Модернизация свеклоуборочного комбайна КСН-6 (конструкторская часть дипломного проекта)

АННОТАЦИЯ

Тема данного дипломного проекта посвящена разработка привода шнековых вальцев свеклоуборочного комбайна КСН-6 с целью повышения надежности.
Указанная цель достигается путем замены цепных передач, на цилиндрический редуктор, что обеспечит долговечность и упростит обслуживание валкоукладчика.
В пояснительной записке проведен сравнительный анализ существующих конструкций машин для уборки свеклы, описаны физико-механические свойства сахарной свеклы в период уборки. Произведены технологический, кинематический, энергетический и прочностной расчеты. Дано описание разработанной конструкции свеклоуборочного комбайна. Разработаны мероприятия по эксплуатации и технике безопасности проектируемого комбайна. Выполнены расчеты технико-экономических показателей.





4. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОЙ К РАЗРАБОТКЕ
КОНСТРУКЦИИ ВАЛКОУКЛАДЧИКА

 Валкоукладчик свеклоуборочного навесного комбайна КСН-6 «Полесье» (рисунок 4.1) состоит из трех основных шнеков 2, 3, 4 и двух консольных шнеков 7, 9, которые концентрируют выкопанные корнеплоды в центральной части и образуют валок. Граблины 8, 9 формируют валок.
 
 Рисунок 4.1. Валкоукладчик:
 1, 5 – ограждения; 2, 3, 4 – шнеки; 6 – редуктор шестеренчатый;
  7, 9 – шнеки консольные; 8, 10 – граблины.
 
 В базовом варианте навесного свеклоуборочного комбайна КСН-6 привод шнеков валкоукладчика осуществлялся по средствам цепных редукторов (рисунок 4.2, а). Цепные передачи трудоемки в обслуживании, т.к. необходимо постоянно следить за натяжением цепей и их смазкой.
 
 Рисунок 4.2. Валкоукладчик:
 а) базовый вариант; б) модернизированный вариант.
 
В ходе разработки комбайна предлагаю использовать привод валкоукладчика аналогичный рисунка 4.2, б. Рассмотренный вариант более эффективный т.к. долговечность шестеренчатых передач больше чем цепных, также они проще в обслуживании.




9. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАЗРАБОТАННОГО КОМБАЙНА КСН-6

Разработанный комбайн свеклоуборочный навесной КСН-6 (рисунок 9.1) предназначен для уборки ботвы с разбросом или укладкой в валок или сбором ее в транспорт, выкапывания корнеплодов с очисткой их вороха от примесей и укладкой в валок.

Рисунок 9.1. Общий вид свеклоуборочного комбайна КСН-6 (вид справа):
1 – фиксатор; 2, 15, 16, 17, 19 – винты регулировочные; 3, 18 – линейки; 4 – передние флюгерные колеса; 5 – ботворез; 6 – шкив привода вала очистителя; 7 – дообрезчик;
8 – копачи; 9 – шестеренчатый редуктор валкоукладчика; 10 –вальцы валкоукладчика;
12 – заднее опорное колесо; 13 – ограждение; 14 – карданный вал; 20 – швырялка;
21 – гидроцилиндр; 22 – силосопровод; 23 – козырек.



