Перспективная технология и комплекс машин для возделывания картофеля в ОАО «Журавлиное» Пружанского района с разработкой ботвоудаляющего устройства к картофелеуборочному комбайну ППК-2-02

Содержание


Введение.
1 Производственно-экономическая характеристика ОАО «Журавлиное».
1.1 Общие сведения о хозяйстве.
1.2 Природно-климатические условия.
1.3 Краткая характеристика растениеводства.
1.4. Характеристика животновод-ства.
2 Анализ показателей состава и использования МТП хозяйства. Ремонтно-обслуживающая база. Инженерная служба.
2.1 Показатели технической оснащенности хозяйства и уровня механизации работ.
2.2 Состав и показатели использования трак-торного парка.
2.3 Обеспеченность хозяйства сельскохозяйственными машинами и анализ использования комбайнов.
2.4 Показатели состава и использования автомобилей в хозяйстве.
2.5 Ремонтно-обслуживающая база.
2.6 Инженерно-техническая служба.
2.7 Кадры механизаторов.
3 Техническое обеспечение возделывания картофеля в ОАО «Журавлиное» Пружанского раена.
3.1 Существующая технология и система машин по возделыванию картофеля в хозяйстве.
3.2 Анализ прогрессивных технологических схем возделывания картофеля в стране и за рубежом.
3.3 Обоснование комплекса агротехнических, технологических и организационных мероприятий по интенсивной тех-нологии возделывания картофеля в хозяйстве.
3.4 Прогнозирование урожая.
3.5 Разработка технологической карты интенсивной технологии возделывания картофеля.
3.6 Расчет операционно-технологической карты уборки картофеля.
3.7 Состав и организация работы комплексного технологического отряда на выполнение весенне-полевых работ.
3.8 Построение графиков загрузки техники и эксплуатационных затрат.
4 Модернизация картофелеуборочного комбайна ППК-2.
4.1 Обзор и сравнительная оценка картофелеуборочных машин.
4.1.1 Белорусская картофелеуборочная техника.
4.1.2 Рабочие органы для удаления ботвы.
4.2 Обоснование предлагаемого совершенствования ботвоудалителя.
4.3. Устройство и рабочий процесс ботвоудалителя.
4.4 Инженерные расчеты основных параметров отрывного валика.
4.5 Расчет параметров цепной передачи.
4.6 Расчет размеров вала отрывного валика.
4.7 Проверка долговечности подшипников.
4.8 Подготовка картофелеуборочного комбайна к работе.
5 Экономическая часть - нет в архиве
6 Безопасность жизнидеятельности.
6.1 Анализ состояния охраны труда в ОАО «Журавлиное».
6.2 Разработка мер безопасности при уборке картофеля.
6.2.1 Анализ опасных и вредных факторов при выполнении технологического процесса возделывания картофеля.
6.3 Пожарная безопасность при эксплуатации и ТО сельскохозяйственной техники.
Заключения и списка литературы нет.



В дипломном проекте рассматривается существующая технология и система машин по возделыванию картофеля в хозяйстве на примере картофелеуборочного комбайна ППК-2. В конструкторской части разработано ботвоудаляющее устройство к картофелеуборочному комбайну ППК-2. Графическая часть содержи 8 форматов А1, спецификации, а также расчетно пояснительная записка на 96 листах печатного материала.

В дипломном проекте предлагается модернизация картофелеуборочного комбайна ППК-2 путем установки на него между первым и вторым сепарирующими транспортерами отрывного валика. Данный вид модернизации не повлечет за собой больших капиталовложений. Установка на картофелеуборочный комбайн ППК-2 отрывного валика технически не сложный процесс.
При данном виде модернизации, а также правильных регулировках и правильном использовании картофелеуборочного комбайна существенно снизятся потери клубней при уборке, повысится качество очистки клубней и уменьшаться затраты труда на переборке картофеля после его уборки. Клубни в меньшей степени будут повреждаться и лучше храниться. А, следовательно, повысится качество убранной продукции.
Существует несколько модификаций комбайна:
- ППК-2 - копатель-погрузчик с выгрузным транспортером;
- ППК-2-01 - комбайн с бункером;
- ППК-2-02 - комбайн с бункером и переборочным столом.
Комбайн ПКК-2 в отличие, от комбайна ППК-2-01, не имеет транспортера подъемного и сопроводительного, наклонной горки верхнего яруса, переборочного стола (ППК-2-02), бункера и транспортера загрузки бункера, а вместо них оборудован выгрузным транспортером. Устройство и принцип работы остальных основных рабочих органов аналогичен. Исходя из этого, модернизацию проведем на одной из модификаций комбайна, а именно ППК-2-02.





