Модернизация сеялки СТВ-12 (конструкторская часть дипломного проекта + чертеж)

Содержание

3. Конструкторская разработка…
3.1 Устройство и принцип работы сеялки СТВ-12…
3.2 Патентный и литературный обзор…
3.3 Обоснование модернизации…
3.4 Расчёт элементов гидропривода…
3.5 Расчёт на прочность узлов и деталей…

3 Конструкторская разработка


3.1 Устройство и принцип работы сеялки СТВ-12.



Сеялка точечного высева СТВ-12 (рис.3.1) предназначена для посева семян кукурузы пунктирным способом с междурядьем 45 см. Состоит из рамы 1, 12 посевных секций 5, пневматических опорно-приводных колес 6 с редукторами привода высевающих аппаратов 7, транспортных колес 3 и транспортной сницы 3. Каждая посевная секция крепится к раме сеялки на параллелограммной подвеске.




1 - Рама; 2 – звездочки передаточного отношения; 3 – транспортное колесо;
4 – Вентилятор; 5 – посевная секция; 6 – опорно-приводное колесо; 7 – бункер для семян; 8, 9 – маркер; 10 – трубопроводы; 11, 14 – стояночная опора; 12 – шланг; 13 – штанга;
Рисунок 3.1 Схема сеялки СТВ-12
Аппарат для высева содержит в себе барабан, вращающийся одновременно со сменным диском для высева. Благодаря вентилятору, приводимому от ВОМ трактора, воздух разрежается, а семена в определенном порядке присасываются к этому диску. Чтобы они прилипали по одному, а не по два, стоят два сбрасывателя, регулирующихся по калибру семян. Прерыватель служит для отсекания отдельных семян, обеспечивая их точную посадку.



1 - рама; 2 - параллелограммная подвеска; 3 - индивидуальное опорно-регулировочное ко-лесо; 4 - комкоотводящий щит; 5 - семенной ящик; 6 - пальцевой уплотнитель почвы; 7 - пневматический высевающий аппарат; 8 – сошник; 9 – загортач
Рисунок 3.2. Секции сеялок точечного высева

В таблице 3.1 представлены технические характеристики сеялки точного высева СТВ-12 [5].

Таблица 3.1 – Технические характеристики сеялки СТВ-12
Характеристики Показатели Ед. измерения
1 2 3
Тип устройства навесное 
Тип сошняков анкерные 
Тип тягового трактора Беларус 1221 
Мощность тягового тракто-ра От 60 кВт
Скорость вращения хвосто-вика ВОМ 540 Об/мин
захват От 5,4 до 6 м
Число рядков 12 шт.
Междурядное расстояние 45 см
возможность регулировать междурядья От 45 до 90 см
производительность 27000 – 54000 м2/ч
Транспортная скорость 15 км/ч
Глубина заделки 2 – 6 см
Объём бункера 0,254 м3
Продолжение таблицы 3.1

1 2 3
Транспортные габариты 7,4х1,9х2,1 м
Рабочие габариты 6х1,55х2,1 м


3.2 Патентный и литературный обзор



Для выявления общих недостатков и их устранения проводим патентный и литературный поиск.
Для машин с подъёмом рабочих органов     
Авторы: Войнаш Сергей Александрович, Войнаш Александр Станиславович, Жарикова Татьяна Александровна.
№ 2484612
Изобретение (рисунок 3.3) относится к области сельскохозяйственного ма-шиностроения, преимущественно малогабаритным пахотным агрегатам. Пахотный агрегат содержит малогабаритное колесное шасси (1), лебедку (2) с канатом (3), гидроуправляемую навесную систему (4), плуг (5). Корпусы (6) плуга (5) закреплены на несущем брусе. Несущий брус выполнен из передней (7) и задней (8) частей. Обе части бруса связаны друг с другом посредством горизонтального шарнира (9) и упругого пластинчатого элемента. Последний по ходу пахотного агрегата корпус (6) плуга (5) установлен на задней части (8) несущего бруса. Задняя часть (8) несущего бруса соединена с канатом (3) лебедки (2). Горизонтальный шарнир (9) снабжен фиксатором положений задней части (8) несущего бруса плуга (5) относительно передней части (7) несущего бруса. Такое конструктивное решение позволяет повысить производительность пахотного агрегата при основной обработке почвы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.


