Механизированная заготовка сена в фх "Веенка" с модернизацией ротационной косилки

сена в фх "Веенка" с модернизацией ротационной косилки" width="270" height="149" align="BOTTOM" border="0" />

Рис.1.6. Зависимость удельной силы резания от скорости.

I – клевер; II – костер;

1 – нижняя заточка; 2 - верхняя заточка;

Из рисунка видно, что минимальная скорость резания при нижней заточке на 8-12% меньше, чем при верхней заточке лезвия.

1.12Анализ процесса резания

Рис.1.7 Циклоида движения ротора с двумя режущими элементами.

Рис.1.8 Циклоида движения ротора с тремя режущими элементами.

Для того чтобы проанализировать процесс резания, построим циклоиды движения режущего аппарата с двумя режущими сегментами(рис.1.9) и режущего аппарата с тремя режущими сегментами.

Как видно из рисунка 1.9. увеличение скорости движения агрегата появляются участки не скошенной массы (заштрихованные участки), что приводит к большим потерям и ухудшению качества технологического процесса.

Не скошенные участки приводят к замедлению отрастания травы, нарушается целостность травостоя, ухудшению качества сена.

На рисунке 1.10 показан процесс среза растений тремя режущими сегментами. Как мы видим участки не скошенной массы пропали, срез происходит более качественно. Сено получается более высокого качества.

Из построенных циклограмм (рис.1.9 и рис.1.10) мы видим, что с увеличением скорости движения агрегата срез происходит не полностью (рис. 1.9), для этого следует добавить по одному режущему сегменту на каждый режущий аппарат.

Для трёх сегментов желательно, чтобы рабочая длина лезвия была больше, чем подача на одно лезвие т.е.

,мм.

Однако нам надобно делать эту длину значительно больше подачи, так как в этом случае часть лезвия у основания сегмента не будет участвовать в резании.

1.13 Анализ функционирования ротационного аппарата косилки КРН-2,1

Проведенные исследования ротационного аппарата косилки КРН-2,1 показали нам ряд несущественных недостатков, но в результате их устранения и модернизации режущего аппарата можно добиться повышения производительности.

1.На режущем аппарате ротационной косилки КРН-2,1 используются ножи с верхней заточкой лезвия. Как видно из рисунков, а также из диаграммы на рис это не очень благоприятно, так как при этом минимальная скорость резания увеличивается на 8-12%

2.На диске ротора косилки КРН-2,1 расположены два режущих элемента, что ограничивает скорость машины, так как при увеличении скорости появляются участки не скошенной травы. Ограничение скорости, в свою очередь влияет на производительность. Для косилки КРН-2,1 она составляет 3га/г.

3.В процессе эксплуатации происходит затупление лезвия режущего элемента, что сказывается на качестве среза.

При затуплении лезвия до 100-120 мкм удельная сила резания увеличивается в среднем на 12-18%.

4.Из проведенных исследований видно, что для кошения с наименьшими потерями скорость резания должна быть равна или больше верхней минимальной, значения которой приведены в таблице.

В результате анализа мы выявили недостатки работы ротационного аппарата косилки КРН-2,1.

1.14.Пути модернизации ротационной косилки КРН-2,1

1.Увеличение числа режущих элементов на одном диске до трёх штук.

Это даёт нам возможность увеличить скорость движения агрегата, что в свою очередь позволило нам увеличить производительность.

2.Замена режущих элементов с верхней заточкой на элементы с нижней заточкой режущей кромки.

Это позволило увеличить качество среза и уменьшить потери питательных веществ из сена.

3.Изготовление режущих кромок с самозатачивающимся эффектом.

Это позволило нам на протяжении всего технологического процесса заготовки сена иметь качественный срез растений.

2. Анализ вариантов технических решений и выбор рационального

2.1 Описание вариантов

В результате проведенных исследований мы предполагаем три варианта модернизации косилки.

Во всех трёх вариантах мы принимаем ножи с нижней заточкой лезвия.

В первом варианте мы предлагаем увеличить производительность за счёт увеличения ширины захвата, для этого мы добавляем два дополнительных ротора. Количество ножей оставляем прежним (m=2). Такая конструкция более тяжёлая и металлоёмкая.

Во втором варианте, увеличиваем количество ножей на каждом роторе до трёх, при этом не изменяем скорости резания и скорости движения агрегата. Число режущих аппаратов оставляем прежним(4шт.).

В третьем варианте мы увеличиваем число ножей на каждом режущем аппарате до трёх. При этом увеличиваем скорость резания. Так же увеличиваем скорость движения агрегата до 20 км/ч. Число режущих аппаратов оставляем прежним(4 шт.).

Так как ни один из предложенных вариантов не является идеальным, т.е. не отвечает всем требованиям, то оценку вариантов проводят методом комплексного анализа.

2.2 Оценка вариантов и выбор наиболее рационального для проектирования

Сущность метода комплексного анализа состоит в определении и анализе одного общего(интегрального) показателя Кинт:

(2.1)

где: -коэффициент весомости i-го сравниваемого показателя среди всего числа оцениваемых показателей;

n – число оцениваемых показателей.

