3.2 Призначення машини та область використання і агротехнічні, технічні та експлуатаційні вимоги до конструкції

Комбайн самохідний кормозбиральний РСМ-100 «Дон-680М» є однією з розробок ТОВ «Комбайновий завод «Ростсельмаш». Сучасний високопродуктивний кормозбиральний комбайн, призначенний для вирішення завдань підвищеної складності. Можливості цього комбайна дозволяють за сезон заготовляти до 30 тисяч тонн високоякісних кормів: силос сінаж, зерносінаж, зелений корм. Завдяки своїй універсальності, він відмінно справляється з поставленим завданням в найрізноманітніших кліматичних зонах.

Комфортабельна кабіна має ергономічне розташування органів управления і велику площу скління (6,7 м²), що дозволяє збільшити огляд жниварки вночі. Кабіна оснащена шістьма потужними галогенними фарами (потужністю 70 Вт), додатковим сидінням, що складається, кондиціонером, обігрівачем.

Паливний бак підвищеної ємкості (500 л) дозволяє працювати без дозаправки більше 11 годин.

Надійність і довговічність комбайна визначається автоматичною системою контролю стану агрегату і технологічного процесу.

За рівнем витрат на придбання і експлуатацію, Дон-680М є самим доступним і ефективним.

Комбайн «Дон-680М» призначений для скошування і подрібнення з однотимчасовим вантаженням в транспортні засоби силосних культур, у тому числі, кукурузи у фазі воскової стиглості зерна, багатолітніх і однорічних трав і сумішей; сорго, соняшнику і інших культур.

Для підбору підв'яленої маси з валків комбайн комплектується: жниваркою роторною ЖР-4000; жниваркою для прибирання трав РСМ-100.70.00.000; платформою-підбирачем МСМ-100.72.

Загальні технічні характеристики:

Живлячий апарат:

-число вальців, шт 5.

Подрібнювальний апарат:

-діаметр барабана, мм 750;

-частота обертання подрібнюючого барабана, об/мин 838;

-потужність двигуна експлуатаційна, кВт (к.с.) 206+7.4(280+10);

-ширина захвату роторної жниварки, м 4,0;

-ширина захвату жниварки для прибирання трав, м 5;

-ширина захвату платформи-підбирача, м 3,0;

-ємкість паливного бака, л 500.

КДС складається з схем ділення комбайна «Дон-680М» на складові частини, переліку і ілюстрацій деталей і складальних одиниць комбайна «Дон-680М».

Рисунок 3.1 Загальний вигляд кормозбиральног комбайна з кукурудзяною жаткою

Рисунок 3.2 Загальний вигляд кормозбиральног комбайна з травяною жаткою

Рисунок 3.3 Загальний вигляд кормозбиральног комбайна з платформою-підбирачем

Рисунок 3.4 Схема ділення на складові частини

Підбирач підбирає з валка траву або солому.

3.3 Обгрунтування запропонованого вдосконалення

На рамі 1 підбирача (рисунок 3.4) змонтовані підбираючі барабан, 13, шнек 3, притискне пристосування 14, механізм передачі. На вал підбираю чого барабана насаджені диски 7, у яких закріплені граблини 10 із пружинними зубами 6.

Ліві цапфи граблин оснащені кривошипами, ролики 9 яких котяться в напрямній доріжці 8. Копіюючи профіль доріжки, ролики повертають пружинні зуби в положення, що забезпечує подачу стебел до шнека 3. Вал його встановлений у підпружинених опорах 11 і залежно від товщини шару поступаючої маси може переміщатися в направляючих.

Рисунок 3.5.Підбирач:

1 – рама; 2 і 5 – ловачі; 3 – шнек; 4 – знімальна лопатка; 6 – пружинний зуб; 7 – диск, 8 – напрям на доріжка; 9 – ролик; 10 – граблина; 11 – опора; 12 – копіюючий башмак; 13 – підбірний барабан; 14 – притискне пристосування.

У середній частині шнека лопатки, що подають, 4 знімні. Аварію барабана, що підбирає, при включенні зворотного ходу попереджає храпова муфта. Підбирач доставляється до місця роботи навішеним на самохідний подрібнювач.

