Усовершенствование технологического комплекса машин для уборки картофеля в СПК Лудорвай (стр. 7 из 13)

Испытание рабочих органов дробильного типа показали, что по сравнению с теребильными и режущими аппаратами дробильные более надежны и имеют лучшие качественные показатели. [1]

2.4.2 Ботводробители

Проанализируем подробнее существующие ботводробители, так как рабочие органы дробительного типа, по сравнению с другими ботвоудаляющими органами, обладают рядом преимуществ.

Цепной дробитель имеет вертикальный вал с горизонтальным диском, с внешней стороны которого закреплены три колиброванные цепи длиной 450-500 мм. При вращении диска (n=950÷1000об/мин) цепи располагаются горизонтально и дробят ботву, отбрасывая ее на убранное поле. Достоинством цепного дробителя является простота конструкции и возможность изготовления ЦРМ хозяйства. Недостатком – сравнительно низкие процент удаления ботвы (50-60%), особенно при дроблении полеглой ботвы, и забивание при дроблении сильно развитой зеленой ботвой.

Ботводробитель с горизонтальным валом, применяемый в Германии, представляет собой барабан 1 с шарнирно-закрепленными билами 2. Расположение бил по длине соответствует поперечному профилю грядок, что предусматривает возможность захвата полегшей ботвы в междурядьях. Достоинством является более полное удаление ботвы (65-70%).

Роторный ботводробитель имеет два ротора 3 и 4, вращающихся навстречу один другому. Между ними сверху расположен шнек 5, служащий для отвода срезанной ботвы в сторону. Второй ротор снабжен резиновыми билами, что позволяет устанавливать его ближе к поверхности грядки.

Ботводробители в США и других странах бункером не оборудуют, так как ботву картофеля не собирают на силос, а запахивают.

В нашей стране больше применение нашли машины для удаления и сбора ботвы: косилка-измельчитель с бункером КИР-1,5Б и универсальная ботвоуборочная машина УБД-3.

В косилке-измельчителе КИР-1,5Б (рис. 2.5а) измельченная масса в бункер подается молотками дробителя, для чего к державкам кроме ножа крепят нагнетательную пластину. Ротор представляет собой трубчатый вал диаметром 100мм, на поверхности которого по винтовой линии шарнирно в четыре ряда (через 90º) закреплены 28 ножей лопаточного типа. Выгружается масса из бункера путем его опрокидывания. Достоинством машины является простота конструкции, универсальность, так как ее можно применять при силосовании других сельскохозяйственных культур. Недостатком – невысокое качество измельчения массы и увеличения нагрузки на дробительный аппарат, в результате чего часто ломаются молотки, и нарушается динамическая уравновешенность дробителя.

а)

б)

Рис. 2.5. Схема ботвоуборочных машин

а – косилки-измельчителя с бункером КИР-1,5Б

б – универсальной бовоуборочной машины УБД-3

Универсальная ботвоуборочная машина УБД-3 (рис. 2.5 б) предназначена для уборки зеленой картофельной ботвы на силос. Зеленая масса срезается, дробится и подается в шнек молотками битера. Шнек 1 транспортирует дробленную массу в швырялку 5, лопасти которой через трубу 2 направляют ее в бункер 4. по мере накопления бункера измельченную массу выгружают в транспортные средства выгрузным транспортером 3. Его включают из кабины трактора при помощи троса. Достоинством машины является высокая производительность по сравнению с другими машинами, часть нагрузки с дробительного рабочего органа снижается за счет шнека и швырялки. Недостаток – большая масса и сложная конструкция.

Роторные ботвоуборочные машины УБД-3 и КИР-1,5Б удаляют около 60-70% ботвы. Общими для этих машин недостатком является то, что ботву, расположенную в междурядьях, ножи не захватывают. Этот недостаток устранен в роторном ботводробителе БД-4. он состоит из рамы, роторов, ходовых колес с механизмами регулировки высоты среза, карданного вала к трактору, узлов механизма привода. Роторы снабжены шарнирно закрепленными ножами, расположение и размер которых обеспечивают удаление ботвы с гребней, так и из впадин между ними.

По сравнению с КИР-1,5Б ботводробитель БД-4 обеспечивает снижение затрат на 50%.

2.4.3 Обоснование разрабатываемого ботводробителя

Выше, в подразделах 2.4.1 и 2.4.2, рассматривались технологические процессы и конструкции существующих типов ботвоудаляющих машин. Проанализировав их работу, выявлены недостатки, которые неудовлетворяют как эксплуатационным, так и агрономическим требованиям, предъявляемым к ботвоудаляющим машинам. Следовательно создание машин для качественного удаления ботвы является одной из наиболее сложных проблем до настоящего времени, которые удовлетворяют всем агротехническим и экономическим требованиям. В СПК "Лудорвай " для удаления ботвы картофеля используется ботвоуборочная машина КИР- 1,5Б. Косилка- измельчитель КИР- 1,5Б имеет свои недостатки, которые были перечислены выше, поэтому предлагается ботводробитель новой конструкции. Новый ботводробитель навесной, двухрядный. Предназначен для удаления ботвы картофеля на корню как с рядка, так и с междурядья, которое достигается тем, что длина ножей соответствует поперечному профилю грядок.Агрегатируется с тракторами класса14кН. Крутящий момент, на рабочий орган машины, передается от вала отбора мощности трактора через карданный вал и редуктор дробителя. Рабочий орган машины представляет собой вал, на котором жестко приварены диски. На дисках шарнирно закреплены ножи, что заложено неслучайно:

