Обоснование функциональной схемы комбайна и расчет основных параметров его рабочих органов

H_min должно быть больше радиуса мотовила на величину, обеспечивающую свободное прохождение планки над поверхностью платформы жатки:

H_min =R+(30¼50 мм)=0,736+0,044=0,78 м

Наибольший вынос мотовила вперед от линии режущего аппарата должен быть не более чем:

e=R×

e=0,736× =0,616 м.

Отклонение зубьев граблин мотовила от вертикали должно находиться в  пределах: вперед-35°, назад-15°. Эти пределы обеспечивают подъем мотовилом сильно полеглых хлебов. Мощность, потребная для привода мотовила, определяется удельным сопротивлением стеблей подводу их к режущему аппарату. Экспериментально установлено, что сопротивление р =30¼60 .

Потребная мощность при ширине захвата  жатки B определяется как

N_м= , кВт;

N_м= =1,16 кВт.

Для предохранения планок мотовила от поломок в приводе предусмотрены  предохранительные устройства, срабатывающие при удельных давлениях на планку, превышающих 50¼60 .

 

Расчет шнекового  транспортера

 

Шнековый транспортер  жатки при транспортировке хлебной  массы должен обеспечивать производительность равную максимальной производительности молотилки комбайна. Практикой установлены пределы конструктивных и кинематических параметров шнеков: наружный диаметр спирали D=460¼630 мм, высота витка шнека h=100¼125 мм, шаг спирали S=(0,8¼1)×D, окружная скорость витков спирали V_окр=4,8¼6,0 , осевая скорость V_осев=1,1¼1,65 .

Длина окружности трубы  шнека должна быть больше длины транспортируемых стеблей, во избежание их наматывания, то есть:

d> ,

где L»0,8 — средняя длина стебля, м;

D=0,1 ¸ 0,15 м — необходимый запас длины окружности трубы.

Так как хлебная масса  транспортируется от краев жатки  к центру, то правая и левая части шнека представляют собой самостоятельные транспортеры с расчетной производительностью:

q_р=0,5×q=0,5×7=3,5 .

Вычисляем необходимый  диаметр трубы шнека:

d= =0,3 м.

Задаваясь высотой витков шнека h=0,125 м, находим наружный диаметр спирали:

D=d+2×h;

D=0,3+2×0,125=0,55 м.

Шаг витков находим как

S=0,9×D;

S=0,9×0,55=0,495 м.

Определяем необходимую  частоту вращения шнека:

n= ,

где g=45 - объемный вес хлебной массы;

j=0.3 - коэффициент заполнения шнека.

n= =188,3 мин^-1.

Определяем окружную и осевую скорости:

V_окр= ;

V_осев= ;

V_окр= =5,423 ;

V_осев= 1,553 .

Полученные значения находятся  в рекомендуемых пределах и, следовательно, работа транспортера будет удовлетворительной. Для предотвращения защемления транспортируемой массы между витками шнека  и днищем жатки между ними должен быть предусмотрен зазор до 10 ¸ 15 мм.

Мощность, потребляемая шнеком жатки  при В=6 м равна:

N=0,01×q × B×V_осев×w₀;

N=0,01×7×6×1,55×1,2=0,7812 кВт;

где w₀=1,2 - опытный коэффициент.

Оптимальная высота выхода пальцев из трубы шнека H=136 мм, число  рядов пальцев - 4, шаг пальцев около 250 мм.

 

Транспортер наклонной  камеры

 

Для обеспечения растаскивания  хлебной массы и более равномерной  ее подачи в приемную камеру молотилки  скорость скребков транспортера V_тр должна быть на 25¼40% выше максимальной окружной скорости конца пальца шнекового транспортера жатки и находиться в пределах V_тр=3,1¼6,3 .

Шаг скребков S = 165¼235 мм.

Так как плавающий  транспортер перемещает массу нижней ветвью, то воздействие на массу веса транспортера и силы давления его пружин затрудняют определение величины мощности, потребляемой транспортером.

 

Отбойный битер

 

Битер должен снимать  с барабана поток грубого вороха и направлять его на начало соломотряса.

Диаметр битера по концам лопастей выбирают в пределах 330..400 мм, а окружную скорость 10¼18 .

