Комплексная механизация молочно-товарной фермы КРС на 400 голов с модернизацией раздатчика кормов КРФ-10 (курсовой проект)

5 МОДЕРНИЗАЦИЯ РАЗДАТЧИКА КОРМОВ

5.1 Обоснование и техническое описание КР-Ф-10
Кормораздатчик предназначен для выполнения следующих с/х работ:
- транспортировка и и дозированной раздачи животным измельчённых кормов;
- обслуживание кукурузоуборочных силисоуборочных машин и перевозки различных сельскохозяйственных грузов с выгрузкой назад.
- дозированной подачи измельчённых кормов к средствам загрузки кормохранилищ и внутрифермерским стационарным кормораздатчикам.

Тип машины – двухосный прицеп
Грузоподъемность, Н(кг с) не менее.............3,43 104 (3,5)
Транспортная скорость, км/ч,..............................не более 30
Скорость передвижения агрегата при раздаче корма, м/с....0,5...1,8
Привод рабочих органов от ВОМ трактора
Производительность, м3/с............................................72-480
Отклонение от нормы раздачи, % .....................не более 15
Потребляемая мощность, кВт..............................не более 7,5
Транспортный просвет, мм..........................................300±5
Масса машины, кг......................................................2150±50

Агрегатируется с тракторами тяговых классов – 0,9-1,4.
Битер при раздаче кормов, равномерно загружает поперечный транспортёр. Блок состоит из барабанного битера, закреплённого в боковинах кузова. Битер представляет собой полую трубу образующую шестигранник с торцов закрытый стенками. Внутри битера расположен стальной вал, на котором находятся подшипники, на которых вал с битером вращается. Привод битера осуществляется через цепную передачу.
Недостатками КР-Ф-10 являлась то, что он способен раздавать только сыпучие и мелкоизмельченные корма с длинной частиц от 15 до 60 мм, из-за конструктивных возможностей его рабочего органа – блока битеров. Для устранения этих недостатков нужно на приводной барабан установить ступенчато, по его длине, со смещением по его окружности на 120 градусов, три ковшеобразные гребенки, имеющие очищающие пластины с хвостовиками и расположенных внутри барабана роликов, взаимодействующих с хвостовиками. Имеются новые, отличительные от аналога, признаки, заключающиеся в том, что гребенки снабжены зубьями, стержнеобразной формы с заостренными концами. Боковая поверхность зубьев выполнена с насечками, для фиксации при захвате и отборе стеблевой массы. По торцам каждой гребенки, перпендикулярно к ней установлены боковые захваты с системой ступенчато расположенных ловушек, выполнено в виде фигурных вырезов разных размеров, края ловушек в своем продолжении выполнены заостренными и разной длины, причем открытые края ловушек размещены ступенчато под острыми углами относительно друг друга и зубьев гребенки.
Зубья, на передней кромке гребенки, обеспечивает надежный, стабильный захват и фиксацию кормов, имеющих стебли небольшого поперечного сечения, независимо от их свойств, состояния и взаимного расположения в ворохе и равномерное вычесывание тонкого слоя стеблей из общего вороха.
Боковые захваты обеспечивают надежный, стабильный, без проскальзывания, захват и фиксацию разновидных кормов, независимо от степени их спрессованности , их взаимного расположения в ворохе и высоту самого вороха, что, кроме того является одним из условий эффективного смешивания компонентов кормов при их раздаче.
Рабочая поверхность очищающих пластин имеет конфигурацию, сопря-женную с наружной поверхностью, взаимодействующих с ними роликов, снижает ударные и контактные нагрузки и обеспечивает безаварийную работу раздающего механизма.
В ходе изменений конструкций кормораздатчика КР-Ф-10 стало возмож-ным обеспечить равномерную раздачу всех видов кормов, с любыми свойствами, независимо от их физического состояния, длины, диаметра и формы поперечного сечения стеблей, что было невозможно при стандартной конструкции. Возможно использовать в качестве корма солому, предварительно измельчив её.
5.2 Расчёт битера
Битер состоит из полой трубы, стенок приваренных к трубе, вала, подшипников, корпусов подшипников, гребенок, звёздочек приводимых. Вал битера работает на кручение, причём момент кручения Ткр = 190 Н/м, напряжение для вала [τ] = 15мП.
Определим диаметр вала
(5.1)
d=
Принимаем диаметр d1= 40 мм.
Подбираем подшипник No1508 с dв = 40 мм, Dн= 80 мм, B= 23 мм.
Проверку ведём по динамической грузоподъемности
P = 1045 Н – эквивалентная нагрузка
L = 10000 ч – ресурс
N= (5.2)
где p=3 для шариковых подшипников
N= =22573.8
Следовательно, так как у подшипника динамическая грузоподъёмность N = 22500 выбран подшипник верно.