4 МОДЕРНИЗАЦИЯ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОГО
КОМБАЙНА ППК-2

4.1 Обзор и сравнительная оценка картофелеуборочных машин

Эффективная уборка картофеля, — ключевой фактор достижения высоких урожаев этой культуры. Ее проведение в оптимальные сроки с минимальными затратами труда и бережным сохранением клубней возможно лишь при использовании современных высокотехнологичных машин и агрегатов. Для механизации уборочного процесса предлагается широкая гамма белорусских машин, а также техника производства западноевропейских и российских предприятий. Анализ достижений научно-технического прогресса и изучение мирового опыта производства картофеля выявляет следующие современные тенденции в картофелеводстве.
Картофелеводы-профессионалы все больше уделяют внимания оптимизации всей технологической цепочки и обеспечению качества производимого продукта. Этот процесс охватывает систему машин для подготовки почвы (уборки камней), посадки, фрезерования, измельчения ботвы и выка-пывания клубней вплоть до складирования, сортировки и переработки картофеля.
На всех технологических операциях очевидно стремление к максимально щадящему обращению с клубнями для предупреждения их повреждений.
Все большее распространение находит грядовая технология возделывания кар-тофеля с использованием современных систем для удаления камней и комков и специальных посадочных машин.
При обычной посадке в последнее время применяются и комбинированные операции (фрезерование+посадка; посадка+формирование гряд).
Растущее многообразие технологий и техники уборки включает:
• одно-, двух- и четырехрядные машины;
• прицепные и самоходные орудия;
•картофелекопалки центрального, бокового и полубокового следования за трактором;
• бункерные копалки и копатели-перегружатели;
• варианты оснащения комбайнов с переборочным столом и без него;
В компоновке самоходных машин и их технологических схемах наблюдается тенденция к увеличению ширины захвата, сужению потока, оснащению бункерами-накопителями, позволяющими производить выгрузку клубней без остановки комбайна в рядом идущий транспорт [4].
Машины для уборки картофеля (рисунок-4.1) делятся на четыре основных типа: копачи, картофелекопатели швыряльного типа, картофелекопатели просеивающего типа и картофелеуборочные комбайны.
Выбор машин того или иного типа обусловлен конкретными условиями хозяйств, возделывающих картофель: типом и влажностью почвы в период уборки; размером полей; общей площадью, занятой под картофелем в данном хозяйстве; рельефом полей, наличием на них камней; величиной урожая карто-феля и др.



Рисунок-4.1 Принципиальные схемы картофелеуборочных машин основных типов:
а - копач; б - копатель швыряльного типа; в - копатель просеивающего типа;
г - копатель-валкоукладчик; д - картофелеуборочный комбайн





Картофелеуборочные комбайны убирают картофель при гладкой и гребневой посадках с различным урожаем клубней и состоянием ботвы (зеленой, отмершей, удаленной), отделяют клубни от почвы, ботвы и других примесей, выдают клубни в бункер или в рядом идущее транспортное средство [9].
С использованием комплекса машин уборку можно организовать поточным и раздельным методами (рисунок-4.2). При поточной уборке все операции выполняются без разрыва во времени, при раздельной - имеет место разрыв во времени между отдельными процессами [10].


