Содержание к диссертации
Введение
Типы воздушно-решетных очисток 9
1.1. Анализ конструктивно-режимных параметров и механизмов воздушно-решетных очисток комбайнов 9
1.2. Анализ и поиск путей интенсификации разделения вороха и зерна на воздушно-решетных очисток 18
1.3. Состояние исследований технологического процесса воздушно-решетных очисток 23
1.4. Теоретический анализ существующих приводов механизма очистки, его недостатки, цель и задачи исследования 25
Теоретические исследования кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна 32
2.1. Кинематика кривошипно-кулисного механизма привода очистки 32
2.1.1. Кинематический анализ кривошипно-кулисного механизма привода очистки 39
2.1.2.Кинематический режим работы механизма очистки 46
2.2. Динамика кривошипно-кулисного механизма привода очистки 49
2.2.1. Обобщенные формулы приведенных моментов инерции кривошипно-кулисного механизма привода очистки 49
2.2.2. Определение динамических усилий в механизме 52
2.2.3. Уравнение движения кривошипно-кулисного механизма привода очистки 55
2.2.4. Уравнение относительного движения кулисного водила кривошипно-кулисного механизма привода очистки 60
2.2.5. Уравнение движения частиц зернового вороха на решете 64
2.3. Выводы по разделу 70
Программа и методика исследований 71
3.1. Программа экспериментальных исследований 71
3.2. Лабораторные исследования 71
3.2.1. Описание лабораторной установки 71
3.2.2. Методика проведения лабораторных экспериментов и обработка данных 74
3.3. Методика постановки многофакторного эксперимента и обработки опытных данных 77
3.4. Методика лабораторно-полевых испытаний зерноуборочного комбайна 79
3.4.1. Определение потери зерна 79
Результаты и анализ экспериментальных исследований 81
4.1 Определение основных кинематических параметров кривошипно-кулисного механизма привода очистки 81
4.2. Результаты исследования по определению радиуса кулисного водила кривошипно-кулисного механизма привода очистки 85
4.3. Результаты лабораторно-полевых исследований комбайна с предлагаемым механизмом привода очистки 90
4.4. Выводы по разделу 94
Экономическая эффективность применения кривошишю-кулисно-шатунного механизма в приводе очистки зерноуборочного комбайна 95
5.1. Экономическая эффективность от снижения общих потерь зерна 95
5.2. Методика определения экономической эффективности зерно уборочного комбайна с кривошипно-кулисно- шатунным механизмом привода очистки 96
5.3. Экономическая эффективность применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки 101
5.4. Выводы по разделу 102
Общие выводы 103
Список использованной литературы 105
Приложения 113
- Анализ конструктивно-режимных параметров и механизмов воздушно-решетных очисток комбайнов
- Кинематика кривошипно-кулисного механизма привода очистки
- Методика проведения лабораторных экспериментов и обработка данных
- Методика определения экономической эффективности зерно уборочного комбайна с кривошипно-кулисно- шатунным механизмом привода очистки
Введение к работе
В решениях правительства Республики Таджикистан решающая роль в научно-техническом перевооружении народного хозяйства отводится сельскохозяйственному машиностроению.
Эти требования обусловливаются тем, что в настоящее время увеличивается потребность населения республики в сельскохозяйственных продуктах, в том числе и зерновых и зернобобовых культурах
Решение этой проблемы в условиях нашей республики является актуальной. Таджикистан горная аграрная республика. Всего 7% территории составляют долины. Одним из решающих условий выполнения возникшей проблемы является всемерное развитие и внедрение комплексной механизации сельского хозяйства, и использование средств автоматики.
В настоящее время для уборки зерновых культур используют комбайны. Урожайность зерновых культур с внедрением интенсивной технологии неуклонно растёт, поэтому возникает необходимость в использовании перспективах высокопроизводительных машин с пропускной способностью 12 кг/с и более.
В существующих зерноуборочных комбайнах пропускная способность лимитируется производительностью молотильно-сепарирующего устройства, а также эффективностью работы воздушно - решетной очистки и соломотряса.
Согласно многочисленным исследованиям существенное повышение пропускной способности рабочих органов зерноуборочных машин возможно на основе применения новых технологических и общетехнических принципов. К ним следует отнести:
- увеличение приведенной рабочей ширины потока хлебной массы, при желательном сохранении прежней конструктивной ширины машины и ее сборочных единиц;
- использование всей протяженности пути технологического процесса в ма- t шине для активных воздействий на обрабатываемый продукт;
- применение наиболее целесообразных и экономических, механических воздействий на данный растительный объект с учетом его физико-механических свойств;
- разделение зернового вороха при сепарации на компоненты, с учетом физико-механических свойств фракций, по нескольким критериям;
- сохранение по возможности общей преемственности в конструктивном оформлении новой машины.
