Анализ конструкций органов для плющения со вспушенной укладкой скошенной травы в валок

2.2 Анализ конструкций механизмов для плющения со вспушенной укладкой скошенной травы в валок. Выявление достоинств и недостатков

При заготовке сена применяются в основном два технологических приема интенсификации процесса сушки трав. Ускорение процесса влагоотдачи в первом случае достигается предварительной обработкой скошенной массы перед сушкой, во втором – технологическими приемами во время сушки. Наиболее распространенный способ интенсификации процесса
сушки трав – механическое воздействие на скошенную массу. Для механической обработки скошенной массы ранее применялись только ребристые плющильные вальцы, устанавливаемые на косилках за режущим брусом. Ведущие зарубежные фирмы-производители косилок-плющилок в настоящее время широко используют для обработки скошенной травы бильные барабанно-дековые плющильные устройства (кондиционеры), которые последние годы начали применяться и на отечественных косилках.
Произведём анализ существующих конструкций механизмов для плющения травы. На рисунке 2.1 представлен режущий ротор косилки для срезания трав. Рабочий орган содержит ротор 1 в виде пустотелого конуса с фланцем 2 и шлицевой ступицей 3, режущий элемент 4 в виде плоского пальца с заострён-ной наружной кромкой, закреплённого на фланце 2 ротора винтами 5, две пластины криволинейной формы 6, установленные на поверхности ротора наклонно, под острым углом по отношению к направлению и плоскости вращения ротора, при этом внешние кромки пластин имеют переменный радиус, убывающий в противоположном вращению направлении.

Рисунок 2.1 – Режущий ротор косилки:
1 – ротор; 2 – фланец; 3 – шлицевая ступица; 4 – режущий элемент; 5 – винты; 6 – пластины криволинейной формы
Достоинство данного режущего аппарата заключается в том, что при вращении установленного на приводном валу ротора и одновременном поступательном движении косилки режущий элемент осуществляет бесподборное скользящее резание стеблей при непрерывном контакте с травостоем. Вращающиеся вместе с ротором установленные на его поверхности наклонные пластины захватывают срезанную траву и удаляют её из зоны резания, поднимая над ротором. При таком скашивании трава не подвергается повторному резанию.
Недостатком данной конструкции является интенсивное и нерав-номерное по длине затупление и изнашивание режущих кромок ножей а также минимальное травмирование стебля, что приводит к наиболее дли-тельным срокам сушки травы.
На рисунке 2.2 показана ротационная косилка с кондиционером содержащая несущий брус 1 с четным количеством вращающихся диков 2 с закрепленными на них ножами 3 и вертикально установленным барабанам 4 с билами 5. Билы 5 имеют вогнутую форму и устанавливаются в верхней части барабанов 4 посредством прорезей 6, 7 прямоугольной формы, выполненных во взаимно перпендикулярных плоскостях на разной высоте по вертикали, шатром или чашей, перпендикулярно или параллельно нижним ножам 3. Крепление бил 5 осуществляется изнутри барабанов 4 посредством зашплинтованных пальцев в распор.

