Модернизация разбрасывателя органических удобрений ПСС-15

(конструкторская часть дипломного проекта + чертеж)
ОГЛАВЛЕНИЕ

4 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРИЦЕПА САМОХОДНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПСС-15 
4.1 Краткая техническая характеристика и обоснование модернизации 
4.2 Инженерный расчёт узлов и деталей 

4 МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРИЦЕПА САМОХОДНОГО
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПСС-15
4.1  Краткая техническая характеристика и обоснование модернизации
Показатели технической характеристики приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Техническая характеристика
Тип полуприцепной
Агрегатирование (класс трактора) 3..5
Грузоподъёмность, т 15
Объём кузова, м3 35
Время разгрузки, мин 2
Обслуживающий персонал, чел. 1
Транспортная скорость движения, км/ч 40
Дорожный просвет, мм 350
Ширина колеи, мм 2350
Габаритные размеры, мм 10000×2700×3600
Масса, кг 6000
Срок службы, лет 10

Прицеп ПСС-15 в соответствии с рисунком 4.1 состоит из следующих ос-новных частей: кузова для удобрений 1, рамы 2, . шасси 3 и адаптера для сплошного внесения твердых органических удобрений 4.


Рисунок 4.1 – Прицеп ПСС-15 (Вид сбоку)
1 – кузов; 2 – рама; 3 – шасси; 4 – адаптер для внесения твердого навоза;




Разбрасывающие рабочие органы центробежного типа предназначены для измельчения и разбрасывания удобрений. В соответствии с рисунком 4.2 они состоят из шнеков 1 на витках которых поочередно установлены нож 2 и лопатка 3.


Рисунок 4.2 – Шнековые
разбрасывающие рабочие органы

1 – разбрасывающие шнеки; 2 – нож;
3 – лопатка

Принцип работы прицепа ПСС-15 заключается в следующем. Удобрения из кузова подающим поршнем выносятся через задний дозирующий борт и подаются на шнековые вращающиеся центробежные рабочие органы, которые распределяют удобрения по поверхности поля.
Разбрасывающий шнек машины ПСС-15 предназначен для приёма массы удобрений и отбрасывания на заданную рабочую ширину захвата.
Однако по причине несовершенства конструкции разбрасывающего шнека машины ПСС-15 не осуществляется надлежащего отделения порции навоза от его основной массы, подаваемой транспортёром к шнеку. По этой причине на разбрасывание навоза уходит более 10 кВт энергии в расчете на один шнек, а также неравномерность внесения твердых органических удобрений превышает допустимые агротехническими требованиям 25%.
Для устранения этих негативных факторов, влияющих как на качество распределения твердых органических удобрений по полю, так и на энергоёмкость технологической операции по внесению навоза предполагается дополнить существующую конструкцию шнека отделяющими ножами, которые позволят эффективно отделять порцию навоза, необходимую для отбрасывания от общей массы, подаваемой к шнеку, а рациональное, обоснованное расположение ножей относительно отбрасывающих лопаток, позволит повысить качество распределения навоза по полю, что в свою очередь позволит получить экономический эффект модернизированной машины над базовой за счет прибавки урожая от равномерного внесения навоза и снижения затрат энергии на привод.

Обоснование геометрических параметров разбрасывающего шнека
На рисунке 4.5 представлены основные типы винтовой поверхности шне-ков.
Шнек со сплошными витками наиболее приемлем при транспортировке сухих мелкозернистых материалов или порошков.
Фасонный шнек совмещает транспортирование груза с некоторым его из-мельчением.
Лопастной винт наряду с транспортированием интенсивно перемешивает груз, а ленточный винт наиболее пригоден для грузов, склонных к залипанию.


Рисунок 4.5 – Типы винтовой поверхно-сти шнеков
1 – со сплошными витками; 2 – фасонный; 3 – ленточный; 4 – лопастной

Таким образом, на основании анализа существующих типов винтовой по-верхности шнека принимаем шнек с ленточным типом винта, поскольку данный тип винтовой поверхности наиболее пригоден для взаимодействия с твердыми органическими удобрениями, которые склонны к залипанию.
Для обеспечения отбрасывания материала на заданное расстояние шнек должен быть оснащён метательными лопатками, размер которых должен обеспечивать отбрасывание навоза на 11,5 м.
Кроме того, для обеспечения бесперебойной работы разбрасывающих шнеков, они должны быть оснащены ножами.
Для того, что бы исключить пульсации при подрезании порции удобрений, подаваемых транспортёром, а также исключить дисбаланс разбрасывающего шнека при вращении, целесообразно установить лопатки и подрезающие ножи равномерно с шагом α=1200 поочередно. Таким образом будет достигаться подрезание удобрений ножом и последующий захват их лопаткой.
Учитывая рассчитанную выше частоту вращения шнека, которая должна составлять 174 мин -1 пульсации будут полностью сглажены при расположении в сечении шнека 3 пар лопаток и ножей.


