1 Аналитический обзор существующих конструкций

На мелиоративных осушительных и оросительных системах важнейшим их составным элементом, во многом определяющим функционирование всей системы, зачастую является сеть каналов. Крепление откосов земляных каналов производится покрытием лу­говым дерном, торфяными коврами, синтетическими коврами с вне­дренными в них семенами трав, гидравлическим или механическим по­севом трав. Одним из основных видов работ на каналах являются очистка дна каналов от наносов, что выполняется каналоочистительными машинами, окашивание откосов каналов от растительности, что выполняется каналоокашивающими машинами.

Окашивающие машины предназначены для срезания травяной растительности и кустарниковой порасли и растительности на бермах, откосах и дне каналов, извлечение ее из каналов или уничтожения непосредственно в канале. Некоторые специальные виды машин и рабочих органов могут использоваться для срезания кустарника, мелколесья на мелиоративных системах. Эти машины относятся к машинам непрерывного действия с активными рабочими органами. Их можно классифицировать по следующим признакам:

По технологическому назначению машины делятся на косилки, подборщики срезанной растительности, косилки-подборщики, плаву­чие комбайны, косилки-измельчители, опрыскиватели, машины для электроискрового угнетения растительности, ручные косилки, обрезчики ветвей.

По типу воздействия на растительность – механического, хими­ческого и электроискрового действия.

По виду базовой машины – навешенные на трактор колесный, гусеничный, мотоблок, автомобиль, специальное колесное шасси, катер, мотобот, понтон.

По месту навешивания рабочего органа - с фронтальной, передней боковой, боковой, задней боковой и задней схемой навешивания, а также навешенные на дополнительную опору, поворотную платформу или поворотную колонку.

По обрабатываемому элементу поперечного сечения канала – для обработки бермы, откоса, дна, откоса и дна, полнопрофильные.

Косилки по типу режущего аппарата делятся на косилки с сег­ментным (двухножевым или беспальцевым), сегментно-пальцевым, стреловидным, с волочащейся косой, ротационным с роторным (дис­ковым), цепным или с барабанным режущим аппаратом и др.

1 – фронтальная; 2 – передн ее боковое; 3 – боковое; 4 – заднее боковое;

5 – заднее.

Рисунок 1.1 – Варианты мест навешивания косилочного оборудования [2].

Кинематическая схема привода роторов данной косилки представлена на рисунке 1.2.

Вращение от ведущего шкива 1 роторам 3 передается от ведомых шкивов 2 клиновым двухсторонним (шестигранным) ремнем 4 (сечение ремня показано на позиции 7). Ременная передача закрыта кожухом 6, являющимся одновременно рамой и опорной частью режущего аппарата.

Роторы установлены зигзагообразно, что позволяет перекрытие траекторий концов ножей и увеличить угол обхвата шкивов ремнем.

Для натяжения ремней предназначен подпружиненный ролик 4 с винтовым механизмом натяжения. Изображенная схема запасовки ремня обеспечивает попарное встречное вращение роторов.

Описанные выше четырехроторные косилки являются косилками сельскохозяйственного назначения или созданы на базе сельскохозяйственных, для которых окашивание откосов не является крайне важным. Угол наклона окашиваемой поверхности для них изменяется в довольно узких пределах. Для обеспечения в процессе окашивания неровных поверхностей возможности наклона режущего аппарата подъемный гидроцилиндр с режущим аппаратом соединяется посредством цепи или серьги с продольным вырезом, позволяющим опускать конец режущего аппарата ниже уровня стояния и свободно совершать вертикальные колебания.

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема рабочего органа косилки

с ременным приводом роторов [2].

Сегментные и сегментно-пальцевые по форме режущего брусабы­вают с прямым, изогнутым, Т-, П- и U-образным брусом.

Роторные могут быть одно-, двух-, трех- и многороторными с цеп­ными, поворотными (бильными), жестко закрепленными ножами и гибкими элементами (лесками).

По виду взаимодействия режущих элементов со срезаемой растительностью косилки делятся на косилки безопорного (рубящего, удаоного или инерционного), опорного и ударно-скользящего действия.

