Разработка конструкции жатки низкого среза шириной захвата 7 метров с гибким режущим аппаратом в агрегате с гусеничным зерноуборочным комбайном КЗС–812С «ПАЛЕССЕ GS812S»

Содержание

АННОТАЦИЯ………………………………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………
1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОИ, ЗЕРНОВЫХ, ЗЕРНОБОБОВЫХ И КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР В ПЕРИОД УБОР-КИ……………………..
2. АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЖАТКАМ ДЛЯ УБОРКИ СОИ……………………
2.1. Характеристика агрофона……………………………………………….
2.2. Качественные показатели технологического процесса………………..
2.3. Технико-экономические требования……………………………………
3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖАТОК
3.1. Аналоги конструкций жаток низкого сре-за…
3.2 Технические характеристики
3.3. Жатка низкого среза для уборки сои ЖС-5…
3.4. Жатка низкого среза для уборки сои ЖС-7…
3.5. Ленточная жатка «MacDon» модели 973 Harvest Header (Кана-да)……
3.6. Жатка «BISO» VX CROP RANGER (Австрия)
3.7. Жатка для зерновых культур…
4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА РАЗРАБОТКУ ЖАТ-КИ
4.1. Наименование и область применения…
4.2 Цель разработки…
4.3 Состав продукции и технические требования…
4.4. Требования безопасности…
4.5 Требования к уровню унификации и стандартизации…
4.6 Эстетические и эргономические требования…
5.ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОЙ КОНСТРУКЦИИ ЖАТКИ…
6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ…
6.1. Режущий аппарат…
6.2. Шнек…
6.3. Мотовило…………………………………………………………………
7. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ…
8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ…
9. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЁТ…
10. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ЖАТКИ…
10.1. Описание конструкции зерноуборочного комбайна КЗС-812С …….
10.2. Описание разработанной конструкции
11. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТУ ЖАТКИ…
12. ОХРАНА ТУДА, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…
13. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ…
14. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ ЖАТКИ ДЛЯ УБОРКИ СОИ
14.1 Расчет экономических показателей эксплуатации сельскохозяйственной техники…
14.2. Расчет итоговых показателей экономической оценки……
14.3. Технико-экономический анализ результатов разработки…
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…
ЛИТЕРАТУРА……………

3. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖАТОК

3.1. Аналоги конструкций жаток низкого среза

Ведущие зарубежные и отечественные производители сельскохозяйственной техники в зависимости от энергонасыщенности зерноуборчных комбайнов, комплектуют их жатками для уборки сои и зерновых культур, ширина захвата которых изменяется от 3 до 10,7 м.

Таблица 3.1. Жатки для уборки сои и зерновых культур
Марка Фирма-производитель Агрегатирование
с комбайном Ширина
захвата, м
ЖЗС-6 ПО «Гомсельмаш»
(Беларусь) КЗС-7, КЗС-812 6,0
ЖЗС-7  КЗС-812 7,0
ЖЗС-6-1  КЗС-10 К,
КЗС-1218 6,0
ЖЗС-7-1   7,0
ЖС-5 ОАО «Сибмаш-Холдинг»
(Красноярск,
Россия) КЗС-958 «Енисей»
«Енисей-1200-1М»
и его модификации  5,0
ЖС-6   6,0
ЖС-7   7,0
600R «John Deere»
(США) «John Deere JDL-1075»
и его модификации 5,5 \ 6,1 \ 6,7\
7,6 \ 9,2 \ 10,7
600F   
S-600 «Claas»
(Германия) «Mega-350» 6
S-750  «Mega-360» 7.5





Продолжение таблицы 3.1
973

 «MacDon»
(Канада) Зерноуборочные комбайны производства «MacDon» 9,1\11
VX «BISO»
(Австрия) Зерноуборочные комбайны производства «BISO» 4,5\9
 «Bernardin»
(Аргентина) Зерноуборочные комбайны производства
«Bernardin» 6,3