Рисунок 4.6 – Схема к расчёту углов расстановки ножей и лопаток
1 – метательная лопатка; 2 – подрезающий нож

Угол установки подрезающих ножей относительно подаваемого потока удобрений определим по формуле:
  , (4.1)
где   – угол между направлением потока удобрений,  подаваемых поршнем и осью вращения шнека, град;
  – угол внешнего трения навоза, град.
.
4.2 Инженерный расчёт узлов и деталей

Расчет потребной мощности для привода разбрасывающего шнека
Общая потребная мощность (кВт) для привода шнека затрачивается на перемещение удобрений винтом ( ) и на вращение ( ):

  . (4.2)
С точностью, достаточной для практических целей, потребную мощность (кВт) для перемещения навоза винтом определим по известной формуле:
   (4.3)
где 102 – безразмерный коэффициент;
  рабочая длина шнека, см.

кВт;

Потребную мощность для вращения кожуха (кВт) определим как
  , (4.4)
кВт;
кВт.

Обоснование частоты вращения разбрасывающего шнека

Оптимальные условия работы шнекового распределителя обеспечиваются при одинаковом количестве органических удобрений, поступающих с подающего поршня машины и отбрасываемых шнековым распределителем:
  , (4.5)
где  производительность подающего устройства, кг/c;
  производительность шнекового распределителя, кг/с.
  , (4.6)
где  площадь поперечного сечения подаваемой массы удобрений, м2;
  скорость подачи удобрений , м/с;
  насыпная плотность навоза, кг/м3.

Площадь загрузочной части определится как:
   (4.7)
где  площадь поперечного сечения подаваемой массы удобрений, м2;
  скорость истечения удобрений , м/с.
8,9 м2.

Производительность шнекового распределяющего устройства определяется зависимостью:
С учетом того, что плотность навоза составляет кг/м3, а скорость подающего устройства машины ПСС-15 равна м/с, получим:
6,5 кг/c. 
  , (4.8)
где  диаметр наружной кромки шнека, м;
  диаметр внутренней кромки шнека, м;
  шаг витков шнека, м;
  частота вращения шнека, мин -1;
  коэффициент заполнения витков шнека;
  поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона шнека к горизонту.

Учитывая, что в машине установлено два разбрасывающих шнека, получим
  кг/c 
Основной технологической характеристикой подающего устройства является его производительность (кг/с), которую, исходя из гектарной дозы внесения, задаваемой агротехническими требованиями, можно определить по формуле:
  , (4.9)
где  норма высева удобрений по агротехническим требованиям, кг/га;
  рабочая скорость машины, км/ч;
  рабочая ширина захвата машины, м.

Результаты расчета операционно-технологической карты показали, что рациональная рабочая скорость, которая не выходит за рамки, предъявляемые агротехническими требованиями, составляет 10 км/ч, а средняя доза удобрений, ежегодно вносимых в хозяйстве составляет 20 т/га, тогда:
  кг/c. 

Секундная производительность шнекового распределителя составит (кг/га):
Частота вращения шнека определится по выражению:
  . (4.10)

  мин-1. 

Расчёт сварных швов разбрасывающего шнека

Крепление витков шнека к трубе осуществляется посредством сварочного соединения. катет шва К=2 мм.
Максимальный изгибающий момент определяется как вес наиболее длин-ной стенки направителя на расстояние от шва до конечной точки стенки направителя.
МИЗГ МАХ =0,44∙0,28=0,12 кН•м
Определим напряжения этого момента:
  , (4.11)
где   – момент сопротивления швов, Н/мм3
  , (4.12)
где   – моменты инерции параметров швов, мм4 .

  , (4.13)
, – длины швов, мм; мм; мм.
мм4;
  мм4; 
мм3 ;

Па .

Допускаемые напряжения для сварочного шва, выполненного сваркой электродами типа Э-34:
   (4.14)
где  - допускаемое напряжение основного металла для стали 08Х18Н10Т , Н/мм2 .
Па.
Таким образом условие прочности швов соблюдается.