Разработка комплексного свеклоуборочного агрегата для условий СПК “Луч” Чишминский района (прототип корнеуборочная машина РКС-6)

Проект: 91 страниц, 9 рисунков, 17 таблиц, 21 источников литературы, 11 листов формата А1 графического материала.

Объектом дипломного проекта является комплексный свеклоуборочный агрегат.
Цель проекта- комплексный свеклоуборочный агрегат , обеспечивающий агротребования по уборке свеклы(фабричной).
В качестве прототипа выбрана корнеуборочная машина РКС-6.
В проекте дан анализ хозяйственной деятельности СПК “Луч” Чишминского района, обзор существующих свеклоуборочных комплексов. В процессе работы показана необходимость разработки - комплексного свеклоуборочного агрегата, сделан обзор существующих конструкций, выявлены их недостатки, предложены рациональные решения. Обоснованы параметры свеклоуборочного комплекса. Разработаны мероприятия по обеспечению безопасности труда и экологичности проекта. Рассчитаны технико-экономические показатели.




ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ хозяйственной деятельности СПК “Луч”......
1.1 Общая характеристика предприятия
1.2 Характеристика землепользовании СПК «Луч»......
1.3 Организационно – экономическая характеристика предприятия...
1.4 Оценка эффективности машиноиспользования......
  Выводы и предложения.........
2 Обоснование свойств комплексного свеклоуборочного агрегата....23
2.1 Обзор существующих моделей.
  2.2 Конструкция комплекса...
2.3 Устройство и принцип работы комплекса.
3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И
КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ...
3.1 Расчёт эргономических показател......
  3.2 РАСЧЕТ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ...
3.3 Расчёт карданной передачи.
  3.4 Подбор редуктора.
3.5 Расчёт гидроцилиндра......
3.6 РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ ВЫБОРЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ...
3.7 Оптимизация базовых параметров свеклоуборочного комплекса....48
 3.8 Оптимизация параметров свеклоуборочного комплекса по эксплуатационно-экономическим критериям.
 3.9 Оптимизация параметров свеклоуборочного агрегата по энергетическим и динамическим критериям...
4 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
МАШИНЫ ......
  4.1 Техническая характеристика.
4.2 Описание устройства.........
  4.3 Руководство по эксплуатации
   4.4 Подготовка комплекса к работе.
  4.5 Правила эксплуатации и регулировки.
4.6 Техническое обслуживание
 4.7 Программа сертификационных испытаний
4.8 Техническая экспертиза в соответствии с РД 10.2.1-91...
5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА...
5.1 Обеспечение условий и безопасности труда в СПК «Луч»....
5.2 Мероприятия по охране окружающей природы......
5.3 Мероприятия по защите населения и материальных ценностей в чрезвычайных ситуациях 5.4 Обеспечение охраны труда при уборке сахарной свеклы......
5.5 Особенности обеспечения безопасности труда при работе с свеклоуборочным комплексом.
  5.6 Выводы и предложения по технике безопасности в СПК “Луч”.....81
6 РАСЧЁТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........
Библиографический список



