Анализ вариантов технических решений и выбор рационального

2. Анализ вариантов технических решений и выбор рационального

2.1 Описание вариантов

В результате проведенных исследований мы предполагаем три варианта модернизации косилки.

Во всех трёх вариантах мы принимаем ножи с нижней заточкой лезвия.

В первом варианте мы предлагаем увеличить производительность за счёт увеличения ширины захвата, для этого мы добавляем два дополнительных ротора. Количество ножей оставляем прежним (m=2). Такая конструкция более тяжёлая и металлоёмкая.

Во втором варианте, увеличиваем количество ножей на каждом роторе до трёх, при этом не изменяем скорости резания и скорости движения агрегата. Число режущих аппаратов оставляем прежним(4шт.).

В третьем варианте мы увеличиваем число ножей на каждом режущем аппарате до трёх. При этом увеличиваем скорость резания. Так же увеличиваем скорость движения агрегата до 20 км/ч. Число режущих аппаратов оставляем прежним(4 шт.).

Так как ни один из предложенных вариантов не является идеальным, т.е. не отвечает всем требованиям, то оценку вариантов проводят методом комплексного анализа.

2.2 Оценка вариантов и выбор наиболее рационального для проектирования

Сущность метода комплексного анализа состоит в определении и анализе одного общего(интегрального) показателя Кинт:

(2.1)

где: -коэффициент весомости i-го сравниваемого показателя среди всего числа оцениваемых показателей;

n – число оцениваемых показателей.

Тогда ясно, что:

Оценка уровня качества комплексным методом включает в себя следующие операции:

-     установление 5-7 оцениваемых показателей эксплуатационно-технических свойств и их значений;

-     определение коэффициентов  каждого показателя (экспертным опросом);

-     вычисление относительных значений  единичных показателей сравниваемых вариантов;

-     определение значений произведений *по каждому единичному показателю;

-     окончательное определение обобщенного показателя Кинт для каждого варианта;

-     сравнение значений Кинт. Большее является основанием для выбора данного варианта в качестве наиболее рационального.

Число определение значений тех или иных показателей свойств вызывает у обучаемых определённые затруднения. Это естественно, так как на данном этапе мы имеем дело с конструкциями, которых ещё нет, которые ещё не рассчитаны. В этом случае возможны их ориентировочное установление баллами. Высший балл даёт эталону, остальным вариантам – по решению дипломника совместно с руководителем.

При определении свойств и их показателей необходимо соблюдать следующие условие – каждый показатель должен выделять хотя бы один вариант из других.

Результаты вычислений представлены в таблице 2.1.

Таким образом, из предположенных вариантов наиболее эффективным оказался вариант 3. Его мы и принимаем за основной для дальнейшего модернизирования.

3. Конструкторская часть

3.1.Устройство и работа косилки

Косилка ротационная состоит из: рамы навески 5; подрамника 2; режущего аппарата 8; полевого делителя 4; тягового предохранителя 10; механизма привода7; стойки 9; механизма уравновешивания 11; гидрооборудования 1.

Срезания стеблей растения осуществляется с помощью ножей, шарнирно установленных на роботах вращающихся на встречу друг к другу. Ножи срезают траву, подхватывают ее и выносят из зоны резания, перемещая над режущим брусом.

Скошенная трава, ударяясь о щиток полевого делителя, меняет траекторию движения, укладывается в покое и освобождает место для прохождения колес трактора при последующем проходе. Привод косилки осуществляет ЭВМ трактора.

Ротационный режущий аппарат.

Ротационный режущий аппарат предназначен для скашивания травы. Он состоит из бруса 12, в котором установлены шестерни 8. Под днищем бруса установлены башмаки 7, которыми режущий аппарат опирается на землю.

На режущем аппарате имеются 4 ротора, каждый из которых снабжен тремя ножами 9,шарнирно установленными на специальных болтах 17, ротор 1 установлен на валу 4на шлицевом соединении, затянут гайкой 11 законтрен шайбой.

3.2.        Расчет основных параметров модернизированной косилки

Для расчета в качестве исходных данных используются параметры, обусловленные агротехническими требованиями. К ним относятся:

В=2.1 м –ширина захвата

V- рабочая скорость, км/ч.

В качестве повышения производительности мы увеличиваем скорость на 5 км/ч, таким образом

V=20 км/ч.

В качестве вида культуры мы выбрали сеяные травы.

Наименьшее число роторов определяется требованиями простоты конструкции привода, кат как технологические и энергетические преимущества роторов малого диаметра не могут возместить трудности производства многороторных режущих аппаратов.

- Расчетный диаметр ротора

D=2R,м (3.1)

D=B/K,м

В- ширина захвата;

В=2.1 м.

К- количество роторов, шт.

К=4.

D=2.1/4=0.524 м.

- Число ножей на роторе, m.

В качестве одного из ножей модернизации мы принимаем: m=3.

- Верхняя минимальная скорость (V_pmin )

Для сеяных трав верхняя минимальная скорость равна

V_pmin =45 м/с.

- Угол между соседними лезвиями:

 ; рад. (3.2)

 ;

число режущих элементов, шт.

, рад.

- Угол, при котором скорость резания достигает минимума.

- Угловая скорость ротора:

 (3.4)

_.- угол между соседними лезвиями, град.

-минимальная скорость резания, м/с.

Т. О.

- Частота вращения :

 (3.5)

-     Отношение поступательной скорости к окружности скорости ротора:

 (3.6)

- Рабочая высота лезвия , мм:

(3.7)

V=5.6м/с;

-     Суммарная рабочая высота лезвия ,мм:

(3.8)

при m=3 К=1.203

-     Площадь, скашиваемая лезвием за один оборот F :

 (3.9)

- Перекрытие режущих элементов

При работе много роторных косилок необходимо, чтобы траектории режущих элементов соседних роторов несколько перекрывали одна другую во избежание пропуска не срезанных участков травы.

Расчетная формула для определения перекрытия имеет вид:

 (3.10)

m=3

-     Конструктивный радиус ротора

 (3.11)

- Удельная сила резания ,кН

Сила резания определяется по формуле:

где: а,в,с- коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства материала и геометрию лезвия.

Таким образом:

- Крутящий момент на одном роторе М, Н×м:

 Н*м (3.13)

где:

-     Суммарный момент, приведенный к ВОМ Н×м:

Нм (3.14)

где: К- количество роторов

К=4

М=0.35 Нм

n- частота вращения

n=2050 об/мин

 об/мин

Таким образом:

 Нм

-     Мощность привода одного ротора:

 (3.15)

где:

- Суммарная мощность привода режущего аппарата

 кВт (3.16)

Таким образом производительность агрегата найдем по формуле:

 га/час

где: - конструктивная ширина захвата агрегата;

=2.1 м

-расчетная скорость движения км/ч

=20 км/ч;

0.1-  коэффициент пересчета мер правой и левой части равнения.

 га/час

Из проделанных расчетов видно, что с увеличением скорости на 5 км/ч и увеличением числа режущих сегментов до 3 штук, мы добиваемся увеличения производительности на 30 %. Что не мало важно при заготовке трав на сено, т.к. уборка происходит в очень сжатые сроки.