Общей отличительной особенностью всех жаток для уборки сои является наличием гибкого режущего аппарата, копирующего рельеф поля. На всех жатках установлен пальцевый режущий аппарат с двойными пальцами и односторонним приводом. Пальцы режущего аппарата применяются штампо-сварные (жатка производства ПО «Гомсельмаш») или литые (жатки производства ОАО «Сибмаш-Холдинг», «John Deere», «Bernardin»). На жатках фирмы «Claas» установлены двойные укороченные литые пальцы, расположенные сверху и снизу ножа. Верхний ряд пальцев выполняет роль прижимов. В качестве привода режущего аппарата используются различные механизмы: планетарный редуктор со встроенной конической ступенью (жатки производства ПО «Гомсельмаш»), механизм качающейся шайбы закрытого типа (жатки производства ОАО «Сибмаш-Холдинг», «John Deere», «Claas», «Bernardin»), механизм качающейся шайбы открытого типа (жатки производства «Bernardin»).
С целью снижения давления гибкого режущего аппарата на почву в жатках производства ПО «Гомсельмаш» и «Bernardin» используются рессоры. В жатках производства ОАО «Сибмаш-Холдинг», «John Deere», «Claas» с этой целью используются пружинные свойства передней части поддона. На жатках производства ОАО «Сибмаш-Холдинг» и «John Deere» кроме этого с приводной стороны дополнительно установлены пружины.
Для снижения удельного давления на почву башмаки всех жаток для сои имеют увеличенную площадь по сравнению с башмаками жаток для зерновых культур. В жатках производства «Claas» башмаки имеют полимерные накладки для уменьшения коэффициента трения.
Для уплотнения пространства между гибким режущим аппаратом и платформой на всех жатках используются уплотнительные щитки. На жатках производства «Bernardin» щитки лежат на платформе под собственным весом, что может привести к нарушению технологического процесса при реверсе рабочих органов. На жатках производства ОАО «Сибмаш-Холдинг», «John Deere», «Claas» уплотнительные щитки прижимаются к платформе за счет упругой деформации. На жатках производства ПО «Гомсельмаш» для поджатия уплотнительных щитков к платформе используются прижимные пластины, что упрощает сборку и повышает ремонтопригодность жатки.

3.2 Технические характеристики

Основные параметры и технические данные комбайна КЗС-812С приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Технические данные комбайна КЗС-812С
Параметр Значение
Рабочая скорость движения, км/ч 8
Транспортная скорость движения, км/ч 20*
Габаритные размеры комбайна в основной рабочей комплектации, мм: 
а) в рабочем положении: 
- длина  10850
- ширина  7600



Продолжение таблицы 3.2
- высота с откинутыми клапанами 4500
б) в транспортном положении: 
- длина  18100
- ширина  3730
- высота 4000
Масса комбайна конструкционная (сухая) в основной рабочей комплектации (без транспорт-ной тележки), кг  
16600
Двигатель
Марка ЯМЗ-238ДЕ-22 ЯМЗ-238ДЕ2-27 International DTA 530E (I-308)
Номинальная мощность дви-гателя, кВт 243 243 246
Объем топливного бака, л 600
Молотильный аппарат
Тип молотильного аппарата бильный с бича-ми левого и пра-вого направле-ния рифов
Конструктивная ширина молотилки, мм 1500
Частота вращения вала молотильного барабана, с-1 от 7,36 до 14,6
Диаметр молотильного барабана, мм 800
Площадь сепарации подбарабанья, м2 2,39
Отбойный битер
Диаметр, мм 398
Частота вращения, с-1 13,1