Комбайн КСН-6 оборудован швырялкой с силосопроводом для погрузки ботвы в транспортное средство и может использоваться на уборке свеклы на почвах с влажностью до 23 %, пригодных для свеклосеяния, кроме полей с тяжелыми почвами.
Комбайн может применяться во всех почвенно-климатических зонах возделывания сахарной свеклы на почвах, не засоренных камнями.
Комбайн агрегатируется с универсальным энергетическим средством УЭС-2-250 и другими энергосредствами с мощностью двигателя от 110 кВт и выше, имеющими реверсивный пост управления, с которыми согласовано агрегатирование комбайна.
Комбайн состоит из несущей рамы, на которой смонтированы (по ходу выполнения технологического процесса) ботворез, шнековый механизм подачи ботвы, швырялка с силосопроводом (ботвометатель или отражатель), очищающий вал, дообрезчики головок свеклы, вибрационные копачи, доочищающий вал, валкоукладчик, флюгерные и опорные колеса, передачи, система вождения по рядкам.
Комбайн оборудован:
- гидравлической системой для перевода силосопровода из транспортного положения в рабочее и обратно и управления козырьком;
- электрической системой механизма вождения по рядкам.
Привод рабочих органов комбайна осуществляется от ВОМ энергосредства карданным валом. Кинематическая схема комбайна приведена на рисунке 9.1.
Технологическая схема работы модернизированного комбайна КСН-6 изображена на рисунке 9.2.
В процессе движения комбайна по рядкам (когда флюгерные колеса движутся в междурядьях) ножи ботвореза 3 срезают ботву свеклы и забрасывают на шнек 4, который подает ботву на лопатки ускорителя 7 для погрузки через силосопровод в транспортное средство или выбрасывает на поле. Очищающий вал 5 резинотканевыми пластинами очищает головки корнеплодов перед окончательной обрезкой головок ножами дообрезчиков 6. Вибрационные копачи 8 подкапывают корнеплоды и выдавливают их из земли, а доочищающий вал 9 резинотканевыми пластинами забрасывает корнеплоды на валкоукладчик 10, граблины 12 формируют валок 13.

Рисунок 9.2. Схема выполнения технологического процесса комбайном КСН-6:
1 – флюгерные колеса; 2 – свекла в рядках; 3 – ботворез; 4 – шнек; 5 – вал очищающий;
6 – дообрезчик; 7 – ускоритель с силосопроводом; 8 – вибрационные копачи; 9 – вал подающий; 10 – валкоукладчик; 11 – опорные колеса; 12 – ограждение; 13 – свекла в валке.

9.1 Устройство и работа составных частей комбайна

Ботворез 5 (рисунок 9.1) представляет собой полый вал, по периметру которого приварены кронштейны для установки осей подвески ножей. На каждой оси подвешено по пять ножей оригинальной формы.
Правильно отрегулируемый ботворез при посеве, соответствующий агротехническим требованиям настраивается на минимальный срез, чтобы ножи не захватывали землю и не повреждали высоко сидящих корнеплодов.
Шнековый транспортер представляет собой желоб, в котором установлен шнек.
Швырялка 20 устанавливается с правой стороны комбайна и предназначена для придания ботве ускорения. Основой швырялки является ускоритель, динамически отбалансированный на заводеизготовителе.
Силосопровод 22 смонтирован на выходе швырялки и имеет гидроцилиндр 21 для перевода силосопровода из транспортного положения в рабочее и обратно, а также для управления подъемом и опусканием козырька 23. С помощью фиксатора 1 силосопровод фиксируется в определенном положении (для транспортировки или для работы).
Ботвометатель 7 устанавливается с правой стороны комбайна и представляет собой барабан, на котором закреплены две лопатки для разбрасывания ботвы.
Очищающий вал представляет собой полый вал, по периметру которого шарнирно закреплены литые резиновые очистители оригинальной формы.
Подающий вал представляет собой полый вал, по периметру которого болтами с прижимами закреплены резинотканевые пластины (очистители).
Дообрезчики расположены на балке 2 (рисунок 9.3) рамы копателя с равными интервалами между собой и предназначены для дообрезки ботвы на головках корнеплодов. Каждый из дообрезчиков состоит из копира 8, ножа 6, пружины-сбрасывателя 7, параллелограммного механизма 5, который обеспечивает плоскопараллельное перемещение копира относительно почвы.
Количество ботвосрезателей соответствует количеству убираемых рядков (шести).

Рисунок 9.3. Дообрезчик:
1 – тяга; 2 – балка дообрезчика; 3 – пружина спиральная; 4 – гребенка;
5 – параллелограммный механизм; 6 – нож; 7 – пружина-сбрасыватель; 8 – копиры.
Дисковые копачи предназначены для выдавливания корнеплодов из земли. Количество копачей соответствует количеству убираемых рядков корнеплодов.
 Копач вибрационный состоит из рычага 1 (рисунок 9.4), двух стоек 8 и двух лемехов 7. Копачи попарно качаются на валах, установленных в кронштейнах, приваренных к балке рамы копателя. Качание (вибрация) копачей осуществляется при вращении эксцентриков 2 на валу 3 и взаимодействия их с рычагами 1.

