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: 2 из 3

3 Параметры настройки мотовила в зависимоcти от состояния хлебостоя
Мотовило обеспечивает подвод стеблей режущему аппарату, удержание их в период среза и подачу их к транспортирующим устройствам.

Качество работы мотовила зависит от радиуса мотовила R, высоты H оси мотовила относительно режущего аппарата в вертикальной плоскости и выноса C в горизонтальном направлении и показателя кинематического режима λ.

Среднее значение показателя кинематического режима _{ }определяется отношением окружной скорости планки мотовила к поступательной скорости машины:

_{ }= ωмR/Vм.

Для определения параметров мотовила выполняем следующие расчеты и графические построения.

3.1 Определяем показатель кинематического режима:



где l_ср –– длина срезаемой части стебля, м;

R –– радиус мотовила, м; R=0,570м

Длина срезаемой части стебля определяется как

l_ср = L –h = 0,51 - 0,12 = 0,39 м,

где Lср– средняя высота хлебостоя, м; Lср =0,51 м (из задания);

hср – средняя высота среза, м; h_cp=0.12 м (из задания);

3.2 Определим значений показателя кинематического режима в зависимости от предельных значений длин срезаемой части и высоты среза:





где lср max– максимальная длина срезаемой части стебля, м;

lср min– минимальная длина срезаемой части стебля, м.

Максимальная и минимальная длина срезаемой части стебля находятся по выражениям:

;



где Lmax, Lmin – соответственно максимальная и минимальная высота стеблестоя, м;

hmax, hmin - соответственно максимальная и минимальная высота среза хлебостоя, м.

L_{mаx, min} = L ± ∆L;

L _mаx = 0,51 + 0,06 = 0,57м;

L _min = 0,51 - 0,06 = 0,45м.

h _mаx = 0,12 + 0,04 = 0,16м;

h _min = 0,12 - 0,04 = 0,08м.

3.3 Проверим максимально допустимое значение показателя кинематического режима из условия не вымолота зерна из колоса планкой мотовила в момент взаимодействия ее с колосом



где V_у –– допустимая скорость удара планки мотовила, м/с.

Принимаем V_у = 4,3м/с;

V_м –– скорость машины. (Из расчетов V_м=1,18 м/с) .

Потери зерна pм от вымолота планками мотовила не должны превышать 0,2%, а допустимая скорость удара V_у в зависимости от влажности зерна w для различных культур может быть определена из графика рисунка 5.1.

3.4 Определим пределы варьирования частоты вращения мотовила с учетом значений кинематического режима _min и _max:

мин ^{– 1}.

мин ^–1.

Вывод: Сравнивая полученные значения nм minи nм maxс техническими параметрами привода мотовила (приложение таблица П1 nм min =10 и nм max=69) видим, что данный механизм привода может обеспечить частоту вращения мотовила необходимую для уборки пшеницы при данных условиях.

3.5 Определим высоту установки оси мотовила над режущим аппаратом.

Средняя высота установки оси мотовила

.

Учитывая, что высота установки мотовила зависит от высоты стеблестоя, минимальный и максимальный пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата будут:

,

._.

3.6 Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, проверим из условия обеспечения касания планки стебля выше центра его тяжести, но ниже колоса:

,

где k = 2/3 - для прямостоящего нормального и высокого хлебостоя;

k = 1/2 - для короткостебельного хлебостоя.

3.7 Минимальную высоту установки оси мотовила проверим на обеспечения минимально допустимого зазора между планкой мотовила и режущим аппаратом:

Н_min>R+(0,1…0,15) = 0,570 + 0,1=0,67м.

Величина перемещения оси мотовила по вертикали, которую должен обеспечить механизм:

ΔH = Hmax – Hmin = 1,02– 0,76=0,26 м.

Вывод: Сравнивая полученные параметры установки мотовила с технической возможностью жатки (приложение таблица П1) видим, что данный механизм может обеспечить необходимую высоту оси мотовила для уборки ячменя при данных условиях.

3.8 Построить траекторию конца планки мотовила (формат A3 графической части курсового проекта) для показателей Lср, hср и ср.

Порядок построения следующий:

- определить положение луча планки через равные промежутки времени, для чего радиусом R, в выбранном масштабе, провести окружность и определить путь машины за один оборот мотовила по выражению:

м

- отложить от центра окружности путь S_o и разделить на 12 частей, пронумеровав полученные точки 0, 1, 2, 3 и т.д.;

- из точек 0, 1, 2, 3 и т. д. провести прямые линии параллельно направлению движения оси мотовила, затем из точек 0, 1', 2', 3' и т.д. радиусом R сделать засечки на соответствующих прямых, проведенных из точек 0, 1,2,3 и т. д.;

- полученные методом засечек точки 0, 1, 2, 3 и т. д. соединить плавной кривой, которая и будет представлять траекторию планки (трохоиду).

3.9 Определим коэффициент воздействия мотовила на стебли:



где Sz - шаг мотовила.

Шаг мотовила определяется по выражению:

м,

где Z - число планок мотовила, Z=5 (приложение таблица П1).