Рисунок-4.2 Основные способы и технологии механизированной уборки картофеля

Ф1 - урожайность картофеля, т/га; Ф2 - влажность почвы, %; Ф3 - вид и состав почвы; Ф4 - необходимое качество получаемой продукции (картофель продовольственный, фуражный или семенной); Ф5 - длительность хранения картофеля, дн.; Ф6 - площадь посадки картофеля, га;Ф7 - природно-климатические условия; Ф8 - сроки уборки, дн.;Ф9 - наличие в хозяйстве трудовых ресурсов, чел.; Ф10 - наличие в хозяйстве свободных транспортных средств в период уборки; Ф11 - наличие в хозяйстве картофелехранилищ; Ф12 - наличие в хозяйстве оборудования для очистки и сортировки картофеля




4.1.1 Белорусская картофелеуборочная техника

Беларусь всегда была «картофелеводческой» республикой. Достаточно отметить, что в конце 80-х гг. прошлого века доля картофеля, производимого в Белорусской ССР, составляла до 23 % общесоюзного (в целом по СССР) валового сбора данной культуры. Естественно, еще в те времена в белорусском сельхозмашиностроении был накоплен опыт разработки и промышленного выпуска разнообразных машин и агрегатов для картофелеводства (не пришлось осваивать их производство после обретения страной независимости). В настоящее время современную картофелеуборочную технику в Беларуси производят несколько машиностроительных предприятий. На РКУП «ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике» разработаны, а в 2003 г. испытаны и по рекомендации приемочной комиссии осваиваются в производстве на ПО «Гомсельмаш» комбайн ППК-2-02 «Полесье» (рисунок-4.3) и копатель-погрузчик ППК-2 «Полесье», полуприцепной двухрядный картофелеуборочный комбайн ППК-2-02 с переборочным столом осуществляет картофелеуборку при ширине междурядий в 70 и 90 см на легких и средних почвах влажностью до 24 %, отделение от примесей и накопления клубней в бункере на 2—2,5 т с последующей выгрузкой в транспортное средство. Глубина подкапывания относительно вершины гребня не более 25 см, производительность за час основного времени — до 0,84 (на междурядьях 70) и до 1,00 га (на междурядьях 90), имеется четыре рабочих места переборщиков, рабочая скорость — до 6 км/ч. Комбайн агрегатируется с тракторами тягового класса 1,4—2.


Рисунок- 4.3 Картофелеуборочный комбайн ППК-2-02 ,,Полесье,,
Полуприцепной двухрядный картофелекопатель-погрузчик ППК-2 (рисунок- 4.4) предназначен для уборки картофеля с междурядьями 70 и 90 см на легких и средних почвах влажностью до 15 % с содержанием в просеиваемой земле камней размером до 50 мм в количестве не более 5 % к массе картофеля, отделения клубней от примесей и выгрузки их через транспортер в рядом идущее транспортное средство. Высота разгрузки до 3,8 м. Показатели глубины подкапывания, производительность, рабочая скорость и тяговый класс агрегатирующих тракторов у копателя-погрузчика ППК-2 аналогичны комбайну ППК-2-02.