Рисунок 9.4. Копач:
1 – рычаг; 2 – эксцентрик; 3 – вал эксцентрика; 4 – болт; 5 – втулка;
6 – направляющие; 7 – лемех; 8 – стойка.
 
Валкоукладчик модернизированного комбайна (рисунок 9.5) состоит из четырех шнеков 1, 2, 3, 4, концентрирующих выкопанные корнеплоды в центральной части, образуя валок. Граблины 5,6 валкоукладчика формируют валок.
Привод модернизированного валкоукладчика осуществляется шестеренчатыми редукторами 7, 8 (рисунок 9.6) от карданного вала главного редуктора.


Рисунок 9.5. Валкоукладчик:
1, 2, 3, 4 – шнек; 5, 6 – граблина; 7,8 – редуктор.


Рисунок 9.6. Редуктор.
Передачи комбайна включают в себя: два редуктора - центральный (коническо-цилиндрический) и цилиндрический; пять ременных, три цепные и две карданные передачи с предохранительными муфтами. Привод шнека также защищен предохранительной муфтой.
При установке ботвометателя добавляются дополнительно две карданные передачи, одна из которых с предохранительной муфтой, и конический редуктор.
Передние опорные колеса 4 флюгерного типа и задние 12 жестко установленные колеса (рисунок 9.1) служат для перемещения комбайна по полю и его наладки в зависимости от рельефа поля и глубины посадки свеклы.
Механизм вождения по рядкам установлен в передней части комбайна и состоит из механической и электрической частей.
В механическую часть входят делители ботвы, щупы, система рычагов.
В электрическую часть входят выключатели, блок сигнализации, установленные на элементах механической части системы, левый и правый фонари, установленные на кронштейне в зоне видимости оператора, а также вилка подключения системы к электрооборудованию энергосредства. Номинальное напряжение питания системы 12В.
Механизм с помощью щупов контролирует три рядка во избежания срабатывания системы при единичных отклонениях в посадке ботвы на одном из рядков.
Щупы установлены на валах, смонтированных в опорных трубах и связаны между собой шатуном через левый и правый рычаги. Делители ботвы закреплены неподвижно на опорных трубах. На правой опорной трубе приварена пластина, на которой установлены два выключателя. С толкателями выключателей взаимодействует пластина, жестко связанная с правым рычагом. При движении точно по рядкам воздействие ботвы на щупы правого и левого рычагов одинаково. Фонари и погашены. При отклонении от рядков в одну из сторон щупы откланяются и через пластину воздействуют на толкатель выключателей, в зависимости от направления отклонения. Загорается соответственно левый или правый фонарь, сигнализируя оператору в какую сторону необходимо повернуть комбайн. При возвращении в рядок пружины возвращают щупы в нейтральное положение, фонарь гаснет. Механизм вождения по рядкам включает фонари с временной задержкой около 1 сек. после замыкания контактов одного из выключателей.
В случае единичных отклонений щупов и последующего срабатывания концевых выключателей на время менее 0,5 сек. сигнализация будет срабатывать с временной задержкой с целью исключения мигания одного из фонарей.
Основные параметры и технические характеристики модернизированного комбайна приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - Технические характеристики модернизированного комбайна
Наименование параметров Значения
Тип Навесной
Габаритные размеры в рабочем положении мм, не более
длина
ширина
высота 

4300
5200
3950
Габаритные размеры в транспортном положении мм, не более
длина
ширина
высота 

4300
3500
3600
Ширина захвата, м 2,7 + 0,1
Рабочая скорость, км/ч, не более 10
Масса конструкционная, кг 3000+200
Дорожный просвет в транспортном положении, мм, не менее 
200
Шины колес 5,50-16
Давление воздуха в шинах, МПа (кг/см2) 0,35+0,05 (3,5+0,5)
Номинальная частота вращения ВОМ, об/мин 1050
Производительность, га/ч:
за 1 час основного времени
за 1 час эксплуатационного времени 
0,96…1,92
0,067…1,34
Количество обслуживающего персонала, чел. 1