Для определения коэффициента воздействия планки мотовила на стебли из графического построения определим теоретическую ширину b полоски стеблей и вынос оси мотовила C относительно режущего аппарата, для этого:

- проведем линию, представляющую поверхность поля на расстоянии Н_ср + h_ср от линии перемещения оси мотовила;

- определим положение стебля в момент входа планки мотовила в хлебостой, для чего проведем касательную к петле трохоиды, обозначим точку m и от нее отложим величину ma равную длине стебля L_cр;

- из точки m радиусом, равным L_ср проведем дугу, обозначим на второй ветви петли трохоиды точку d, которая соответствует выходу планки из стеблестоя;

- на полученной схеме обозначим и определим значения:

- теоретическую ширину b полосы стеблей, срезаемых при воздействии планки;

- максимальный вынос мотовила по горизонтали C_max, для чего из точки d радиусом R выполним засечку на линии движения центра мотовила (точка d') и замерим расстояние по горизонтали между точками d' и e (e - положение режущего аппарата);

- расстояние С, равное отрезку горизонтальной прямой от центра оси мотовила d до точки d' выхода планки из стеблестоя.

Определить b_d с учетом коэффициента взаимодействия стеблей  по формуле:

b_d = b = 0,389·1,7 = 0,661 м.

Коэффициент  учитывает взаимодействие стеблей в зависимости от густоты растений, высоты стеблестоя, жесткости стеблей и глубины погружения планки. На густом длинном стеблестое значение коэффициента  больше, на редком и коротком - меньше ( = 1,0 - 1,7)

Коэффициент  при С определяется по выражению:



Анализируя данное выражение, следует сделать вывод, что  зависит как от конструктивных (Z,R), так и от регулируемого параметра С. При увеличении выноса оси мотовила вперед коэффициент  увеличивается до определенного значения, определяемого расстоянием С.

Исследуя данную зависимость на экстремум получим



Подставляя Сmaxв выражение для , получим аналитическое выражение определения  при максимальном выносе:



При расположении оси мотовила над режущим аппаратом, т.е. при С=0, коэффициент воздействия планки мотовила на стебли следует определять по выражению:



Вывод: На величину коэффициента воздействия планки мотовила на стеблестой влияет вынос оси мотовила. Причем с ростом выноса оси мотовила растет и коэффициент воздействия .

4 Анализ работы режущего аппарата
Таблица 2-Размерные характеристики сегмента и противорежущей части (пластины) пальца режущего аппарата

Марка комбайна	Размеры, мм
	t	l	b	f	b2	b1	h	S	m
«КЗ-14»	76	15	80	32	18	22	52	84	0

4 Режущий аппарат с использованием в приводе механизма Шумахера.

В зерноуборочном комбайне «КЗ-14» ход S ножа превышает шаг сегментов t и пальцев t_о:

− ход ножа (из условия):

S= 84 мм.

− скорость перемещения ножа

u_{н ш} = (30 ω V_р) / π n_ш,.

4.1 Определение скорости начала и конца резания (формат A3 графической части курсового проекта):

− на расстоянии t = t_o = 76 ммпровести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить ширину противорежущей пластины;

− определить величину смещения осей симметрии сегментов относительно осей симметрии пальцев

∆S = (S − t) / 2 = (84 – 76) / 2 = 4 мм;

− провести оси симметрии сегментов и вычертить сегменты согласно данным таблицы 2;

− обозначить режущие кромки AB и A₃B₃ сегментов;

− провести ось ординат С_y .

В связи с отсутствием информации по теории движения ножа с применением механизма Шумахера, в первом приближении высоту (ординату yш) трапеции следует определять исходя из допустимой скорости резания ([Vр] = 1,5…2,0 м/c) для зерновых культур и с учетом частоты вращения ведущего вала механизма привода режущего аппарата для комбайна.

y_ш = V_р / ω_ш .

Частота вращения ведущего вала механизма:



где – частота вращения ведущего вала механизма =587,37 мин^-1.

Высота трапеции с учетом скорости резания V_р=1,98:



− отметить положение точек А – начала координат xAy и 0 – центра полуокружности;

− радиусом r=S/2=42 мм провести полуокружность с центром в точке 0;

− на высоте y_ш, провести горизонтальную линию до пересечения с полуокружностью в точках Eи F;

− провести наклонные линии СЕ и DF.

В системе координат xCy ломаная линия CEFD представляет собой закономерность изменения скорости перемещения ножа;

− переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А₁В₁ и из точки А₁ провести ординату А₁k₁ = y_н = y_ш;

− переместить режущую кромку А₁В₁ сегмента в положение А₂В₂ и из точки А₂ провести ординату А₂k₂ = y_к = y_ш ;

− нанести перемещение x_н ножа до начала резания, x_к – в конце резания и x_р – в течение процесса резания;

− замерить ординаты y_н и y_к, определить скорости начала и окончания резания

V_рн = ω_ш y_н = ω_ш y_ш и V_рк = ω_ш y_к = ω_ш y_ш.
4.2 Построение траектории абсолютного движения точек ножа (формат A3 графической части курсового проекта).

