Модернизация комбайна ДОН – 2600 с разработкой аксиально-роторного МСУ

5 начало сборки ротора А1.dwg

На чертеже показаны контуры бичей и бичедержателей
Сечения бича большого и бича малого аналогичны
Фланец и вал ротора показаны неразрезанными
ГОСТ 14806-80-Т?-Рн3-
Внешняя линия планок
Сборку начинать с приварки фланцев на вал
После сборки ротор балансировать
После балансировки окрасить ЭмальПФ-115ГОС 6465-76
Сварные швы по ГОСТ 14806-80
Предельные отклонения размеров на сварку
* Размеры для справок.

5 начало сборки ротора А1.cdw

На чертеже показаны контуры бичей и бичедержателей
Сечения бича большого и бича малого аналогичны
Фланец и вал ротора показаны неразрезанными
ГОСТ 14806-80-Т?-Рн3-
Внешняя линия планок
Сборку начинать с приварки фланцев на вал
После сборки ротор балансировать
После балансировки окрасить ЭмальПФ-115ГОС 6465-76
Сварные швы по ГОСТ 14806-80
Предельные отклонения размеров на сварку
* Размеры для справок.

3 Вид общий А1.cdw

Техническая характеристика
Двигатель - 6-ти цилиндровый
тактный с турбонаддувом
Номинальная мощность двигателя - 225 л.с.
Емкость топливного бака - 945 л.
Силовая передача - гидроебъемная коробка
трехскоростной диапазон
Габаритные размеры - 8745*3714*8400
Ширина захвата жатки - 8
Диаметр ротора в зоне обмолота - 610-964
Длина обмолачивающей части ротора - 1018
Диаметр ротора в зоне сепарации - 930
Длина сепарирующей части ротора-1480
Число оборотов ротора - 200-800 обмин
Число оборотов ротора с
понижающим редуктором - 50-200 обмин
Площадь обмолота - 2
Площадь сепарации деки- 4
Площадь рещет очистки- 4.56м
Вентилятор- диаметральный
Разбрасыватель соломы

Планка.dwg

Деталь показана в рабочем положении
Неуказанные предельные отклонения размеров

Диск крепления.cdw

Не указанные радиусы скруглений 6 мм.
Не указанные предельные отклонени

Планка.cdw

Деталь показана в рабочем положении
Неуказанные предельные отклонения размеров

Диск крепления.dwg

Не указанные радиусы скруглений 6 мм.
Не указанные предельные отклоненияразмеров

3 Вид общий А1.dwg

Техническая характеристика
Двигатель - 6-ти цилиндровый
тактный с турбонаддувом
Номинальная мощность двигателя - 225 л.с.
Емкость топливного бака - 945 л.
Силовая передача - гидроебъемная коробка
трехскоростной диапазон
Габаритные размеры - 8745*3714*8400
Ширина захвата жатки - 8
Диаметр ротора в зоне обмолота - 610-964
Длина обмолачивающей части ротора - 1018
Диаметр ротора в зоне сепарации - 930
Длина сепарирующей части ротора-1480
Число оборотов ротора - 200-800 обмин
Число оборотов ротора с
понижающим редуктором - 50-200 обмин
Площадь обмолота - 2
Площадь сепарации деки- 4
Площадь рещет очистки- 4.56м
Вентилятор- диаметральный
Разбрасыватель соломы