Тогда ясно, что:

Оценка уровня качества комплексным методом включает в себя следующие операции:

установление 5-7 оцениваемых показателей эксплуатационно-технических свойств и их значений;

определение коэффициентов каждого показателя (экспертным опросом);

вычисление относительных значений единичных показателей сравниваемых вариантов;

определение значений произведений *по каждому единичному показателю;

окончательное определение обобщенного показателя Кинт для каждого варианта;

сравнение значений Кинт. Большее является основанием для выбора данного варианта в качестве наиболее рационального.

Число определение значений тех или иных показателей свойств вызывает у обучаемых определённые затруднения. Это естественно, так как на данном этапе мы имеем дело с конструкциями, которых ещё нет, которые ещё не рассчитаны. В этом случае возможны их ориентировочное установление баллами. Высший балл даёт эталону, остальным вариантам – по решению дипломника совместно с руководителем.

При определении свойств и их показателей необходимо соблюдать следующие условие – каждый показатель должен выделять хотя бы один вариант из других.

Результаты вычислений представлены в таблице 2.1.

Таким образом, из предположенных вариантов наиболее эффективным оказался вариант 3. Его мы и принимаем за основной для дальнейшего модернизирования.

3. Конструкторская часть

3.1.Устройство и работа косилки

Косилка ротационная состоит из: рамы навески 5; подрамника 2; режущего аппарата 8; полевого делителя 4; тягового предохранителя 10; механизма привода7; стойки 9; механизма уравновешивания 11; гидрооборудования 1.

Срезания стеблей растения осуществляется с помощью ножей, шарнирно установленных на роботах вращающихся на встречу друг к другу. Ножи срезают траву, подхватывают ее и выносят из зоны резания, перемещая над режущим брусом.

Скошенная трава, ударяясь о щиток полевого делителя, меняет траекторию движения, укладывается в покое и освобождает место для прохождения колес трактора при последующем проходе. Привод косилки осуществляет ЭВМ трактора.

Ротационный режущий аппарат.

Ротационный режущий аппарат предназначен для скашивания травы. Он состоит из бруса 12, в котором установлены шестерни 8. Под днищем бруса установлены башмаки 7, которыми режущий аппарат опирается на землю.

На режущем аппарате имеются 4 ротора, каждый из которых снабжен тремя ножами 9,шарнирно установленными на специальных болтах 17, ротор 1 установлен на валу 4на шлицевом соединении, затянут гайкой 11 законтрен шайбой.

Расчет основных параметров модернизированной косилки

Для расчета в качестве исходных данных используются параметры, обусловленные агротехническими требованиями. К ним относятся:

В=2.1 м –ширина захвата

V- рабочая скорость, км/ч.

В качестве повышения производительности мы увеличиваем скорость на 5 км/ч, таким образом

V=20 км/ч.

В качестве вида культуры мы выбрали сеяные травы.

Наименьшее число роторов определяется требованиями простоты конструкции привода, кат как технологические и энергетические преимущества роторов малого диаметра не могут возместить трудности производства многороторных режущих аппаратов.

- Расчетный диаметр ротора

D=2R,м (3.1)

D=B/K,м

В- ширина захвата;

В=2.1 м.

К- количество роторов, шт.

К=4.

D=2.1/4=0.524 м.

- Число ножей на роторе, m.

В качестве одного из ножей модернизации мы принимаем: m=3.

- Верхняя минимальная скорость (Vpmin )

Для сеяных трав верхняя минимальная скорость равна

Vpmin =45 м/с.

- Угол между соседними лезвиями:

; рад. (3.2)

;

число режущих элементов, шт.

, рад.

- Угол, при котором скорость резания достигает минимума.

- Угловая скорость ротора:

(3.4)

. - угол между соседними лезвиями, град.

-минимальная скорость резания, м/с.

Т. О.

- Частота вращения :

(3.5)

Отношение поступательной скорости к окружности скорости ротора:

(3.6)

- Рабочая высота лезвия , мм:

(3.7)

V=5.6м/с;

Суммарная рабочая высота лезвия ,мм:

(3.8)

при m=3 К=1.203

Площадь, скашиваемая лезвием за один оборот F :

(3.9)

- Перекрытие режущих элементов

При работе много роторных косилок необходимо, чтобы траектории режущих элементов соседних роторов несколько перекрывали одна другую во избежание пропуска не срезанных участков травы.

Расчетная формула для определения перекрытия имеет вид:

(3.10)

m=3

Конструктивный радиус ротора

(3.11)

- Удельная сила резания ,кН

Сила резания определяется по формуле:

где: а,в,с- коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства материала и геометрию лезвия.

