14283 (Розробка комплексної механізації вирощування озимої пшениці), страница 6

3.Конструктивне вдосконалення копновоза-волокуші (розробка)

3.1 Огляд існуючих технічних засобів та обґрунтування необхідності вдосконалення

При вирощуванні зернових колосових культур за інтенсивною технологією необхідно дотримуватися агростроків виконання технологічних операцій.

При збиранні не зернової частини урожаю необхідно звозити солому до місця скиртування в найкоротші строки і з найменшими втратами.

Існують такі способи збирання соломи:

• укладання комбайном копиць в ряди з наступним стягуванням до місця скиртування агрегатами у складі К-700А + ВНК-1 1 або Т-150 +

+ВТУ-10 + Т-150, або МТЗ-80 + ПФ -0,5 Б навантажує причіп 2ПТС-4-887 і звезенням до місця скиртування;

• потоковий спосіб - подрібнення соломи через ПУН-5 і подачею подрібненої маси в причіп 2ПТС-4-887 і з наступним транспортуванням соломи до місця скиртування або вивантаженням із причепів на поле (при недостатній кількості тракторів або причепів) з послідуючим транспортуванням.

При збиранні соломи тросовою волокушею потрібні два трактори з однаковим тяговим зусиллям і два допоміжні працівники для розтягування тросів . Робота часто виконується з порушенням правил техніки безпеки, що призводить до травм людей. Також на роботу двох тракторів потрібно витратити більше палива ніж для одного, який агрегатується з пропонованою волокушею.

Після проходу волокушами ВТУ-10 і ВНК-1 1 на полі залишається скручена солома, яку потім дуже важко згромаджувати і скиртувати. Обидві волокуші при роботі забруднюють солому.

Застосування методу навантаження в причепи агрегатом ПФ-0,5Б з наступним перевезенням також призводить до високих прямих затрат оскільки операція виконується двома тракторами.

В господарстві більшість полів розташована недалеко від центральної садиби і тут буде вигідно застосувати пропоновану волокушу.

Тому пропонований метод збирання соломи можна вважати ефективним, оскільки він не потребує допоміжних робітників і виконується одним трактором Т-150К. Застосування копновоза-волокуші дає змогу в короткі строки, з меншими затратами і з більшою ефективністю очистити поле

3.2 Будова та принцип роботи машини

Копновоз-волокуша призначена для збирання соломи з копиць і перевезення до місця скиртування.

Вона складається з таких основних частин :

• рама нижня

• борт передній

• борти бокові

• стійка задня

• опорні колеса з паралелограмним механізмом і поворотними колонками

Рама нижня - зварна конструкція, яка складається з передньої балки, плити і задньої балки, до якої кріпляться нижні клини. З верхньої сторони балок приварено бокові борти.

Балки зварено із швелера : 12ГОСТ8240-72 / ВС₁ ЗЛС ГОСТ535-58

А фасони на боковину із листа Б-ЛН-5 ГОСТ19903-74 / В-С₁ 2ЛС ГОСТ14637-63

До лівого борта і правого борта на '/з від його краю приварено кронштейни для гідроциліндрів, якими розводяться і зводяться борти волокуші. Борти шарнірне кріпляться до переднього борта, який в свою чергу теж являються зварною конструкцією , до якої прикріплені кронштейни навіски волокуші і приварені кронштейни циліндрів. Знизу до балки кріпиться п'ять клинів, на яких утримується соломиста маса. В передній частині волокуші на обох бортах знаходяться опорні колеса з поворотними колонками та паралелограмним механізмом , який кріпиться однією стороною до гідроциліндра , а другою до корпусу поворотної колонки .

В транспортному положенні борти волокуші зведені і паралелограмний механізм знаходиться у верхньому положенні , трактор рухається вперед.

