Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Способы уборки картофеля и агротехнические требования

2. Разработка конструкции и эксплуатация машины

2.1 Технические условия на разработку

2.2 Техническая характеристика

2.3 Описание устройства

2.4 Основные регулировки

2.4.1 Регулировка глубины хода

2.4.2 Регулировка предохранительной муфты

2.5 Агрегатирование картофелекопателя

2.6 Обкатка

3. Порядок работы

4. Расчеты на прочность

4.1 Расчет на прочность основного вала

4.2 Расчет бруса толкателя

5. Расчет сварных швов тяги

6. Технологические расчеты

6.1 Определение сопротивления движению машины

7.2 Выбор и обоснование скорости движения агрегата

7.3 Определение производительности агрегата

8. Мероприятия по безопасной организации полевых работ

Библиографический список

Реконструкция картофелекопателя КТН - 2Б.

ВВЕДЕНИЕ

Процесс создания машины состоит из нескольких этапов: зарождение идеи, воплощение идеи в техническое задание, разработка технического проекта, изготовление опытных образцов, их испытание, постановка на производство, старение, замена. Замена старой машины возможно лишь при появление новых идей и научных разработок.

Научно-технический процесс в механизации сельскохозяйственного производства направлен на снижение удельных затрат энергии, повышение производительности, улучшение показателей качества выполняемой работы и условий труда тракториста-машиниста, автоматизацию рабочего процесса машин, снижение техногенной нагрузки на природную среду.

При разработке новой техники используют принцип дополнения или принцип замены. В первом случае производственную машину усовершенствуют или модернизируют без изменения ее рабочего процесса. Производительность усовершенствованной машины увеличивается в 1,3 раза, а модернизированной - в 1,6 раза по сравнению с производственной. Во втором случае, используя изобретения, разрабатывают новую или принципиально новую машину, рабочий процесс которой отличается существенной новизной, а производительность возрастает в 2 раза и более.

1. СПОСОБЫ УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ И АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Клубни картофеля располагаются в почве гнездами. Машина выкапывает их вместе с почвой, которую затем размельчает и отсеивает специальным сепаратором. Этот процесс затруднен тем, что в пласте почвы содержание клубней по массе составляет 1…3%. чтобы выделить 4…6 кг клубней, двухрядная машина должна размельчить и отсеять за секунду до 200 кг почвы. Кроме того, степень возможного размельчения пласта почвы и, следовательно, отсеивание ее частиц ограничена прочностью клубней, которая часто меньше прочности некоторых почвенных комков. На работу машин влияют также размеры, масса и форма ботвы и клубней. Чрезмерно развитая ботва затрудняет уборку. Клубни с нежной непрочной кожицей, особенно крупные( массой более 200 г.), легко повреждаются от соударений с поверхностью рабочих органов, бункеров и между собой. Продолговатые клубни сильнее повреждаются, чем округлые. Округлые легко скатываются с сепарирующих рабочих органов и хорошо отделяются от почвы.

Для успешного применения машинной уборки, как при возделывании, так и при выведении новых сортов картофеля необходимо добиваться, чтобы растения образовывали компактные гнезда, нераскидистый куст ботвы, имели выровненные клубни округлой формы с прочной кожицей и мякотью, массой 80…200 г, легко отделяющихся от столонов.

Картофель убирают картофелекопателями и картофелеуборочными комбайнами. реконструкция картофелекопатель

Картофелекопатели извлекают клубни из почвы и укладывают их на поверхность поля в валок. Подбирают клубни вручную, что связано с большими затратами труда. При прямом комбайнировании комбайн выкапывает клубни, отделяя их от почвы и ботвы, собирает в бункер и выгружает в рядом движущийся транспорт.

Картофелеуборочные комбайны должны собирать в бункер или подавать в тару не менее 95% клубней, количество поврежденных клубней не должно превышать 5%. Потеря клубней массой более 15 г допускается не более 3%.