Рисунок 3.3 Изобретение №2484612
Известен пахотный агрегат, содержащий трактор Беларус-1221 и плуг ПКМ-5-40Р [1]. Плуг ПКМ-5-40Р оснащен механизмом изменения ширины захвата корпусов (в пределах 30-50 см для каждого корпуса), позволяющим регулировать (в зависимости от почвенно-климатических условий) ширину захвата плуга, что способствует выбору оптимального режима работы трактора и экономии расхода топлива. Изменение ширины захвата осуществляется с помощью тяг и гидросистемы трактора.             Недостатком известного пахотного агрегата является его конструктивная сложность и повышенная стоимость.          Известен пахотный агрегат, принятый за прототип, содержащий малогабаритное колесное шасси, в задней части остова которого размещена гидроуправляемая навесная система, и плуг, на несущем брусе которого установлены корпусы.   Недостатком известного пахотного агрегата является повышенная тру-доемкость изменения ширины захвата плуга, например, за счет снятия "лишнего" корпуса, что снижает его производительность при вспашке поля с переменным удельным сопротивлением почвы.          Технический результат данной работы - повышение производительности пахотного агрегата при основной обработке почвы.
Для машин с регулируемыми рабочими органами
Авторы: Жук Алексей Феодосьевич, Поветкин Вадим Геннадиевич, Жук Светлана Владимировна.
№ 2483508
Машина (рисунок 3.4) состоит из последовательно установленных по ее длине шарнирно сопряженных секций рам с рабочими органами. Секции рам соединены механизмом перевода в транспортное положение, например гидроцилиндром. Шарнирное соединение секций рам выполнено в виде продольного паза в щеках одной рамы и размещенного в нем пальца другой рамы. В рабочем положении секции рам дополнительно сопряжены посредством подвижного соединения, размещенного перед шарнирным и выполненного в виде открытого продольного паза в щеках одной рамы и размещенного в нем пальца другой рамы. Длина паза подвижного соединения меньше длины паза шарнирного соединения на величину, превышающую ширину паза подвижного соединения. Такое конструктивное выполнение позволит упростить перевод машины с последовательным многорядным расположением секций рам с рабочими органами из рабочего положения в транспортное и исключить фиксацию рам вручную. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.