Рисунок 2.2 – Ротационная косилка с кондиционером:
1 – несущий брус; 2 – диски; 3 – ножи; 4 – барабан; 5 – билы; 6,7 – прорези прямоугольной формы
Ротационная косилка с кондиционером работает следующим образом. При движении трактора с косилкой по полю крутящий момент от ВОМ трактора передается расположенным на несущем брусе 1 дискам 2 с закрепленными на них ножами 3 и вертикально установленным барабанам 4 с билами 5. При перемещении ротационной косилки в травостое нижние ножи 3 дисков 2 срезают траву, а билы 5, имеющие вогнутую форму и устанавливающиеся в верхней части барабанов 4 посредством прорезей 7 прямоугольной формы, выполненных во взаимно перпендикулярных плоскостях, шатром или чашей, перпендикулярно или параллельно нижним ножам 3 в зависимости от требований по обработке травостоя, ударяют по стеблям растений, травмируют их и частично счищают кутикулу. Ножи 3 и билы 5 подхватывают срезанную траву и выносят ее за несущий брус. В связи с тем, что билы 5 устанавливаются шатром и чашей, они травмируют стебли растений на различной высоте, тем самым осуществляя многократные их повреждения, что значительно ускоряет сушку скошенной травы. В зависимости от высоты травостоя билы 5 посредством прорезей 7, 8 прямоугольной формы могут устанавливаться в барабане 4 на разной высоте по вертикали.
Достоинством данной конструкции является травмирование стеблей скошенных растений и транспортировка вдоль внутренней поверхности верхней образующей кожуха до контакта с шарнирно закрепленным на ее конце отбойным щитком, после чего обработанная масса попадает на установленный под щитком укладчик массы, а с него на стерню.
Среди недостатков можно выделить материалоемкость и сложность конструкции.
На рисунке 2.3 показана косилка с приспособлением для плющения трав. Она содержит несущую раму 1 с навеской 2 и угловым редуктором 3, на которой шарнирно закреплен корпус 4, содержащий режущий 50 брус 5 сегментно-пальцевого типа для скашивания растений и ротор 6 для их
обработки с шарнирно закрепленными на его поверхности Г-образными 7 ножами, щиток наклона растений 8, гасящий щиток 9, валкообразующие щитки 10, боковины 11. К левой по ходу движения косилки боковине 11 прикреплен редуктор 12, соединенный с угловым редуктором 3 карданным валом 13 и передающий крутя щий момент от ВОМ трактора ротору 6 и посредством ременной передачи 14 шкиву-эксцентрику 15, который в свою очередь через шатун 16 - подвижному ножу 17 режущего бруса 5. Режущий брус 5 опирается на башмаки 18, 19, за счет подъема или опускания которых происходит выбор 5 оптимальной высоты среза растений. Перевод косилки из транспортного в рабочее положение осуществля ется за счет поворота корпуса 4 относительно шарнира 20 гидроцилиндром 21 и уравновешивания его пружиной 22. В транспортном положении корпус 4 относительно рамы 1 фиксируется штангой 23. На площадке рама 1 относительно корпуса 4 фиксируется стойкой 24.

Рисунок 2.3 – Косилка с приспособлением для плющения трав:
1 – рама; 2 – навеска; 3 – угловой редуктор; 4 – корпус; 5 – режущий брус; 6 – ротор; 7 – ножи; 8 – щиток наклона растений; 9 – гасящий щиток; 10 – валкообразующие щитки; 11 – боковина; 12 – редуктор; 13 – карданный вал; 14 – ременная передача; 15 – шкив-эксцентрик; 16 – шатун; 17 – подвижный нож; 18,19 – башмаки; 20 – шарнир; 21 – гидроцилиндр; 22 – пружина; 23 – штанга; 24 – стойка
При поступательном движении косилки расположенный в передней части корпуса щиток  наклоняет растения вперед с одновременным скашива-

нием растений сегментнопальцевым брусом. Скошенные растения подхватываются Г-образными ножами ротора и транспортируются снизу вверх по ходу движения косилки. Скорость массы растений уменьшается гася щим щитком с последующей укладкой растений в рыхлый валок. При взаимодействии ножей ротора с растениями происходит их плющение и частичное перерезание, что обеспечивает их ускоренное провяливание.
Достоинством данной конструкции является травмирование стеблей скошенных растений, при взаимодействии ножей ротора с растениями происходит их плющение и частичное перерезание, что обеспечивает их ускоренное провяливание.
Недостатком данной косилки является некачественный (рваный) срез растений, а также материалоемкость и сложность конструкции.
На рисунке 2.4 показано устройство для уборки бобовых трав на сено, содержащее установленную на косилке-плющилке перед режущим брусом штангу с распылителями, связанную с емкостью, имеющей необходимый запас раствора применяемого вещества.

