менее 100 га, а комбайны не менее 50 га.

При раздельной уборке картофелеуборочный комбайн с подбирающим приспособлением должен собирать из валка, образованного копателем-валкоукладчиком, с двух или четырех-шести рядков не менее 95% клубней.

Производительность комбайна при подборе валка, образованного из двух рядков, должна быть не менее 0,3 га/ч, из четырех - 0,6 га/ч, из шести - 0,9 га/ч.

2. Обоснование основных параметров модернизированной машины

.1 Устройство модернизированного картофелеуборочного комбайна

Картофелеуборочный комбайн имеет законченную схему уборки картофеля. Он отделяет клубни от почвы, удаляет ботву, растительные и другие примеси, собирает клубни в бункер и выгружает их в транспортное средство. Комбайн состоит из основной рамы и подвешенных на нее рабочих органов. Комбайн имеет следующие основные органы и узлы: секция подкапывающая, элеватор основной, элеватор второй, ботвоудалитель, элеватор ковшовой, транспортер -переборщик, транспортер примесей, бункер, горка, колесо ходовое, площадка левая, площадка правая, шнек задний, привод, опора.

Секция подкапывающая комбайна выполнена в виде подвижной рамы посредством крепежа, закрепленной своей задней частью на основной раме посредством наклонов подвижной рамы в зависимости от рельефа почвы и вертикальных перемещений передней части рамы в зависимости от глубины выкапывания и от рельефа грядок в продольном направлении. Передняя часть рамы снабжена опорой, размещенной в вертикальном пазу основной рамы, исключающей поперечное смещение подвижной рамы от продольной оси комбайна.

На подвижной раме установлена два грядкообжимных катка, регулируемых по высоте в зависимости от глубины выкапывания клубней, после которых размещены два копача, каждый из которых выполнен в виде двух дисков, установленных с развалом, между которыми в нижней зоне установлен поддерживающий выкопанную массу лемех, а в верхних зонах - продольный шнек для подачи выкопанной массы от дисков на элеватор основной секции подкапывающей.

Элеватор основной состоит из пруткового полотна со встряхивающим устройством, над элеватором установлены шнеки для ворошения выкопанной массы.

За секцией подкапывающей расположены элеватор второй, горка пальчиковая, шнек задний, охваченные редкопрутковым транспортером ботвоудалителя. Горка пальчиковая состоит из широкой и узкой секции для подачи картофельного вороха в транспортер ковшовый.

На основной раме комбайна установлен ярус верхний, включающий: элеватор ковшовый с полотном прижимным, транспортер-переборщик пруткового типа и ленточного типа.

С правой и левой сторон комбайна на брусьях основной рамы установлены площадки для обслуживания комбайна и отбора примесей с транспортера и направления их в бункер. На левой площадке установлен гидрораспределитель с рычагами управления бункером.

В передней части основной рамы комбайна расположен бункер для сбора клубней емкостью до 1500 кг.

Комбайн снабжен быстро открывающимися оградителями, обеспечивающими безопасность при обслуживании и доступ к узлам при ремонте и смазке.

Разновидности современных картофелеуборочных комбайнов образовались в результате комбинирования и сочетания в разных вариантах сравнительно небольшого количества сепарирующих и вспомогательных рабочих органов, разных методов выдачи клубней, а также использования разных способов агрегатирования комбайнов с энергетическими средствами.

Если за основу классификации комбайнов принять их производительность, определявшую главным образом шириной захвата, то существующие комбайны можно разлепить на одно-двухрядные. В перспективе могут быть созданы комбайны трех- или четырехрядные.

По способу агрегатирования комбайны могут быть разделены на прицепные, полунавесные, навесные и самоходные. Первый и второй типы комбайнов, кроме того, могут быть подразделены на имеющие собственный двигатель для привода рабочих органов (моторные) или приводимые от ВОМ трактора (безмоторные). Однако отнесение комбайна к тому или иному классу или группе по перечисленным показателям еще не полностью характеризует его конструктивные и тем более технологические особенности. Поэтому в качестве важнейших классификационных признаков, характеризующих технологическую схему комбайна примем следующие семь показателей:

) полнота выполнения комбайном требующихся операций;

) последовательность выполнения операций технологического процесса;

) характер выполнения процесса сепарации мелкой почвы;

) тип основного сепарирующего рабочего органа;

) тип рабочего органа для отделения твердых примесей;

6) направление движения массы при осуществлении технологического процесса;

) способ сбора и выдачи клубней.

Могут быть и другие признаки, связанные с выполнением технологического процесса, по которым можно проводить классификацию, например: тип подкапывающего рабочего органа, тип ботвоудаляющего рабочего органа, но эти признаки не оказывают решающего влияния на технологический процесс, осуществляемый комбайном, поэтому в данной работе они не рассматриваются.