2 Обоснование свойств комплексного свеклоуборочного агрегата



2.1 Обзор существующих моделей.
 Свеклоуборочная техника является еденицей технической продукции. Работает 40 дней (в среднем) в году. Требует высокого обслуживания, постоянный контроль, квалифицированных работников. В напряжённый период испытывает дополнительную нагрузку от природных воздействий (например, эрозия). Обеспечить все требуемые параметры изредка получается непосредственно на рабочем мест в сельскохозяйственном предприятии. Для решения задачи необходимо обеспечить оптимальный уровень технических параметров на заводе-изготовителе.
Объект проектирования – комплексный свеклоуборочный агрегат.
Первый свеклоуборочный комбайн был выпущен в 1949 г. В 50-х гг. изготовлены новые рабочие органы, обеспечивающие механизированную уборку свёклы; разработаны конструкции шнекового очистителя вороха корней и следящего устройства для направления свеклоуборочного комбайна по рядкам, что позволило автоматизировать управление машиной.
В СССР выпускали свеклоуборочные комбайны 2 типов, выполняющих технологический процесс по различным схемам: теребильные (КСТ-ЗА и КСТ-2А), которые обрезают ботву в машине после извлечения корней из почвы за ботву, и обрезающие ботву на корню, а затем извлекающие корни из почвы (СКД-2, СКН-2А и др.).В наше время выпускают комбайны ,работающие по второй схеме. Применение новых технологий и материалов привело к повышению производительности и рабочей скорости.
В конструкции марки HOLMER , например,Terra Dos применяется новейшее электронное оборудование, эргономичные объекты. Подробнее:
-двигатель: MAN D 2876 LF03 ,мощность: 338 кВт. (460 л.с.);
-привод ходовой части: механическая ось спереди и сзади, с приводом от шарнирных валов; между обеими осями расположена двухскоростная распределительная коробка с гидравлическим приводом; автоматическое управление скорости вращения двигателя и привода движения;
-оси: спереди портальная планетарная ось с управляемыми колесами и тормозами, в тяжелом исполнении; сзади планетарная ось с управляемыми колесами и тормозами, в тяжелом исполнении;
- блокировочные устройства: передний и задний мост с переключаемой поперечной блокировкой дифференциала;
-скорости движения: первая скорость: 0 - 12 км/ч, бесступенчатая;
вторая скорость: 0 - 25 км/ч, бесступенчатая;
-гидравлика: привод ходовой части - фирмы LINDE, вспомогательный привод - фирмы DANFOSS;
-ботвосрезатель: роторный ботвосрезатель; альтернативно:
интегральный роторный ботвосрезатель;
-ботводорезатель: снабжен автоматической регулировкой глубины среза; глубина срезания ботвы всех шести ножей центрально регулируется из кабины водителя; высота шины ботвосрезателя на все 6 ножей для дорезки ботвы регулируется из кабины водителя;
-разбрасыватель ботвы: диапазон рассеивания может быть изменен из кабины водителя; откидывается и складывается гидравлическим путем для дорожного движения или в режиме сбора ботвы;
-сбор ботвы: осуществляется посредством ленточного транспортера, монтируемого при помощи быстроразъемного устройства; входящий в объем поставки ленточный прицеп, предназначен для автодорожной транспортировки ботвы;
-корчеватель: включаемые и отключаемые подкапывающие сошники с тягой; линейная боковая маневренность друг к другу составляет 70 мм, со свободным разрешением в масляной ванне; не требующие обслуживания с автоматическим глубинным ведением, осуществляемым благодаря 7-ми
копирующим (контактным) колесам с приводом; регулирование осуществляется из кабины водителя; с уступом работающие вибрационные сошники; валы корчевателя реверсируемые;
-рядковое расстояние: у PV 6 по выбору постоянно 45, 48, 50, 55, 60 см;
у VPV 6 переменно 45 - 50, 45 - 48 см;
-чистка:6 длинных спиральных валков; 2 коротких спиральных валков;
1 сепарирующий элеватор (реверсируемый); 3 сепарирующие звезды с автоматической перестановкой числа оборотов;
-грохоты: частично сегментированные грохоты или грохоты с пружинными зубьями, бесступенчатая и центральная регулировка высоты грохотов из кабины водителя с электронной индикацией на экране;
-элеватор: два кулачковых тканевых ремня со стальными захватами с двумя скоростями;
-распределение свеклы в бункере: шнек с правой и левой резьбой;
-днище бункера: состоит из продольного и поперечного донного скребка, каждый с 4-мя высокопрочными приводными цепями высокого качества; автоматическое гидравлическое натяжение цепей, винтовое кессонное дно;
-кабина водителя: звукоизоляция, сиденье рядом с водителем, 2 поворотных окна, отопление, борткомпьютер, радио, по желанию кондиционер;
-сигнальные устройства: поток свеклы контролируется борткомпьютером; контроль масла для гидравлики и двигателя осуществляется при помощи зуммера;
-рулевое управление: комбинации рулевого управления с предварительным отбором, цельная и реверсивная езда, ускоряющая передача, автоматика рулевого управления;
-ёмкость бункера:  24 м3;
-максимальная ширина:
-3,0 м при расст. 45 см = KPV 5/6;
-3,3 м при расст. 50 см = KPV 5/6;
-3,3 м при расст. 45 - 50 см = VPV 5/6;
-общий путь чистки свеклы:  11,0 м;
-радиус поворота   9,5 м;
-производительность:   до 1,5 гектара/час.  
 Таким образом, при наборе высоких возможностей присутствует чрезмерное давление на почву; трудоёмкий процесс обслуживания. Продукция других марок:
 - «АГРИФАК» 6-рядные модели «ВКМ – 9000» и «Биг Сикс III», а также 12-рядный комбайн «ХЕКСА». Все модели комбайнов имеют продольный шнек для равномерного и полного заполнения бункера. Скорость выгрузки бункера – 2 мин.
Таблица 10 Комплексы фирмы Агрифак
Параметры «ВКМ 9000» «БигСикс III» «ХЕКСА»
Мощность двигателя, л.с. 300 480 600
Емкость бункера, т 9 22 26
Производительность, га/ч 1,3 1,6 2,5 - 2,8
Сезонная выработка, га 650 - 800 700 - 800 Более 1500