Рисунок 2.5 – Косилка с устройством для уборки трав на сено:
1 – режущий брус; 2 – штанга; 3 – распылители; 4 – ёмкость; 5 – насос-дозатор; 6 – стебленаклонник; 7 – шпильки; 8 – гайка; 9 –планка; 10 - травостой
Устройство содержит установленную на косилке-плющилке 1 перед

режущим брусом 2 штангу с распылителями 3, связанную с емкостью 4, имеющей необходимый запас раствора применяемого пленкообразующего с консервантом вещества, насос-дозатор 5. На режущий брус 2 установлен стебленаклонник 6 в виде горизонтальной пластины с наклоненной вниз каплевидной передней частью с возможностью регулирования его положения относительно режущего бруса 2 по высоте и по горизонтали по направлению движения устройства (показано на фигуре стрелкой V) за счет того, что стебленаклонник 6 на своей горизонтальной части имеет совпадающие с направлением движения пазы с вставленными в них охватывающими режущий брус 2 шпильками 7, которые с помощью навинченных на них гаек 8 и планок 9 регулируют и фиксируют про-странственное положение стебленаклонника 6 по высоте и по горизонтали по направлению движения устройства в зависимости от высоты и густоты стеблей травостоя 10.
Достоинством данной конструкции является применение антимикробного пленочного покрытия на листьях улучшает качество сена путем подавления жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов во время сушки в поле и хранения.
К недостаткам можно отнести неравномерное нанесение на вер-хушечную часть травостоя пленкообразующего вещества в виде аэрозоля, так как при этом не учитывается его густота и высота. При прореженном травостое значительная часть аэрозоля будет использоваться неэффективно, попадая на поверхность поля, а при густом травостое возможно неравномерное покрытие его верхушечной части.
Анализ существующих конструкций показал, что обработка трав бильным плющильным устройством является наиболее эффективным. По сравнению с плющильными вальцами при воздействии бильных рабочих органов на стебель, верхушечная часть растения подвергается меньшей обработке, что позволяет сохранить питательную ценность корма.
2.3 Обоснование предлагаемой конструкции рабочего органа в косилке КДН-3,1
Основными требованиями, которым должен удовлетворять режущий ап-парат, являются качественный срез растений с одновременным плющением стебля и равномерной укладкой в валок для интенсификации сушки трав.
Кошение бобовых трав производится в фазе бутонизации и не позднее начала цветения. Бобово-злаковые травосмеси скашиваются в фазе бутонизации бобовых и не позднее начала цветения и начала полного цветения злаковых.
Проведение плющения стеблей рекомендуется при устойчивых, благоприятных для сушки погодных условиях.
В зеленой массе после скашивания содержится от 80 до 85% влаги. Для полного прекращения в скошенных растениях физиолого-биохимических и чисто биохимических процессов, а также получения хорошо сохраняемого в обычных условиях сухого корма необходимо, чтобы влажность растений при хранении не превышала 17…18%.
Наиболее распространенным способом заготовки корма является сушка трав в поле. Важное условие приготовления высококачественного сена – максимальное сохранение питательных веществ, содержащихся в зеленых растениях. Несмотря на сравнительно низкую себестоимость заготовки сена естественной сушкой, при использовании данной технологии значительны потери питательных веществ – 30…50 и каротина 70…90%, обусловленные продолжительностью процесса сушки и ее полной зависимостью от погодных условий. При попадании скошенной травы под дождь потери резко возрастают .
Снижение содержания питательных веществ ведет к перерасходу кормов и, следовательно, удорожанию животноводческой продукции. При естественной сушке трав в поле ухудшается качество сена вследствие длительного протекания в скошенной траве физиолого-биохимических и
биохимических процессов, а также потерь наиболее ценной части трав – листьев, которые высыхают быстрее стеблей и осыпаются под воздействием рабочих органов машин.
Таким образом, проанализировав вопросы заготовки сена предлагается конструкция рабочих органов для плющения и вспушивания трав (рис. 2,5).