Картофелеуборочные комбайны должны выполнять следующие укрупненные операции: подкопать грядки с клубнями; отделить клубни от мелкой почвы, почвенных комков, камней, ботвы и растительных примесей; погрузить клубни в транспортные средства.

Следовательно, операции, которые обязательно должен выполнять картофелеуборочный комбайн, в большой степени зависят от характеристики поля, на котором он работает (почвенные условия, степень засоренности поля камнями и сорной растительностью), а также от урожайности картофеля. В идеальном случае, когда уборка производится на не засоренном поле с ровными по высоте грядками, на легко просеваемой не комковатой почве, в которой отсутствуют камни, при урожае 20 т клубней на 1 га, комбайн может удовлетворительно выполнять поставленную перед ним задачу, производя всего четыре технологические операции: подкапывание грядки, отделение мелкой почвы, отделение ботвы и загрузку клубней в транспортные средства.

Комбайн для таких условий может быть очень простым по технологической схеме и конструкции. Однако практически трудно рассчитывать, что такой комбайн благодаря его простоте найдет широкое применение, так как идеальные условия встречаются очень редко.

Стремление конструкторов сделать комбайн более универсальным, пригодным к использованию в различных условиях, привело к тому, что на комбайны стали устанавливать копирующие устройства, рабочие органы для отделения и разрушения комков, отделения камней и растительных примесей, бункеры для сбора клубней. Такой комбайн более тяжел, громоздок и энергоемок по сравнению с комбайном, рассчитанным только для работы в легких условиях, но имеет более широкое применение.

Рациональность конструкции картофелеуборочного комбайна, как и других сельскохозяйственных машин, может быть оценена по трем группам показателей: агротехническим, характеризующим качество выполнения заданных процессов; технико-экономическим, показывающим реальную пользу от применения его в хозяйстве и конструктивным, отображающим степень совершенства конструкции (габариты, вес, удельная металлоемкость и т.п.).

Испытания комбайнов "Пакман", "Самро", "Амазоне" и пр., в схемах которых операция удаления ботвы перенесена в начало технологического процесса, перед подкапыванием пласта, показали, что ботва удаляется не полностью. Оставшиеся столоны потом приходится отрывать вручную. Испытания не выявили также преимуществ этой операции сразу после подкапывания перед сепарацией мелкой почвы (комбайны "Монарх", "Хассия").

Особо следует остановиться на оценке пневматических баллонов, так как до сих пор нет единой точки зрения на целесообразность их применения в схеме картофелеуборочного комбайна. Анализ материалов испытаний показывает, что влияние баллонов проявляется на средней суглинистой почве только при влажности порядка 13-20%. Об этом же говорят проведенные в ВИСХОМе эксперименты. При влажности суглинистых почв выше 22% баллоны не делают преимущества, так как не разрушают, а сплющивают комки. В этих случаях преимущество отечественных комбайнов по чистоте клубней в таре является следствием лишь большей длины сепарирующих рабочих органов. То же самое можно сказать о работе комбайнов на легких супесчаных почвах.

Баллоны в этих условиях также не повышают сепарирующую способность комбайна. Все же учитывая, что суглинистых почв в России больше, чем песчаных, и комбайны применяются в большинстве случаев, когда влажность почвы находится в оптимальных пределах, следует сохранить пневматические баллоны в схеме комбайна.

Изучение работы картофелеуборочных комбайнов, имеющих различные технологические схемы, позволяет сделать вывод о наиболее целесообразной последовательности выполнения операций: кодирование грядки, подкапывание почвы, основная сепарация мелкой почвы, разрушение комков, вторичная сепарация мелкой почвы, удаление ботвы, отделение мелких растительных примесей, отделение комков (камней), затаривание клубней в бункер и выгрузка в транспортные средства.

Из рассмотренных схем технологического процесса комбайна предпочтение заслуживает компоновка в два яруса с обратным направлением потока.

Основные преимущества такой компоновки следующие:

. Рабочие, органы комбайна расположены в два яруса с противоположным направлением патока, что позволяет сохранить, прямоточность технологического процесса, значительно сократить длину комбайна (около 6,5 м).

. Барабанный грохот, который ранее применялся в конструкциях главным образом как сепарирующий рабочий орган, использован как подъемный транспортер, что позволило отказаться от эксплуатационно-ненадежных ковшовых элеваторов и поднимать массу вертикально вверх без увеличения габаритов машин.

. Имеющийся поворот массы под углом 90° используется в технологическом процессе для частичного разделения компонентов методом раскатывания.

. Наклонный переборочный стол расположен над сепарирующими рабочими органами, что позволило разместить рабочих с двух сторон стола и вывести их из зоны запыления.

. Благодаря тому, что выходная часть переборочного стола расположена над первым сепарирующим рабочим органом, появилась возможность при необходимости направлять массу на повторную сепарацию.