3.4.1 Розрахунки міцності, затверджуючи працездатність та надійність конструкції

Робота передбачає набуття вміння аналізувати та використовувати основне рівняння подрібнювального барабана, запропоноване В.П. Горячкіним

. (3.1)

За варіантом вихідних даних визначаємо:

1. Кутову швидкість обертання барабана  , рад/с (с^-1)

(3.2)

де  – колова швидкість ножа, м/с;

R – радіус барабана (R=D/2), м.

2. Потужність двигуна для обмолоту N_дв , кВт;

(3.3)

де N₁ – потужність на холостий хід барабана, кВт;

N₂ – потужність на подрібнення, кВт;

(3.4)

де А – витрата потужності на тертя у підшипниках, Вт;

А=0,210^-2m_б – коефіцієнт, Нм;

B³ – витрата потужності на тертя (подачу як у вентилятора)

у повітрі, Вт;

B=0,9710^-3l_б – коефіцієнт, Нмc²;

m_б , l_б – відповідно маса (кг) та довжина (м) барабана.

(3.5)

де N₂ – потужність на подрібнення, Вт;

m – секундна подача зеленої маси, кг/с;

 – колова швидкість ножа, м/с;

f – коефіцієнт подрібнення зеленої маси,

f=0,65…0,75 залежно від стану маси і режиму роботи барабана.

3. Стосовно рівняння (3.1) розрахувати набування прискорення барабаном за відсутності подачі зеленої маси:

, (3.6)

та втрату його при секундній подачі m , кг/с

, (3.7)

при зміні =50…150 с^-1 ,

3.4.2 Розрахунок вала стабілізатора ходу

Прикладемо всі сили, які діють на вал та реакції підшипників (рисунок 3.1), які паралельні осям ординат.

Сила тиску ланцюга на вал:

Н;

Н.

На вісь 0х також будуть проектуватися сили і, а на вісь 0y будуть проектуватися сили ,,,.

Отже на вал будуть діяти сили:

Н;

Н.

Розрахуємо опорні реакції.

Горизонтальна площина:

;

(3.8)

Підставивши дані у формулу (3.8) одержимо:

Н.

:

. (3.9)

За формулою (2.24) одержимо:

Н.

Перевірка:

.

Знайдемо значення згинальних моментів у характерних січеннях вала і побудуємо епюри згинальних моментів

т. К: Нм;

опора А: Нм;

диск 1: Нм;

диск 2:

диск 3:

диск 4:

диск 5:

диск 6:

опора В: Нм.

Будуємо епюру (з боку розтягнутих волокон).

Опорні реакції у вертикальній площині:

;

(3.10)

Підставивши дані у формулу (3.25) одержимо:

Н.

:

. (3.11)

За формулою (2.26) одержимо:

Н.

Перевірка:

.

Знайдемо значення згинальних моментів у характерних січеннях вала і побудуємо епюри згинальних моментів

т. К: Нм;

опора А (обхід зліва): Нм;

диск 1 (обхід зліва):

Нм;

диск 2 (обхід зліва):

диск 3 (обхід зліва):

опора В (обхід справа): Нм;

диск 6 (обхід справа):Нм;

диск 5 (обхід справа):

Нм;

диск 4 (обхід справа):

За отриманими даними будуємо епюру .

Геометрично просумувавши значення у відповідних перерізах визначимо значення згинальних моментів:

, (3.12)

Згідно формули (3.12) одержим:

т. К: Нм;

опора А: Нм;

диск 1: Нм;

диск 2: Нм;

диск 3: Нм;

диск 4: Нм;

диск 5: Нм;

диск 6: Нм;

опора В: Нм.

За отриманими значеннями будуємо епюру , Нм.

З епюр івидно, що небезпечним є січення, що співпадає з опорюА, де =51,69 Нм і=110,5 Нм.

Розрахунковий момент визначимо за фрмулою:

Нм. (3.13)

Виходячи із умови міцності:

, (3.14)

де - осьовий момент опору вала, см³;

- границя міцності матеріалу, для сталі 45 =250 кН/см².

Із формули (3.29) визначимо осьовий момент опору:

см^3.