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИНЫ

2.1 Технические условия на разработку

Настоящие технические условия (ТУ) распространяются на картофелекопатели, предназначенные для выкапывания картофеля, частичной очистки и укладки их между колесами трактора.

Технические условия на разработку конструкции картофелекопателя:

1. Машина должна обеспечивать уборку картофеля при ширине междурядий 703 см.

2. Машина должна обеспечивать уборку на полях:

- урожайностью корнеплодов 20…30 т/га;

- твердостью почвы до 4.0 МПа (40 кг/см² );

- влажность на глубине 10 см на тяжелых почвах - 27%, средних - 23%, легких почвах - 20%;

- на склонах до ;

2.2 Техническая характеристика

Техническая характеристика картофелекопателя приведена в Таблице 2.1.

Таблица 3.1. Технические данные и характеристики.

Наименование, единица измерения	Значение
1	2
1. Марка	КТН-2Б
2. Агрегатируется с трактором	МТЗ-50(52),МТЗ-80(82),ЮМЗ-6
3. Тип машины	Полунавесная
4. Производительность за час чистой работы, га/ч	0,25…0,47
5. Рабочая скорость движения агрегата, км/ч	1,8…3,4
6. Ширина захвата, м	1.4
7. Глубина подкапывания, см	22
8. Обслуживающий персонал, чел.	1 (тракторист)
9. Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	3220 1725 1250
10. Масса, кг. - с запчастями и инструментами, кг - без запчастей и инструментов, кг	835+3% 730+3%
11. Радиус поворота агрегата по крайней наружной точке, м	6,2
12. Привод	от ВОМ трактора
13. Мощность, отбираемая от ВОМ трактора, Вт(л.с.)

2.3 Описание устройства

Картофелекопатель КТН-2В навесной двухрядный предназначен для выкапывания картофеля, частичного отделения клубней от почвы и укладывания их на поверхность поля для дальнейшей подборки.

Картофелекопатель предназначен для работы на легких и средних почвах при влажности не более 27%, засоренных камнями до 8-9 т/га, при твердости почвы до 200Н на квадратный сантиметр.

Основными узлами и механизмами картофелекопателя являются рама, лемехи, основной элеватор, каскадный элеватор, карданная передача, редуктор, опорные колеса, отражатели.

Рама предназначена для крепления всех узлов копателя. Она представляет собой пространственную сварную конструкцию из штампованных боковин и прокатных профилей. Подрезанный лемехами пласт грядки поступает на основной элеватор машины. Во время перехода на элеватор пласт подвергается крошению за счет разности поступательной скорости трактора и скоростей полотен элеваторов.

На основном элеваторе часть поступившей почвы просеивается через просветы между прутками. Для ускорения процесса просеивания почвы рабочая ветвь основного элеватора совершает вертикальные колебания, осуществляемые встряхивателями эллиптической формы.

Непросеявшаяся масса почвы с клубнями картофеля и ботвой с основного элеватора поступает с перепадом на каскадный элеватор, который, работая аналогично основному, дополнительно просеивает почву. Непросеявшиеся комки почвы, клубни картофеля и ботва выбрасываются на поверхность поля по следу машины.

Лемехи предназначены для подрезания картофельных грядок и подачи массы (почва, клубни, ботва) на основной элеватор. Картофелекопатель имеет лемеха: два крайних и один средний. Крайние лемехи снабжены откидными клапанам, служащими массе переходным мостиком с лемехов на основной элеватор и устраняющими возможность поломок элеватора в случаи попадания камня между полотном элеватора и направляющими катками. Левый и правый лемехи закреплены на кронштейнах, средний на средней стенке.

Рисунок 3.1 Лемехи. 1-кронштейн лемехов, 2-лемех средний, 3- лемех правый,4- лемех левый,5-болт М12*40, 6-шайба, 7-гайка М12;

Основной элеватор предназначен для просеивания большей части поступивший на нее почвы. Встряхиватели эллиптической формы ускоряют процесс сепарации почвы. Основной элеватор состоит из двух полотен, разделенных между собой средней стенкой.