Таким образом:

- Крутящий момент на одном роторе М, НЧм:

Н*м (3.13)

где:

Суммарный момент, приведенный к ВОМ НЧм:

Нм (3.14)

где: К- количество роторов

К=4

М=0.35 Нм

n- частота вращения

n=2050 об/мин

об/мин

Таким образом:

Нм

Мощность привода одного ротора:

(3.15)

где:

- Суммарная мощность привода режущего аппарата

кВт (3.16)

Таким образом производительность агрегата найдем по формуле:

га/час

где: - конструктивная ширина захвата агрегата;

=2.1 м

-расчетная скорость движения км/ч

=20 км/ч;

коэффициент пересчета мер правой и левой части равнения.

га/час

Из проделанных расчетов видно, что с увеличением скорости на 5 км/ч и увеличением числа режущих сегментов до 3 штук, мы добиваемся увеличения производительности на 30 %. Что не мало важно при заготовке трав на сено, т.к. уборка происходит в очень сжатые сроки.

3.3 Клиноременная передача

Клиноременная передача косилки состоит из ведущего шкива, клиновых ремней и ведомого шкива. Передача защищена кожухом.

На валу 1 в корпусе шкива 6 смонтирована обгонная муфта 15, предназначенная для обеспечения холостого хода роторов и механизмов передач в момент отключения вала отбора мощности трактора. Ведущий шкив 6 установлен на подшипниках 18, в корпусе 17, шарнирно подвешенном к подрамнику на оси 3. Соосность канавок ведущего и ведомого шкивов обеспечивается смещением корпуса 17 за счет перестановки регулировочных шайб.

Натяжение клиновых ремней осуществляется с помощью натяжного устройства, состоящего из натяжника 10, шарнирно связанного с корпусом шкива, пружины 8, чашечной шайбы и гаек 9.

Привод к ведущему шкиву осуществляется от ВОМ трактора через карданную передачу.

3.4 Расчет клиноременной передачи ротационной косилки

Ременная передача косилки состоит из двух шкивов, ведущего и ведомого, соединенных между собой ремнями, и натяжного устройства, создающего контактные давления между ремнем и шкивом и обеспечивающего за счет сил трения передачу энергии. Начальное натяжение создается при монтаже передачи.

Основные достоинства передач: простота конструкции, сравнительно малая стоимость, способность передавать вращательное движение на большие расстояния и работать с высокими скоростями, плавность работы и малый шум, отсутствие смазочной системы.

На ротационных косилках ременная передача служит для передачи энергии от ВОМ трактора на рабочие органы. В конструкции косилки она используется в качестве повышающей передачи.

3.5 Критерии работоспособности клиноременной передачи.

Опыт передачи ременных передач показал, что их работоспособность ограничена тяговой способностью и долговечностью ремня. В первом случае ремень теряет тяговую способность из-за буксования в связи с недостаточной прочностью сцепления ремня со шкивом (ведущий шкив вращается, а ведомый остается неподвижным). В результате буксования ремень нагревается и может сойти со шкива. Поэтому в отличие от упругого скольжения буксование в ременной передаче не допустимо.

Во втором случае выход из строя ременной передачи связан усталостным разрушением ремня.

Расчет на тяговую способность

Расчет ременной передачи на тяговую способность основан на показателях тяговой способности и долговечности.

Тяговая способность передачи определяется коэффициентом тяги Y=(f(q) и, следовательно, значением q.

Для расчета используется условие работоспособности передачи в форме

, (3.18)

где: st - удельная окружная сила, называемая полезным напряжением.

- допускаемое полезное напряжение мПа;

А – площадь поперечного сечения ремня, мм2.

,

,

где: Т1 - вращающий момент на валу.

d1 - диаметр ведущего шкива

Удельная окружная скорость st - параметр, характеризующий тяговую способность передачи.

Расчет тяговой способности передач с нормальными и узкими клиновыми ремнями сводится к определению требуемого числа ремней по соотношению, вытекающему из условия:

, шт, (3.19)

Ft - полезная нагрузка, кН;

А - площадь сечения одного ремня, мм2 ;

Gz - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки

между ремнями в комплекте.; Cz = 0.85ё1.

Значение Cz можно уточнять в зависимости от числа ремней в комплекте.

Z=3;

Cz = 0.8.

Допускаемое полезное напряжение

Допускаемое полезное напряжение ременной передачи находят из условия прочностной надежности ремня.

s1max <= se

В условии se - максимальное эффективное переменное напряжение, которое ремень может выдержать в течении Ne циклов.

Значение se находят из уравнения кривой усталости, получаемого экспериментально:

, мПа, (3.20)

где: м – показатель степени кривой усталости. На основании экспериментальных исследований для клинопеременных передач м = 11;

С – константа. определяемая экспериментально для каждого типа ремней,

С = 38.2;

Если ввести в рассмотрение число пробегов ремня в секунду:

n , об/с ; (3.21)

где: V – скорость ремня м/с ;

L - длина ремня м;

n ;

то при постоянном режиме нагружения эффективное число циклов за весь срок службы

, (3.22)

где: Lh - срок службы ремня; Lh = 24000 ч

Zm - число шкивов;