. Не увеличиваются поперечные размеры машины.

3 Определение основных конструктивных, технологических , энергетических и экономических показателей модернизируемой машины

.1 Анализ патентных исследований

Анализ патентных исследований проводился по фондам МГУ им. Н.П. Огарева. Поиск проводился по странам СНГ, Великобритании, Германии, США, Японии и Швейцарии. Анализ проводился по интересующей нас теме, т.е. сепарации почвы. Картофелеуборочные комбайны, производимые в России: последняя модификация картофелеуборочного комбайна КПК-2 начала выпускаться в 1989 г., которая внедряется в сельском хозяйстве страны. Для более активной сепарации в этом комбайне установлены продольные и поперечные шнеки.

Для комбайнов выпускаемых в Великобритании, наиболее характерными являются конструкции, выпускаемые фирмами Джонсон и Рут харвестер. Картофелеуборочный комбайн "Джонсон" имеет плоский лемех в сочетании с дисками, элеватор для просеивания почвы, разреженный ботвоудаляющий транспортер для загрузки клубней в рядом едущие транспортные средства. В последние годы фирма работала над созданием трех моделей комбайнов, из которых "Джонсон мейджер" является усовершенствованным описанного выше образца. Он имеет подъемный барабан и переборщик, расположенный над сепарирующими рабочими органами. Большинство последних моделей комбайнов, выпускаемых в Германии, имеет прямоточную схему движения массы с расположением переборочного транспортера над сепарирующими рабочими органами. Особый интерес представляет комбайн "Хассия" фирмы Тростер. Он отличается от других комбайнов боковым расположением подъемного барабана, а также применением оригинального скребкового сепаратора, осуществляющего отделение почвы и ботвы от картофеля.

В США ведущее положение по выпуску картофелеуборочных комбайнов занимают фирмы Джон Бин, Локвуд, Монарх салес компани, Леймстон Мэшин энд Фармхенд. Комбайн "Фармхенд" двухъярусный с передачей массы на переборочный стол, расположенный под сепарирующими рабочими органами. Оригинальным является способ удаления ботвы. Ведущее полотно в верхней части подъемного транспортера продувается воздушным потоком, создаваемым вентилятором. В результате этого ботва прижимается к полотну и выносится из машины.

.2 Обоснование конструкторского расчета

С введением в хозяйствах самофинансирования и хозяйственного расчета работники стали более заинтересованы результатами и качеством выполняемых сельхозработ. К примеру при уборке картофеля особое внимание необходимо уделить как полноте уборки, так и чистоте уборки собранного картофеля, т.к. большое количество почвенных примесей увеличивает затраты на переборку картофеля. В данном дипломном проекте рассматривается проблема улучшения отделения почвенных примесей от клубней в картофелеуборочном комбайне .Это достигается тем, что комбайн снабжается дополнительным горизонтальным пальцевым транспортером .

Горизонтальный пальцевый транспортер устанавливается внутри ковшового транспортера над загрузочным транспортером-переборщиком. Пальцевый транспортер имеет консольно закрепленные на его тяговом элементе пальцы, а задняя часть загрузочного транспортера снабжена направляющим полозом, расположенным под упомянутыми пальцами. Кроме того, задний конец загрузочного транспортера на раме посредством упругих элементов, которые выполнены в виде двух расположенных сверху и снизу загрузочного транспортера пружин и снабжены механизмом регулирования их жесткости. Загрузочный транспортер имеет механизм привода в колебательное движение, который выполнен в виде установленного на его раме дисбаланса. Технологический процесс уборки картофеля, осуществляемый машиной, протекает следующим образом. Клубненосная масса, предварительно отсепарированная от почвенных и растительных примесей на рабочих органах комбайна из ковшового транспортера на одну из ветвей горизонтального транспортера. Передаваемая на пальцы вибрация от загрузочного транспортера через направляющий полоз обеспечивает ориентацию клубней для свободного их прохода наименьшим сечением сквозь просветы пальцев. Почвенные комки и другие примеси, превышающие по размеру клубни картофеля, выносятся за пределы ковшового транспортера и в зоне охвата тяговым элементом ведущего шкива сбрасываются с пальцев за счет увеличения просветов между ними и возникающих центробежных сил: Комки почвы, поступившие вместе с клубнями на загрузочный транспортер, в процессе перемещения подвергаются воздействию колебаний, в результате чего они разрушаются и сепарируются. Отсепарированные клубни подаются в бункер. В зависимости от условий уборки и типа почвы путем регулирования жесткости пружин и подбора веса груза изменяют амплитуду колебаний загрузочного транспортера. Таким образом, использование в схеме комбайна горизонтального пальцевого транспортера в сочетании с вибрационным загрузочным транспортером улучшает процесс отделения почвенных примесей от клубней. Для интенсификации просеивания почвы в верхнюю часть пруткового элеватора вводится встряхивающее устройство.