Рисунок-4.4 Картофелеуборочный комбайн ППК-2 ,,Полесье,,

На кафедре «Сельскохозяйственные машины» Белорусского государствен-ного аграрного технического университета совместно с ОАО «Лидсельмаш» и НП РУП «Белагротех» разработано семейство модульных унифицированных картофелеуборочных машин: КМБ-2 — базовая модель полуприцепного двух-рядного комбайна с переборочным столом и бункером-накопителем; КМБ-2-01 — то же без переборочного стола; КМБ-2-02 — копатель-погрузчик без верхнего яруса, а также модификации КМБ-2-03 и КМБ-2-04. Эти машины скомпонованы на базе комбайнов рязанского производства КПК-2-01 и КПК-3 с использованием в качестве подкапывающе-сепарирующей секции копателя КСТ-1.4А производства ОАО «Лидсельмаш». Крепление копателя к раме комбайна позволяет осуществлять его демонтаж с оперативной трудоемкостью 3,5 ч при необходимости проведения уборки копателем с последующим руч-ным подбором клубней. Машины агрегатируются с тракторами класса 1,4.
Разработанные машины в разные годы испытывались на ГУ «Белорусская машиноиспытательная станция», которая рекомендовала к выпуску опытную партию КМБ-2 (рисунок-4.5). Производственно-эксплуатационные испытания комбайнов КМБ, проведенные в хозяйствах Узденского, Минского, Солигорского, Барановичского, Пуховичского и Буда-Кошелевского районов, выявили определенные преимущества машин в сравнении с КПК-2-01 и КПК-3. Это технологическая надежность, обеспечиваемая в основном подкапывающей частью и простотой технологической схемы задней части комбайнов и их верхнего яруса. Прямоточность технологического процесса нижнего яруса устраняет забивания в приемной части и позволяет уменьшить повреждения клубней в 1,5—2,0 раза. Материалоемкость машины КМБ-2 снижена на 9 % по сравнению с КПК-2-01, а экономический эффект составляет 400 у. е. в год при наработке 50 га [19].



Рисунок-4.5 Картофелеуборочный комбайн КМБ – 2
4.1.2 Рабочие органы для удаления ботвы

Практика использования различных рабочих органов для предварительного
удаления ботвы показала, что они хотя и облегчают работу комбайнов, но не могут удалить ботву с поля полностью: в поле остается 30—35 % ботвы. Поэтому даже при предварительном удалении ботвы в картофелеуборочном комбайне необходимы рабочие органы для окончательного отделения ботвы.
В комбайнах применяют ботвоудаляющие устройства, которые можно классифицировать по способам отделения, основанным на различии физико-механических свойств ботвы и клубней картофеля (таблица 4.1).

Таблица 4.1-Классификация ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных комбайнов по способам отделения ботвы































4.2 Обоснование предлагаемого совершенствования ботвоудалителя

Качество продукции – важнейший фактор, характеризующий агротехнические показатели уборки клубней картофеля, поэтому с развитием сельского хозяйства в нашей стране стоит острая необходимость повышения эффективности производства путем широкой механизации возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.
На современном этапе при существующей технологии уборки клубней картофеля необходим хороший парк комбайнов с модернизацией и переоборудованием основных узлов машины. Это, в свою очередь, повлияет на производительность машины и снижение затрат при уборке. Снизится также себестоимость продукции, в меньшей степени будет использоваться ручной труд.
Одной из существенных проблем при уборке комбайнами является повышение качества удаление ботвы. Даже при проведении предуборочных мероприятий по удалению ботвы остаются стебли картофеля и сорняков длиной до 260 мм. Эта проблема особенно остро проявляется при использовании копателей–погрузчиков, в которых отсутствует ручная доочистка клубней на переборочном столе, а наличие растительных примесей в таре с картофелем самым негативным образом сказывается на хранении урожая, даже краткосрочном.
Анализ серийных зарубежных и экспериментальных отечественных копателей-погрузчиков показывает, что до 85 % таких машин оборудованы пальчато-гребенчатым ботвоудалителем. Несмотря на высокие агротехнические показатели подобных устройств, необходимо повысить их производительность и обеспечить выполнение агротехнических требований даже в тяжелых условиях работы. Поэтому существует необходимость создания и внедрения ботвоудалителя, обеспечивающего допустимые агротехнические показатели и обладающего высокой производительностью и надежностью.
В дипломном проекте предлагается модернизация картофелеуборочного комбайна ППК-2 путем установки на него между первым и вторым сепарирующими транспортерами отрывного валика. Данный вид модернизации не повлечет за собой больших капиталовложений. Установка на картофелеуборочный комбайн ППК-2 отрывного валика технически не сложный процесс.
При данном виде модернизации, а также правильных регулировках и правильном использовании картофелеуборочного комбайна существенно снизятся потери клубней при уборке, повысится качество очистки клубней и уменьшаться затраты труда на переборке картофеля после его уборки. Клубни в меньшей степени будут повреждаться и лучше храниться. А, следовательно, повысится качество убранной продукции [20].
Существует несколько модификаций комбайна:
- ППК-2 - копатель-погрузчик с выгрузным транспортером;
- ППК-2-01 - комбайн с бункером;
- ППК-2-02 - комбайн с бункером и переборочным столом.
Комбайн ПКК-2 в отличие, от комбайна ППК-2-01, не имеет транспортера подъемного и сопроводительного, наклонной горки верхнего яруса, переборочного стола (ППК-2-02), бункера и транспортера загрузки бункера, а вместо них оборудован выгрузным транспортером. Устройство и принцип работы остальных основных рабочих органов аналогичен. Исходя из этого, модернизацию проведем на одной из модификаций комбайна, а именно ППК-2-02.