Число лопастей — 6.

Расчет соломотряса

 

В процессе расчета выбираем радиус кривошипа и частоту вращения коленвала, ширину и длину соломотряса, число клавишей при заданных значениях  производительности молотилки и допустимых потерях.

Многолетним опытом российского и  зарубежного комбайностроения установлено, что оптимальный радиус колена вала r_к=50 мм, а оптимальная частота вращения коленвала n_к=195¼215 мин^-1. При этом средняя скорость движения грубого вороха по соломотрясу составляет V_с=0,33¼0,4 .

Ширина соломотряса В_с принимается равной ширине молотильного аппарата. Число клавишей при B_c=1200 мм равно четырём. Для молотилки с пропускной способностью q=7   хлебной массы и шириной молотилки 1200 мм выбираем соломотряс шириной В_с равной 1200 мм, четырёхклавишный, r_к=50 мм, n_к=200 мин^-1. Длина соломотряса L определяется по выражению:

q_п=q_з.п.×e^-m×L,          (14)

где q_з.п. — количество зерна, поступающего на соломотряс, ;

q_п — допустимые потери зерна за соломотрясом, ;

m — коэффициент сепарации, м^-1.

Из соотношения между содержанием  зерна и соломы в хлебной массе 3:С=1:1,5 и пропускной способностью молотилки q=7 определяем количество зерна, поступающего в молотилку:

Количество зерна, просыпающегося через деку:

q_д»0,8×q_з=0,8×2,8=2.24 .

Количество зерна, поступающего на соломотряс:

q_з.п.=q_з - q_д=2,8 - 2,24=0,56 .

По заданному проценту допустимых потерь зерна за соломотрясом (0.5¼1.0 % от всего поступающего в молотилку) определяем вес теряемого зерна. При потерях 0.5%:

q_п=0,005×q_з=0,005×2,8=0,014 .

Коэффициент сепарации m зависит от толщины слоя вороха на соломотрясе. Для толщины слоя H₀=0,17 м, при соотношении зерна и соломы З : С=1 : 1,5, коэффициент m₀=1,8 м^-1. Для других значений толщины слоя коэффициент m определяется из соотношения:

m=m₀× ,         (15)

где m=0,8 ¸ 1,2

Определяем толщину слоя

где g=10¼20 — объёмный вес вороха;

V_c=0,4 — скорость движения вороха по соломотрясу;

Отсюда по формуле (21) получаем:

m=1,8× =0,812 м^-1,

Подставляя в формулу (20) вычисленные  значения, имеем:

0,014=0,56×e^-0,812L,

Откуда L= =4,543 м»4,6 м.

В случае, если допустимые потери в 1%, то есть q_n=0,028 , то

0,028=0,56×e^-0,812L, L=3,7 м.

 

Расчет очистки

 

Размеры очистки определяются количеством мелкого вороха поступающего на очистку в единицу времени:

Q_В=q (1-n×a),         (16)

где q — подача в молотилку ;

n — коэффициент содержания зерна в хлебной массе;

a — коэффициент, зависящий от режима работы молотильного аппарата и влажности хлебной массы.

Так, при подаче в молотилку q=7   хлебной массы при влажности W=15% и отношении зерна к соломе З:С=1:1,5, a=0,9 нагрузка на очистку по формуле (22) равна:

Q_В=7×(1-0,4×0,9 )=4,48 .

Потребная площадь решета очистки определяется по допустимой удельной нагрузке на решето q_F=1,5¼2,5 ;

Ширина решета ограничивается шириной молотилки B_М и равна:

B_p=(0,9¼0,95)×B_м;

B_p=0,9×1,2=1,08 м.

При B_м=1,2 м длина решета:

Размеры нижнего решета принимаем близкими к размерам верхнего.

Для получения высокой  чистоты зерна (98 % и выше) нагрузка на единицу ширины очистки не должна превышать q_в=1,5¼1,7 . Если же предполагается последующая обработка зерна на стационарных зерноочистительных пунктах, то допускается повышенная засоренность зерна после очистки (чистота до 96 %) и нагрузка на 1 м ширины очистки может быть повышена до q_в=2,5¼3,8 . В нашем случае:

что находиться в допустимых пределах.