Рисунок 2.5 – Предлагаемая конструкция модернизированной косилки:
1 – рама; 2 – кожух; 3 – редуктор; 4 – навеска; 5 – ротор; 6 – брус; 7 – дека; 8 - башмак
Приспособление к ротационной косилке КДН-3,1 предназначено для плющения и вспушивания стеблей убираемой культуры с целью интен-сификации сушки с укладкой на стерню в расстил или валок.
Рабочие органы приспособления установлены на косилке КДН-3,1 с возможностью демонтажа в случае необходимости кошения без плющения.
Наиболее эффективно применение приспособления для плющения бобовых, бобово-злаковых травосмесей.
Принцип работы приспособления заключается в следующем. Трава, скошенная ножами вращающихся роторов косилки, не теряя своего вертикального или близкого к нему положения до среза, захватывается рабочими органами барабанов. Бильные барабаны, установленные вертикально на роторах косилки, динамически воздействуют рабочими органами на нижнюю половину стеблей растений, попадающих в габарит вращающегося барабана, производя их деформацию. Что обеспечивает
травмирование стеблей скошенных растений при взаимодействии с установленной на входе в зону обработки декой и транспортировку вдоль внутренней поверхности верхней образующей кожуха. Скошенная масса отбрасывается на кожух, ударяется об отражательный щиток, подвергаясь дополнительному динамическому воздействию и под действием силы тяжести укладывается на стерню. Так же стоит учесть, что конструкция обеспечивает обработку в основном нижней части скашиваемых растений, не воздействуя на верхнюю, где находятся нежные молодые побеги, соцветия, основная часть листьев.
а) б)
Рисунок 2.6 – а) Ротор с билами; б) дека
Кожух устанавливается над режущим брусом и барабанами вместо верхнего ограждения режущего аппарата и выполняет также защитные функции для безопасной работы на каменистых участках. Размер валка может меняться перестановкой щитков на кожухе устройства.
Рабочие органы выполнены гибкими и изготовлены из нейлона. Это позволяет производить более « мягкую» обработку массы при большей скорости движения рабочих органов, а также применение нейлона вместо металла уменьшает массу косилки.
Для предотвращения захвата нескошенных растений длина рабочих органов барабана не должна выходить за габарит вращения концов ножей роторов.
Степень обработки скашиваемой культуры изменяется установкой различного числа рабочих органов. Наибольшей обработке подвергается стебли при установке двух рядов рабочих органов, наименьшей – одного ряда.
Диаметр барабана является значимым параметром конструкции, от которого зависят качественные показатели обработки травы. Длина рабочих органов выбирается исходя из толщины потока травы, поступающего от режущего аппарата, который имеет величину 100…150 мм. Возможный диаметр трубы барабана для установки рабочих органов определяется из условия предотвращения наматывания стеблей.
Примем минимальное значение данного перемещения по длине стебля 0,05 м. При скорости поступления стеблей в канал устройства, равной минимальной скорости кошения 2,0 м/с, время между смежным прохождением рабочих органов равно 0,2 с.[15].
Тогда диаметр барабана бильного устройства, достаточный для предотвращения повторного их воздействия на один и тот же участок стебля при окружной скорости 25,1 м/с:
м. (2.1)
м.
Однако при определении диаметра барабана необходимо учитывать диаметр трубы, на которой установлены рабочие органы. Данный диаметр следует выбирать исходя из условия предотвращения наматывания на трубу, растений:
, (2.2)
где H – высота травостоя, принимаем 0,7м.

Тогда уточненный диаметр бильного барабана по вершинам рабочих органов с учетом необходимой длины бил (h = 0,10…0,20 м), определится из выражения:
(2.3)

Необходимо отметить, что при увеличении диаметра бильного барабана можно также снизить частоту вращения и уменьшить таким образом вибрацию и динамические нагрузки в устройстве. Однако при этом значительно возрастут габариты и масса устройства.
Число ударов по стеблю при затаскивании в зазор определим по формуле:
k = . (2.4)
где D – диаметр барабана;
Z – количество рабочих органов в плоскости воздействия на стебель;
k = .
Путь, пройденный рабочими органами при k воздействиях на стебель:
k =
Тогда время, в течение которого рабочие органы произведут по стеблю k ударов:
• k . (2.5)

Достоинством данной конструкции является подача стеблей в вертикальном положении или приближённому к нему. Верхушечная часть подвергается меньшему воздействию рабочих органов. Количество листьев в нижней части стебля клевера незначительно: в основном пожелтевшие и сухие, имеющие малую питательную ценность. Отрыв листьев при подаче комлем
составляет около 1,54%, из них 20% и более пожелтевшие и сухие. Обивание соцветий и измельчение стеблей незначительны – соответственно 0,54 и 0,12%. Степень обработки массы – 85,0%.