Продолжение таблицы 3.2
Соломотряс
Площадь сепарации, м2 6,15
Число клавиш, шт 5
Рабочая поверхность клавиш жалюзийная с каскадами
Очистка
Площадь решет, м2 5,0
Число каскадов, шт 3
Частота вращения вала вентилятора, с-1 от 5,3 до 16
Способ регулирования частоты вращения вентилятора клиноременным вариатором, с электропри-водом, управляемым из кабины
Бункер зерновой
Тип бункера трансформируе-мый, с автомати-ческой сигнали-зацией заполне-ния, с принуди-тельной выгруз-кой
Объем бункера, м3
8
Частота вращения выгрузного шнека, с-1 9,9
Высота конца выгрузного шнека, м 4,4

Продолжение таблицы 3.2
Соломоизмельчитель
Диаметр барабана, мм 500
Частота вращения, с-1 35,6
Шаг расположения опор ножей, мм 96

Жатка для зерновых культур
Конструктивная ширина захвата жатки, м 7 6
Диапазон высоты среза, мм: 
- при копировании рельефа поля 55+15; 90+15; 120+15; 160+15; 195+15
- без копирования рельефа поля от 50 до 800
Величина копирования, мм:
- в продольном направлении по режущему аппарату 
+110
-90
- в поперечном направлении по боковинам жатки +210 +200
Пределы регулирования частоты вращения мотовила, с-1 (об/мин.) 
0,27...0,75 (16...45)
Величина вертикального перемещения мотовила относительно режущего аппарата, мм + 540
- 30
Величина горизонтального перемещения (выноса) мо-товила относительно режущего аппарата, мм 
160…420
Габаритные размеры жатки в рабочем положении с прутковым делителем (без тележки), мм, не более:
- длина
- ширина
- высота 

3000
7500
2400 

3000
6500
2400

Продолжение таблицы 3.2

Габаритные размеры жатки в транспортном положении (на тележке), мм
- длина
- ширина
- высота 

10700
3000
2500 

10200
3000
2500
Габаритные размеры тележки, мм, не более:
- длина
- ширина
- высота 
10500
2500
1100 
9800
2500
1100
Масса жатки, кг 2150 1900
Масса транспортной тележки, кг 677 652
Давление воздуха в шинах колес тележки, МПа 0,36

3.3. Жатка низкого среза для уборки сои ЖС-5.

Рисунок 3.1. Жатка для сои ЖС-5

Предназначена для уборки сои, риса, зерновых колосовых культур.
Конструкция жатки низкого среза для уборки сои ЖС-5 состоит из следующих составляющих: каркаса, мотовило, режущий аппарат, шнек, механизмы приводов и регулировок. Каркас жатвенной части является основой на нем установлены остальные составные части. Мотовило состоит из центральной трубы с фланцами. К фланцам прикреплены диски с лучами, на концах которых шарнирно расположены трубы граблин с пальцами. Для обеспечения нормального режима работы жатки мотовило имеет ряд технологических регулировок. Режущий аппарат состоит из неподвижно закрепленных на пальцевом брусе пальцев и подвижного ножа совершающего возвратно-поступательные движения посредством механизма «качающейся» шайбы. Режущий аппарат имеет специальную подвеску, состоящую из рычажного механизма, связывающего башмаки с корпусом жатвенной части, что позволяет копировать микрорельеф поля. Шнек состоит из цилиндрического корпуса, эксцентрикового пальчикового механизма и приводной звездочки с предохранительной муфтой. Шнек выполняет функции транспортера. Привод рабочих органов жатвенной части осуществляется с помощью цепных, клиноременных передач, двух карданных телескопических валов. Технологический процесс работы жатки осуществляется следующим образом: срезанная режущим аппаратом стеблевая масса подается мотовилом к шнеку, который подает ее к центру жатки. После чего пальчиковым механизмом шнека подается к транспортеру наклонной камеры, по которому подается к приемному битеру комбайна.
3.4. Жатка низкого среза для уборки сои ЖС-7