При переведені в робоче положення з допомогою гідросистеми, гідро циліндрами розводяться бокові борти волокуші, за допомогою гідроциліндрів паралелограмного механізму піднімаємо опорні колеса, внаслідок чого конструкція опускається. Рухаючись заднім ходом, наїжджаємо на ряд копиць,при заповненні волокуші трактор зупиняємо, зводимо, а за допомогою гідроциліндрів, борти і паралелограмним механізмом піднімаємо волокушу в транспортне положення. Транспортуємо до місця скиртування, де знову розводимо гідроциліндрами борти, опускаємо волокушу і від'їжджаємо. Солома залишається , після цього знову переводимо волокушу в транспортне положення і знову повертаємо до ряду копиць.

Оскільки волокуша, при транспортуванні, нижньою частиною не торкається грунту, а нижні клини добре утримують солому, втрати соломи зменшаться, забруднення зменшиться, солома не буде скручуватися, що значно полегшить очистку поля і скиртування .

З.З Міцнісний розрахунок

Вихідні дані: 1.Об'єм камери – V=40 м ³ : 2.Габаритні розміри: висота H=2845 мм, довжина L=5000 мм, ширина В =2830 мм, ΔB=2085 мм.

3.Вантаж, що транспортується - солома вологістю W_c = 12...15 %. 4.Кут розведення бокових стінок у =22 . 5.Густина соломи p =0.04 т/м"

Визначаємо зусилля, що діють на задню та бічні стінки копновоза в кінці завантаження, а також силу опору переміщенню копновоза (W).

Сила тяжіння соломистої маси в коповозі дорівнює:

Mg=G=V*p*g (3.1)

Де G-сила ваги

g- прискорення вільного падіння

V - об'єм камери4

р – густина соломистої маси

G=9.81*40*40=15969 H

Будемо вважати, що сила тиску на задню стінку та бічні стінки розподілена по закону трикутника [17]

q₁=q₂=p*μ (3.2)

p - коефіцієнт бічного тиску на дно копновоза

μ –коефіціент бічного тиску μ = 0,4. Сила тиску на дно копновоза:

p=G/A (3.3)

де G-сила тяжіння соломи А- площа дна копновоза

Площа дна копновоза

A= L (B + 2∆b ) (3.4)

L- довжина стінки копновоза

В- ширина задньої стінки

∆b -відхилення бічної стінки.

А = 5.0(2.830 + 2 -2.085) -35 м².

Тоді сила тиску на дно копновоза

p= 15969 / 35 =448.5 Н/м²

тоді q₁=q₂=448.5 * 0.4 =179,4 Н /м²

Рис. 3.1 .Розрахункова схема агрегату.

Рівнодійна на задню стінку буде рівна :

F₁ = q₁ * B * H (3.5)

Де F₁ – рівнодійна на задню стінку

q₁- сила тиску на задню стінку

B – ширина стінки

Н- висота стінки

F₁ = 179,40 * 2,830 * 2,845 = 1444,410 Н

Точка прикладання сили знаходиться від дна на відстані:δ=(1/3)*Н(3.6)

де Н - висота стінки.

δ= (1 / 3) * 2,845 = 0,948 м.

Сила номінального тиску на бічні стінки буде рівна.

F_n = (q₂ * H * L) / cos γ (3.7)

де F_n - сила тиску на бічні стінки;

H-висота бічних стінок;

L - довжина бічних стінок;

γ - кут розведення бічних стінок.

F_n =(179,40 -2,845 -5,0)/ 0,928 = 2691 H

Сила тертя соломи по бічній та нижній стінках

F_T1 = F_N * f_T (3.8)

F_T2 = F₁ f_T (3.9)

Де f_T - коефіцієнт тертя соломи по сталі. f_T.= 0,18 ;

F_N - сила номінального тиску на бічні стінки;

F₁- рівнодійна на задню стінку;

F_T1 =2691*0,18 =484,38 Н,

F_T2 = 1444,41 * 0,18 - 260,00 Н.