- «ФРАНЦ КЛЯЙНЕ» , возможно отнести к среднему классу
комплексов, унифицированы.

Таблица 11 Продукция Франц кляйне
Ширина, м 3,38 3,00 - 3,30
Высота, м 4,00 3,90
Собственная масса, кг 16220 21770 (включая 1000 л дизтоплива)
Двигатель Volvo Penta, 275 кВт (374 л.с.) Volvo Penta, 310 кВт (420 л.с.)
Вместимость бака, л 610 1000
Объем бункера, м3 до 15 30
Высота перегрузки, м 2,5 - 4,1 2,0 - 4,1

- «EUROTIGER» ФИРМЫ «ROPA»
-количество выкапываемых рядков 6 шт ;
-производительность, га/ч 1,5 - 1,8;
-мощность двигателя, кВт/л.с. 370/504;
-вместимость бункера, м3/т 40/28;
-ширина (при 45 см между грядами), м 3,0.
В итоге, по иностранным комплексам:
- производительность, га/ч 1 - 2,7 ;
 -количество рядов, шт. 6;
 -масса комплекса , т   30;
Теперь сравним несколько машин .Рассмотрим два способа уборки свеклы однофазный и двухфазный. Применительно к отечественным комплексам и одним иностранным.
Таблица 12 Сравнительная эффективность различных способов уборки
Показатели Способ уборки
 Двухфазный Однофазный с шестирядным самоходным комбайном SF-10 Kleine
 МТЗ-82, БМ-6А,КС-6Б ЛТЗ-155, КСН-6, МТЗ-82, ППК-6 
Масса комплекса,т 16,6 14,6 11,8
Производительность,га/ч 1,6 1,6 1,6
Удельная металлоёмкость,
т-ч/га 10,6 9,1 7,4
Удельная энергоёмкость, кВт-ч/га 105,5 103,1 101,0
Число механизаторов 2 2 1
Трудозатраты, чел-ч/га 1,3 1,3 0,6
Число проходов колёс по неубранному полю 3 0 0
Наиболее производительной экономически эффективной техникой по уборке сахарной свеклы на площадях более 100 га являются шестирядные комбайны.
При благоприятных условиях они могут убирать за сезон до 300-400 га.
Таблица 13 Характеристика самоходных шестирядных комбайнов
Показатели GR-4
фирмы Moreau  Matrot SF-10 SF-25
   Фирмы Kleine
1 2 3 4 5

Продолжение таблицы 13
1 2 3 4 5
Мощность двигателя, кВт 180 238 169 252
Число ведущих колёс, шт 4 4 4 4
Тип трансмиссии* М ГСТ с КП ГСТ с КП ГСТ с ГКМ
Масса, т 10,8 15,6 11,8 18,9
Объём бункера, м3 3 4,5 10 25
*М- механическая; ГСТ-гидростатическая; ГМК- гидромотор-колесо; КП- коробка передач.