Применение зерноуборочного комбайна значительно снизило долю ручного труда в сельском хозяйстве и позволило проводить уборку зерновых колосковых культур в республике в сжатие сроки. Однако возникла другая проблема - как снизить потери зерна за молотилкой комбайна. Потери зерна за молотилкой комбайна обусловливает снижению валовых сборов зерна.
К причинам потери зерна при уборке следует отнести:
- неправильный выбор срока и способа уборки;
- нерационально использование зерноуборочной техники.
Потери зерна во многом зависят от работы воздушно-решетной очистки комбайна.
Для технологического процесса требуется переменные кинематические параметры рабочих органов механизма очистки.
Существующим приводом очистки комбайна является кривошипно-шатунный механизм.
При помощи кривошипно-шатунного механизма невозможно получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очисток требуемые для технологического процесса.
Использование в качестве привода очистки зерноуборочного комбайна кривошипно-кулисно-шатунного механизма с вращающейся кулисой позволяет получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очистки и позволяет увеличить качественные показатели комбайна.
В связи с этим, целью настоящей работы является снижение потерь зерна при уборке зерновых колосковых культур за счет применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна.
Анализ конструктивно-режимных параметров и механизмов воздушно-решетных очисток комбайнов
В настоящее время разрабатываются и испытываются различные способы уборки зерновых, обеспечивающие полный сбор и обработку хлебной массы, исключающие потери, как зерна, так и незерновой части урожая (половы, соломы). К этим способам относятся: стационарный, полустационарный, ленточная технология, способы уборки лишь колосовой части и другие. Широкое внедрение этих способов сдерживается с одной стороны высокими затратами, например на доставку всего биологического урожая на стационарный пункт обмолота, с другой стороны-трудностями в создании надежных и высокопроизводительных машин для этих способов уборки.
В настоящее время для уборки зерновых культур используют комбайны. Однако комбайновому способу присущи недостатки, которые не удалось устранить до настоящего времени, а именно - велики потери зерна. По данным ряда авторов при комбайновой уборке потери зерна составляют 1,75...5 % и более. А это ведет к снижению валового сбора зерна. На основании вышеизложенного исследования, направленные на снижение потерь зерна за счет поиска новых технологии очистки и создания более эффективных рабочих органов молотильно-сепарирующих аппаратов, является актуальными. Молотильно-сепарирующее устройство комбайна выполняет четыре основные технологические функции: обмолачивает хлебную массу, выделяет обмолоченные зерно из соломы и половы, очищает зерно от примесей, собирает очищенное зерно в бункер. Задачей молотильного барабана является выделение зерна из колоса путем коротких, но легких ударов и отчасти вытиранием. Продукт, зполучающий-ся в результате работы барабана, представляется в виде смеси, состоящей из ос вобожденного от колоса зерна, соломы крупной, соломы перебитой (сбоины) и половы. Такая смесь носит название грубого вороха. Очистка зерна обычно начинается соломотрясом, который выделяет солому, и выводит ее из машины. Оставшийся продукт поступает далее на грохот, назначение которого заключается в удалении из вороха сбоины; таким образом, соломотряс и грохот устраняют грубые объемистые массы соломы и оставляют всю зерновую массу, смешанную с остатками колоса, половы, с некоторым незначительным количеством мелко перебитой соломы. Этот продукт называется просто ворохом и обрабатывается в дальнейшем очисткой комбайна. Очистка комбайна предназначена для выделения зерна из вороха, поступающего из-под молотильного аппарата и соломотряса. Основными узлами очистки являются: один или два решетных стана, подвешенных на подвесках, вентилятор и приводной механизм. Качество работы очистки зависит от воздушного потока, размеров решет, их отверстий и от кинематики решет. Выделение зерна из вороха в очистках комбайнов в основном производится по парусности, поэтому материал (ворох), находящийся на решете очистки, должен обдуваться воздушным потоком. В зависимости от качества вороха силу и направление воздушного потока, создаваемого вентилятором, приходится менять, что осуществляется щитками, расположенными внутри канала вентилятора, открытием входных окон вентиляторов или изменением числа его оборотов. В комбайнах применяются как регулируемые (жалюзийные) решета, так и нерегулируемые (плетеные, пробивные). Последние, являются сменными для различных культур. Воздушно решетные очистки просты по конструкции, универсальны при уборке различных сельскохозяйственных культур, устойчивы при работе на склонах, надежны в эксплуатации. f шетных станов 5 и 8, нижнего и верхнего жалюзийных решет 6 и 7, удлинитель верхнего решета 10. В нем характерны незначительная общая площадь двух жалюзийных решет и отсутствие предварительного обдува зернового вороха, поступающего на первое решето. в механизме очистки комбайна СК-5 предложена стрясная доска, на конце которой закреплены два пробивных решета с круглыми отверстиями (рис. 1.2). Это приспособление обогащает зерном слоя вороха поступающего на первое жалюзийное решето очистки и позволяет увеличить пропускную способность зерноуборочного комбайна. Для уборки семян риса и других зерновых культур механизм очистки оснащен дополнительной стрясной доской и вторым зерновым шнеком (рис. 1.3).