Полотно элеватора прутковое, односекционное. Прутки соединены между собой дорожками из стальных штампованных звеньев с шагом 41,3мм. Диаметр прутков 11мм. Полотно элеватора приводится в движение от звездочек ведущего вала. Каскадный элеватор смонтирован в задней части картофелекопателя и состоит из полотна, ведущего вала со звездочками, направляющих катков и встряхивателей. Каскадный элеватор осуществляет следующую сепарацию почвы. Привод рабочих органов копателя осуществляется от ВОМ трактора посредством собой зубчатую передачу. Крутящий момент от ВОМ трактора через телескопический вал передается на вал-шестерню (20 зуб.), далее вращение передается на коническое колесо (25 зуб.) и ведомый вал с полумуфтой. Для предотвращения случайных поломок рабочих органов на поперечном валу смонтирована предохранительная муфта автоматически разъединяющая передачу на рабочие органы при перегрузках. В случае заклинивания элеваторов посторонними предметами или при перегрузках слышен характерный треск кулачков. По этому сигналу нужно немедленно остановить агрегат и устранять причину, вызвавшую заклинивание. Для сужения укладываемого вслед за копателем картофеля, позади каскадного элеватора, по бокам установлены отражатели, представляющие собой гребенки, состоящие из обрезиненных прутков. С помощью опорных колес картофелекопатель перемещается и копирует рельеф поля во время работы.

Рисунок 3.2 Полотно каскадного элеватора. 1-шайба, 2-звено, 3-скоба,

4- ролик, 5-пруток, 6-пруток, 7- заклепка 4*16;

2.4 Основные регулировки

2.4.1 Регулировка глубины хода

При первом заезде агрегата необходимо отрегулировать глубину хода лемехов. Лемехи должны идти в почве несколько ниже гнезд клубней картофеля, чтобы не повреждать и не оставлять их в почве. Обычно устанавливается глубина подкапывания 16…20 см. при большой глубине хода лемехов увеличивается тяговое сопротивление, снижается производительность агрегата, увеличивается расход горючего и необеспечивается необходимая чистота сходового вороха. Во избежание самовыглубления и повышенного повреждения клубней при работе на легких почвах поступательная скорость агрегата должна быть увеличена. Регулировка глубины хода лемехов осуществляется при помощи верхней тяги навесной системы трактора. При укорачивании тяги глубина хода увеличивается, а при удлинении- уменьшается.

2.4.2 Регулировка предохранительной муфты

Предохранительная муфта отрегулирована заводом на передачу крутящего момента соответствующего мощности 7355…8826 Вт (13,5…16 кгсм), при 448 об/мин., что соответствует длине пружины 88+5 мм. При работе необходимо проверить правильность регулировки муфты, применительно к конкретным условиям (влажность, состав почвы и др.). В случае перегрузок (большая глубина подкапывания, сгруживания массы на основном элеваторе, попадания посторонних предметов в полотна элеваторов) муфта прощелкивает и разъединяет механизм передачи элеваторов. Ни в коем случае нельзя при этом затягивать пружину муфты до устранения прощелкивания, следует устранить причину срабатывания муфты, затем проверить регулировку. Если срабатывание муфты происходит при нормальной нагрузке машины, то муфту следует отрегулировать путем полвертывания гайки, сжимающей пружину. Затягивать пружину до соприкосновения витков не допускается. Правильно отрегулированная муфта предохранит рабочие органы машины от поломок при перегрузках. Категорически запрещается регулировать муфту, когда на элеваторе находится сгруженный пласт или когда элеватор заклинился. В этом случае необходимо выключить ВОМ трактора, подать агрегат назад, поднять машину в транспортное положение, очистить и только после этого осторожно прокрутить машину с помощью трактора. Часто при работе на участках, сильно засоренных камнями, последние попадают между элеватором и лемехом, что вызывает срабатывание муфты. В случае если камень выбить затруднительно, рекомендуется с помощью гаечного ключа провернуть карданную передачу в обратную сторону и извлечь камень. При работе элеваторов полотна прирабатываются и удлиняются, в результате чего ветви полотен провисают и могут задевать за брус лемехов. Натяжение производить путем удаления одного или нескольких прутков полотен элеваторов. При сильно натянутых полотнах элеваторов возможен обрыв их и преждевременный износ звездочек. Длина полотна должна быть такой, чтобы обеспечивалась нормальная работа встряхивателей.