На выпуск комбайнов этого типа в последние годы перешли ведущие фирмы многих зарубежных стран: Moreau, Herriau, Matrot(Франция), Kleine, Stoll, Holmer(Германия).
Они имеют однотипные технологические схемы:
-в передней части перед ведущими колёсами последовательно установлены роторные рабочие органы для дообрезки и измельчения ботвы, которая шнековым механизмом отводится в сторону, а затем разбрасывается на убранную часть поля или в рядом идущий транспорт;
-дообрезчик срезает верхнюю часть корня с остатками ботвы;
-от выкапывающих рабочих органов корни и почва поступают к приёмным шнековым вальцам со спиральной оппозитной навивкой, которые обеспечивают перемещение к центру. Затем обрабатываемый материал попадает на сепарирующие органы, расположенные в межколёсном пространстве. В качестве сепараторов используются перевалочные очистители, решетчатые диски и прутковые элеваторы. Отсепарированные от почвы корни подъёным транспортёром загружаются в бункер с подвижным дном объёмом 3,.....,25 м3.
Недостаток зарубежных комбайнов- чрезмерное разрушение слоя почвы от давления на почву, трудоёмкость обслуживания.
Теперь перейдём к рассмотрению свеклоуборочных машин двух и трёх фазной схемы уборки непосредственно отечественного производства.
Машина для уборки ботвы сахарной свеклы К-611
Предназначена для механизированной уборки сахарной свеклы.
Состоит из рамы, прицепного устройства, опорных колёс, ботвореза, шнека транспортировки ботвы, доочистителя, дообрезчика, ботворазбрасывателя, устройства корректировки вождения, гидравлической системы, трансмиссии.
Привод рабочих органов осуществляется от ВОМ трактора. Агрегатируется с тракторами тяговых классов 1,4; 2.
Разработчик- изготовитель : ФК-Агро.
Таблица 14 Техническая характеристика К-611
Показатель Значение
1 2
Производительность, га/ч 0,88
Ширина захвата, м 2,7
Число ножей, шт 60
Диаметр, мм:
шнека 
350
ботвореза 600
Частота вращения, мин-1
Вала ботвосрезателя 
990
Шнека транспортировки ботвы 420
ботворазбрасывателя 800
Скорость , км/ч
рабочая 
3,3
Масса, кг 1165

Машина для уборки корнеплодов сахарной свеклы Р-6.
Предназначена для механизированной уборки корнеплодов сахарной свеклы, ботва с которых предварительно убрана ботвоуборочной машиной, их очистки и укладки в валок.
Состоит из рамы, опорных колёс, виброкопачей, битера, пальцевого механизма, системы корректировки вождения.
Привод рабочих органов осуществляется от ВОМ трактора.
Агрегатируется с тракторами тягового класса 3.
Разработчик- изготовитель : ФК-Агро.
Таблица 15 Техническая характеристика Р-6
Производительность, га/ч 0,83
Ширина захвата, м 2,7
Скорость , км/ч
рабочая 
3,1
Масса, кг 1120