5.3 Расчет вала
Так как конструкция и размеры вала известны, то расчет вала сводится к проверочному расчету. При проверочном расчете необходимо определить Sτ – коэффициент безопасности по кручению [9]:
Sτ = (5.3)
где KL – коэффициент долговечности:
KL = , (5.4)
где N0 – базовое число циклов перемены напряжений, принимаемое рав-ным 107 для валов сечением d >50 мм [9];
m – показатель степени кривой выносливости, принимаемое равным 9;
NLE – эквивалентное число циклов перемены напряжений.
Принимаем NLE>N0, в этом случае KL = 1.
ετ = 0,73; Кτ = 1,2 [9] – коэффициенты, учитывающие влияние посадки де-талей на вал при кручении;
β – коэффициент упрочнения, вводимый для валов с поверхностным уп-рочнением (β = 1 в нашем случае);
ψτ – коэффициент, характеризующий чувствительность материала к асси-метрии цикла изменения напряжений (ψτ = 0,08);
τ-1 – предел выносливости при кручении ( для стали Ст.5 τ-1 = 128 МПа);
τа и τm – переменная и постоянная составляющие циклов изменения напряжений.
Для пульсирующего цикла изменения напряжения кручения τа и τm определяются по следующей зависимости:
τа = τm = , (5.5)
где Wp – полярный момент сопротивления для вала со сквозным отверстием:
Wp = = 0,01×106 мм3; (5.6)
Т – крутящий момент на валу, Н×мм:
Т = 9,55×106× = 9,55×106× = 2,76×106 Н×мм, (5.7)
где N = 0,76 кВт – передаваемая мощность;
n = 5,8 об/мин – частота вращения вала.
С учетом полученных значений:
τа = τm = = 69 МПа. (5.8)
Определяем коэффициент безопасности по кручению:
Sτ = = 1,8. (5.9)
Для всех случаев, когда в расчете учтены только основные нагрузки (3-я категория расчета) [S] = 1,8. Таким образом, условие выполняется.
 
5.4 Расчет сварного соединения
Расчет сварного соединения будем проводить для сварки консоли с ка-реткой, усилие действующее на сварное соединение составляет 30 кН, удель-ное сопротивление составляет 4...6 кН/м.
Проведем проверку сварного шва на прочность по формуле с учетом того, что сварочные швы с двух сторон [8].
Т’ср= ≤[ Т]’ср (5.10)
где К – катет сварного шва, мм;
lШ – длина шва, мм;
[ Т]’ср - допускаемое напряжение среза для шва, МПа.
Исходя из толщины применяемых материалов принимаем К=6мм, длина сварного шва составляет 75мм, тогда:
Т’ср =
[Т]’ср =0.65×ϭ (5.11)
где ϭ − допускаемое напряжение на растяжение, принимаем 160 МПа.
[ Т]’ср =
Условие Т’ср ≤ [Т]’ср выполняется: 47,6 МПа < 104 МПа.

5.4 Подбор подшипников
Так как на опору подшипников действуют комбинированные нагрузки (осевая и радиальная), то необходимо установить парный комплект радиально-упорных подшипников, обеспечивая при этом строго фиксированное положение вала в обоих направлениях.
При работе нагрузка действует относительно опор симметрично. Поэтому осевые составляющие опорного давления роликов на наружные кольца подшипников (S1 и S2) будут взаимно уравновешиваться и в расчете не учитываются. Следовательно, выбор подшипника будем проводить по предельной нагрузке по Fr и Fa.
За радиальную нагрузку Fr примем рабочее усилие от цепной передачи привода шнека дозатора:
Fr = ; (5.12)
где N – передаваемая мощность, кВт;
V = - средняя скорость цепи, м/с;
P – шаг цепи, мм;
z – число зубьев звездочки;
n – частота вращения звездочки, об/мин.
V = = 0,13 м/с.
Fr = = 5846 Н.
Допустимая осевая нагрузка для радиально-упорных подшипников [4]:
Fа = 9,8×fa×fδ×D21(2- ); (5.13)
где D1 – диаметр дорожки качения наружного кольца, мм;
n – частота вращения, мин-1;
fa – коэффициент, зависящий от условий нагружения (fa = 0,2 [9]);
fδ – коэффициент, зависящий от типа и серии подшипника (fδ = 0,24 [9]).
Fa = 9,8×0,2×0,24×782(2- ) = 5695 Н.
С учетом этих усилий определяем величину необходимой динамической грузоподъемности:
Стр = (X×V×Fr+Y×Fa) ×Kδ×KT( )1/p, кН (5.14)
где X – коэффициент радиальной нагрузки;
Y – коэффициент осевой нагрузки (X = 1, Y = 0, [9])
V – коэффициент вращения, (V = 1,2 – при вращении наружного кольца по отношению к нагрузке);
Kδ – коэффициент безопасности (Кδ = 1,0 – спокойная нагрузка);
KТ – температурный коэффициент, учитывающий рабочую температуру нагрева подшипника (КТ = 1,0, если она не превышает 373,2 К);
р – степенной показатель (для роликовых р = 10/3).
Стр = (1,0×1,2×5846+0×5695) ×1,0×1,0( )0,3 = 22958 Н = 23 кН.
По требуемой динамической грузоподъемности и диаметру цапфы, подбираем подшипник средней серии с динамической грузоподъемностью 34,6 кН.