Встряхивающее устройство представляет собой обрезиненные эллиптические колеса, посаженные на один вал, устанавливаемые взамен верхних поддерживающих роликов. Привод вала с эллиптическими колесами осуществляется от вала привода пруткового транспортера посредством цепной передачи. Крепление вала с подшипниковыми узлами к раме осуществляется посредством крепления крышек подшипников к раме.

3.3Технологический процесс работы картофелеуборочного комбайна

При движении агрегата по полю катки, перемещаясь по грядкам, осуществляют заданную глубину выкапывания и частичное разрушение комков в грядке. Диски вырезают клубненосные пласты грядок, несколько сжимают его и подают на поверхность лемехов на элеватор основной при этом продольные шнеки, способствуя передаче пласта от дисков на полотно элеватора основного, осуществляют дополнительное крушение пласта, осуществляют частичное измельчение и отрыв ботвы от клубней. Очищенная масса подается к шнекам, которые осуществляют интенсивное крошение комков почвы, просыпание почвы между прутками полотна, вывод почвы и мелких примесей на убранное поле в просвет между шнеком и полотном

Несколько суженный с двух рядков поток массы с элеватора основного поступает на редкопрутковый транспортер ботвоудалителя, который выносит крупные неразрушенные комки почвы, ботву и растительные остатки на убранное поле позади комбайна. Клубни и оставшиеся примеси проваливаются в просвет между прутками ботвоудалителя на элеватор второй, который частично просыпая мелкую почву в зазоры между прутками, подает массу на пальчиковую поверхность горки. В зависимости от угла наклона горки картофель или скатывается в транспортер ковшовый или поступает вместе с примесями к шнеку заднему, который пропуская мелкие примеси или растительные остатки под собой остальную массу подает на левую половину пальчиковой горки.

Горка, работая по общеизвестному принципу, осуществляет дополнительную очистку и подачу клубней в транспортер ковшовый, из ковшей которого масса подается на транспортер сопроводительный, который подает ее на транспортер-переборщик. С транспортера-переборщика клубни подаются в бункер.

3.4 Обоснование конструктивного расчета сепаратора дополнительной очистки

С введением в колхозах и совхозах хозяйственного расчета и самофинансирования работники хозяйств стали более заинтересованы в качестве сельхозработ и сельхозмашин. К примеру, при уборке картофеля особое внимание необходимо уделять как чистоте уборки, так и чистоте урожая, собранного картофеля, т.к. большое количество земельных примесей увеличивает затраты на переборку картофеля. В данном дипломном проекте модернизацией картофелеуборочного комбайна КПК-2 является создание пальчиковой наклонной горки с клубнеотражателем в конце технологической линии. Модернизация комбайна обусловлена тем, что при работе на тяжелых и переувлажненных почвах происходит неполная сепарация почвы и в бункер комбайна идет картофель с некоторыми примесями земли из подкапывающего пласта. Для пояснения приводим принципиальную схему движения пласта с правого и левого копачей по транспортерам подкапывающей секции.

Рисунок .1 - Схема движения пласта

- диск выкапывающий; 2 - шнек продольный;

- шнек боковой правый; 4 - шнек боковой левый;

движение пласта с правого копача;

движение пласта с левого копача.

Из приведенной выше схемы видно, что подкапывающий пласт с правого копача разрушается более эффективнее нежели пласт, идущий с левого копача, который разрушается менее эффективно.

Для устранения этого недостатка при работе комбайна на тяжелых почвах в дипломном проекте разработана наклонная пальчиковая горка для дополнительной сепарации почвы. Она представляет собой пальчиковый транспортер прорезиненный надетый на стальные барабаны. Ширина транспортера составляет 800 мм. Такая ширина обусловлена тем, чтобы транспортер наклонной горки полностью закрывал транспортер загрузочный и картофель с ковшового элеватора попадал прямо на наклонную горку. (лист 6, поз.7).

Вращение транспортера наклонной горки в обратную сторону. Картофель падая из ковшового элеватора на наклонную горку скатывается по наклонной поверхности на загрузочный транспортер, а оставшиеся части земли застревают между пальчиками транспортера и выносятся на скатный лоток, откуда попадают на поле. Если же некоторый картофель устремляется вместе с землей, а на его пути стоит клубнеотражатель, который представляет собой две горизонтально расположенных пластины к поверхности горки и под углом друг другу. Угол между пластинами регулируется винтом в зависимости от загрязненности картофеля.

Дополнительная наклонная горка проста в монтаже и демонтаже. Для ее установки на комбайн необходимо привернуть болтами четыре стойки, на которых держится пальчиковая горка. Стойки боковые сварены между собой в целях меньшей вибрации. Крепятся стойки к раме загрузочного транспортера. Привод ремнями осуществляется от загрузочного транспортера.