Итак, у прицепных машин низкая производительность (0,82 га/ч) , число обрабатываемых рядков 6шт; невысокая рабочая скорость. Для осуществления уборки свеклы необходимо применение двух или трёх машин , выполняющие раздельно операции:
- очистка и срез ботвы;
-выкапывание корнеплодов свеклы;
-доочистка и транспортировка свеклы.
При этом возникают повышенные затраты на горюче-смазочные материалы, обслуживание машин. Целесообразно соединить операции в одном комплексном агрегате . Вследствие этого произойдёт:
- повышение производительности агрегата ;
- снижение расходов на содержание машины;
- более рациональное использование рабочего времени;
-новые рабочие места на заводе-изготовителе;
- минимальные потери урожая.
2.2 Конструкция комплекса.
Рассмотрим детально состав конструкции комплекса на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 состав комплекса (СХМ),100%
Копир-водитель. Здесь применяются системы автоматического вождения, предназначенные для осуществления воздействий на рулевое управление комплекса, обеспечивающих его движение по заданной траектории без участия водителя(тракториста). Копирующее устройство представляет собой механическую конструкцию , содержащую шарнирно подвешенный щуп, взаимодействующий с рядком растений.Отклонение трактора от заданной траектории вызывает соответствующее отклонение щупа , измеряемое расположенным в шарнире датчиком угловых перемещений, сигнал которого передаётся в управляющее устройство.
Очиститель ботвы. Применяется вал, содержащий бичи , расположенные по определённой траектории, например винтовой. Материал, сталь, резина, смесь. Ботва направляется на убранную часть поля. В конструкции возможно рациональное изменение расположения рабочих органов и количества оборотов вращения вала.
Срез ботвы. Происходит таким образом, двигаясь строго по рядку направляющая лапа опирается на головку сахарной свеклы подготавливает срез на заданную глубину при помощи закреплённого неподвижно лезвия.
Применяемые выкапывающие органы :
-ротационные диски;
-лемех;
-активные вилки;
-копачи совместного исполнения с очистительным валом;
-копачи с применением магнитных волн.
 Выкапывание свеклы без деформации - ответственный процесс. Здесь, при движении комплекса копачи приподнимают корнеплод ,параллельно заборные диски направляют объект на систему очистки, транспортёр.
 Система очистки состоит из транспортёров, шнеков.
 Привод рабочих органов – от распределительных редукторов, ВОМ .
2.3 Устройство и принцип работы комплекса.
Итак, мы рассмотрели главные рабочие узлы комплексов. Работа в тяжёлых условиях, высокая влажность подвергает выкапывающие органы дополнительным нагрузкам. Происходит залипание , простои. Для решения проблемы устанавливают датчики, сигнализирующие об отказе движения, непосредственно копачей. Но это не достаточно. Предлагаю решить вопрос изначально, в конструкции и выкапывающих устройств. Это так называемая перспектива: от передних управляемых колёс накопленная при движении энергия передаётся к рабочему органу(каждому) возможно потребуется установка дополнительных колёс на каждый ряд свеклы. Далее, рабочий орган , захват в виде трёх высокоточных зажимов(пальцев) , оснащённый на перекладине, в месте защемления корня установленным диском. При захвате корня вращающийся диск уничтожает ботву. Для исключения повреждения сахароносной части свеклы установлен датчик давления опорной поверхности диска на корнеплод. Привод сделан постоянным, от редуктора.Рабочие органы установлены последовательно на раме, перпендикулярно к поверхности земли, на каждый ряд по три, для увеличения рабочей скорости.  
Сразу при передаче сигнала от датчика определения местонахождения свеклы в рядке включается привод диска и одновременно мгновенно опускается захват, происходит ликвидация ботвы, затем возврат в исходное расположение .Сигнал датчика, на раме, оперирует захватом, команда – отпустить .
Далее корень с остатками почвы захватывается транспортёром работающим в постоянном режиме, рабочая область расположена слева от главного захвата. Рабочую область выполнена пока как теребильный аппарат с двумя пальцами-захватами. Для оптимальной работоспособности поворот пальцев при захвате направить в сторону главного захвата (чтобы не мешать!) . Далее свекла направляется на оставшуюся без изменений очистительную систему машины РКС-6.
Для определения свеклы необходимо подобрать высокоточный прибор, датчик. Материал деталей соприкасающихся с объектом выполнить из полимеров.Тем самым исключить возможность проскальзывания корней, их повреждение. Неблагоприятные условия при этом ничтожны.
Изделие только из трёх пальцев позволит уменьшит при вхождении в почву сопротивления.
Вывод: -бережное отношение к почве, сохранение полезных свойств;
-возможно повышенная скорость 20 км/ч;
-полная автоматизация процесса уборки.
Единственная оставшаяся часть - при повышенной влажности необходима сушка корнеплодов. Здесь -установка вентилятора и калорифера.
Рабочий процесс : захват, пневмосистема давит на орган двигаясь по шлицевому соединению в ударопрочном корпусе сохраняя соединение с диском,далее при вхождении в почву пальцы острыми плоскими окончаниями внедряются на 7 см вглубь почвы и сжимаются пневмосистемой. Первая острая часть пальца направлена от корня сопротивлением почвы. С корнем взаимодействует полимер.Далее подъем и транспортировка.Из-за планируемой высокой скорости диск не успеет убрать ботву. Возможно применить лазерную установку. Дорого, но высокоэффективно. Также, опасно при обслуживании.
 На данный момент это не осуществимо так как при движении по горизонтальной плоскости, точное и рассчитанное движение в вертикальной плоскости не осуществимо. Решить это возможно расположением рабочих поверхностей такой схемой: на поле ровного участка по продольной стороне расположить опоры для движения установки. Рама расположена поперёк поля и оснащена выкапывающими органами-захватами, расположенными равномерно относительно рядков. Это так называемые мостовые сельскохозяйственные машины. Привод- электрический. Рабочий процесс: двигаясь поступательно машина совершает остановку (при V1=0) происходит выкапывание корнеплодов и транспортировка в бункер, далее повтор.
Таким образом, здесь необходимо поле ровной конфигурации, источник энергии, высокоточные материалы и управляющее оборудование. Решены проблемы источника энергии и экологической обстановки окружающей среды.
 Следующий этап работы связан с двумя машинами:
- корнеуборочная РКС-6;
-прицепной свеклоуборочный комплекс Stoll V202.
 Главная идея – создание комплексного агрегата по уборке свеклы. Недостатки:
-РКС-6 : выполнение только двух операций (выкапывание и транспортировка свеклы);
- Stoll V202: очистка и выкапывание только двух рядов свеклы; неточное вождение.
Исходя из этого предлагаю на основе РКС-6  разработать комплекс, выполняющий операции:
- очистка от ботвы;
- срез ботвы;
-выкапывание корнеплодов;
- доочистка и транспортировка свеклы в транспортное средство.
Первое. На раму выкапывающей машины агрегата РКС-6 прикрепить гидроцилиндры, шарнирно закреплённую раму очистителя.
Второе. Закрепить на раме, специальных стойках рабочие органы.
Третье. Установить валы для очистки от ботвы. Привод.
Четвёртое. Установить опорные колёса, маркёр, автомат вождения.
Пятое. Привод на систему очистки - от ВОМ трактора, от распределительного редуктора.
Выполнить двухсекционный комплекс ботвоочистителя. Для уменьшения напряжений на вал и нагрузки на двигатель. Но если удастся установить энергоустановку помощнее (МТЗ-1221) , то установить один вал и привод .
 При такой компоновки потребуется противовес на заднюю часть машины или повысить обьем бункера(Для МТЗ-1221 не требуется).



