ПЗ.doc

Уборка является ответственным этапом в технологии возделывания зерновых культур. Урожай необходимо собрать с минимальными потерями и в сжатые агротехнические сроки. Для удовлетворения этих требований промышленностью выпускаются зерноуборочные комбайны различных типов. Комбайны выполняют одновременно несколько функций основные из них это скашивание или подбор хлебной массы обмолот и выделение зерна из вороха - очистка. В традиционных технологических схемах комбайнов молотильный барабан расположен поперек движения потока хлебной массы а вслед за молотильным аппаратом установлен клавишный соломотряс.
Современная жизнь требует увеличения производства продуктов питания и как следствие интенсификации сельскохозяйственного производства. Увеличение урожайности требует в свою очередь повышения пропускной способности уборочных машин. В классической схеме комбайна увеличение производительности достигается за счет увеличения длины барабана т.е. ширины и общих габаритов машины. При этом решении значительно растут габариты системы очистки зерна от соломы размеры клавишного соломотряса и решетного стана.
Одним из вариантов решения проблемы можно считать применение продольно расположенного ротора или двух параллельно расположенных роторов вращающихся навстречу друг другу для очистки уже обмолоченной массы в обычных барабанных молотилках вместо клавишного соломотряса. При этом происходит не только очистка вороха от соломы но и домолот невымолоченных зерен. 1 Принципы обмолота и классификация молотильных устройств
Нарушение связи зерновок с элементами колоса (обмолот) в существующих молотильных устройствах происходит за счет ударов бичей по стеблям в том числе и колосьям в результате чего они вовлекаются в молотильный зазор между быстро движущимися бичами и неподвижными поперечными планками подбарабаньям. Удар бичей по стеблям – это первая фаза обмолота при которой может вымолачиваться до 70 80% зерна. Стебли внутри молотильного зазора подвергаются сильному сжатию что вызывает движение слоя стеблей бичом за счет сил трения между ними. Причем верхний слой стеблей движется быстрее нижнего удерживаемого планками подбарабанья. Бичи барабана обгоняя стебли наносят по ним непрерывные удары вызывая обмолот зерна. Удары бичей и скольжение их по стеблям скольжения стеблей один относительно другого и по ребристой поверхности подбарабанья приводит к вымолачиванию зерен из колосьев что сопровождается измельчением и разрывом стеблей. Это вторая фаза обмолота. В процессе взаимодействия бичей барабана со стеблями последние подвергаются воздействию различных сил которые вызывают их деформацию. К ним относятся силы: удара перетирания сжатия вибрации центрифугирования.
Необходимо отметить что обмолот за счет взаимодействия на стебли одной из перечисленных сил не дает желаемого результата и лишь в комплексе они могут гарантировать качественный обмолот.
В настоящее время известно огромное количество молотильных аппаратов и МСУ. В зависимости от конструктивного исполнения их можно разделить на: барабанные ленточные (транспортерные) и битерные. В производстве самое широкое применение нашли барабанные. В зависимости от направления продвижения обмолачиваемых стеблей. Относительно вращающегося барабана они разделяются на поперечно-поточные аксиально-роторные и комбинированные.
У первых барабан (рис. 1.1) располагается поперек движущемуся потоку
Рисунок 1.1- Молотильные аппараты: а –поперечно-поточный; б-продольно-оточный; в-комбинированный [2].
– барабан; 2 – подбарабанье; 3 5 – роторы; 46 – кожухи.
обмолачиваемых стеблей и по касательной к его остову. В этом аппарате продолжительность взаимодействия барабана с обмолачиваемым продуктом исчисляется сотыми долями секунды. За такой малый промежуток обмолотить и просепарировать зерно можно только при жестком режиме работы аппарата. Этот режим соответствует большим скоростям вращения барабана и малым молотильным зазором что является причиной травмирования зерна и измельчения незерновой части урожая (Н.Ч.У).
Продольно-поточные МСУ называют аксиально-роторными устройствами (рис. 1.1 б). Они располагаются вдоль молотилки комбайна а обмолачиваемый продукт движется по винтовой линии вдоль оси вращающегося ротора. Ротор имеет приемную часть I в виде крыльчатки зону обмолота II и зону сепарации III. В зоне обмолота на роторе размещаются прямолинейные бичи или комбинированные вначале по винтовой линии а затем – прямолинейные в количестве 3 4 бичей. Прямолинейные бичи упрощают конструкцию ротора снижают скорость движения обмолачиваемого продукта что улучшает обмолот зерна. Зона обмолота переходит в зону сепарации где вместо бичей устанавливаются планки либо по образующей цилиндры либо по винтовой линии.