Рис. 3.2. Жатка для сои ЖС-7

Режущий аппарат жатки имеет специальную подвеску, состоящую из ры-чажного механизма, связывающего башмаки режущего аппарата с корпусом жатвенной части. Башмаки секциями расположены по ширине корпуса и имеют возможность поворота в пределах паза кронштейна. Величину поворота башмаков ограничивают упоры. Они же определяют величину копирования режущим аппаратом микрорельефа поля в продольном направлении. В поперечном направлении режущий аппарат копирует микрорельеф благодаря гибкости пальцевого бруса. Пространство между режущим аппаратом и передним брусом корпуса жатвенной части закрыто перекрытием, выполненным из листовой пружинной стали. Это перекрытие поддерживает весь механизм с небольшим перевесом на башмаках. В случае, когда нет необходимости работы с низким срезом стеблей, подвеска режущего аппарата может быть заблокирована (жестко соединена) с корпусом с помощью болтов.








3.5. Ленточная жатка «MacDon» модели 973 Harvest Header (Канада).


Рис. 3.3. Жатка для сои 973 Harvest Header

Ширина захвата 9,1 м, 11м. В отличии от шнековых жаток стебли по-даются колосками вперед, а не спутываются шнеком, благодаря чему производительность увеличивается до 20%, уменьшаются потери. Уборка урожая "под ноль", плавающее вместе с ножевым брусом пятилопастное мотовило с пластиковыми граблинами, обеспечивает лучший захват лежащих на земле либо спутанных стеблей. Односторонний привод (планетарный редуктор конструкции с закрытой масляной ванной) ножевого бруса: 1240-1345 ходов/мин.

3.6. Жатка «BISO» VX CROP RANGER (Австрия).

Рис. 3.4. Жатка для сои VX CROP RANGER.

Ширина захвата 4,5 - 9,0 м. предназначена для уборки зерновых, рапса, подсолнечника, сои, гороха, и бобов. Одна жатка используется для уборки всех видов культур (кроме кукурузы) и при этом отсутствует время на переустановку, так как все компоненты постоянно находятся на жатке. Защита от наматывания, угол зубьев мотовила регулируется из кабины, стеблеотделитель складывающийся на 90 градусов, встроенный на жатке рапсоотделитель, гидравлический привод мотовила, цельное днище. BISO VX = + 15% производительности + 10 % урожая (за счет снижения потерь).

3.7. Жатка для зерновых культур

В нижней части рамы жатки 4 (рисунок 3.5) установлены копирующие башмаки 7, на которые жатка опирается при работе с копированием рельефа поля, при ремонте, хранении и обслуживании. Башмаки могут быть установлены в одно из пяти положений, обеспечивая необходимую высоту среза стеблей.
На жатке установлены прутковые делители 12.
Для уменьшения пассивной зоны между режущим аппаратом 5 и шнеком 6, а также для предотвращения попадания камней в молотильный аппарат комбайна, установлен съемный отбойник. Он необходим при уборке низкостебельных культур.
В процессе работы мотовила граблины 1 могут занимать различное положение от плюс 150 (наклон вперед) до минус 300 (наклон назад).

Рисунок 3.5 – Жатка для зерновых культур
1 – гидроцилиндр выноса мотовила; 2 – мотовило; 3, 11 – гидроцилиндры подъема мотови-ла по высоте; 4 – рама; 5- режущий аппарат; 6 - шнек;7 - вариатор; 8 - копирующий башмак; 9 – исполнительный электромеханизм; 10 – угловая передача; 12 – прутковый делитель



1 – граблина; 2 – зуб пружинный; 3 – луч; 4 – вал мотовила; 5 – диск; 6 – поводок; 7 – ро-лик; 8 – приводная звездочка с предохранительной муфтой; 9 – эксцентриковый механизм
Рисунок 3.6 – Мотовило