4.3 Устройство и рабочий процесс ботвоудалителя

Ботвоудалитель (рисунок-4.6) пальчато-гребенчатого типа состоит из сепарирующего транспортера 1, ботвоподводящих пальцев 2 и отрывного валика 3, снабженного выступами 4. Выступы имеют форму половины усеченного конуса и размещены продольными и поперечными рядами на равном расстоянии друг от друга по всей рабочей поверхности отрывного валика.
Устройство работает следующим образом: картофельный ворох, состоящий из клубней, почвенных комков и растительных примесей, включающих стебли ботвы и сорняков, поступает по сепарирующему элеватору 1(рисунок-4.6) или 8 (рисунок-4.7), предназначенному для первичной сепарации свободной почвы, к
ботвоподводящим пальцам 2 (рисунок-4.6). Здесь растительные примеси выделяются и скатываются к отрывному валику 3 (рисунок-4.6), который, вращаясь навстречу элеватору 1, протаскивает стебли ботвы и сорняков в рабочий зазор hвэ. При этом выступы 4 (рисунок-4.6) препятствуют сползанию растительных примесей с отрывного валика на следующий рабочий орган -редкопрутковый транспортер13 (рисунок-4.7) и удерживают их в процессе ботвоудаления.
Стебли ботвы и сорняков по щиткам 6 (рисунок-4.6) удаляются из картофелеуборочной машины (выбрасывается на убранное поле), а клубни, отделенные от столонов (из-за больших размеров они не могут проникать в рабочий зазор) и почвенные комки, прошедшие между ботвоподводящими пальцами 2 (рисунок-4,6), поступают на следующий рабочий орган - редкопрутковый транспортер 13 (рисунок-4.7), где происходит окончательное отделение картофеля от ботвы. Упругие предохранители 5 (рисунок-4.6), расположенные на всех ботвоподводящих пальцах, защищают их от деформаций посторонними предметами, попавшими в устройство.

 Рис. 4.6 Ботвоудаляющее устройство пальчато-гребенчатого типа:

- комки почвы; - клубни; - стебли ботвы и сорняков;
hвэ - рабочий зазор между элеватором и отрывным валиком, мм; ωА - частота вращения отрывного валика, с 1
Форма выступов 4 (рисунок-4.6) в виде половины усеченного конуса наиболее предпочтительная, так как во-первых позволяет клубням легко проникать в поступивший картофельный ворох и удерживать растительные примеси в процессе ботвоудаления, а во-вторых она меньше, чем форма полного конуса, повреждает клубни.
При работе ботвоудалителя пальчато - гребенчатого типа ось отрывного валика описывает эллипс 7 (рисунок 4.6), в плоскости, перпендикулярной оси валика, вызывая, интенсивные колебания, что способствует более качественному отрыву ботвы от клубней, а также уменьшает потери [20].









Рис. 4.7 Схема технологического процесса работы комбайна ППК-2-02

1 - трактор; 2 - рама; 3 - каток копирующий; 4 - диск подрезающий; 5 - лемех; 6 – каток ботвозатягивающий; 7 - встряхиватели; 8 - первый сепарирующий транспортер; 9 - площадка с лестницей для переборщиков; 10 - ходовые поворотные колеса;. 11 - транспортер примесей; 12 - второй сепарирующий транспортер; 13 - редкопрутковый транспортер; 14 - наклонная горка; 15 - валец отбойный; 16 - наклонная горка верхнего яруса; 17 - транспортер подъемный и сопроводительный; 18 - транспортер загрузки бункера; 19 - лотки; 20 - бункер; 21 – битер.