3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И
КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ


3.1 Расчёт эргономических показателей.
 Многолетним опытом установлено, что технико-эстетические и технико-экономические показатели конструкций с.-х. машин тесно связаны с эргономическими показателями, поэтому научной основой проектирования, решений является комплекс эргономических норм и требований.
 Эргономическому обоснованию подлежат конструктивные параметры узлов и машины, связанные с операторской деятельностью механизатора при выполнении определённой с.-х. операции.  
 
На рисунке 3.1 показаны возможная зона обзорности оператора-механизатора.

Рисунок 3.1 Возможная зона обзорности работы оператора-механизатора

Обзорные качества самоходных с.-х. машин. Определяются расстоянием от оператора-механизатора до контура земли – границы между видимой и невидимой частью в направлении основных зон наблюдения (вперёд-назад, вправо-влево).

Ширина невидимых участков площадки В(мм) с учётом бинокулярности зрения рассчитаем по формуле 3.1

(3.1)
,где а- расстояние между конструктивным элементом, ограничивающим обзор, и точкой К , измеренное вдоль луча зрения, соединяющего точку К, середину элемента и точку границы полуконтура площадки радиусом, равным 12 м; b- ширина конструктивного элемента, ограничивающего обзор, измеренная в горизонтальной плоскости перпендикулярно лучу зрения, мм

 

 Для самоходных с.-х. машин углы обзора через окна кабины В7≥80, В8≤600. Для машин с симметричным положением кабины должна быть обеспечена видимость точек Р1 , Р2, Р3 Р4 . Взаимное расположение сиденья и тормозной педали принимают по размерам, мм А=480, В=690.( /4/)
 Специфика работы оператора-механизатора с.-х. машины и повышенная запыленность внешней среды, достигающая 300...500 мг/м3 (при норме 10 мг/м3), не позволяют работать в кабине при открытых окнах и дверях, что приводит к резкому возрастанию температуры (на 15-20°С выше наружной). нормализация микроклимата в кабине достигается установкой вентиляторов с фильтрующими элементами, теплозащитных тонированных стекол, солнцезащитных козырьков, кондиционеров и отопителей.
 Следом за контролем режима работы отдельных узлов и механизмов размещается компоновка изделия. Предопределяется расчлененность машины на узлы, взаимное их расположение, соразмерность объемов и других особенностей, от которых во многом зависят будущие эстетические качества машины, ее форма и композиционное совершенство, что предполагает обязательное участие художника-конструктора на стадии выбора компоновочного решения.
 Далее композиция с.-х. машины, художественно-конструкторское предложение и художественно-конструкторский проект.
 Определение параметров движителей .
По ГОСТ 26953-86 максимальное нормируемое и среднее давление колёсного движителя на почву определим по формуле:
(3.2)
(3.3)

,где = 1,5 – коэффициент продольной неравномерности распределения давления по площади пятна контакта; -масса, создающая статическую нагрузку на почву единичным колёсным движителем, кг; - ускорение свободного падения, м/с2; -площадь контакта шины колеса с почвой, м2.



