Записка_Variant_12. Анализ показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна

• Название: Анализ показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна
• Дата: 12.03.2023
• Размер: 0.6 Mb.
• Имя файла: Записка_Variant_12.doc
• Тип: Анализ; #983232
• страница: 1 из 3

ВВЕДЕНИЕ

Претворение в жизнь программы возрождения и развития села требует глубокого анализа состояния дел в сельском хозяйстве, обоснованного выбора направлений, обеспечивающих его динамичное социально-экономическое развитие на базе структурного реформирования, разработки новой технологической и технической основы производства.

Наиболее существенной особенностью технического обеспечения процессов сельскохозяйственного производства в настоящее время является дефицит материально-энергетических средств. Этот фактор, требующий неотложного реагирования агроинженерной науки и практики, вызывает необходимость поиска приоритетных направлений, освоения ресурсосберегающих технологий, создания и использования в агропромышленном комплексе новых конкурентоспособных машин с высокими техническими характеристиками.

Дальнейшее совершенствование и техническое переоснащение отрасли требует более качественной профессиональной подготовки инженерно-технических специалистов для села. Современный инженер-механик должен не только хорошо знать устройство и процесс работы машин и оборудования, но также обладать определенными технологическим и экономическим багажом и видением перспективы применения новой техники для снижения затрат ресурсов и себестоимости продукции.

1. 
   Анализ показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна
   

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, производительность которых должна быть согласована между собой. Однако, изменение условий уборки (влажности, урожайности, соотношения зерна и соломы и др.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа (мотовила, режущего аппарата, молотильного аппарата, соломотряса, очистки и др.) и поэтому необходимо согласовать при соблюдении агротехнических требований.

В секунду с поля на рабочие органы жатки поступает хлебная масса q_хм (секундная подача, кг/с), которая передается в молотильный аппарат (МА). За счет удара бичей барабана и протаскивания массы в зазор между барабаном и подбарабаньем происходит обмолот зерна и первый этап разделения хлебной массы q_{хм ма} на мелкий ворох, просеваемый через решетку подбарабанья [q_мвоч]_ф поступающий на очистку («О») и грубый ворох [q_гвc]_ф ( солома и непросеянное через подбарабанье зерно и полова). поступает на соломотряс («С»). На соломотрясе выделенное зерно (q_зc) поступает на очистку.

В сумме на очистку поступает

[q_оч]_ф = [q_мвоч]_ф + [q_зс].

На очистке из поступающей массы выделяется зерно (q_з), которое поступает в бункер. Чистота зерна, поступающего в бункер с очистки, должна быть не менее 95%.

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется.

Суммарные потери

∑p= p_ж+p_ма+p_с+p_о ,

где ∑p – суммарные потери при выполнении технологического процесса;

p_ж– потери за жаткой (p_ж ≤ 1%);

p_ма - потери за молотильной аппарат (p_ма≤ 0,3-0,5%);

p_с - потери за соломотрясом (p_с≤ 0,5%);

p_о - потери за очисткой (p_о≤ 0,3%).

Суммарные потери за комбайном не должны превышать 1,5 %.

Из рабочих органов зерноуборочного комбайна наиболее производительными являются мотовило и режущий аппарат, а пропускная способность (секундная подача) и следовательно производительность

молотильного аппарата зависит от параметров и режимов работы соломотряса и очистки. Если один из рабочих органов будет перегружен, то технологический процесс комбайном не будет выполняться в соответствии с агротехническими показателями.

Целью анализа процесса выполнения технологического комбайна является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. По наименьшей из них [q_ф]_мin определяется производительность комбайна и рабочая скорость.

2 Определение пропускной способности молотильного аппарата, соломотряса, очистки и поступательной скорости комбайна
Работа рабочих органов молотильного аппарата определяется следующими входными параметрами (исходными данными):

Q –– урожайность зерна, ц/га (Q=38 ц/га);

w –– абсолютная влажность хлебной массы, % (w=16,5%);

L_ср –– средняя высота хлебостоя, м (L_ср=0,51м.);

σ –– коэффициент использования пропускной способности молотильного аппарата (σ=1,03).

Соотношение зерна и не зерновой части оценивается коэффициентом соломистости:

,

где m_с–– масса незерновой части срезанных стеблей;

m_з–– масса зерна;

Коэффициент соломистости β убираемых культур изменяется в широких пределах: он больше для длинностебельных малоурожайных и меньше для короткостебельных высокоурожайных. Средние значения β для пшеницы составляет 0,5–0,6.

В условиях, отличных от номинальных, пропускная способность q_ф зависит от соотношения зерна и не зерновой части хлебной массы.