При уборке риса в зоне обмолота вместо некоторых бичей могут быть установлены гребенки со штифтами. В конце на роторе устанавливаются лопасти для удаления Н.Ч.У. Ротор охватывает кожухом вращающимися или неподвижным. Вращающийся кожух охватывает ротор на 3600 и вращается с частой 10 20 .
За время обмолота масса совершает несколько полных оборотов. Вымолоченное зерно и частицы половы под действием центробежной силы выводятся из массы через отверстия решеток и направляются на очистку. Скорость обмолачиваемого продукта достигает 14 15 мс по винтовой линии и 3 5 мс – вдоль ротора. Зазор в зоне обмолота в 3 4 раза больше чем в барабанных аппаратах. Время нахождения стеблей в зоне обмолота на порядок больше чем в барабанных поперечно-поточных аппаратах что обеспечивает полный вымолот зерна с минимальными его повреждениями которые в 2 3 раза ниже чем у барабанных.
Показатели обмолота комбинированных МСУ занимают промежуточное положение между барабанными и аксиально-роторными но в конструктивном отношении они значительно проще последних.
Агротехнические требования к уборке [2]
Агротехнические требования к зерноуборочным машинам устанавливают допустимые уровни потерь дробления и чистоты зерна.
При раздельной уборке потери зерна за валковой жаткой допускаются не более 05% для прямостоячих хлебов и 15% для полеглых. При подборе валков потери зерна не должны превышать 1% а чистота зерна в бункере должна быть не менее 96%.
При прямом комбайнировании за жаткой комбайна допускается до 1% потерь для прямостоячих хлебов и 15% для полеглых. Общие потери зерна за молотилкой из-за недомолота и с соломой должны быть не более 15% при уборке зерновых и не более 2% при уборке риса. Чистота зерна в бункере должна быть не ниже 95%. Дробление семенного зерна не должно превышать 1% продовольственного - 2 зернобобовых и крупяных культур - 3 риса - 5%.
Анализ существующих конструкций роторных молотильных аппаратов
Одним из вариантов решения проблемы можно считать применение продольно расположенного ротора или двух параллельно расположенных роторов вращающихся навстречу друг другу для очистки уже обмолоченной массы в обычных барабанных молотилках вместо клавишного соломотряса. При этом происходит не только очистка вороха от соломы но и домолот невымолоченных зерен. Такой вариант применен в комбайне фирмы CLAAS LEXION 570 и LEXION 580 под маркой ROTO-PLUS представлено на втором листе графического материала . В системе ROTO-PLUS обмолот осуществляется молотильным аппаратом снабженным кроме молотильного барабана еще ускорительным барабаном который и обеспечивает увеличение пропускной способности. После молотильного барабана для улучшения режима подачи обмолоченной массы к двум сепарирующим роторам установлен специальный битер. Длина сепарирующих роторов составляет 4200 мм при их диаметре 445мм. Частоты вращения роторов составляют 360-1050 обмин.
Клавишный соломотряс при такой же производительности принял бы непозволительно большие размеры
Более эффективным решением явилось создание принципиально нового рабочего органа. Это аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство (МСУ). Оно представляет собою продольно (по оси комбайна) расположенный барабан охваченный цилиндрическим кожухом в котором вымолот сепарацию зерна и перемещение вороха к выходу выполняет вращающийся барабан - ротор. Цилиндрический кожух составлен из обмолачивающей деки сепарирующих решеток винтовых направляющих установленных по всей длине кожуха входного и выходного окон.
По этому принципу еще 25 лет назад фирма CASE разработала свой молотильный аппарат. Так же устроено МСУ отечественного комбайна «СК-10». В настоящее время фирмой CASE выпускаются различные модификации комбайнов для уборки различных культур. Имеется два типа роторов: один для обмолота пшеницы и кукурузы второй – для жесткостебельных культур (рис соя).
В аксиально-роторных МСУ растительный материал движется по спирали назад оставаясь в молотильном отсеке значительно дольше чем при традиционной схеме молотильного барабана и подбарабанья и проходит значительно большее расстояние между бичами и декой. Время обмолота регулируется изменением частоты вращения ротора. Большой зазор в подбарабанье и большее время обработки хлебной массы в аксиально-роторной молотилке приводят к лучшему обмолоту с меньшими повреждениями хрупких оболочек семян.