Кинематика кривошипно-кулисного механизма привода очистки
В решениях правительства Республики Таджикистан решающая роль в научно-техническом перевооружении народного хозяйства отводится сельскохозяйственному машиностроению.
Эти требования обусловливаются тем, что в настоящее время увеличивается потребность населения республики в сельскохозяйственных продуктах, в том числе и зерновых и зернобобовых культурах
Решение этой проблемы в условиях нашей республики является актуальной. Таджикистан горная аграрная республика. Всего 7% территории составляют долины. Одним из решающих условий выполнения возникшей проблемы является всемерное развитие и внедрение комплексной механизации сельского хозяйства, и использование средств автоматики. В настоящее время для уборки зерновых культур используют комбайны. Урожайность зерновых культур с внедрением интенсивной технологии неуклонно растёт, поэтому возникает необходимость в использовании перспективах высокопроизводительных машин с пропускной способностью 12 кг/с и более. В существующих зерноуборочных комбайнах пропускная способность лимитируется производительностью молотильно-сепарирующего устройства, а также эффективностью работы воздушно - решетной очистки и соломотряса. Согласно многочисленным исследованиям существенное повышение пропускной способности рабочих органов зерноуборочных машин возможно на основе применения новых технологических и общетехнических принципов. К ним следует отнести: - увеличение приведенной рабочей ширины потока хлебной массы, при жела тельном сохранении прежней конструктивной ширины машины и ее сбо рочных единиц; - использование всей протяженности пути технологического процесса в ма t шине для активных воздействий на обрабатываемый продукт; і - применение наиболее целесообразных и экономических, механических воздействий на данный растительный объект с учетом его физико-механических свойств; - разделение зернового вороха при сепарации на компоненты, с учетом физико-механических свойств фракций, по нескольким критериям; - сохранение по возможности общей преемственности в конструктивном оформлении новой машины. Применение зерноуборочного комбайна значительно снизило долю ручного труда в сельском хозяйстве и позволило проводить уборку зерновых колосковых культур в республике в сжатие сроки. Однако возникла другая проблема - как снизить потери зерна за молотилкой комбайна. Потери зерна за молотилкой комбайна обусловливает снижению валовых сборов зерна. К причинам потери зерна при уборке следует отнести: - неправильный выбор срока и способа уборки; - нерационально использование зерноуборочной техники. Потери зерна во многом зависят от работы воздушно-решетной очистки комбайна. Для технологического процесса требуется переменные кинематические параметры рабочих органов механизма очистки. Существующим приводом очистки комбайна является кривошипно-шатунный механизм. При помощи кривошипно-шатунного механизма невозможно получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очисток требуемые для технологического процесса. Использование в качестве привода очистки зерноуборочного комбайна кривошипно-кулисно-шатунного механизма с вращающейся кулисой позволяет получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очистки и позволяет увеличить качественные показатели комбайна. і В связи с этим, целью настоящей работы является снижение потерь зерна при уборке зерновых колосковых культур за счет применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна.
Методика проведения лабораторных экспериментов и обработка данных
Зерновая масса, полученные после обмолота, на молотилках и комбайнах, кроме зерен основной культуры обычно содержит семена сорных растений, зерна других культурных растений, отбитые колосья с зернами или без них, листья стеблей сорняков, обрывки соломы и другие примеси.
Зерна, стебли и листья наиболее распространенных сорняков в период уборки имеют высокую влажность, доходящую иногда до 70% и выше.