Для скашивания растительности применяют сегментно-пальцевые косилки. Они могут иметь механический привод от ВОМ или гидравлический – от гидромотора. По сравнению с роторными косилками сегментные и сегментно-пальцевые имеют недостатки: в первую очереди белее низкую производительность, сегменты движутся с большой частотой (до 500 двойных ходов в минуту), вызывая сильные инерционные нагрузки в рабочем органе.

Наиболее распространенными аппаратами, применяющимися при окашивании откосов каналов, являются роторные аппараты с осью вращения ротора перпендикулярной откосу. Они срезают растительность роторами-дисками с жестко или шарнирно закрепленными ножами.

Роторные рабочие органы обычно не имеют противорежущих ножей и срезают растительность с использованием инерции покоя стеблей, поэтому скорость резания должна быть высокой. Она находится в пределах 20…90 м/с. Увеличение скорости повышает качество срезания, снижает повреждаемость корневой системы и повышает продуктивность трав.

Наибольшее распространение получили роторные рабочие органы с шарнирно закрепленными на них ножами. Подобный ротор показан на рисунке 1.1. Он состоит из диска 1, ножей 2 и присоединительных пальцев (осей) 4 с гайками 5. Вращение на роторы передается приводом 3.

В процессе работы благодаря центробежным силам ножи шарнирно прикрепленные к диску располагаются в радиальном направлении. При встрече с неперерезаемым стеблем ножи отклоняются и уходят под диск, что предотвращает их поломку. Для уменьшения высоты срезания растительности и уменьшения трения диска о стерню выпускаются косилки, у которых диск или редуктор наклонен вперед по ходу движения косилки или плоскость ножа выполняется с режущей кромкой, отклоненной вниз.

Рисунок 1.3 – Схема ротора с шарнирно закрепленными на диске ножами [2].

Вид типичного ротора многороторной косилки показан на рисунке 1.3. Для снижения вероятности наматывания травы на ротор, гайка 2 крепления пальца ножа защищена дужкой 1, а гайка 5 крепления диска вместе с пресс-масленкой 4 и шайбой 6 охвачена кольцом 3.

1

2

3

4

5

6

Рисунок 1.3 – Ротор многороторной косилки [2].

В производстве находится четырехроторная косилка КРР-Ф-1,85 с ременным приводом роторов. Рабочий орган косилки (рисунок 1.4) состоит из кожуха 1 ременной передачи, роторов 2 с шарнирно закрепленными на них ножами 3, механизма натяжения 4 ременной передачи, гидроцилиндра 5, навески 6 рабочего органа, карданного вала 7, соединенного с ВОМ трактора, конического редуктора 8, ременного привода 9, полевого делителя 10 и ограждения 11.

Рисунок 1.4 – Вид сверху на рабочий орган четырехроторной косилки

с ременным приводом роторов КРР-Ф-1,85 [2].

Общий вид и кинематическая схема многороторной косилки, имеющей механический привод и навешенной сзади-сбоку на колесном тракторе, показаны на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Четырехроторная косилка на базе колесного трактора [2].

У данной косилки роторы приводятся во вращение ременным приводом 1. Основой навески косилки являются кронштейны 2 и 3 и балка 6. Подъем и опускание режущего аппарата 7 выполняется гидроцилиндром 4 посредством тяг 5. вращение на роторы передается от вала отбора мощности, через карданный вал 8, центробежную обгонную муфту 9 и ременную передачу 10.

В режущем аппарате с конического редуктора 11 вращение передается на вертикальный вал 17 с ведущей шестерней 16, далее на промежуточные шестерни 15 и с них на зубчатые колеса 12, 13 и роторы 14.

В качестве примера на рисунке 1.5 приведен вид достаточно распространенной косилки КДН-210.

Рисунок 1.5 – Четырехроторная косилка КДН-210 [2].

Роторы многороторных косилок обычно приводятся во вращение от вала отбора мощности или от гидромотора. Ведущий вал привода режущего аппарата может быть установлен в боковой или средней части режущего аппарата. Мелиоративные косилки обычно выносятся в сторону, поэтому для них предпочтительным является боковой привод.

Конструкция режущего аппарата косилки с боковым приводом показана на рисунке 1.6.