Рисунок 3.4 Изобретение № 2483508

При переводе агрегата из рабочего положения в транспортное его выглубляют посредством навесного устройства трактора, затем гидроцилиндром 9 перемещают вперед раму 3 до выхода пальца 6 из открытого паза 5. При этом палец 8, перемещаясь вперед вместе с рамой 3, упрется в передние ребра пазов 7. Их длина L2 больше длины L1 пазов 5 на величину, превышающую ширину S паза 5 (больше диаметра пальца 6): L2>L1+S. Это необходимо для поворота рамы 3 без задевания пальцем 6 нижнего торца или ребра паза 4.       Гидроцилиндром 9 раму 3 поворачивают вверх на пальцах 8 и поднимают в транспортное положение. Каток 17 с поводками 15 опустится до их упора в кронштейны 19. В транспортном положении угол между рамами 3 и 2 меньше 70° и достаточен для того, чтобы центр масс поднятой рамы 3 с лапами 12 и катком 17 расположился впереди оси пальца 8, что необходимо для обеспечения устойчивого положения модуля с рамой 3 при транспортировании машины. Для обеспечения транспортной устойчивости машины угол между поводками 15 и рамой 3 не превышает 90°, при этом каток 17 не должен касаться лап.    При переводе из транспортного положения в рабочее машину опускают к опорной поверхности, но удерживают в навесном положении, исключающем контакт лап или опущенного катка с этой поверхностью. Гидроцилиндром 11 на шарнире с пальцем 8 поворачивают раму 3 с лапами 12 и катком 17. При достижении рамой 3 положения, параллельного раме 2, пальцы 6 упрутся в верхние ребра щек 4. Затем под действием гидроцилиндра 9 рама 3 сместится назад до упора пальцев 8 в заднюю часть ребер паза 7 шарнирного соединения. После этого агрегат можно опускать на опорную поверхность, на почву. При этом параллельность рам 2 и 3 не нарушится. В начале движения поводки 15 катка 17 повернутся назад. Под действием тягового сопротивления при работе рама 3 остается в таком же (смещенном назад) положении, ее дополнительная фиксация не требуется. Гидроцилиндр 9 устанавливают в положение «нейтрально». Таким образом и в транспортном, и в рабочем положении выход оператора из кабины энергосредства для фиксации рамы 3 не требуется.       Перед началом работы агрегата посредством талрепа 26 и тяг 25 устанавливают требуемый угол атаки дисковых секций 10 и 11, с помощью болтов 18 ре-гулируют их заглубление, ограничивая подъем катка. Требуемую глубину рыхления лапами 12 регулируют изменением высоты крепления их стоек 13 в кронштейнах 14. При работе под действием реакции почвы пальцы 6 и 8 удерживаются в заднем положении пазов 5 и 7, и рамы 2 и 3 соединены жестко. Дисковые секции 10 и 11 измельчают растительные остатки и крошат верхний слой почвы, лапы 12 подрезают и рыхлят нижележащий слой, катки 17 выравнивают и уплотняют разрыхленный слой.          Известны почвообрабатывающие машины с многорядным расположением рабочих органов. Для уменьшения их транспортного габарита по длине заднюю секцию рамы с рабочими органами поворачивают относительно горизонтальной поперечной оси, поднимают и размещают над передней секцией /Проспект «Культиваторы стерневые комбинированные - КСКН-4Н». ЗАО «Производственная компания «Ярославич».          Недостаток известной конструкции состоит в том, что при ее переводе из транспортного положения в рабочее необходима ее жесткая фиксация пальцами, требующая выход из кабины, а при переводе машины в транспортное положение требуется выход из кабины для разъединения секций рамы, для извлечения пальцев. Это снижает коэффициент использования сменного времени.     Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является выбранная в качестве прототипа почвообрабатывающая машина, включающая трехсекционную по длине раму и закрепленные на ней рабочие органы. Для улучшения продольной устойчивости и уменьшения габарита по высоте рама выполнена в виде секций, шарнирно соединенных между собой и дополнительно сопряженных посредством гидроцилиндров, обеспечивающих подъем и перевод секций в транспортное положение.           Недостатком известной конструкции является то, что каждому шарнирному соединению требуется гидроцилиндр, а рабочее положение секций также требует их жесткой фиксации вручную, что связано с выходом тракториста из кабины трактора.
Перевод в рабочее положение дисковый почвообрабатывающий агрегат Авторы: Беляев Виктор Леонидович, Бойко Валерий Александрович.  
№ 2477035