С увеличением содержания зерна в хлебной массе фактическая подача q_ф увеличивается, и наоборот. Когда δ_о= δ, то q_ф и q_н равны. При δ>δ_о подача q_ф превышает номинальную.

Фактическая подача q_ф зависит также от вида, засоренности, влажности культуры и других показателей. Влияние указанных факторов учитывается коэффициентом использования номинальной пропускной способности σ.

Коэффициентом использования номинальной пропускной способности молотилки σ уменьшается с увеличением засоренности и влажности хлебной массы. Численное значение коэффициента σ изменяется от 0,25 до 1,5 в зависимости от урожайности. При этом чем больше масса 1000 зерен, тем выше значение σ.

Допустимая подача хлебной массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости определяется по формуле:

,

где Z –– число бичей, шт.;

L_б –– длина барабана, м;

q_o –– допустимая удельная нагрузка, кг/м∙с ;



При выборе значения q_о необходимо учитывать урожайность, соломистость и влажность. Большие значения следует принимать при большем содержании зерна δ (меньшем β) в хлебной массе и меньшей влажности w (%), и наоборот, а также, что более легко обмолачиваются пшеница и рожь и более трудно ––ячмень.

Так как в молотильный аппарат поступает хлебная масса с показателями, отличными от эталонных при номинальной пропускной способности комбайна, то фактическая пропускная способность молотильного аппарата определится по выражению:

,

где ψ – коэффициент засоренности (ψ = m_M/m_B– отношение массы мякины к массе вороха, поступающего на очистку, принимаем ψ=0,125 );

β – фактическое (заданное) значение коэффициента соломистости;

β0 – эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок зерноуборочных комбайнов и оценке их работы принимают β0 = 0,60).



Принятое значение фактической пропускной способности молотильного аппарата сравниваем с пропускной способностью, определенной с учетом загрузки соломотряса и очистки.

Назначение соломотряса –– выделить зерно, которое и поступает вместе с соломой и половой на соломоотделитель. В комбайнах с классической схемой молотильно-сепарирующего устройства наиболее распространены клавишные соломотрясы. Они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох, а также транспортируют солому к соломонабивателю или измельчителю. Клавишные соломотрясы бывают с четырьмя или пятью клавишами. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен (r_c). Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r_c. Колена валов двух соседних клавиш смещены на некоторый угол, который зависит от их количества.

Выделение зерна из вороха происходит за счет просеивания зерна через пространственную решетку соломы и жалюзийные решетки клавиши и характеризуется коэффициентом сепарации  (отношением количества зерна просеянного на определенном участке соломотряса к количеству поступившего на этот участок зерна). Коэффициент  для данных условий величина постоянная и в основном зависит от толщины слоя соломы перемещаемого по соломотрясу, которая в свою очередь зависит от подачи соломы, размеров соломотряса и средней скорости перемещения соломы по клавишам.

Режим работы соломотряса принято оценивать показателем кинематического режима

.

От показателя kзависит амплитуда встряхивания и скорость движения вороха V_ср вдоль клавиши. С повышением скорости уменьшается толщина слоя соломы и сокращается время пребывания ее на соломотрясе. При уменьшении толщины слоя соломы сепарация увеличивается.

Для определения фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо выполнить следующие расчеты и графические действия.

2.1 Определяем кинематический режим работы соломотряса и угол отрыва соломы от клавиши:

- показатель кинематического режима

;

где r_c – радиус коленчатого вала соломотряса;

ω - угловая скорость точек клавиши

,

где n_c - частота вращения коленчатого вала соломотряса, ;

– показатель кинематического режима работы соломотряса

.

.

Принимаем r_c=50 мм.


- угол отрыва (подбрасывания) соломы от клавиши



где  - угол наклона клавиши к горизонту, град ;

С - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы.

Коэффициент С зависит от величины k и определяется зависимостью

С = 0,5 (1 + k)=0,5 (1+2,53)=1,77.

2.2 Рассчитаем траекторию полета соломы после отрыва от клавиши в координатах XOY с началом координат в точке отрыва, для чего:

- определим время одного поворота коленчатого вала соломотряса:



- выбираем промежуток времени t, через который будем рассчитывать координаты x и y так, чтобы получилось 7 точек t = 0,04с;

- рассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы. Учитывая, что после отрыва от клавиши, солома совершает свободный полет, координаты траектории определяют по уравнениям:

;

Расчеты представим в табличной форме (таблица 1).