корпус редуктора состоит из верхней 2 и нижней 3 штампованных из листовой стали частей. Ножи 4 крепятся к дискам 5, установленным на валах 6 с опорами 1.

Роторы приводятся во вращение цилиндрическими зубчатыми прямозубыми колесами. Для обеспечения попарного встречного вращения роторов их ведущие колеса соединены между собой двумя промежуточными шестернями.

Рисунок 1.6 – Конструкция многороторного рабочего органа косилки с боковым приводом[2].

Внешний вид четырехроторной косилки АС-1 показан на рисунке 1.7.

Рисунок 1.6 – Рабочий органа многороторной косилки АС-1 [2].

Кинематическая схема привода роторов приведена на рисунке 1.7. Данная косилка приводится в действие ременным приводом 1 посредством конического редуктора 2. Ведущие шестерни 3, соединенные с дисками 4 и 6, которые оснащены ножами 7, приводят диски во вращение. Поскольку между ведущими шестернями установлены по две промежуточные шестерни 5, диски вращаются попарно навстречу друг другу. Шестерни смонтированы в корпусе8.

Рисунок 1.7 – Кинематическая схема многороторного рабочего органа

с боковым приводом [2].

для обеспечения полного срезания растений, траектории концов ножей у таких косилок должны частично перекрывать одна другую, причем точка их пересечения должна находиться за пределами корпуса редуктора режущего аппарата. Благодаря жесткой связи между валами роторов последние устанавливаются с частичным перекрытием траекторий ножей, которые на соседних дисках установлены по схеме согласно рисунка 1.7.

Конструкция варианта исполнения такого привода показана на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Конструкция привода роторов многороторной косилки [2]..

Роторы состоят из диска обычно с двумя, реже с тремя, шарнирно закрепленными ножами. Форма наиболее часто встречающихся дисков приведена на рисунке 1.9.

а – круглый с двумя ножами; б – то же с тремя ножами; в – эллипсный;

г, д – комбинированной формы; е – треугольный.

Рисунок 1.9 – Формы дисков трех- и многороторных косилок [2].

Круглые диски более тяжелые и имеют меньшие возможности по обеспечению перекрытия, но они создают меньшие перегрузки на привод в случае встречи диска с препятствием.

для обеспечения перекрытия иногда используются схемы, показанные на рисунке 1.10. За счет вынесения оси ротора вперед такая схема позволяет легче обеспечивать необходимое перекрытие роторов, а при наклоне режущего аппарата вперед достигается уменьшение высоты среза растений.

Рисунок 1.10 – Многороторный рабочий орган с вынесенными вперед осями вращения роторов [2].

Технические данные наиболее распространенных косилок приведены в таблице 1.

таблица 1 – Технические характеристики многороторных косилок [2].

Показатели	КМ-1	К-78М	КРД-1,5	КРН-2,1А	КДН-210	КРД-2,4
Конструктивная ширина захвата, м	0,8….2,4	1,6	1,5	2,1	2,1	2,4
Агрегатируетсяс тракторамикласса	3	1,4	1,4	0,9…1,4	0,9…1,4	0,9…1,4
Схема навешивания	Боковая передняя	Боковая	Боковая	Задняя боковая	Задняя боковая	Задняя боковая
Тип привода режущего аппарата	Гидравлический	Гидравлический	Гидравлический	Механический	Механический	Механи-ческий
Масса, кг	400	850	900(с противовесом)	510	530	500
Частота вращения роторов, мин^–1	450…600	–	–	1980...2060	–	2350
Число ножей на роторе	–	2	2	2	2	2
Минимальная высота среза, см	Изменяемая	4…8	6…10	6…8±2	4	6…8±2
Рабочая скорость, км/ч	1,63…..2,85	0,5…5	До 12	До 15	До 15	До 15
Техническая производительность, га/ч	2500м/ ч	0,3	5(9 на ровном участке)	2,85	5,5	3,5

Для окашивания откосов наиболее удобны косилки с боковой полунавесной и гидроприводом режущего аппарата, однако их рабочие органы достаточно тяжелы, что повышает опасность опрокидывания и создает значительные нагрузки на ходовую часть. Это часто приводит к поломкам правой задней полуоси колесного трактора. Основной целью проекта является разработка мероприятий по снижению массы режущего аппарата.