Устройство (рисунок 3.5) содержит приспособленную для присоединения к тяговому средству раму с продольными и поперечными брусьями. На брусьях фронтально по всей ширине захвата закреплены стойки с дисками сферической формы. Диски установлены с возможностью вращения и регулирования угла атаки, а их оси наклонены к плоскости поверхности земли под острым углом. Рама выполнена с возможностью регулирования величины заглубления дисков и снабжена транспортным колесным ходом, а также выравнивающими, регулируемыми катками или модулями катков. Катки или модули катков могут быть выполнены, например, спирального типа. Диски в рядах направлены вогнутой или выпуклой стороной к продольной оси симметрии агрегата таким образом, что количество дисков каждого ряда с обеих сторон одинаково. В смежных рядах диски смещены на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов. Рама агрегата выполнене в виде центральной хребтовой балки, на которой расположены поперечные брусья. Поперечные брусья несут стойки с креплением бандажного типа и рабочими дисками. Внутренние концы поперечных брусьев закреплены к балке с помощью шарниров кар-данного типа, а наружные их концы - к продольным брусьям с помощью осей шарниров, образуя параллелограммные секции. Секции оснащены талрепами для регулирования угла атаки дисков, а также передними опорными колесами, ограничивающими глубину врезания дисков переднего ряда. Балка содержит винтовой, домкратный механизм подъема и опускания тяговой сцепки. На балке смонтированы направленные навстречу друг к другу вогнутыми сторонами рабочие сферические диски для обработки почвы в центральной зоне ширины захвата. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность почвообрабатывающего устройства за счет упрощения его конструкции, повысить ремонтопригодность и снизить энергозатраты на обработку почвы. 6 ил.      Заявленное изобретение относится к сельскохозяйственному машино-строению, в частности к почвообрабатывающим агрегатам, предназначенным для предпосевной обработки почвы без предварительной вспашки, для рыхления и подготовки почвы под посев, а также для послеуборочной обработки почвы. Недостатком данного дискового почвообрабатывающего орудия является невысокое качество обработки почвы. Во-первых, после обработки получается гребнистое, неровное дно, так как диски второго парного ряда установлены под тем же углом атаки, что и диски первого парного ряда. Во-вторых, так как последующие парные ряды дисков расположены в противоположную сторону относительно дисков первого парного ряда, то в результате на поверхности почвы после обработки образуются широкие борозды и валы земли, то есть поверхность обработанной земли гребнистая с содержанием неизмельченных комков земли и растительных остатков. Кроме того, диски являются единственными рабочими органами на данном орудии и выполняют роль лемехов (отвалов), а дальнейшей культивации не производится, поэтому качество обработки почвы ухудшается и, как следствие, требуются дополнительные затраты времени и энергоресурсов для дополнительной обработки при использовании орудия для предпосевной подготовки почвы. Кроме того, недостатком используемого режущего узла является то, что нет регулировки угла наклона оси диска к плоскости поверхности земли, т.е. диск работает только под одним углом и, следовательно, нет возможности перестроить его для выполнения других агротехнических задач и типа почвы. Следует отметить также, что диски в парных рядах, установленные выпуклой или вогнутой сторонами соответственно в противоположные стороны, находятся на разных расстояниях от точки прицепа, а так как условия работы этих рядов разные, то создается разность действующих на диски моментов сил в горизонтальной плоскости, приводящая к дисбалансу суммарных моментов вокруг точки прицепа, нарушению прямолинейности движения и, следовательно, к неравномерной и некачественной обработке пласта почвы по ширине захвата и глубине, т.е. к ухудшению качества обработки почвы, а также к ухудшению условий труда водителя тягового средства. При переводе агрегата в транспортное положение гидроцилиндр 16, втягивая шток, поднимает вначале полностью, до упора, секцию с рабочими дисками, имеющую наименьшие вес и моменты сопротивления в шарнирах, а затем и другую секцию, начиная с половины хода штока гидроцилиндра, - так же до упора размещенного на балке 1.     Далее гидроцилиндр 18 колесного хода 9 переводит агрегат в транспортное (либо рабочее) положение при обработке почвы - с помощью ходовой балки 8. На переднем конце хребтовой балки 1 закреплены: сцепка 19 (со сферическим вкладышем для компенсации угловых смещений) и винтовой механизм домкратного типа 20, винт которого может быть разгружен от тяговых усилий (рывков, ударов) подвески трактора, например, клиновидными вертикальными планками, причем для удобства обслуживания винтовой домкрат может быть оснащен, например, червячным ручным приводом.  В связи с вышеизложенным, возможно сделать заключение, что предлагаемое почвообрабатывающее устройство, в соответствии с совокупностью приведенных признаков и их взаимосвязью, обладает повышенной надежностью за счет упрощения его конструкции, а также повышенной ремонтопригодностью и пониженными энергозатратами при обработке почвы. 
 