Другим вариантом регулирования режима обмолота реализованный в комбайнах фирмы CASE Axial-Flow серий 2366-2388 является изменение оборотов ротора изменение обмолачивающего зазора и одновременное регулирование скорости перемещения обмолачиваемой массы в зазоре между кожухом и ротором молотильного аппарата. Верхняя часть кожуха в обмолоте зерна не участвует. Она оснащена транспортными лопатками предназначенными для перемещения скошенной массы назад вдоль ротора. Эти лопатки установлены в щелевидных отверстиях кожуха и используются для ускоренного продвижения или удержания потока обмолачиваемой массы внутри корпуса ротора. Обмолачивающая дека обхватывает ротор с нижней части в диапазоне 180 град. Перемещением деки к ротору и от него осуществляется изменение обмолачивающего зазора а остальная часть кожуха в изменении обмолачивающего зазора не участвует.
В этом варианте появляется возможность изменения режима обмолота в более широком диапазоне что позволяет обмолачивать растительный материал с различными характеристиками и с меньшими потерями. В такой конструкции в активном обмолоте участвует только часть окружности кожуха что отрицательно сказывается на производительности.
В варианте CASE Axial-Flow серий 2366-2388 подача массы в ротор осуществляется продольно оси ротора. Можно также подавать массу в ротор тангенциально. Такой вариант реализован на зерноуборочном комплексе КЗР-10 «Полесье-ротор». В нем МСУ установлен сразу за жаткой поперечно оси комбайна. Это дает значительное снижение энергозатрат т.к. солома не транспортируется через весь комбайн а укладывается сразу за МСУ на поле в валок или измельчается и разбрасывается на стерне.
Для достижения комбайном высокой производительности и возможности обмолота зерновых культур в различных агротехнических условиях при условии регулирования обмолачивающего зазора по всей окружности обхвата кожуха и оборотов ротора было составлено техническое задание (исходные требования) на проектирование такой машины.
Обоснование предлагаемой модернизации
Нами предложена схема аксиально-роторного МСУ в которой передняя часть ротора представляет собой усеченный конус направленный малым основанием вперед Сепарирующая (задняя) часть ротора оставлена цилиндрической. Кожух почти полностью повторяет контуры ротора и имеет возможность передвижения (в установленных пределах) вдоль ротора. Коническая часть кожуха выполнена так что рабочий зазор между двумя поверхностями постепенно сужается в сторону большего основания конуса.
Такое конструктивное решение дает важные преимущества перед существующими конструкциями.
Первое заключается в том теперь в обмолоте участвует весь кожух в 360 град. обхватывающий коническую часть ротора. Это позволяет увеличивать подачу в ротор при благоприятных условиях по сравнению с другими роторами или более качественно обмолачивать с одинаковыми подачами при неблагоприятных условиях.
Второе преимущество в том что регулировать зазор между ротором и кожухом можно сразу по всей конической поверхности простым перемещением кожуха вдоль ротора.
Третье преимущество в том жесткость режима обмолота нарастает постепенно позволяя выделить сначала легко обмолачиваемую часть зерен а затем все остальное. Происходит бережный обмолот без повреждения получается качественное зерно.
Такие преимущества дают возможность использовать этот МСУ в комбайнах которым приходиться убирать зерновые культуры во влажных условиях и при большой урожайности в пределах 35-45 цга.
Технологический расчет
Расчет усилия на роторе и кожухе
Найдем усилие действующую на ротор и кожух со стороны обмолачиваемой массы. Используем формулу для нахождения среднего окружного усилия на бичах барабана приравняв конусную часть ротора к барабану с диаметром равным среднему диаметру конуса. При этом внесем поправки учитывающие особенность работы ротора.
Р = aрq+bрq2(5.1) [1]
где aр – коэффициент зависящий от зазора на входе и угла обхвата барабана подбарабаньем;
bр - коэффициент зависящий от скорости подачи массы к молотильному устройству и зазоров на входе в молотильное пространство.
Для молотильных устройств с диаметрами барабанов D=550-600мм и углом обхвата 140 град. при скорости подачи массы к барабану 3 35 мс имеем:
aр=90 120 Н(кгс)-1 bр=7 10 Н(кгс)-1
У нас D=824.7мм и 360 град. обхвата. aр=250 Н(кгс)-1 bр=10 Н(кгс)-2
Р = 250·23+10·232=11040 Н.
Эта сила распределена по окружности в 360 град.
Найдем усилие действующее на кожух по оси. Для этого окружное усилие Р разложим или точнее найдем усилие направленное под углом используя коэффициент трения соломы по стали для влажности 27-37 %.
где f0 – теоретический коэффициент трения
где – относительное содержание влаги в соломе.
b0 и b размеры бича и планки в см.
f=12·052+05(08·1)=125
tg угла трения равняется 125 откуда угол трения равен 513 град.
Равнодействующая сила равна Н.:
Рр = Рсоs(51.3)(5.4) [1]
Рр = 11040соs(51.3)=17660 Н.
Сила действующая по оси ротора будет равна:(см. рисунок 5.1)