4.4 Инженерные расчеты основных параметров отрывного валика

Для определения рабочего зазора hвэ, амплитуды колебаний Δ и частоты ωА вращения рабочего валика исходим из следующих ограничивающих условий:
- увеличение окружной скорости vA валика по вершинам выступов повышает производительность W ботвоудаляющего органа, но вместе с тем увеличивает повреждения клубней; 
- увеличение рабочего зазора hвэ (т.е. уменьшение амплитуды колебаний рабочего валика) способствует увеличению потерь клубней. 
Величина зазора hвэ (рисунок-4.6) выбирается исходя из обеспечения максимальной производительности устройства Wmax , невозможности попадания клубней вместе с выделенной ботвой в потери и наименьшего числа поврежденных клубней.
Для обеспечения первого необходимо, чтобы максимальная секундная производительность Wmаx была больше или равна подаче растительных примесей в ботвоудалитель:

, кг/с (4.1)

где W1 - максимальная производительность комбайна, W1 = 0,84 га/ч [19];
q - максимальная урожайность ботвы, q = 20 т/га [14];
0,276 - переводной коэффициент [14].

кг/с

Для обеспечения второго условия необходимо, чтобы рабочий зазор между валиком и элеватором hвэ был равен максимальной производительности устройства Wmax при минимальных потерях клубней:

, мм (4.2)

где hвэ(dmin) - минимальный зазор между валиком и элеватором ограниченный минимальным размером клубней, hвэ ≥ 30 мм [21];
hвэ(Wmax) - зазор между валиком и элеватором ограниченный максимальной производительностью устройства;
Зазор между валиком и элеватором ограниченный максимальной производительностью устройства определяется по формуле:
, мм (4.3)

где ρ - плотность ботвы, ρ = 130 кг/м3 [21];
b - ширина валика, b = 1,27 м;
υОВ - скорость отрывного валика.
Увеличение скорости отрывного валика сравнительно с предыдущим рабочим органом ведет к растаскиванию и лучшему расслаиванию материала. Скорость должна обеспечить растаскивание массы и наименьшее повреждение клубней об отрывной валик и его выступы, т. е.:

, м/с (4.4)
где υПРО - скорость предыдущего рабочего органа (сепарирующего элеватра),
υПРО = 1,54 м/с [22];
- скорость, при которой возможны повреждения при ударе, м/с.
Скорость из условия неповреждаемости клубней при ударе определяют следующим образом:

, м/с (4.5)

где q – ускорение свободного падения, q = 9,81 м/с2;
h – высота, при сбрасывании с которой клубни получают наименьшее повреждение, h = 0,2 м [14].

м/с

Таким образом, м/с
Примем υОВ = 1,7 м/с
мм

Величина рабочего зазора hвэ должна быть больше высоты выступа (Нв = 15 мм [20]), поэтому окончательно hвэ = 15...30 мм, что с одной стороны обес-печивает максимальную производительность устройства, а с другой - не позволяет клубням, минимальный размер которых ≥ 30 мм, попадать в потери вместе с ботвой.
Диаметр отрывного валика определяется по следующей зависимости:


,мм (4.6)


где dmin - минимальный диаметр клубней, dmin = 30 мм;
φ - угол трения ботвы по резине, φ = 43° [14];
φ1 - угол трения ботвы по стали, φ1 = 25° [14].


мм
  

Для лучшего захвата ботвы вполне можно принять диаметр валика DОВ равным 100 мм. Экспериментальное исследование валиков различных диаметров
показало, что с увеличением диаметра до 100 мм почти не увеличивается повреждение клубней, но значительно улучшается захват валиками ботвы [14].
Определим угловую скорость валика исходя из условия не повреждения клубней:

  ,с-1 (4.7)
где rОВ - радиус отрывного валика, rОВ = 0,05 м.