Рисунок 3.5 Изобретение № 2477035
Позиции на представленных фигурах соответствуют: 1 - балка центральная хребтовая; 2 - брус продольный; 3 - брус поперечный; 4 - ось шарнира продольного бруса; 5 - шарнир карданного типа 6 - диск рабочий сферический; 7 - диск рабочий центральный, сферический; 8 - балка ходовая; 9 - ход колесный, транспортный; 10 - каток выравнивающий (либо модуль катков); 11 - гребенка штырьевая, упругая; 12 - кронштейн навески и регулировка катков - боковой; 13 - кронштейн навески и регулировка катков - центральный; 14 - колеса передние, опорные с регулировкой по высоте; 15 - талреп регулировки угла атаки дисков; 16 - гидроцилиндр подъема и фиксации секций; 17 - кронштейн навески гидроцилиндра; 18 - гидроцилиндр транспортного, колесного хода; 19 - сцепка регулируемая, со сферическим вкладышем; 20 - домкрат сцепки винтовой; 21 - полукорпус стойки рабочего диска, нижний; 22 - перо стойки рабочего диска; 23 - гайка крепления оси рабочего диска; 24 - полукорпус прижимной, верхний; 25 - скоба крепления корпуса стойки; 26 - гайка крепления скобы; 27 – подкладной клин на 5° или 10°; 28 - упор-ограничитель угла подъема секции в транспортном положении. Дисковое почвообрабатывающее орудие содержит раму с закрепленными на ней в несколько рядов поперечными брусьями, на которых смонтированы вертикальные стойки с осями на концах и установленные на осях с воз-можностью вращения сферические диски, при этом диски имеют регулируемый угол атаки и расположены фронтально по ширине захвата. Кроме того, диски на первом и втором брусьях установлены вогнутой или выпуклой сторонами соответственно в противоположные стороны и образуют первый парный ряд дисков. В последующих соседних парных рядах диски установлены соответственно противоположно относительно дисков первого парного ряда, а каждый последующий диск смещен в поперечном направлении относительно предыдущего диска в сторону необработанной первым рядом дисков междисковой полосы земли на величину, равную частному от деления междискового расстояния на количество рядов, при этом диски имеют наклон в вертикальной плоскости.     Сеялка зернотуковая широкозахватная мобильной      Авторы: Мечкало Леонид Фёдорович, Сенчурин Вадим Николаевич, Мечкало Андрей Леонидович.       № 2485750
Сеялка (рисунок 3.6) имеет базовую раму и полурамы 6, на которых установлены высевающие блоки 7 с сошниками и емкости для посевного материала, передние быстросъемные колеса 4 и задние несъемные опорно-приводные колеса 3 или прикатывающие диски. Также сеялка имеет жесткий треугольный откидной вынос 8, шарнирно соединенный с базовой рамой, рабочее дышло 12, откидное транспортное дышло 25, телескопическую укосину 18. Отличительной особенностью конструкции является то, что широкозахватная сеялка может переводиться в транспортное положение и эксплуатироваться в рабочем положении как в прицепном, так и полунавесном варианте за счет изменения положения быстросъемных колес 4, дышла 25 и положения укосины 18, рабочего дышла 12 и выноса 8, шарнирно соединенных с возможностью их рассоединения и фиксации в заданном положении. Изобретение обладает высокой мобильностью и повы-шенной транспортабельностью по всем видам дорог общего пользования, имеет повышенную производительность и обеспечивает улучшение копирования поля и качества посева. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунок 3.6 Изобретение № 2485750