Опыты показали, что доброкачественное зерно при хранении его вместе с сорными примесями быстро увлажняется. Так, при засоренности зерна до 8-10% примесями сорняков, влажность зерна через сутки повышалась на 8%. Такое зерно само согревается, поражается плесенью и теряет свои посевные и продовольственные качества.
Кроме того, хранение зерна, содержащего семена сорных растений, резко снижает качество основного зерна. Так, например, полынь придает горький вкус зерну, а головня - темный вид выпеченному хлебу.
Семена сорняков, внесенных в почву при посеве, при своем росте забирают часть питательных веществ, влагу и свет, тормозят, а иногда и полностью заглушают развитие культурных растений. Так, например, полевая редька усваивает из почвы вдвое больше азота и фосфорной кислоты и вчетверо больше извести, чем овес, который она засоряет. Такие сорняки, как амброзия полноли-стная и марь белая, потребляют воды в два-три раза больше, чем просо, кукуруза, ячмень и т.д.
Наличие в посевном материале мертвого сора, в виде соломистых и других частей, препятствует правильной работе высевающих аппаратов сеялок и в конечном итоге приводят к снижению урожайности.
Из вышесказанного ясны задачи очистки. Однако зерно, очищенное от сорняков и других примесей, еще нельзя считать годным к посеву, его необходимо отсортировать, т.е. удалить недоразвитые, щуплые, битые и поврежденные зерна, оставив наиболее полноценные. Существуют различные способы очистки зерновых смесей в частности разделение по парусности, размерам, свойствам поверхностей, форме, удельному весу.
Разделение по парусности: осуществляется или потоком воздуха, или бросанием. В первом случае (рис. 1.12), поток воздуха, идущий, например, от вентилятора, воздействует на зерно вводимое в поток, и распределяет его на фракции, отличающиеся друг от друга по коэффициенту парусности.
При разделении бросанием, осуществляемым зернопультом (рис. 1.13) используется живая сила летящего зерна. Очевидно, что брошенные таким образом зерна полетят по разным траекториям в зависимости от коэффициентов парусности.
Разделение по размерам. Разделение зерновой смеси по размерам ее частиц является наиболее распространенным способом очистки и сортирования (рис. 1.14). Зерно можно разделить на фракции по их толщине, ширине или длине, в зависимости от того, по какому из этих размеров зерна имеют различие.
Методика определения экономической эффективности зерно уборочного комбайна с кривошипно-кулисно- шатунным механизмом привода очистки
Одним из основных путей совершенствования комбайна является повышение пропускной способности молотилки с одновременным уменьшением потерь зерна в ходе уборки. Если раньше потери зерна в основном были из-за недомолота в молотильном аппарате, то в настоящее время «центр тяжести» потерь переместился на органы очистки. Связано это с тем, что увеличился угол обхвата молотильного барабана подбарабаньем, увеличилась рабочая часть поверхности, в результате чего увеличилась перегрузка механизма очистки зерновым ворохом и перебитой соломы.
Совершенствованию работы очисток комбайнов посвящены труды многие ученых. Среди них академик М. Н. Летошнев, В. В. Боцман, Э. М. Лузанов, В. Н. Тимошенко, Н. И. Кленин, Н. Д. Дымченко, А.Г. Рыбалько, и другие.
Для интенсификации сепарации зерна при воздушно-решетной очистке исследователями предложено увеличить перепад между стрясной доской и верхним решетом. При увеличении соломистых примесей свыше 30% увеличиваются потери в сходах с рабочих органах очистки. Снижается эффективность влияние воздушного потока на зерновой ворох.
Повышение пропускной способности воздушно-решетной очистки можно достичь снижением плотности вороха на стрясной доске, для чего В.Д.Федоров предлагает применить дополнительное решето непосредственно на стрясной доске (рис. 1.18). Н. И. Косилов считает, что разрыхленность вороха можно увеличить заменой стрясной доски решетом (рис. 1.19), а М. Е. Карлов рекомендует над верхним решетом устанавливать стрясную ступенчатую гребенку (рис. 1.20), что также должно значительно сократить потери в сходе с механизма очистки. Недостатком при установке этих дополнительных решет является - возрастание в сходах за очисткой крупных соломистых примесей, а они приводят к забиванию дополнительных решет, и они оказываются неработоспособными.
Для увеличения наличия семян в зерновом ворохе перед поступлением его на верхнее решето очистки служит также устройство, описанное в патенте Германии №1335111, которое из зернового вороха с стрясной доски эксгаустером отсасывает мелкие примеси. Недостатки устройства является увеличение габаритов очистки, что затрудняет использование его в конструкции комбайна.