При работе на хорошо сепарирующих почвах дополнительная наклонная горка демонстрируется

Рисунок 2 - Схема крепления пальчиковой наклонной горки.

- загружающий транспортер; 2 - наклонная горка; 3 - сварная рама горки;

- рама загружающего транспортера

3.5 Определение основных конструктивных показателей

Длину резиновых пальчиков на полотне выбираем из конструктивных соображений, она будет равна 40-60 мм. Большую длину пальчиков делать не эффективно, т.к. при работе они будут и не будут выполнять своих заданных функций.

Шлицевые соединения подбираем по таблице стандартов в зависимости от диаметра вала. В нашем случае z=6 - количество шлицов; h=6 - высота поверхностного контакта зубьев; l = 80 мм - длина шлица.

Шлицевые соединения проверяют на сжатие рабочей поверхности, для прямотечных шлицов по ГОСТ 114425-75.

σ = Т / (S_F * l) ≤ [σ],

σсм = σт / h * Kcм * Кд,

где Т- передаваемый момент, Н.м;

S _F - удельный суммарный статический момент площади рабочей

поверхности соединения относительно оси вала.

S _F = 308 мм ³;

h - коэффициент запаса прочности;

h = 1,25 ÷ 1,4;

σ - предел текучести;

Ксм = (1,1 ÷ 1,6) - коэффициент смятия;

Кд = 1 - коэффициент концентрации нагрузки от закручивания вала.

Момент на валу находится по формуле:

Т = 9,55 * Рр / n,

где Рр - передаваемая мощность, кВт;

n - частота вращения вала, мин¹.

Расчетную мощность для шлицевого соединения вычисляем из соотношения:

Рр = Кп * Р,

где Кп - коэффициент запаса прочности для шлицевого соединения;

Кп = 1,8…2,2, [4]

Р = N, [4]

Рр = 2 * 1,84 = 3,68 кВт

Т = 9,55 * 3,68 * 10 ³ / 175 = 200 Н*м

Определяем допускаемое напряжение на смятие при = 540 мПа для стали 45;

n =1,3; К₃ = 1; Кр = 2,5

Ксм = (1,1 * 1,0) К₃ * Кр = 2,75…4

Принимаем Ксм = 3,2; Кд = 2,3, тогда

[σсм] = δ / n * Ксм * Кд,

= Т / S _F * l = 6,2 * 103 / 308 * 80 * 10-9 = 25,4 Мпа,

или σ = 25,4 < [σсм] = 56,4.

Следовательно, прочность шлицевого соединения удовлетворяет заданию.

3.5.1 Расчет шлицевого вала

Диаметр расчетного сечения вала определяем по формуле:

d =

где Тк = Т; Т = 200 Н*м - крутящий момент в расчетном сечении вала;

[τк] = 20 ÷ 25 МПа - допускаемое напряжение при кручении.

d = мм.

По ГОСТ 6636-69 принимаем диаметр выходного конца вала под подшипник d = 35 мм.

Определяем силы действующие на вал. Окружная сила на валу определяется по формуле:

Ft = 2T / d,

Радиальная сила на валу определяется

Fr = Ft * tg α, где α = 20^о,

Fr = 11400 * tg 20^o = 4,149 кН.

Силу действия на вал раскладываем [Fn] на составляющие в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Fb = Fn * sin θ = (3668 * sin 30 ^o) = 1834 Н;

Fr = Fn * cos θ = (3668 * cos 30 ^o) = 3176 H;

Определяем опорные реакции.

∑Мб = 0 - Fb * 70 - Ft * 330 + Rrb * 410 = 0;

Rrb = Fb * 70 + Ft * 330 / 410 = 1834 * 70 + 3140 * 330 / 410 = 2847,68 H,

∑ Мr = 0 - Fb * 480 + Rбв * 410 + Ft * 80 = 0 ,

Rбв = Fb *480 - Ft * 80 / 410 = 1834 * 480 - 3149 * 80 / 410 = 1532 H,

Проверим правильность определения реакций

∑Y = Fb - Rбв - Ft + Rrb = 0,

∑Y = 1834 - 1532 - 3149 + 2847 = 0

Из выражения видно, что реакции выбраны правильно.

Строим эпюру изгибающих моментов Мв, для чего определяем их значения в характерных сечениях вала.

В сечении А Мв = 0;

Б Мв = Ft * 70 * 10^-3 = 1834 * 70 * 10^-3 = 128,3 Н*м;

В Мв = Rrв * 330 * 10^-3 = 2847 * 330 * 10^-3 = 939,7 Н*м;

Г Мв = 0.

В горизонтальной плоскости.