2.5 Агрегатирование картофелекопателя

Установить картофелекопатель на площадку и опустить упор. Отрегулировать при необходимости, положение планки регулировочной 6, обеспечив минимальный зазор между планкой и зубом собачки 3 (рисунок 3.3). Регулировку производить поворотом эксцентрических шайб. Опустить гидравликой автосцепку 2 вниз, сдать трактор назад и ввести сцепку в полость замка собачки 3 за планку регулировочную 6. Выехать на горизонтальную площадку и отрегулировать, при необходимости, верхнюю тягу навески трактора 5. Вручную присоединить передний конец карданной передачи к ВОМ трактора. Установить и закрепить на передний брус трактора грузы. Поднят. И закрепить упор картофелекопателя.



Рисунок 3.3 Механизм навески. 1-замок автосцепки; 2-автосцепка;

3 -собачка; 4-трос; 5-верхняя тяга трактора; 6-планка регулировочная.

Для отсоединения картофелекопателя необходимо: отсоединить карданную передачу от трактора, с помощью протянутого в кабину тракториста тросика вывести собачку из зацепления с упором и плавно опустить сцепку механизмом задней навески трактора. При этом во избежание деформации карданной передачи, не доводить рамку автосцепки до соприкосновения с карданной передачей.

2.6 Обкатка

Плавно включить ВОМ трактора. Прокрутить копатель при 200-250 об/мин 5-10 мин. И убедившись, что все механизмы работают нормально, довести

число оборотов до 560 об/мин и обкатать картофелекопатель в течение 25-30 минут. При прокручивании полотна элеваторов и цепи не должно задевать за не подвижные детали. Нагревание подшипников на должно превышать 50*С выше температуры окружающего воздуха.

Предупреждение: устранение дефектов производить только при заглушенном двигателе трактора.

3. ПОРЯДОК РАБОТЫ

Машина рассчитана на уборку картофеля при ширине междурядий 70 см. для работы машины экономичнее выделить участки с наиболее длинными гонами. При сильно развитой ботве желательно ее удалить с поля за один - два дня до копки картофеля. Уборку картофеля целесообразнее проводить с пропуском через каждые 2 ряда, так как при сплошной уборке часть клубней может попасть под колеса трактора и копателя. Только не легких супесчаных почвах можно производить копку подряд, при этом нужно обязательно поставить задние клубнеотводящие щитки. Так как ширина стыковых междурядий колеблется в значительных пределах, то трактор с картофелекопателем надо направить по следу двух рядов сажалки, а по стыковому междурядью - одно из передних колес трактора. Выкапывать картофель можно и загонным способом с шириной загона в 12-14 рядков, при этом площадка для поворота агрегата требуется меньше - около 5-6 метров. При производительности агрегата до 4,5 га за 10 часов работы при урожае 120-150 ц/га необходимо выделить для подборки картофеля за машиной около 40 человек. После прохода машины в земле остается некоторое количество клубней, при низком урожае и мелких клубнях потери в земле увеличиваются, поэтому после машиной уборки картофеля поле необходимо перебороновать в два следа или перепахать его и подобрать картофель. При поворотах и переездах на другие участки ВОМ трактора обязательно отключить, и картофелекопатель поднять в транспортное положение. Приведение картофелекопателя в рабочее положение осуществляется опусканием задней навесной системы трактора.

4. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСЬ

4.1 Расчет на прочность основного вала

Мощность на привод одного копача: Nкоп = 5.0 кВт,

Тогда необходимая мощность на привод всех копачей будет равна:

Nкоп = Nкоп6; Nкоп = 5.06=30 кВт;

Мощность на привод шнекоочистителя и битера равна Nшно=15кВт,

Суммарная мощность, передаваемая продольным валом равна:

N = Nкоп + Nшно;

N = 30 кВт + 15 кВт = 45 кВт.

Максимальный крутящий момент, возникающий на валу при максимальной загрузке копателя:

,

где - угловая скорость вращения продольного вала, ():

; ;

тогда:

Нм;

Касательное напряжение, возникающее на валу:

; ,

отсюда: ,

где - предельное значение касательного напряжения, =10…15 МПа,

м;

Примем из стандартного ряда d = 65 мм;

Материал сталь 45 ГОСТ 1050-88: твердость НВ200, предел временного сопротивления =560 МПа, предел текучести =280МПа.

5.2 Расчет бруса толкателя

Определим усилия, приходящиеся на брус:

,

где N - мощность, на преодоление сопротивления перекатыванию колес и сопротивлению перекатыванию копачей:

;

кВт.

Принимаем материал толкателя трубу диаметром d = 90 мм, D = 100мм:

Материал трубы: сталь 20 ГОСТ 1055-88

Предел текучести ;

Предел выносливости ;

Относительное удлинение ;

Относительное сужение ;

а). Расчет толкателя на сжатие.

Максимальное усилие, выдерживаемое толкателем:

,

где - предельное усилие, МПа;

;

где s - коэффициент запаса прочности, s = 1.5…2.5;

;

Площадь поперечного сечения толкателя:

;

;

Отсюда предел прочности на сжатие равен:

;

, следовательно, толкатель гарантированно выдерживает нагрузку.

б). Расчет толкателя на устойчивость.

Критическая сила устойчивости:

,

где Е - модуль упругости, Е = 210;

l - длина толкателя, l = 2140 мм;

- момент инерции сечения,

, следовательно, толкатель устойчив.

5. РАСЧЕТ СВАРНЫХ ШВОВ ТЯГИ

Прочность сварных соединений, по методу принятому в инженерной практике, лобовые и косые швы рассчитываются только по касательным напряжениям

Условие прочности сварного шва:

=,

где F-нагрузка на сварное соединение;

K-катет шва;

l-длина шва;

[]-допустимое напряжение;

[]=0,6[],

где []-допустимое напряжение при растяжении, []=160 МПа;

[]=0,6160=96 МПа;

Длина шва.

l= 15мм

Катет шва принимаем равным толщине трубы К=5 мм.

Напряжение равно:

=96 МПа

=Условие прочности шва выполняется

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

6.1 Определение сопротивления движению машины

Суммарная мощность, затрачиваемая на привод и перемещение картофелекопателя меняется от 5,8 кВт до 7,4 кВт Для расчетов принимаем максимальные энергозатраты, чтобы обеспечить работу машины при наивысших режимах нагрузки. Таким образом, суммарная мощность на привод машины равна:

Мощность, затрачиваемая на привод шнековых очистителей и битера при V= 2 м/с равна N = 15 кВт

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления перекатыванию передних колес машины:

Момент трения качения равен:

N = Gмк + Gк,

где Gмк - вес машины, приходящийся на передние колеса, Gмк=1000 кг;

Gк - вес колес, Gк=50 кг.

k - Коэффициент трения качения резины по почве, k = 0.055;

Тогда момент трения качения:

Суммарная мощность на преодоление сопротивления передних колес:

,

где - угловая скорость вращения колеса:

, ;

;

Мощность машины на привод машины и перемещение в рабочем положении равна:

N = Nкоп + Nшно +Nкол;

N = 22,2+15+3.8 = 41кВт.

Учитывая эту потребную мощность, выбираем трактор общего назначения ЮМЗ -6.

