3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Анализ и обоснование выбранной конструкции
Картофель является одним из важнейших продуктов питания человека. В то же время производство картофеля - весьма трудоемкий процесс. Из общих затрат труда на возделывание картофеля, достигающих 800 чел-час. на 1 га, затраты труда на уборку составляют 45-60%, т.е. 480 чел-час. на 1 га.
При возделывании зерновых культур эти цифры составляют, соответственно, 600 чел-час., доля затрат на уборку 25-30% или 200 чел-час. на 1 га.
Основные причины значительных трудовых затрат на уборку этой культуры заключаются в том, что картофель в основном выкапывается картофелеуборочными машинами, технологический процесс которых недостаточно эффективен, а также в низком уровне механизации уборочных работ.
Создание более совершенных картофелеуборочных машин является одной из актуальных задач, стоящих перед сельскохозяйственным машиностроением. За последние годы в нашей стране и за рубежом созданы машины, удовлетворяющие агротехническим требованиям и пользующиеся спросом потребителей. Однако и эти конструкции нельзя считать вполне совершенными.
Анализ агротехнических и физико-механических характеристик картофеля показывает, что эта культура может быть убрана машинным способом при использовании принципа уборки, основанного на подкапывании пласта с клубнями и последующей сепарации их от почвы.
Трудность осуществления процесса сепарации в картофелеуборочных машинах обуславливается рядом факторов, основные из которых: незначительное содержание клубней в подкапываемой массе (не более 2%), крайняя восприимчивость клубней к механическим воздействиям, неблагоприятные для сепарации физико-механические свойства почвы комковатость, липкость,
пластичность, резкая изменчивость свойств почвы в зависимости от влажности, наличие в почве камней, корневищ, сорняков и других посторонних примесей.
У существующих картофелеуборочных машин процесс сепарации протекает удовлетворительно только на легких и средних почвах. При уборке же картофеля на тяжелых почвах, особенно с повышенной и пониженной влажностью, их сепарирующие органы работают неэффективно .
Качество работы современных картофелеуборочных машин далеко не полностью удовлетворяет агротехническим требованиям, предъявляемым к ним. Одной из причин этого является несовершенство подкапывающих рабочих органов, т.к. прежде всего от качества их работы зависит результат работы всей картофелеуборочной машины и ее производительность.
Поэтому задача изыскания, исследования и усовершенствования подкапывающих и сепарирующих рабочих органов, обоснование их рациональной конструкции и оптимальных параметров, обеспечивающих высокую надежность и качество подкапывания и сепарации является весьма актуальной.
Основными подкапывающими органами отечественных и зарубежных машин являются лемешные, которые могут быть пассивными, активными, а также комбинированными. Исследования работы пассивных лемешных подкапывающих органов показали, что пласт почвы практически не подвергается ими механическому разрушению. Для его разрыхления и сепарации комбайн должен иметь элеваторы и другие органы значительной длины. Это вызывает дополнительные повреждения клубней. Кроме того, лемешные органы сгруживают почву, особенно на засоренных участках, что приводит к большим потерям клубней, простоям техники.
Анализ показывает, что более полное выполнение требований агрономической науки на уборке картофеля возможно путем совершенствования имеющейся и создания новой техники, обеспечивающей высокое качество выполнения технологического процесса, обладающей большей производительностью и меньшей энергоемкостью.
В 60-х годах начались работы по созданию дискового подкапывающего органа. Главное внимание было уделено изучению сферических дисков без привода и с приводом. В настоящее время они нашли применение на отечественном самоходном картофелеуборочном комбайне КСК-4А, на немецких комбайнах Е665 и Е660, английской марки 711 и некоторых других.
Рис. 3.1 Дисковый подкапывающий орган
Одним из путей совершенствования сельскохозяйственной техники является использование машин с ротационными рабочими органами. В настоящее время ротационные рабочие органы получают распространение для основной и поверхностной обработки почвы, уборки и скашивания трав. Имеются интересные разработки машин с ротационными рабочими органами для междурядной обработки пропашных культур, уборки корнеклубнеплодов и др. Машины с указанными рабочими органами увеличивают эффективность технологических процессов .