Таблица 1-Параметры траектории движения частицы соломы по соломотрясу

Параметры	t1= t	t2 = 2t	t3 = 3t	t4= 4t	t5 = 5t	t6 = 6t	t7 = 7t
	с
	0,04	0,08	0,12	0,16	0,20	0,24	0,28
ω rc (sin ωt0) ti	30,39	60,77	91,16	121,55	151,93	182,32	212,70
(g ti2 / 2) sin α	1,77	7,06	15,89	28,25	44,14	63,55	86,51
xi	28,62	53,71	75,27	93,30	107,80	118,76	126,20
ω rc (cos ωt0) ti	32,62	65,24	97,86	130,48	163,10	195,72	228,34
(g ti2 / 2) cos α	7,65	30,59	68,82	122,35	191,17	275,29	374,70
yi	24,97	36,65	29,04	8,13	-28,07	-79,57	-146,36
φi = ω ti	53,50	106,99	160,49	213,98	267,48	320,98	374,47

2.3 Строим траекторию полета соломы по полученным значениям x и y, положения клавиши при повороте на угол  и средней скорости перемещения соломы (формат А3 графической части курсового проекта).
Для определения перемещения соломы по соломотрясу производим построения:

- вычерчиваем окружность радиусом r_с колена вала соломотряса;

- под углом  (угол наклона клавиши к горизонту) проводим прямую проходящую через точку О оси колена (положение клавиши в начальный момент);

- от этой прямой отлаживаем угол ωt_o отрыва соломы от клавиши и отмечаем точкуА;

- путь, пройденный частицей соломы за один оборот вала, определится путем построения траектории полета частицы соломы, для чего;

- начало координат располагаем в точке А (ось Xнаправляем параллельно положению клавиши, а ось Yперпендикулярно к ней);

- по полученным значениям х_i и y_iпостроить траекторию движения соломы.

2.4 Определим точку встречи частицы соломы с клавишей, учитывая следующее. Клавиша совершает плоско-параллельное движение, а ось колена вала – круговое и будет занимать положения 1', 2', 3', и т.д.

Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадут, произойдет встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполяции.

Для этого необходимо соединить прямыми точки 5 и 5, 6 и 6 и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом =13° к горизонту).

Расстояние между точками a и b будет представлять путь S перемещения соломы за одно подбрасывание.

2.5 Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

.

2.6 С учетом длины соломотряса определим значение коэффициента сепарации , при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна:

,

где L_с –– длина соломотряса, см; L_с=4,3 м (приложение таблица П1);

ε –– коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата;

p_с–– допустимые потери за соломотрясом (не более 0,5%).

2.7 Определим максимально допустимую толщину слоя соломы [h_с],при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях:



где hoc–– номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение _o ,м (h_ос = 0,2 м);

 –– коэффициент сепарации зерна соломотрясом; для данного типа комбайна;

_o –– номинальное значение коэффициента сепарации, _o=1,8 м^-1 при толщине слоя соломы h_ос;

m –– показатель степени (m = 0,8...1.2).

Большие значения m относятся к легким условиям. При уменьшении содержания зерна δ в соломе и увеличении влажности w показатель должен быть уменьшен, и наоборот. (Примем m=1).

2.8 Определим пропускную способность соломотряса по грубому вороху [q_гв]_max при максимально допустимой толщине слоя соломы:



где B_с –– общая ширина соломотряса, м; В_с=1,68 м (приложение таблица П1);

 –– объемная масса соломы, выбирается в зависимости от влажности и вида культуры (= 10...20 кг/м³), (Примем .).

2.9 Вычислим пропускную способность комбайна по соломотрясу (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса):

.

Для определения фактической пропускной способности комбайна по технологическим возможностям очистки при допустимом коэффициенте потерь выполним следующие расчеты.

2.10 Определим допустимую максимальную загрузку очистки по мелкому вороху [q_мв]_max, обеспечивающую процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований:



где Fр– площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²; Fр=5,8м² (приложение таблица П1);

q_оч– допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/с· м². Принимаем q_оч= 1,5 кг/с· м².

2.11 Определим допустимую пропускную способность комбайна по очистке (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку учетом пропускной способности очистки):



где k₀ – коэффициент, характерезующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 15%, k₀ =1, выше w=15% - k₀ = 0,8…0,9). (Принимаем k₀ = 0.9)

2.12 Сравниваем фактическую пропускную способность комбайна по молотильному аппарату [q_ма]_ф, соломотрясу и очистке и выбираем из них наименьшее значение ( =[q_ма]_ф=6,09кг/с.), по которому определяем рабочую скорость машины:

,

где Qз –– урожайность зерна, ц/га; Q=38 ц/га, (из задания);

B –– ширина захвата жатки, м; B=7,5 м (приложение 1).

Ширина захвата жатки выбирается исходя из комплектации комбайна жатками, обеспечивая максимальную производительность с учетом допустимой агротехническими требованиями скорости движения комбайна

(Vм доп=0,8…2,2 м/с).

2.13 Производительность за 1 час основного времени смены:

.