Техническая характеристика трактора ЮМЗ - 6 :

- масса трактора …………………………………..3197кг;

- ширина колеи……………………………………1400 - 1800;

- дорожный просвет………………………………645+5мм;

- класс по тяговому усилию ……………………..40кН;

Габаритные размеры:

- длина с механизмом для навешивания ……….4095мм;

- ширина…………………………………………..1884мм;

- высота ……………………………………………2600мм;

- среднее давление на почву …………………….0.038Мпа;

Расчетные скорости движения на передачах, (км/ч):

- 3,1 - на третьей передаче;

- 5,3 - на четвертой передаче;

- 6,8 - на пятой передаче;

6.2 Выбор и обоснование скорости движения агрегата

Рабочую скорость трактора выбираем исходя из графика полноты уборки корнеплодов(Р) в зависимости от скорости движения агрегата(V).

Как видно наименьшие потери наблюдаются в диапазоне скоростей до V = 5,24 км/ч Выбираем скорость трактора наиболее приближенную к оптимальному значению исходя из максимальной производительности агрегата.

Принимаем 4(четвертую) передачу трактора. Скорость трактора на этой передаче равна - 5,3км/ч

6.3 Определение производительности агрегата

Производительность агрегата определяем на поле длиной гона - 1000 метров.

Ширина захвата агрегата, В =1,4м.

Скорость движения агрегата: V = 5,3 км/ч

Фактическая производительность агрегата:

, [га/ч],

где - коэффициент, зависящий от того в каких единицах принята скорость движения V, = 0.36 при км/ч;

- коэффициент степени использования конструктивной ширины захвата агрегата, = 1;

- коэффициент степени использования скорости движения, =1;

- коэффициент степени использования времени смены, =0.85;

7. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЛЕВЫХ РАБОТ

Особенности условий труда в сельском хозяйстве заключены в том, что работают в большей части при неблагоприятных факторах ( плохие метеоусловия, запыленность и загазованность воздуха в рабочей зоне для обслуживающего персонала машинно - тракторного агрегата, вибрации, шум, перенапряжение отдельных мышечных групп ).

При выполнении механизированных работ агрегаты перемещаются на значительные расстояния, часть находится в непосредственной близости от оврагов, рек, ям, на склонах и других опасных местах. При обслуживании агрегата несколькими лицами очень важно соблюдать взаимную согласованность, чтобы не нанести друг другу травм. Может быть затруднено оказание первой медицинской помощи пострадавшему или доставка его в лечебное учреждение.

Перед началом работ поступивший на работу проходит вводный инструктаж у инженера по технике безопасности. Инструктаж на рабочем месте проводят главные специалисты хозяйства и специалисты среднего звена.

По технике безопасности введется журнал, где расписываются все рабочие.

На рабочих участках оформляются стенды по технике безопасности и наглядные агитации. Помещение и агрегаты должны быть снабжены средствами пожаротушения и аптечками.

Несчастные случаи в хозяйстве регистрируются в журнале, ведется их расследование, выявляются причины и нанесенный ущерб. Обычно после несчастных случаев необходимо проводить внеочередной инструктаж.

Основной причиной несчастных случаев является нарушение дисциплины. Поэтому все главные специалисты должны не допускать нарушения трудовой дисциплины рабочих.

В свою очередь руководство хозяйства должна обеспечивать рабочих всеми средствами защиты в соответствии с законодательством Российской Федерации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Карпенко А.Н. и Зеленев А.А. «Сельскохозяйственные машины». Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Колос», 1986. 496с.

2. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: КолосС, 2003. - 624 с.:ил.

3. Дунаев П.Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. Техникумов.- М.: Высш. шк., 1984. - 336с.

4. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Ч.2. Основы теории и технологического расчета. ( Учебники и учебные пособия для высш. учебн. с/х учебн. заведений.) М., «Колос», 1986 - 296с.

5. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов.8-е издан., стеретип.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 560с.

Размещено на Allbest.ru