Опорные реакции определяем по формуле:

Rгr = Ft * 70 - Ft * 310 / 410 = 3176 * 70 - 3176 * 310 / 410 = 1859 H;

∑МБ = 0 - Ft * 310 + RБГ * 410 - Fr * 80 = 0

∑RБГ = Ft * 310 + Fr * 80 / 410 = 3186 * 310 + 1146 * 80 / 410 = 2785 H;

∑Мг = Ft - RБГ + Fr + Rгr = 3176 - 2785 + 1146 + (-1859) = 0;

Реакции выбраны правильно.

Строим эпюру изгибающих моментов Мг, для чего определяем их значения в характерных сечениях вала.

В сечении А Мг = 0

Б Мг = Fг = 70 * 10^-3 = 3176 * 0,07 = 225,52, Н*м;

В Мг = Rгr * 330 * 10^-3 = (-1895) * 0,33 = - 613,47 Н*м;

Строим эпюру крутящих моментов. Передача вращательного момента происходит вдоль оси вала от середины ступицы.

3.5.2 Подбор подшипников качения на конечные опоры

Определяем эквивалентные нагрузки

Рэ` = U * x * F₂ * Kт * K_β,

Где U = 1,1 - коэффициент радиальной нагрузки,

Х = 1 - коэффициента осевой нагрузки,

Кт = 1 - температурный коэффициент,

К_β = 1,3 - коэффициент безопасности,

Рэ`= 1,1 * 1146 * 1,3 = 1489,8 Н,

Определяем необходимый ресурс, млн.об.

α`10n = α10n * 60n / 10 ⁶

где α10n = 10000 г - расчетная долговечность подшипника (срок службы);

n = 80 об\мин - максимальное значение оборотов вала пальчатой горки.

Рисунок .3 - Эпюра изгибающих моментов

Определяем необходимый ресурс, млн.об.

α`10n = α10n * 60n / 10 ⁶

где α10n = 10000 г - расчетная долговечность подшипника (срок службы);

n = 80 об\мин - максимальное значение оборотов вала пальчатой горки.

α`10n = 10000 * 60 * 80 / 10⁶ = 48 млн.об.

Из формулы α`10n = (G / P) - определяем динамическую грузоподъемность:

G = P * α`10n,

где r = 3 - коэффициент шариковых подшипников

G = 1489,9 * 43 1/3 = 5,3 кН.

Из таблицы \ 3 \ по ГОСТ-8338-75 выбираем радиальный шарикоподшипник типа 000№ 307.

3.5.3 Расчет сварочного соединения рамы пальчиковой горки

Определяем допускаемое напряжение в сварочном шве:

[σ] = Rm / K * 100,

где Rm - расчетное сопротивление с учетом неоднородности материала.

Rm = 0,9 мПа;

К - коэффициент перегрузки;

К = 1,2.

[σ] = 0,9 / 1,2 * 100 = 750 мПа;

Определяем напряжение растяжения:

σр = Р / lS ≤ [σр`],

где l - длина шва, мм;

l = 0,2 м = 200 мм.

S - толщина соединяемых элементов;

S = 0,01м = 10 мм.

Р = F - допустимая растягивающая сила;

[σр`] - допускаемое напряжение при растяжении.

[σр`] = 700 Мпа - для стали 45

Р = [σр`] * l * S,

Р = 700 * 0,2 * 0,01 = 1,4 кН.

При растяжении стыковых швов σр = [σр`], значит выбранный нами материал выдержит возникающие нагрузки.

3.6 Расчет энергетических показателей

Расчетную производительностьза час работыф определяют по формуле:

W_ч = В * U * Т,

где В - рабочая ширина захвата , м

U- поступательная скорость комбайна,км/ч,

Т- коэффициент использования времени смены

Wч = 0,1* 1,4 * 8 * 0,9 = 1,0 га/ч

Загрузка картофелеуборочного комбайна зависит от скорости его движения, глубины подкапывания и формы грядок, урожайности клубней и ботвы и других факторов.

Общая загрузка комбайна массой

=Q_n+Q_кл+Q_б, кг/с.

где Q_n - загрузка подкапываемой почвы;_кл - загрузка клубнями;_б - загрузка ботвой.

Средняя секундная загрузка комбайна подкапываемой массой (почвой и клубнями) без учета разницы в удельном весе клубней составляет:

Q_ср=Q_n+Q_кл≈SV_mj_n кг/с

где S - площадь сечения накапливаемого пласта. (Для двухрядной машины при глубине подкапывания 0,18 - 0,20 см. и гребневой посадке S=0,1 - 0,15 м²)

Примем S = 0,15 м²;_m - поступательная скорость агрегата, V_m = 2,2 м/c,_n - объемный вес почвы в кг/м^3,

Q_ср=0,15*2,2*1,2*10³=270 кг/с.