З іншої сторони , см³, (3.15)

де - зовнішній діаметр вала, см;

Рисунок 3.4 Розрахункова схема вала з епюрами моментів

- відношення внутрішнього діаметра вала шнека до зовнішнього, =0,6.

Тоді із умови см³ знаходимо діаметр вала:

см=17,8 мм.

Мінімально допустимий діаметр вала 17,8 мм. Взявши коефіцієнт запасу міцності , отримаємомм.

Знайдемо внутрішній діаметр вала за формулою:

мм.

Округливши значення до найближчого більшого стандартного [6], остаточно приймемо зовнішній діаметр вала мм, внутрішній -мм.

Перевіряємо вал на міцність за IV теорією міцності:

, (3.16)

де - напруження згину,

Па=33,36 МПа;

- напруження кручення,

Па=7,07 МПа.

Тоді за формулою (3.31) одержимо:

.

Отже умова міцності виконується.

3.4.6 Перевірочний розрахунок підшипника

Для опори вала попередньо вибрано підшипник радіальний сферичний двохрядний 1206 ГОСТ 5720-75 мм.

Придатність попередньо вибраних підшипників визначається співставленням розрахункової динамічної вантажопідйомності С_rр, Н, з базовою С_r , або базової довговічності L_10h , год із необхідною L_h , год по умовам:

або .

Базова динамічна вантажопідйомність підшипника С_r представляє собою постійне радіальне навантаження, яке підшипник може сприйняти при базовій довговічності, що складає 10⁶ обертів внутрішнього кільця С_r=12,20 кН [1].

Необхідна довговічність підшипників L_h передбачена ГОСТом 16162-85.

, год (3.17)

Розрахункова динамічна вантажопідйомність

(3.18)

де R_E - еквівалентне динамічне навантаження, Н;

 - кутова швидкість обертання вала, с^-1; =5,76 с^-1;

m – показник степені: m=3 для кулькових підшипників.

Відношення для аналізу і вибору відповідної формули для визначення еквівалентного динамічного навантаження

, (3.19)

де R_а – осьове навантаження підшипника, Н;

е – коефіцієнт осьового навантаження, приймаємо е=0,244;

v – коефіцієнт обертання, приймаємо v=1 – при обертанні внутрішнього кільця підшипника;

R_r – радіальне навантаження підшипника, Н, R_r=R – сумарна реакція підшипників.

Як видно з рисунка 3.4 осьової сили, що діє на підшипник не буде. Це пояснюється тим, що при захопленні травяної маси на барабан діють однакові бічні сили, які різні за напрямком і компенсують дна одну. Для вибору підшипника візьмемо припущення, що при встановленні валу відбувається його деякий перекос, або при роботі в результаті удару відбулося скривлення валу. Так, як вибраний клас підшипників дозволяє вузлу функціонувати при переносі осі внутрішнього кільця до 3⁰, то на підшипниках можливе осьове навантаження рівне:

, Н (3.20)

де - кількість дисків,=6;

F_в – навантаження вала у вертикальній площині, Н, F_в=30,19 Н;

F_г – навантаження вала у горизонтальній площині, Н, F_г=3,31 Н;

–коефіцієнт можливих осьових навантажень в роботі, ή=2.

Підставивши значення у формулу (3.20) отримаємо:

.

Сумарна реакція підшипників R, Н:

Підставивши значення у формулу (3.19) отримаємо:

.

Звідси випливає, що еквівалентне динамічне навантаження розраховується за формулою:

, Н (3.21)

де - коефіцієнт безпеки,[6]

- температурний коефіцієнт, =1[6].

Отже

Підставивши значення у формулу (3.18) розрахуємо динамічну вантажопідйомність:

.

Базова динамічна вантажопідйомність підшипника С_r=12200 Н, отже умова придатності виконується, оскільки:

С_r=12200 Н>С_гр=2327,69 Н.

Розрахункова базова довговічність:

, год (3.22)

отже,

год

Необхідна довговічність год.

Отже ,.

Так як умови С_гр<С_r, і L_10h> L_h виконуються, то попередньо вибрані підшипники придатні для конструювання вузла.