с-1

Определим обороты отрывного валика:

, об/мин (4.8)
об/мин

Амплитуда колебания оси валика Δmax = 10 мм и Δmin = 8 мм [20].
Для качественной работы ботвоподводящих пальцев из условия не повреждаемости клубней и наименьшей деформации изгиба достаточно иметь диаметр прутка в пределах 15—20 мм. Расстояние между ботвоподводящими пальцами примем 120 мм [21]. Кроме того, для предохранения ботвоподводящих пальцев от деформаций при перегрузках последние должны быть подпружинены.

4.5 Расчет параметров цепной передачи

Для привода ботвоудаляющего валика рассчитаем цепную роликовую однорядную передачу.

Рисунок-4.8 Схема привода ботвоудаляющего валика

1 – вал натяжного устройства; 2 – цепная передача; 3 – вал ботвоудаляющего валика; 4 – вал сепарирующего транспортера
Определяем шаг цепи:
, мм   (4.9)
где Т1- вращающий момент на валу сепарирующего транспортера;
z1 – число зубьев ведущей звездочки сепарирующего транспортера;
[p] – ориентировочное допускаемое давление,приходящееся на единицу опорной поверхности шарнира, [p] = 19 МПа [23];
Кэ – коэффициент, учитывающий условия монтажа и эксплуатации цепной передачи.
Определяем вращающий момент на валу приводной звездочки сепарирующего транспортера:
, Н∙м (4.10)
где Р1 – мощность на валу сепарирующего транспортера, Р1 = 5,22 кВт [22];
w1 – угловая скорость вала сепарирующего транспортера.

, с-1 (4.11)

где n1 - частота вращения вала сепарирующего транспортера,
n1 = 118,8 об/мин [22].

с-1
Н∙м

Определяем число зубьев звездочки вала ботвоудаляющего валика:

(4.12)

где Uцп - передаточное отношение цепной передачи.




Принимаем z2 = 26
Определяем число зубьев звездочки вала сепарирующего транспортера:

(4.13)


Принимаем z1 = 71
Уточняем передаточное отношение цепной передачи:

(4.14)


Определяем расчетный коэффициент нагрузки:

   (4.15)

где kд – динамический коэффициент, kд = 1,25 [23];
ka – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния, ka = 1 [23];
kн – коэффициент, учитывающий влияние наклона цепи, kн = 1 [23];
kр – коэффициент, учитывающий способ регулирования натяжения цепи, kр = 1,25 [23];
kсм – коэффициент, учитывающий способ смазки цепи, kсм = 1,3[23];
kп – коэффициент, учитывающий периодичность работы, kп = 1 [23];

  

   мм
Принимаем цепь ПР-25.4-60.00 с шагом t = 25.4 мм, Q =60.0 кН, q = 2.6 кг/м, Аоп = 179.7 мм2 [23].
Определяем скорость цепи:

     , м/с (4.16)
м/с

Определяем окружную силу:

, Н (4.17)
Н

Определяем расчетное давление в шарнире цепи:

   ,МПа (4.17)
где Аоп- проекция опорной поверхности шарнира, Аоп= 179.7 мм2

МПа

Уточняем допускаемое давление в шарнире:

   , МПа (4.19)
где [p]*- приближенное допускаемое давление, приходящееся на единицу опорной поверхности шарнира, [p]* = 19,63 МПа [23];
kz – поправочный коэффициент зависящий от количества зубьев ведущей звездочки, [23].

(4.20)

МПа
Условие р ≤ [р] выполнено.
Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

(4.21)

(4.22)


Определяем силы, действующие на цепь:

- окружная: Ftцп = 1450,1 Н (определена выше);

- от центробежных сил:  , Н (4.23)

где q – вес 1 м цепи, q = 2.6 кг/м [23];
Н

Определяем нагрузку на вал от цепной передачи:

, Н (4.24)
Н

Определяем коэффициент запаса прочности:

(4.25)

где Q – разрушающая нагрузка, Q = 60 кН [23];
kд – динамический коэффициент, kд = 1,25 [23].