Вычертить положение сегментов и пальцев и, используя закономерность скорости резания, построить траектории абсолютного движения точек режущего аппарата с приводом Шумахера.

Для этого:

− радиусом r = S / 2 провести полуокружность с центром в точке 0;

− разделить полуокружность на 6 равных частей и обозначить точки 1; 2; 3…6;

− определить величину перемещения машины за один ход ножа – подачу на нож, по выражению:



− из точки D провести ординату z, отложить на ней величину подачи L на нож и разделить на шесть частей, как и полуокружность, обозначив соответственно точки 1¢; 2'; 3'...6';

− найдем координату точки Е и F по оси z из выражения:




где L - подача на нож;

Угол рассчитываем по выражению;





− провести из точек пересечения лучей-радиусов с трапецией вертикальные линии, а из точек 1¢; 2'; 3'...6' – горизонтальные – до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории;

− соединить эти точки кривой, которая представляет собой траекторию перемещения точек активной части лезвия сегмента ножа;

− соединить этой траекторией точки А и А₁, а также В и В₁.

4.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.

Для привода ножа с механизмом Шумахера исходными данными являются: шаг сегментов и пальцев – t = t₀ = 76 мм; ход ножа – S = 84 мм; ∆S =4 мм, подача на нож - L=60 мм.

Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни для стеблей, расположенных по линии m – m или m₁ – m₁ (формат A1 графической части курсового проекта)

− на расстоянии S провести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и ширину противорежущей пластины;

− вычертить четыре (I, II, III, IV) положения сегмента на расстоянии L друг от друга;

− траекторией абсолютного перемещения точек сегмента соединить крайние точки соответствующих режущих кромок сегмента;

− определить графически величину угла Q (направление отгиба стеблей), для этого отложив по горизонтали πr, а по вертикали – L;

− отметить точки a, b, c, d, e пересечения траекторий с линией m – m;

− предполагая, что срезаются стебли, растущие по линии m – m, графически определить отгибы: поперечный – q₂ и максимальный продольный – q₃.

Из графика пробега активной части лезвия сегмента следует, что стебли, которые расположены на отрезках ab и de срезаются режущей кромкой AB сегмента без отгиба у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа (слева направо − соответственно из положения I в положение II и из III в IV).

Стебли, расположенные на отрезка bc, отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа (справа налево − из положения II в положение III) и срезаются с поперечным отгибом q₂ у левого пальца.

Стебли, расположенные на отрезке cd, отгибаются пальцевым брусом вперед по ходу комбайна и срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q₃. При каждом последующем ходе ножа картина изменения высоты стерни будет циклически повторяться.

Построение диаграммы высоты стерни. Для этого:

− провести линию, соответствующую поверхности поля;

− из точек a, b, c, d и e провести линии до пересечения с поверхностью поля;

− на участках ab и de высота среза соответствует высоте установки режущего аппарата – h (срез осуществляется без отгиба – q = 0);

− для определения высоты стерни при срезе стеблей с отгибом, расположенных на участке bc, отложить величину поперечного отгиба q₂ и определить высоту стерни;

− для определения величины отгиба на участке cd отложить величину продольного отгиба q₃, разделив на несколько равных по величине частей, и определить высоту стерни с учетом переменной величины отгиба.

Стебли, растущие в треугольнике cdk, срезаются в точке d с разными отгибами при перемещении сегмента из положения III в положение IV.

Для определения величины отгиба стеблей, расположенных на линии m₁ – m₁ необходимо:

− на графике пробега активной части лезвия сегмента между режущими кромками левого и правого пальцев провести линию m₁ – m₁;

− графически определить отгибы этих стеблей при срезе: поперечные – q₂₁ и q₂ и максимальный продольный – q₃.

Стебли, которые растут на отрезках a₁b₁ и d₁e₁, отгибаются режущей кромкой AB сегмента и срезаются с поперечным отгибом q₂₁ у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа.

Стебли с отрезка b₁c₁ отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа и срезаются с поперечным отгибом q₂ у левого пальца. Стебли с отрезка c₁d₁ срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q₃.

4.4 Большинство стеблей срезаются с некоторым отгибом от вертикального положения. В результате высота стерни получается больше высоты установки режущего аппарата над поверхностью поля.

Потери возможны, если высота стерни больше или равна минимальной длине стеблестоя





где l_ст– высота стерни;

L_min – минимальная длина стеблестоя.

Высота стерни для второй и третьей (максимальное значение) зон отгиба

,







Где h – высота установки режущего аппарата относительно поля;

q₂ и q_{3 max} – соответственно значение поперечного и максимального продольного отгиба стеблей.

Сравнить полученные расчетные значения l_ст3 и l_ст3 с построением.

Предельная высота h_пр установки режущего аппарата должна соответствовать условию: минимальная длина (l_{ср min}) срезанных стеблей должна быть больше или равна максимальной высоте стерни





Предельно допустимый отгиб q_пр (приняв l_ст=L_min)