Поступление клубней в комбайн может быть определено по формуле:

Q_кл=0,1*i*m*G_кл*V_m кг/с;

где G_{кл -} урожай клубней в т/га, G_кл=20,66 т/га;

Q_кл=0,1*2*0,7*20,66*2,2=4,33 кг/с.

При определении поступления клубней необходимо учитывать возможность работы комбинированным способом, когда в комбайн поступают клубни с одного - четырех рядков, уложенные в междурядья.

Для расчета рабочих органов, производящих отведения комков и камней, а также переборочных транспортеров необходимо знать количество клубней, поступающих в машину, которое зависит от среднего веса клубней.

клубней/с;

где g_кл - средний вес клубня в г, g_кл=67,1 г

клубней/с=3879 клубней/мин.

Подкапываемый пласт содержит всего 1-2% клубней, поэтому при расчете основного сепарирующего рабочего органа приближенно можно пренебречь разницей в объемном весе почвы и клубней и загрузку комбайна определять по формуле.

Кроме того, в машину поступает ботва, секундная загрузка которой Q_б может быть определена по формуле:

Q_б=0,1*i*m*G_б*V_mкг/с;

где G_б- урожай ботвы в т/га, G_б=6,92 т/га.

Q_кл=0,1*2*0,7*6,92*2,2=1,45 кг/с.

Общая загрузка комбайна массой

=265,67+4,33+1,45=271,45 кг/с;

Процентное содержание компонентов в общей массе:

почвы

клубней

При прямом комбинировании смесь, поступающая в комбайн, обычно характеризуется следующим составом 97-98% почвы; 1-2% клубней и 0,5-2,5% ботвы и других растительных примесей

4.Расчет экономических показателей

При расчете экономической эффективности орудия были использованы ГОСТ - 23728, методические указания ВИМ. По расчету экономической эффективности новых технологий и средств механизации использовались методические указания ВИСХОМ. Для расчета технико-экономических показателей использовались нормативные данные и литературные источники [6].

Так как необходимо установить эффективность использования предлагаемого орудия по фактическим затратам, определяющим себестоимость работ, расчет велся по прямым эксплуатационным затратам.

Расчет оптовой цены комбайна производился из стоимости одного килограмма конструктивной массы. Учитывая относительно высокую стоимость изготовления, коэффициент сложности принимается равным 1,3.

Оптовая цена

 руб,

где Б_бал = балансовая цена КПК-2, руб;_КПК - масса КПК-2, m_КПК=2800 кг;_М - масса модернизированного КПК-2, m_M=2890 кг,.

Балансовая стоимость машины определяется путем умножения оптовой цены на коэффициент 1,1.

Б_б2 = Б_опт * 1,1 = 1596700 * 1,1 = 1756400 руб.

Часовая производительность определялась исходя из экспериментальных данных при коэффициенте использования рабочего времени 0,85. Исходные данные для расчета технико-экономических показателей приведены в табл. .

. Прямые эксплуатационные затраты на единицу работы.

a)       заработная плата рабочих

,

б) амортизационные отчисления на реновацию машины

 руб.

 руб.

в) затраты на ремонт

 руб.

 руб.

г) комплексная стоимость горючего

 руб,

 руб,

U₁=21,6+704,3+842,9+32,8+0,1=1601,7 руб.

U₂=12+639,2+694,3+18,3+0,1=1363,9 руб.

. Удельные капитальные вложения на 1 га

 руб/га;

 руб/га;      1

. Приведенные затраты на 1 га

J=U+E_Н+К_y

J₁=1601,7+0,15*4958=2345,4 руб/га,

J₂=1363,9+0,15*4085=1976,65 руб/га,

. Годовой экономический эффект

 руб.

5. Затраты труда (трудоемкость) на 1 га

 чел/час

 чел/час

Результаты расчета технико-экономических показателей приведены в таблице.