Рисунок 5.1 - Схема сил действующих на кожух со стороны обмолачивающей массы в продольной плоскости кожуха
Рос= Ррsin (5.5) [1]
где угол наклона конуса кожуха град.
Рос= 17660·sin 9=27626 Н.
Такая же сила действует на ротор.
Конструктивные расчеты
Рассчитаем на прочность винтовую пару приводящую в движение кожух. Винтовая пара рассчитывается на смятие резьбы от осевого усилияРос7.
где н – коэффициент высоты гайки;
h – коэффициент высоты резьбы;
см – допустимое напряжение на смятие МПа.
Рос принимаем равным 10 кН учитывая возможные перегрузки при забивании ротора и попадании в него посторонних предметов
Для увеличения запаса прочности принимаем диаметр больше равной резьбе 30×6 Упорная резьба S 30×6
Передаточное число винтовой пары
где sм – окружное перемещение маховика м;
sr – перемещение гайки (винта) м.
или по другой формуле
где dм – диаметр маховика мм.;
На изменение зазора на 1 мм требуется 64 мм сдвига кожуха. Для этого требуется произвести перемещение маховика на sм=64·157=10048 мм. Число оборотов маховика будет:
n= 10048 30=107 оборотов.
Т.е. на изменение зазора на 1 мм требуется 107 оборотов маховика винтовой пары. Для удобства регулирования нужно чтобы приводная шестерня совершала 2 оборота на 1 мм изменения зазора. Отсюда передаточное число будет u=187.
Рассчитаем на прочность балку соединяющую кожух с винтовой парой.
Рисунок 3.3- Схема нагружения балки
На балку действует две силы поперечное - изгибающее и продольное. Балка имеет круглое сечение с диаметром 30 мм и длиной 350 мм. Для удобства расчета покажем балку закрепленной консольно с двумя действующими на него силами.
Fпр= Росcos(300)(6.6)
Fпр= 10·cos(300)=866 кН.
Fпоп= Росsin(300)(6.7)
Fпр= 10sin(300)=5 кН.
Рисунок 3.4 -Эпюры изгибающих моментов
Mиз= Fпоп·l(6.8) [8]
Mиз= 5·035=175 кН·м.
где S – площадь поперечного сечения балки м.
сж= 866007=1225 кПа.
где W – момент сопротивления изгиба м3.
сж= 175(01·032)=648 кПа.
adm=340 МПа для стали 10
=07МПа 340МПа= adm балка выдержит нагрузку.
Рассчитаем подшипниковые опоры. 7
Потребную динамическую грузоподъемность сравним с паспортной подшипника 7314А ГОСТ 27365-87. С=176 кН.
где Р – эквивалентная нагрузка Н;
L – ресурс млн. об.;
а1 – коэффициент надежности;
а2 – обобщенный коэффициент совместного влияния качества металла и условий эксплуатаций.
Эквивалентная нагрузка для радиально-упорных подшипников:
Р=(XVFr+YFa)·КбКт(6.13) [8]
где Fr и Fa – радиальная и осевая нагрузки Н;
X и Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;
V – коэффициент вращения;
Кб – коэффициент безопасности;
Кт – температурный коэффициент.
Р=(1·1·19115+0)·15·1 =28 кВт.
Сп=208 кН > C=183 кН.
В результате курсового проектирования разработана модернизация молотильного устройства комбайна Дон 2600.
Это позволяет увеличивать подачу в ротор при благоприятных условиях по сравнению с другими роторами или более качественно обмолачивать с одинаковыми подачами при неблагоприятных условиях.
Регулировать зазор между ротором и кожухом можно сразу по всей конической поверхности простым перемещением кожуха вдоль ротора.
Жесткость режима обмолота нарастает постепенно позволяя выделить сначала легко обмолачиваемую часть зерен а затем все остальное. Происходит бережный обмолот без повреждения получается качественное зерно.
Библиографический список
Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины
Н.И. Кленин В.А. Сакун - М.: Колос 1994 - 751с.
Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины В.М. Халанский
И.В. Горбачев - М.: Колос 2003 - 624с.
Карпенко Сельскохозяйственные машины Карпенко В.М. Халанский - М.: Колос
Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства
В.М. Баутин Д.С. Буклагин Н.П. Мишурин и др. - М.: ФГМУ «Росинфорагротех» ч. I и ч. II 2003 - 340с. и 368с.
Общие требования к оформлению курсовых и дипломных проектов (работ). Стандарт предприятия СТП 01 - 04. Составители: Ю.И. Евдокимов А.И. Голомянов Г.А. Евдокимова и др. - Новосибирск: ИИ НГАУ 2004 - 66с.
Листопад Г.Е. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины
Г.Е. Листопад Г.К. Демидов Б.Д. Зонов.; Под общ. ред. Г.Е. Листопада - М.: Агропромиздат 1986 - 688с.
Федоренко В.А Справочник по машиностроительному черчению
В.А Федоренко А.И. Шошин - Л.: Машиностроение Ленингр. отд-ние 1983 - 416 с.
Шибков А.А. Сопротивление материалов: Конспект лекций НГАУ ИИ - Новосибирск 2003 - 112с.

Содержание.doc

Принципы обмолота и классификация молотильных устройств . 4
Агротехнические требования к уборке 7
Анализ существующих конструкций роторных молотильных аппаратов .8
Обоснование предлагаемой модернизации ..12
Технологический расчет .13
Конструктивные расчеты 15
Библиографический список .20