Максимальное значение давления Т.о. условие верно.
3.2 РАСЧЕТ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Расчет прямобочных шлицевых соединений приводим в соответствии с ГОСТ 21425—75.
Основное расчетное условие — давление на рабочих поверхностях зубьев меньше допускаемого :
(3.4)
где - расчетный крутящий момент, Н*м;
-статический момент площади контакта 1 мм длины l соединении.


Вычислим крутящий момент:
Уравнение мощностного баланса:
;  (3.5)
Двигатель Д-240 трактора МТЗ-80 развивает на номинальном режиме
кВт (3.6)
Крюковая мощность трактора, затрачиваемая на перемещение уборочного агрегата по слежавшейся пахоте:
(3.7)
где - масса уборочного агрегата;
Коэффициент сопротивления качению для слежавшейся пахоты
f=0,1;
Действительная скорость передвижения:
; (3.8)
м/с;
кВт
Потери мощности на сопротивление перекатыванию комплекса
, (3.9)
где m - эксплуатационная масса трактора+уборочный комплекс;
m= 1,1 m0;
m0=3,160 т +6,800т ;
=3,017,
Потери мощности в трансмиссии:
; (3.10)
=5,88 кВт;
Потери мощности на буксование:
Nδ=Nк δ=(Ne-Nтр) δ=Neηтр δ; (3.11)

Подставив в выражение получим:
кВт
кН*м

; /2/

Детализированный расчёт на смятие ведут по давлению от максимального момента коэффициент динамичности нагрузки; при частом реверсировании
(3.12)

/2/
Расчет по критерию износостойкости, преимущественно лимитирующей несущую способность шлицевых соединений, ведут по давлению от наибольшего из длительно действующих крутящих моментов:
(3.13)
наибольшее условное допускаемое давление при базовом числе циклов нагружений и постоянном режиме работы, =135 МПа.
коэффициент долговечности ;
- коэффициент переменности нагрузки, в котором - число циклов работы соединения с нагрузкой Тi при вращении в одну
сторону; N = - общее число циклов работы. Коэффициент можно также оценивать по характеристике режима: 1,0 - постоянный режим; 0,77 - тяжелый (большую часть времени с высокими нагрузками); 0,63 - равновероятный; 0,57 - нормальный; 0,43 - легкий (работа большую часть времени с малыми нагрузками); - коэффициент числа циклов. Коэффициент долговечности Кдолг для неответственных соединений с параметрами эксплуатации, близкими к средним можно принимать равным1.
Кизн= КЗ1*Кпр- коэффициент износа; КЗ1 - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, учитывающий приработку вследствие скольжения; Кпр — коэффициент продольной концентрации нагрузки; определяется так же, как при расчете на смятие, но с учетом приработки;
Кусл = КС*КОС — коэффициент условий работы соединения;
КС — коэффициент смазки; при обильной смазке без загрязнения КС = 0,7; при средней смазке КС = 1; при бедной смазке и работе с загрязнениями КС = 1,4; КОС - коэффициент осевого закрепления или перемещения ступицы. При жестком закреплении ступицы КОС = 1, при закреплении с помощью вилок, допускающем небольшие смещения,
КОС = 1,25; при осевых перемещениях под нагрузкой (например, в карданных передачах) Кос = 3.
При необходимости безызносной работы соединения:
[ ]б.и/ Кизн, где [ ]би в МПа; для нетермообработанных шлицев оно равно 0,028 НВ; для улучшенных 0,032 НВ; для закаленных 0,3 НRСЭ; для цементованных 0,4 НRСЭ.
Выбираем 0,3 НRСЭ.
Далее , рассчитаем максимальное давление от наибольшего из длительно действующих крутящих моментов, соответственно данным коэффициентам:


Расчетная оценка ресурса прямобочных шлицевых соединений при основном для этих соединений циркуляционном нагружении возможна на основе результатов эксплуатационных или экспериментальных данных для некоторых аналогов проектируемых соединений.
В качестве критерия может быть взята условная работа трения в соединении, отнесенная к единице площади контакта зубьев при вращении действием крутящего момента и радиальной силы, рассчитанная в простейших предположениях.
3.3 Расчёт карданной передачи.
Неравномерность вращения выходного вала обусловлена кинематикой шарнира карданной передачи:

(3.14)

По результатам исследований =7%.
Осевая сила в телескопических устройствах

 (3.15) ,где - коэффициент трения скольжения; - крутящий момент, Н*м; -коэффициент формы сечения телескопического соединения; - плечо приложения окружной силы, м.