Техническим решением задачи является создание широкозахватной высо-комобильной зернотуковой сеялки, обеспечивающей максимальную загрузку трактора, с минимальной металлоемкостью, повышенной транспортабельностью и копируемостью поля. Указанная цель достигается следующим образом.    К раме 2 базовой сеялки СЗП-3,6 со штатными задними опорно-приводными колесами 3 или приводными прикатывающими дисками и высевающими блоками 1 с боков привариваются дополнительные полурамы 6 с унифицированными высевающими блоками 7 по 8-12 сошников каждый. Таким образом, общее количество сошников составит 40-48 штук, а общая ширина захвата 6-7,2 метра.               Общая рама 2 усиливается стандартными профилями. К передней части рамы вместо дышла 5 и передней полурамы с флюгерными колесами 4 посередине шарнирно к ней прикрепляется жесткий треугольный вынос 8. Спереди на вершине выноса смонтирован вертикальный опорный шарнир 9.      К нижней части оси шарнира 9 приварены две пары нижних и верхних проушин 11.              С боков, ниже оси качания траверсы, в гнезда траверсы 10 вставляются быстросъемные колеса 4 плоскостью качания параллельно направлению рабочего движения.              К верхней паре проушин 11 шарнирно присоединено рабочее дышло 12, свободно качающееся на оси проушин только в вертикальной плоскости по центру сеялки в направлении рабочего движения.         Треугольный вынос 8 (фиг.3) своим основанием соединен с рамой с помощью двух верхних горизонтальных 13, постоянно сочлененных, и двух нижних быстроразъемных 14 шарниров. На нижнем лонжероне выноса смонтирован фиксатор дышла 15. На выступающую сверху ось шарнира 9 свободно насажена втулка 16 с проушинами. Фиксация втулки 16 и оси 9 вертикального шарнира осуществляется торцевым упором 17.         С противоположной стороны от верхних проушин 11 к нижней части оси шарнира 9 жестко приварена планка с отверстием на конце, в которое может вставляться стопор 15, расположенный на нижнем лонжероне в вершине выноса 8 сзади опорного шарнира.           На выступающую сверху ось опорного шарнира 9 свободно насажена втулка 16 с проушинами. Фиксация втулки 16 на оси 9 вертикального шарнира осуществляется торцевым упором 17 на конце оси.        Проушины втулки 16 соединяются с охватывающей частью телескопической укосины 18.              Противоположный - охватываемый подвижный конец укосины 19, имеющий внутри сквозное отверстие, с другой стороны соединяется шарнирно быстросъемным пальцем с проушинами 20, расположенными сверху над прицепной петлей 21 дышла 12.            На охватывающей части укосины 18 имеется ряд сквозных отверстий, в любое из которых и соответственно через сквозное отверстие в подвижной укосине может вставляться стопор 22, замыкая при необходи-мости укосину в нужном положении. На одной из полурам устанавливаются откидные или выдвижные транспортные стойки, левая 23 и правая 24, в которые устанавливаются быстросъемные колеса, плоскостью качения вдоль рамы при транспортных переездах.  Спереди в направлении движения для транспортных переездов установлены транспортное откидное дышло 25 и стояночная стойка 26. Для подъема выноса на раме смонтирован подъемный механизм 27.        По предложенной схеме могут собираться сеялки различной ширины от 6 до 9 метров захвата. Но самой оптимальной, на базе существующего конструктива, будет сеялка шириной захвата 6 метров.


3.3 Обоснование модернизации



Рассмотрим процесс подготовки сеялки к работе. Механизатор подготавливает агрегат к работе переводя секции сеялки из транспортного положения в рабочее, приподнимая посевную секцию вручную и откидывая фиксатор, затем опускает секцию в рабочее положение. После загружаются семена в бункеры и удобрение в туковые ящики.           Основным недостатком при подготовке агрегата к работе является трудоёмкость перевода рабочих секций из транспортного положения в рабочее, так, как эта операция проводится вручную.          Данный недостаток можно устранить путём установки на сеялку рамки, состоящую из: полых труб, пластин с крепёжными отверстиями, стойки и крышки для крепления трубы, гидроцилиндров для поднятия секций из рабочего положения в транспортное и обратно.           Таким образом уменьшаются затраты труда и время подготовки сеялки к работе, это способствует увеличению производительности машины, так как уменьшаются простои агрегата.