Таблица

Наименование показателей	Значение показателей		Разница в единицах
	базовой	новой
1.Прямые эксплуат. затраты на единицу работы, руб/га	1601,7	1363,9	237,8
А)заработная плата рабочих, руб	21,6	12,0	9,6
Б)амортизационные отчис. на реновацию машины, руб	704,3	639,2	65,1
В)затраты на ремонт, руб	842,9	694,3	148,6
2. удельные капитальные вложения, руб/га	4958	4085	873
3. Приведенные затраты на 1 га, руб.	2345,4	1976,65	368,75
4. Затраты труда на 1 га, чел/час	0,8	0,5	0,3
5. Годовой экономический эффект,руб	158562,5 Э=(U1-U2)*Wr Э=(1601,7-1363,9)*430=102254 руб Срок окупаемости капитальных вложений определяется по формуле где Ток - срок окупаемости капиталовложений, лет; К - сумма капиталовложений К = 566400  года. Заключение В данной курсовой работе решены следующие вопросы: 1. Проведен литературный и патентный анализ существующих дополнительных сепарирующих устройств картофелеуборочных комбайнов. 2. Предложена конструкция пальчиковой горки, устанавливаемого под верхней ветвью основного транспортера. 3. Для улучшения отделения почвенных примесей от клубней предлагается снабдить картофелеуборочный комбайн горизонтальным пальцевым транспортером и приводом загрузочного транспортера в колебательное движение. 4. Проведен расчет экономической эффективности модернизированного комбайна в сравнении с серийным комбайном КПК-2. 5. Разработаны вопросы техники безопасности при работе на картофелеуборочных комбайнах и предложены мероприятия по улучшению условий труда. Литература . Акимов K.H. Гражданская оборона на объектах сельхозпроизводства. /К.Н. Акимов, В.Г. Ильин М.: Колос, 1987. - 273 с. . Анурьев В.H. Справочник конструктора машиностроителя. /В.Н. Анурьев М.: Машиностроение, 1967. - 281 с. . Беляев Н.П. Сопротивление материалов. /Н.П. Беляев М.: Наука, 1987.- 579 с. . Биргер А.H. Расчет на прочность деталей машин. /А.Н. Биргер М.: Машиностроение, 1979. - 376 с. . Булаков В.А. Экономический справочник сельского специалиста./В.А. Булаков, П.Н. Нелеер М.: Россельхозиздат, 1983. - 262 с. . Верещагин Н.И. Комплексная механизация возделывания, уборки и хранения картофеля. /Н.И. Верещагин, К.А. Пшеничников М.: Колхоз, 1979.-379 с. . Власов K.C. Методика экономической оценки сельхозтехники. /К.С. Власов М.: Экономика, 1987. - 156 с. . Громенко Ф.А. Картофелеуборочные комбайны. /Ф.А. Громенко М.: Московский рабочий, 1979. - 112 с. . Грузенко И.П. Машины для возделывания и уборки картофеля. /И.П. Грузенко М.: Колос, 1981. - 259 с. . Иофинов С.А. Курсовое и дипломное проектирование по эксплуатации машино-тракторного парка. /С.А. Иофинов М.: Колос, 1981. - 276 с. . Коршунова А.В. Операционная технология возделывания, производства и хранения картофеля. /А.В. Коршунова М.: Россельхозиздат, 1978. - 372 с. . Красников В.В. Подъемно-транспортные машины. /В.В. Красников М.: Колос, 1981. - 198с. . Максимов Б.H. Изыскание исследований и совершенствования рабочих органов картофелеуборочных машин с целью повышения их производительности. /Б.Н. Максимов М.: Отчет ВИСХОМа, 197О. . Нарышкин В.H. и др. Подшипники качения. /В.Н. Нарышкин М.: Машиностроение, 1984. - 28О с. . Николаев Г.А. Проектирование сварных конструкций в машиностроении./Г.А. Николаев М.: Машиностроение, 1974. - 158 с. . Решетов Д.H. Детали машин. /Д.Н. Решетов М,: Машиностроение, 1974. - 467 с. . Устюгов H.A. Детали машин. /Н.А. Устюгов М.: Высшая школа, 1981. - 372 с. . Филатов А.С. Справочник по технике безопасности. /А.С. Филатов М.: Россельхозиздат, 1983. - 379 с. . Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. А.И. Шошин, В.А. Федоренко Л.: Машиностроение, 1981. - 376 с. . Яблоков И.М. Расследование несчастных случаев, связанных с производством картофеля. /И.М. Яблоков М.: Знание, 1978. - 492 с. .Сан Пи Н 2. 2. 4. 548 - 96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. .ГОСТ 12. 1. 004 - 85 Пожарная безопасность. Общие требования. .ГОСТ 12. 0. 004. - 90 Обучение по безопасности труда. .ГОСТ 12. 1. 005. - 88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. .Канарев Ф.М. Охрана труда /Ф.М. Канарев М.: Агропромиздат, 1988. - 350 с. .Шкрабак В.С. Охрана труда /В.С. Шкрабак М.: Агропромиздат, 1989.- 479 с. .Бауман В.М. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства/ В.М. Бауман, В.Е Бердышев: - М.: Колос. 2000 -237с. . Зангиев А.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка /А.А. Зангиев, А.В. Шпилько, А.Г. Левшин: - М.: Колос, 2003. Таблица Похожие работы на - Модернизация пальчиковой горки картофелеуборочного комбайна   Нужна качественная работа без плагиата? Другие курсовые работы по другим направлениям Не нашли материал для своей работы? Поможем написать уникальную работу Без плагиата! Узнайте © 2003 - 2022 «Библиофонд» Обратная связь Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности Полная версия Помощь по учебным работам Консультация по курсовой работе Консультация по дипломной работе ВКР Консультация по реферату Консультация по отчетам о практике