Принимаем размеры решет  - B_Р´L=1080´1660 мм;

Длина пальцев удлинителя решета:

l_у=(0,15¸0,2)×L=1,66×0,15=0,249 м.

Расстояние между пальцами удлинителя 12¸15 мм, угол наклона решет к горизонту 0¸2°, угол наклона пальцев удлинителя 12¸15 °. Размах колебаний решет:

верхнего 60¼80 мм;

нижнего 30¼40 мм.

Частота колебаний 260¼300 мин^-1.

Скорость воздушного потока над верхним решетом должна быть:

над передней частью - 5,8¼6 ;

над средней и задней - 3,8¼4 ;

для каскадной очистки  - 5¼6 .

Угол наклона воздушного потока к горизонту 25¼30°.

Стрясные доски имеют  ступенчатую поверхность для  предотвращения скольжения вороха назад и совершают колебательные движения совместно с верхним решетом очистки. Стрясная доска снабжается на конце пальцевой решеткой, которая отводит крупные соломистые примеси на середину решета, что создает благоприятные условия для просеивания основного вороха. Ширина выходного окна вентилятора принимается равной ширине решета:

B_в=B_p=1,08 м.

Высота выходного окна вентилятора:

где V_в=8¼12 - скорость воздушного потока на выходе из вентилятора;

Q - расход воздуха. Q=1,04×Q_в=1,04×4,48=4,6592 ;

Струя воздуха должна обдувать решето по всей длине. При этом высота окна должна быть равна:

H_B= ,        (17)

где К₀=0,5¼0,6-коэффициент учитывающий отклонение потока решетом;

b=12°¼16° - угол расширение струи;

d=25°¼30° - угол наклона потока к решету:

а»100 мм - конструктивный размер.

Подставляя эти значения в выражение (23) получим:

H_B= =0,3529 м.

Если полученное значение H_B будет больше предыдущего, то необходимо подобрать другое значение размера а.

Рис. 4.Параметры выходного окна вентилятора очистки.

Динамический напор:

где r=1,25 - плотность массы воздуха,

Статическое давление:

где К=0,35¼0,4.

Полный напор:

H=H_ст+H_д=644,7+90=734,7 Па.

Теоретический напор  находим, полагая КПД вентилятора h=0,5:

Диаметр входного отверстия вентилятора:

где n=450¼1000 мин^-1 - частота вращения вентилятора (принимаем n=725 мин^-1).

Внешний диаметр колеса:

Внутренний диаметр колеса:

D₁=0,4×D₂=0,4×0,9458=0,378 м.

Мощность, потребляемая вентилятором:

где h_n=0,95¼0,98 - КПД передачи.

Так как скорость воздушного потока в очистке зависит от свойств  вороха убираемой культуры, его влажности и т. п., то в конструкции вентилятора или его приводе необходимо предусматривать устройство, позволяющее регулировать скорость воздушного потока. Наиболее совершенным способом регулирования является изменения частоты вращения вентилятора. При этом производительность вентилятора, а, следовательно, и скорость воздуха на его выходе, изменяются пропорционально частоте вращения.

 

Расчет транспортирующих органов молотилки

 

Шнек зерновой

 

Параметры шнека определяем задаваясь его производительностью. Производительность шнека определяется количеством зерна, поступившим в молотилку:

Q_ш=q× ,          (18)

При пропускной способности молотилки q=7 и соотношении зерна к соломе равному 1:1,5 получим по формуле (24):

Q_ш=7× =2,8 =10,08 .

Задаваясь наружным диаметром шнека D из ряда (ОСТ 23.7.2-90): 60, 80, 90, 100, 125, 150, 160, 200, 250, 320, 400 и 500 мм, шагом t=D, диаметром  вала d=20¼80 мм и частотой вращения n = 60-400 мин^-1, определяем необходимую производительность шнека Q_ш, либо по заданной производительности и конструктивных параметрах находим необходимую частоту вращения вала:

Q_ш=47,1×[(D+2l)²–d²]×t×y×n×g×с, ,      (19)

где D — диаметр шнека, м;

d — диаметр вала  шнека, м;