учеными ВИМа было установлено, что при шарнирном креплении ножей, в значительной мере разгружаются подшипники рабочего органа. Ножи на валу располагаются по винтовой линии, чтобы уменьшить нагрузку на вал. Для облегчения сборки и разборки рабочего органа предусмотрена ступица. Предохранительным устройством рабочего органа служит шпонка, которая рассчитана на срез. Рама ботводробителя представляет собой сварную конструкцию из прокатных швеллеров и листов (см.лист ЭМ.ДП.9605070.310.СБ).К раме крепятся остальные узлы и детали. Она проста в конструкции и имеет небольшие размеры. В целом, разработанная конструкция ботводробителя проста в изготовлении и эксплуатации, имеет небольшое количество узлов и деталей. Спроектированный ботводробитель можно изготовить в условиях ремонтных мастерских хозяйств.

2.5 Кинематические и прочностные расчеты

2.5.1 Абсолютная траектория движения точек ножа. Обоснование показателя кинематического режима. Обоснование линейной скорости ножа. Шаг подачи

Проектируемая машина относится к ротационно- дисковым аппаратам. Ножи 1и 2(рис.2.6) ротационно- дискового аппарата совершают сложные движения: вращаются вместе с дисками (угловая скорость w) и перемещаются вместе со скоростью V_м движения машины, то есть они совершают движение по удлиненной циклоиде (трахоиде). Движение точек А и В ножа 1 будет определяться уравнениями:

Х_A= V*t + r_o*sinj;

Y_A =
r_o*cosj;

Х_В = V*t + r₁*sinj;Y_В=

r₁*cosj.

Этим уравнениям соответствует траектория АА₁А₂ и ВВ₁В₂ ,между которыми лезвие ножа 1 срезает растения (ботву). Нож 2 перемещается по траекториям СС₁С₂ и DD₁D₂ .В зонах, где траектория крайних точек соседних ножей перекрываются, происходит повторный пробег ножом срезанной площади (заштриховано крестообразно). Если траектория СС₁С₂ расположена впереди траектории ВВ₁В₂ , то на площади ЕС₁Е₁ (на рисунке заштрихована) растения не будут срезаны, что приведет к забиванию рабочего органа. Для высококачественного среза необходимо, чтобы отклонения стеблей диском было равно нулю, для чего должно выполняться условие ОВ₁³ ОС₁.Определим какому показателю кинематического режима (l= w* r_o/ V_м) оно соответствует. Так как ОВ₁= Х_В1 и ОС₁= Х_С1 , то исходя из приведенного условия, имеем:

Х_В1> Х_С1. (2.1)

Тогда В₁ соответствует углу j = p/2, тогда t = p/(2* w),а

Х_В1 = V*p/(2* w) + r₁ ,или:

Х_В1 = r_o* (p/(2*l) + r₁/ r_o). (2.2)

Приняв число ножей равным Z_H, из выражения (2.2) получим:

Х_С1 = r_o* [p* (4+ Z_H) / ( 2*Z_H*l) +1]. (2.3)

Заменив в неравенстве (2.1) величины Х_В1 и Х_С1 выражениями (2.2) и (2.3), получим:

l³ 2*p / [Z_H* (r₁/ r_o-1)].

Так как r₁= r_o+ l_H ,тогда показатель кинематического режима будет определяться по формуле:

l³ 2*p* r_о / (Z_H* l_H ), (2.4)

где r_о – радиус диска;

Z_H– число ножей;

l_H – длина ножа.

l³ 2 * 3,14 * 0,105 / 2 * 0,175= 1,88.

Рис. 2.6.Траектория движения точек ножа.

з неравенства (2.4) следует, что для высококачественного среза целесообразно увеличить линейную скорость V_л диска. Но при этом значительно возрастает число растений с повторным срезом, из- за чего повышаются энергозатраты. Обоснование критической скорости резания, обеспечивающей бесподпорное резание свободно стоящего стебля, посвящены исследования В.П. Горячкина, Е.М. Гутьяра, Е.С. Босого, А.Ю. Ишлимского и др. Разные авторы дают различные объяснения физической сущности бесподпорного резания. В основу почти всех теоретических исследований положена схема процесса, отличающаяся значительными упрощениями реальных условий. Это объясняется чрезвычайной сложностью учета всех многосторонних факторов, влияющих на процесс бесподпорного резания. Поэтому обобщения сделанные на основе экспериментальных исследований, имеют большое прикладное значение, чем результаты теоретических исследований. Для обеспечения полноты среза растительности, имеющей небольшую высоту и жёсткость, линейная скорость ножа должна быть не мене 40м/с.