Ротационные рабочие органы обладают значительными возможностями в решении задач по повышению эффективности работы картофелеуборочных машин.
Ротационные органы более активно воздействуют на клубненосный пласт в самом начале технологического процесса уборки картофеля. Это позволяет в значительной мере разрыхлить пласт почвы и начать процесс сепарации непосредственно на подкапывающем органе .
Важное народнохозяйственное значение имеет разработка рабочих органов ротационного типа для уборки картофеля в тяжелых условиях, которые за счет более эффективного способа воздействия на клубненосный пласт могут обеспечить качественное выполнение технологического процесса уборки при существенном снижении энергоемкости .
Настоящая работа посвящена изысканию, разработке и исследовании выкапывающего и сепарирующего рабочих органов ротационного типа для картофелеуборочных машин.
3.2 Обоснование конструкторского расчета
С введением в хозяйствах самофинансирования и хоз. расчета работники стали заинтересованы результатами и качеством выполняемых работ. К примеру при уборке картофеля особое внимание необходимо уделить полноте уборки и чистоте уборки собранного картофеля, т.к. большое количество почвенных примесей увеличивает затраты на переборку картофеля. В данном дипломном проекте рассматривается проблема улучшения отделения почвенных примесей от клубней в картофелеуборочном комбайне. Это достигается тем, что комбайн снабжается дополнительным горизонтальным пальцевым транспортером.
Рис 3.2 Горизонтальный пальцевый транспортер
Горизонтальный пальцевый транспортер устанавливается внутри ковшового транспортера над загрузочным транспортером-переборщиком. Пальцевый транспортер имеет консольно закрепленные на его тяговом элементе пальцы, а задняя часть загрузочного транспортера снабжена направляющим полозом, расположенным под упомянутыми пальцами. Кроме того, задний конец загрузочного транспортера на раме посредством упругих элементов, которые выполнены в виде двух расположенных сверху и снизу загрузочного транспортера пружин и снабжены механизмом регулирования их жесткости. Загрузочный транспортер имеет механизм привода в колебательное движение, который выполнен в виде установленного на его раме дисбаланса. Технологический процесс уборки картофеля, осуществляемый машиной, протекает следующим образом. Клубненосная масса, предварительно отсепарированная от почвенных и растительных примесей на рабочих органах комбайна из ковшового транспортера на одну из ветвей горизонтального транспортера. Передаваемая на пальцы вибрация от загрузочного транспортера через направляющий полоз обеспечивает ориентацию клубней для свободного их прохода наименьшим сечением сквозь просветы пальцев. Почвенные комки и другие примеси, превышающие по размеру клубни картофеля, выносятся за пределы ковшового транспортера и в зоне охвата тяговым элементом ведущего шкива сбрасываются с пальцев за счет увеличения просветов между ними и возникающих центробежных сил: Комки почвы, поступившие вместе с клубнями на загрузочный транспортер, в процессе перемещения подвергаются воздействию колебаний, в результате чего они разрушаются и сепарируются. Отсепарированные клубни подаются в бункер. В зависимости от условий уборки и типа почвы путем регулирования жесткости пружин и подбора веса груза изменяют амплитуду колебаний загрузочного транспортера. Таким образом, использование в схеме комбайна горизонтального пальцевого транспортера в сочетании с вибрационным загрузочным транспортером улучшает процесс отделения почвенных примесей от клубней. Для интенсификации просеивания почвы в верхнюю часть пруткового элеватора вводится встряхивающее устройство.
Встряхивающее устройство представляет собой обрезиненные эллиптические колеса, посаженные на один вал, устанавливаемые взамен верхних поддерживающих роликов. Привод вала с эллиптическими колесами осуществляется от вала привода пруткового транспортера посредством цепной передачи. Крепление вала с подшипниковыми узлами к раме осуществляется посредством крепления крышек подшипников к раме.
Рис. 3.3 Встряхивающее устройство