S = 32,5 ≥ [S] = 9,1- условие выполнено [23].

Рассчитанное значение коэффициента запаса прочности больше допускаемого, что позволяет считать цепную передачу надежной и долговечной.

4.6 Расчет размеров вала отрывного валика

Определяем диаметр выходных концов вала:


, мм (4.26)
где ТВ - крутящий момент на валу валика, Н.м;
[τК] - допускаемое напряжение на кручение, [tК] = 20...35 МПа [23].

, Н.м (4.27)

где РВ – мощность на валу ботвоудаляющего валика;
wОВ – угловая скорость валика, wОВ = 34 с-1.

, кВт (4.28)

где Р1 – мощность на валу сепарирующего транспортера, Р1 = 5,22 кВт [22];
hПП – к.п.д. пары подшипников, hпп = 0,99 [23];
hЦП – к.п.д. цепной передачи, hцп = 0,92 [23].
кВт
Н.м

мм

Принимаем dВ =30 мм [23].
Для упрощения конструкции и снижения трудоемкости производства диаметр вала под уплотнение и подшипник примем равными 30 мм.
Определяем диаметр вала под крепление крышки барабана:

  ,мм (4.29)
где r – коэффициент, зависящий от диаметра выходного конца вала, r = 6.5 [24];
мм
Длины участков вала отрывного валика устанавливаются исходя из особенности конструкции картофелеуборочного комбайна. При этом общая длинна вала lОБ будет равна 1415 мм [22]. Все остальные размеры вала приведены в графической части дипломного проекта.
Выписываем значение сил действующих на вал от цепной передачи и от сопротивления отрыву стеблей картофеля от клубней:
- от цепной передачи:

по оси Х: Н (4.30)
по оси Y: Н (4.31)

- от сопротивления отрыву (по окружности вращения перпендикулярно радиусу):

, Н (4.32)

где F1 - сопротивления отрыву одного стебля, F1 = 40...100 Н [14];
nст – количество одновременно отрываемых стеблей, nст = 10...25[14].

Н

Определение реакций в опорах:
В горизонтальной плоскости:

; (4.33)



; (4.34)











Рисунок-4.22 Эскиз вала ботвоудаляющего валика
Проверка: ∑ Fx=0;


В вертикальной плоскости:

; (4.35)

; (4.36)

Проверка: ∑Fy=0;



Определяем суммарное радиальное усилие:

   (4.37)



Определяем изгибающие моменты в плоскостях XOZ и YOZ:
В горизонтальной плоскости:

, Н∙м (4.38)
x = (0...0,051) H•м
, Н∙м (4.39)
x= (0...0,667) H•м
, Н∙м (4.40)
x = (0...0,667) Н∙м
В вертикальной плоскости:
 
, Н∙м (4.41)
x= (0...0.051) Н•м
, Н∙м (4.42)
x=(0...0,667) Н∙м
, Н∙м (4.43) 
x = (0...0,667) H•м

Определяем суммарный изгибающий момент:

   ,Н∙м (4.44)
H•м
H•м
   H•м
  
Дальнейший расчёт ведём в сечении 3, т. к. оно наиболее опасно.
Определяем эквивалентный момент:
(4.45)
Н•м

Определяем диаметр вала в рассчитываемом сечении:

(4.46)

где [σ]и = 50...60 МПа – допускаемое напряжение при изгибе для обеспечения прочности и достаточной жесткости вала [23].

мм

d = 30,4 > d* = 29,9 – условие выполнено

4.7 Проверка долговечности подшипников

Подбираем шариковые радиально – упорные однорядные подшипники с двумя защитными шайбами No 80106, у которого d = 30 мм; D = 55 мм; В = 13 мм; С = 12,7 кН; С0 = 6,2 кН [25].
Определим эквивалентную нагрузку по формуле:
Рэ = (Х∙V∙Fпопер+Y∙Fос)∙Кd∙Кт , (4.47) 
В которой: - поперечная нагрузка:

, Н (4.48)
Н

- осевая нагузка Fо