Для точных расчётов долговечности (в ч) карданных валов рекомендуется учитывать доли работ передач с различными углами наклона шарниров:

(3.16)

,где - отношение доли работы передачи при углах , к долговечности передачи при соответствующих углах.


 Принимаем вид сечения – многошлицевой, типоразмер шарниров – КШ 630, (040) Мк ном =630 Н*м , диапозон применяемости по крутящему моменту 480...700 Н*м. Все данные при угле наклона валов шарнира у ≤ 220.
3.4 Подбор редуктора.
 Для проектирования расчётов по редуктору, используем методику по ГОСТ 21354-87 для цилиндрических передач. Размерный ряд номинального крутящего момента 1000 Н*м, используемое передаточное число 2,0. Максимальная частота вращения быстроходного вала для цилиндрической передачи 16,6 с-1.
Приведённый момент, Н*м,
(3.17)
,где расчётный крутящий момент, Н*м; - коэффициент условий эксплуатации; коэффициент долговечности, коэффициент частоты вращения n быстроходного вала.
,
Выбираем редуктор унифицированный одноступенчатый цилиндрический серии Н098.
3.5 Расчёт гидроцилиндра.
Рабочее давление
(3.18)
,где - номинальное давление.

Тогда площадь поршня (м2)
(3.19)

Отсюда диаметр поршня (м)
(3.20)



Скорость перемещения поршня (штока), м/с,
(3.21)

Расход в поршневой полости
(3.22)
 

Расход в штоковой полости
(3.23)

В итоге, выбираем гидроцилиндр ГЦ 80.40*200.01(подобран для МТЗ).
3.6 РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ ВЫБОРЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
На стадии проектирования одной из главных задач расчетов на прочность является определение размеров сечений несущих элементов. Эти размеры устанавливаются из ставших классическими условий прочности:
(3.24)
,где -механическая сила; S – обобщённая геометрическая характеристика поперечного сечения; - коэффициент ослабления сечения (отверстиями, выточками),принять 0,9 стр.17/5/, - допускаемое напряжение, принять 180 МПа.

100МПа ≤ 180 МПа → условие прочности верно.
В соответствии с предыдущим условием основные размеры S поперечных сечений при известных силах и допускаемых напряжениях [ ]
определяют из неравенства
(3.25)

Для обоснования возможности использования нового конструкционного материала при известных и :
(3.26)

 Несущие брусья и рамные конструкции изготовить из замкнутых сварных профилей. Материал - низколегированная сталь марки Ч-33(временное сопротивление Т=430 МПа; ударная вязкость У=0,40 мДж/м2)/4/.
Воспользуемся программой для расчёта конструкций APM VIN MASHIN, 3D STRUCTURE. Результат на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2 Карта результатов напряжения на раму комплекса.




Рисунок 3.3 Карта результатов напряжения на копире комплекса.




Рисунок 3.4 Карта результатов напряжения на срезатель ботвы


В итоге, напряжение при влажности W=24% :
-растяжение
-сдвиг
-сжатие

 3.7 Оптимизация базовых параметров свеклоуборочного комплекса.
Зависимость удельной наработки от единицы ширины захвата В:
(3.27)

В системном аспекте оптимизацию параметров свеклоуборочного комплекса целесообразно производить в два этапа:
1- установить базовые параметры по эксплуатационно-экономическим критериям;
2-  осуществить энергетический и динамический синтез.
Ширина захвата В= 2,7 м.
Режим движения круговой, петлевой.
Скорость движения 0,5 м/с.
В системном аспекте ширина захвата определяется:
(3.28)
где -производительность уборочных машин с шириной захвата В при скорости движения V; РЭ- вероятность загрузки уборочной машиной транспорта грузоподъемностью G; Рр — вероятность восстановления рабо-тоспособности уборочной