Этот наклон граблин обеспечивается автоматически благодаря особой конфигурации копира, закрепленного на поддержках, с которым взаимодействует ролик 7 эксцентрикового механизма 9. Эксцентриковый механизм обеспечивает заданный наклон граблин при вращении мотовила.
Наклон граблин изменяется автоматически при перемещении мотовила в горизонтальном направлении (при выносе мотовила).
Для обеспечения нормального режима работы жатки при различных условиях уборки мотовило имеет следующие технологические регулировки:
- по высоте - с помощью двух синхронно действующих гидроцилиндров 3 и 11 (рисунок 3.5);
- по выносу вперед - с помощью двух синхронно действующих гидроцилиндров 1.
Управление перемещением мотовила осуществляется из кабины комбайна переключателем на рукоятке управления скоростью движения пульта управления.
Включение и изменение частоты вращения мотовила осуществляется с помощью клиноременного вариатора 6, управляемого исполнительным электромеханизмом 8.
Схема гидравлическая принципиальная управления гидроцилиндрами жатки представлена в приложении А, рисунок А.1.
Сегменты 2 (рисунок 3.7) режущего аппарата установлены попарно с чередованием: насечка – вверх, насечка – вниз.


1, 3, 4– пластины трения; 2 - сегмент
Рисунок 3.7 – Режущий аппарат

Привод режущего аппарата осуществляется от угловой передачи 10 (рисунок 3.5).
На шнеке имеются витки левого и правого направлений, которые выполняют функции транспортера. Пальчиковый механизм предназначен для подачи стеблевой массы на цепочно-планчатый транспортер наклонной камеры комбайна. Управление пальчиковым механизмом производится рычагом.



5. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОЙ КОНСТРУКЦИИ ЖАТКИ.

Целью дипломного проекта является создание жатки, способной производить уборку сои и зерновых культур с минимальными потерями зерна. Кроме этого, жатка должна быть унифицирована с серийно вы-пускаемыми жатками для зерновых культур.
Для обеспечения минимальных потерь зерна необходимо наличие гибкого режущего аппарата, копирующего рельеф поля. С этой целью в качестве пальцевого бруса была принята полоса из пружинной стали. Пальцы режущего аппарата принимаем двойные штампо-сварные без противорежущих пластин (роль противореза выполняет кромка пальца). Используем облегченные сегменты ножа, что снижает инерционные на-грузки на режущий аппарат и его привод. Сегменты на ножевой полосе устанавливаем попеременно: лезвием вверх-вниз. Это обеспечивает воз-никновение на режущих кромках рядом стоящих сегментов вертикальных усилий противоположного направления, что стабилизирует зазор в режущей паре и исключает отгиб сегмента относительно ножевой полосы.
Для привода режущего аппарата применяем планетарный редуктор со встроенной конической ступенью, унифицированный с жатками для зерновых культур. Планетарный привод обеспечивает воздействие на го-ловку ножа по прямой линии, что исключает возникновение вертикальной силы, снижающей надежность соединения и увеличивающей износ деталей режущего аппарата. В ременной передаче привода режущего аппарата применяем дополнительный обводной шкив для того, чтобы усилие натяжения ремня не оказывало влияние на вывешивание режущего аппарата.

Натяжной ролик ременной передачи выполняем подпружиненным и устанавливаем пневмогаситель для исключения возникновения автоко-лебаний в ремне в процессе работы.
Для улучшения копирования жаткой рельефа поля в продольном направлении, применяем четыре опорных башмака вместо двух у жаток зерновых культур. С целью обеспечения копирования рельефа поля в поперечном направлении, режущий аппарат вместе с приводом шарнирно закрепляем относительно рамы жатки на независимых рычагах, каждый из которых имеет возможность поворота в пределах ограничителя. Для снижения давления режущего аппарата на почву используем рессоры.
В связи с тем, что зерно в фазе полной спелости подвержено осы-панию, полевые делители выполняем максимально узкими, а также уста-навливаем кожух на правой боковине для снижения воздействия рамных элементов жатки на стебли в процессе уборки.
Мотовило, шнек, их привода, механизм навески на комбайн и другие элементы конструкции жатки унифицированы с серийно выпускаемыми жатками для зерновых культур.

Рисунок 5.1. - Комбайн зерноуборочный самоходный КЗС-812с с жаткой для уборки сои