Загальна сила тертя, а також сили внутрішнього тертя на переміщення шарів соломи:

W = (F_T2 + F_T1 ) * β₀ (3.10)

де F_T2 - сила тертя соломи по задній стінці;

F_T1 - сила тертя соломи по бічній стінці;

β₀ -коефіцієнт, що враховує фактори переміщення соломи,

β₀ = 1,25 …1,35.

W =(260 + 484,38 * 2) * 1,35= 1658,83 H

Сила опору на перекочування коліс:

W₂ =2T_k/d_k, (3.11)

де d_k - діаметр колеса, d_k = 765 мм;

T_k - сила опору на перекочування.

T_k = G_заг*k+G_цап*f*d_ц/2 (3.12)

де G_заг - загальна сила, що діє на колеса; G_цап - вага цапфи, G_цап = 76 Н;

d_ц - діаметр цапфи, d_ц = 0,45 м;

k -коефіцієнт тертя кочення гумового колеса по стерні, k=0.015... 0,030;

f - коефіцієнт тертя в цапфі колеса, f = 0,15 .

G_заг=( G+ G_маш ) /2 (3.13)

де G_маш- вага машини, G_маш = 12000 Н;

G - вага соломи, G = 15696 Н.

G_заг = (15696 + 12000)/ 2 = 13848 Н

T_k = 13848 * 0,030 * ((76*0,15*45)/2)= 671,94 Н

Рис. 3.2.Схема до розрахунку сил опору на перекочування коліс.

Сила опору на підйом (на похилій поверхні поля): W₃= G_{заг м}*sin β (3.14)

де G_{заг м} - загальна вага машини з вантажем; β -кут нахилу поля, β = 20°

G_{заг м} = 12000 + 15696 = 27696 Н,

W₃ = 27696 * 0,342 = 9472,03 Н.

Рис. 3.3.Схема визначення сил опору при русі на підйом.

Сила опору вітру:

W₄ = p max * A _пр (3.15)

де А_ІП,- проекція площини передньої стінки.

A _пр =H(2∆B + B), (3.16)

A _пр = 2,845(2*2,085 + 2,830) = 20м²

Тоді W₄ = 300 * 20 = 6000 Н.

Загальна сила опору пересуванню:

W = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ < P_KP (3.17)

де P_KP - сила тяги трактора на гаку, для Т-150К P_KP =30 кН.

W = 1658,83 + 1756,70 + 9472,03 + 6000,00 =18887,56 18887,56 < 30000

Умова виконана, отже копновоз-волокушу можна агрегатувати з трактором Т-150К.

Визначаємо навантаження на гідросистему трактора та на шарніри бічної стінки

Рис. 3.4.Схема до визначення навантаження на гідросистему трактора.

Відстань від шарніра О до точки прикладання сили:

a = (1/3)*L*cosα (18) a = (1/3)*5.0*0.928 = 1.73 м

Σ M₀ = 0 F_N*a*F_N*(b/cosγ)= 0 γ=32^o

Fn=( F_N*a* cosγ) / b Fn=( 2691*1.73*0.834) / 2.2 = 1764.8 H

Реакція в шарнірі О :

Fy=F_N - F_n* cosγ , Fy=2691 – 1764.8* 0.834=1471.87 H , F_x= F_n*sinγ- F_N*f_T

Р ис. 3.5.Схема до визначення реакцій в шарнірі О.

Так як F_n*sinγ = 0, то F_x = 484,38 Н.

Звідси сумарна реакція буде рівна:

F_Σ = √ F_X² + F_Y²

F_Σ = √ 1471.87 ² + 484.38 ²=1549.52 H

Розрахунок на міцність шарнірів кріплення бічної стінки копновоза-волокуші. Визначаємо діаметр осі з умови міцності на згин [17]

σ_зг = М_зг / W_у (3.21)

де М_зг.- згинаючий момент у небезпечному перерізі осі;

W_у - осьовий момент опору перерізу осі.