6 Мощность, затрачиваемая на выполнение технологического процесса комбайном

Для обеспечения работы комбайна необходимо выполнение условия

N_дв≥ N_к,

где N_дв - мощность двигателя, кВт;

N_к - мощность необходимая на выполнения технологического процесса.

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном

N_к = N_р + N_ма + N_ро + N_п,

где N_р - мощность затрачиваемая на процесс резания;

N_ма - мощность на привод барабана;

N_ро - мощность на привод остальных рабочих органов (принимается по

экспериментальным данным, указанным в таблице 7.1);

N_п - мощность на перемещение комбайна.

6.1. Мощность, необходимая для выполнения процесса резания

N_р = T_max  r=2012,8·58,3·0,044=5,2кВт,

где T_max – сила действующая в приводе ножа, Н; T_max=2012,8Н (из графика

сил действующих на нож режущего аппарата).

Во время работы на нож режущего аппарата действуют силы:

= ,

где P_j - сила инерции масс ножа, возникающая за счет переменной скорости

и ускорения ножа, Н;

F - сила трения ножа по пальцевому брусу, вызываемая силой тяжести.

Сила сопротивления срезу стеблей зависит от площади нагрузки и густоты стеблестоя:

,

где  - удельная работа, затрачиваемая на срез растений с 1 см² ( = (1...2)10^-2

Дж / см² для зерновых культур). Большие значения принимают при

срезе ржи и пшеницы, а меньшие - для ячменя и овса, =1·10^-2 Дж/ см²;

х_н и х_к - величина перемещения ножа, соответствующая началу и концу резания, м; ; (из графика скоростей резания);

f_н - площадь нагрузки на лезвие сегмента, см².

Площадь нагрузки на лезвие сегмента

=LS=3,9·8,8=34,32 см ,

где L - подача, см;

S - ход ножа, см; S=8,8см. (приложение таблица П1);

Число сегментов

z = B/t=6000/76=79 принимаем z = 79 ,

где B - ширина захвата жатки, мм; В=6000мм (приложение таблица П1);

t - ширина сегмента, мм; t=76мм (таблица 6.1).

Для механизма Шумахера сила инерции выражается формулой:

,

где m_н - масса ножа, кг;

m_н = m_oB=2,2·6=13,2кг,

где m_o - масса одного погонного метра ножа ( m_o = 2,0..2,2 кг/м);

ω - угловая скорость кривошипа, рад/с (ω = 61,48 рад/с);

r - радиус кривошипа,мм (r = S/2=44мм);

Максимальное значение силы инерции будет при x=0 и x=S, т.е.

Н

Сила трения F ножа об элементы пальцевого бруса, возникающая от силы тяжести ножа:

F = f G= ,

где G = mg - сила тяжести ножа, определяемая из расчета его длины

f - коэффициент трения (f= 0,25…0,3), принимаем .

По численным значениям построим график сил, действующих на нож,

T = f (х) в зависимости от перемещения ножа в такой последовательности:

• отложим на графике значение действующих сил P_j, R_cр. и F:

- сила инерции выражается прямой, построенным по данным таблицы 3, причем максимумы абсалютного значения силы P_max соответствуют началу и концу хода ножа S. P_j = 0 при х=r;

- сила сопротивления срезу R_cр представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс от начала х_н до конца х_к резания;

- сила трения F – линия, параллельная оси абсцисс;

• определитм суммарную силу сопротивления T в точках при х = 0, х = =х_н, х = х_к , х = 2r;

• соединим точки линией. По максимальному значению силы T_max определить мощность, затрачиваемую на работу ножа:

N_р = T_max  r= .

6.2. Мощность, необходимая для привода молотильного барабана, затрачивается на преодоление сопротивлений от взаимодействия бичей с растительной массой (Nо) и на холостой ход (Nх):

Nма = Nо + Nх = 57,8+ 8,2 = 66 кВт.

Nо = (aТ + bТ[qmin]ф)[qmin]ф · uб = (100 + 10·8,951) ·8,951·34,1 = 57,8 кВт,

где aТ и bТ – экспериментально установленные коэффициенты, зависящие от

состояния и сорта культуры и конструктивных параметров моло-

тильного устройства (для барабанно-декового аппарата aТ = 100-

120 Н·(кг/с)ֿ¹ и bТ = 8-10 Н·(кг/с)ֿ²);

[qmin]ф – секундная подача массы, кг/с.

Большие значения коэффициентов соответствуют длинносоломистому стеблестою, большей влажности массы и меньшей длине барабана, а меньшие – короткостебельному хлебостою, меньшей влажности и большей длине барабана.

Мощность на холостой ход Nх затрачивается на преодоление трения в опорах и сопротивление воздуха:

Nх = aх·uб + bх·u³б = 0,853·3,7·34,1 + 0,055·3,7·34,1³ = 8,2 кВт ,

где aх – коэффициент сил трения; для бильных барабанов aх = 0,85-0,90 Н на

каждые 100 кг массы комбайна (масса КЗ-12 - 370 кг);

bх – коэффициент, зависящий от плотности воздуха, формы и размера

вращающихся частей барабана; для бильных барабанов стандартного

типа bх = 0,055-0,090 Нс²/м².

7.3. Мощность, необходимая на передвижение комбайна:

Nп = 10ֿ³·P·Vм/ (ηтр·ηб) = 10^-3·16,9·0,707/(0,87·0,95) = 14,4 кВт ,

где P – сопротивление комбайна на перекатывание, Н;

ηтр – КПД трансмиссии ходовой части комбайна (ηтр = 0,87);

ηб – коэффициент буксования (ηб = 0,95…0,98).

Сопротивление комбайна на перекатывание находят по формуле:

P = G_к(f ± i/100) = 241(0,07 + 0,05/100) = 16,9 кН ,

где f – коэффициен сопротивления качению (f = 0,07-0,09 – стерня после

уборки зерновых);

Gк = mк·g =24,6·9,81 = 241кН – сила тяжести комбайна, кН(таблица 7.1);

i – уклон поля,% (принимаем i = 0,05%).

Массу комбайна определим по зависимости:

m_к = m_э + ∆m=16,6+8,0=24,6 т ,

где m_э – эксплуатационная масса комбайна, т; m_э= 16,6 т (таблица 7.1);

∆m - масса технологического материала, находящегося в бункере и

копнителе комбайна, ∆m=8,0т. (таблица 7.1).

Мощность, необходимая для выполнения технологического процесса комбайном:

N_т = N_р + N_ма + N_ро + N_п = 5,2 + 66 + 50 + 14,4 = 135,6 кВт.

Вывод: Сравнивая расчетную мощность комбайна на выполнение технологического процесса с мощностью двигателя комбайна видим, что условие обеспечения работы комбайна (N_дв≥ N_к ) выполняется:

246 кВт > 135,6 кВт.