Интенсивные технологии возделывания ярового ячменя на базе СПК «Краковка»

       4 Конструкторская часть

 

 

Назначение и область  применения. Машина для внесения минеральных удобрений (в дальнейшем МТУ-9) представляет собой широкозахватную прицепную машину. Агрегатируется с тракторами тягового класса 3 (Беларус 1523). Применяется для внесения минеральных удобрений. Уклон поверхности поля не должен превышать 8°. МТУ –  9 состоит из рамы, хода колесного, емкости для транспортировки удобрений, дозирующего устройства, рабочих органов в виде штанг и гидросистемы. Минеральные удобрения транспортируются при помощи шнеков.

Рама - сварная конструкция  из металлопроката замкнутого профиля. К раме, являющейся основным несущим элементом машины, крепятся ход колесный, кузов, рабочие органы. Гидросистема монтируется на раме. Гидросистема предназначена для перевода машины в рабочее положение и обратно и включает в себя два гидроцилиндра перевода штанг в рабочее положение.

Норма внесения удобрений  регулируют, открывая заслонку дозирующего  устройства, перемещая двухсекционное шиберное устройство штурвалом на заднем борту, также на рабочем органе винтовым механизмом регулируют величину дросселирующего  отверстия.

Колесный ход используется для транспортирования агрегата по дорогам и при выполнении поворотов  на поле.

Техническая характеристика машины

Марка МТУ-9. Тип машины прицепной. Емкость кузова, м³ 10. Ширина захвата, м 10. Производительность за 1 час основного времени при рабочей скорости 10 км/ч, га/ч 9,5. Рабочая скорость, км/ч, не более 11 км/ч. Транспортная скорость, км/ч, не более 20. Масса, кг 3500.

Габаритные размеры в  рабочем положении, мм, не более:

• длина 6300;
• ширина 10000;
• высота 2750;

Дорожный просвет, мм, не менее 300;

Минимальный радиус поворота по наружной точке, м 12;

Средняя наработка на отказ  за сезон, ч, не менее 600;

Средняя суммарная трудоемкость технического обслуживания машины за сезон, ч, не более 42;

Коэффициент готовности за сезон, не менее 0,97;

Коэффициент технического обслуживания, не менее 0,8;

Число персонала, по профессиям, необходимого для обслуживания

операций, непосредственно  связанных с работой машины, чел 1;

Срок службы лет, не менее 7.

 

 

4.1 Описание усовершенствования

 

Машина для внесения минеральных удобрений МТУ-9 предназначена для равномерного внесения NPK. Неравномерность внесения составляет 15%, что на 10% ниже, чем у базовой машины. Минеральные удобрения транспортируются в приемную камеру через дозирующее двухсекционное шиберное устройство на заднем борту и поступают в приемную камеру. Для транспортирования компонентов к дроссельным отверстиям в штанге применяются шнековые транспортеры. Остатки удобрений через приемное отверстие обратного шнека перемещаются в приемную камеру.

Установка агрегатируется с трактором класса 3, привод рабочих органов осуществляется от ВОМ трактора.

Производительность машины при средней плотности удобрений 0,9 т/м³ составляет 5,8…7 т/ч. Смешивание компонентов обеспечивается технической и технологической работоспособностью узлов и агрегатов.

 

 

4.2 Расчет на прочность элементов конструкции

 

Расчет шнека  подачи минеральных удобрений.

Принимаем конструктивные размеры  шнека: наружный диаметр шнека Д=70 мм; диаметр вала шнека d=30 мм; шаг шнека S=70 мм; радиальный зазор между наружной кромкой вала и внутренней поверхностью кожуха шнека =0,015 м; =0,6 – коэффициент заполнения; =0,55…0,65; принимаем =0,9; с – коэффициент снижения производительности от расположения шнека при =0-с=1 (где - угол наклона).

Определяем требуемую  производительность шнека.

 

                                             

,                                             (4.1)

         где G - масса остатков минеральных удобрений, т;

-требуемое время работы за  один цикл, принимаем исходя из  операционной карты,  =2,06 ч.

                                                      G=

,                                          (4.2)

где: - фактическая производительность машины, 1,24т/ч;

- время работы до полной разгрузки  кузова, =2,15 ч.

                                                        G=2,15·1,24=2,67 т.

 

 

Подставляем данные, полученные по формуле:

 

=1,3т/ч;

       Число оборотов шнека находим из формулы:

 

                        

,                              

        Мощность для привода шнека находим по формуле:

 

                                        

                                   (4.3)

                                                  (4.3)

где F – сила трения, возникающая  при движении материала по кожуху.

 

                                       

                          (4.4)

 

где - центробежная сила, прижимающая материал к кожуху

f – коэффициент трения  движения перемещаемого материала  по кожуху

 

,

 

где f₀ – коэффициент трения покоя по листовой стали

,

где - угол естественного откоса в движении

- угол естественного откоса в  покое

                                                                      (4.5)

 

где - абсолютная скорость движения материала внутри кожуха шнека;

- угол наклона;  =78⁰30^/;

- скорость движения материала  вдоль кожуха шнека, м/с.

 

                                            

                              (4.6)

                              

                            (4.7)

            где G – количество материала, находящегося внутри шнека во время движения.

 

Центробежная сила, прижимающая  материал к кожуху:

 
                                                                                                                           (4.8)

        где - окружная скорость материала по стенке

 

                               

,            (4.9)             

;

;

;

;

                                                                      (4.10)                      

         где P₂ – cила, требуемая на перемещение материала;

                                    

                      (4.11)                            

         так как =0

                                                                                                  (4.12)

,

P₃ – сила, требуемая на преодоление трения материала по кожуху

 

                                  

                       (4.13)

        где - угол подъема наружной кромки винта в градусах

 

где R₀ – радиус витка по центру тяжести.

 

 

где - коэффициент полезного действия

=0,98

Крутящий момент:

 

                                  

                                        (4.14)

   

 

Минимальный крутящий момент,

 

 

Исходя из полученного  крутящего момента, подбираем предохранительную муфту.

Выбор диаметра вала и проверка его на прочность

Так как диаметр шнека  равен 70 мм, то диаметр вала шнека выбираем в 30 мм.

Крутящий момент, передаваемый валом равен:

 

                      

                      (4.15)

 

Полярный момент сопротивления  вала равен

                                                

                                            (4.16)

 

где T – крутящий момент на валу,

 – допустимое напряжение на  кручение, МПа

Для стали ст. 45 =15…20 МПа

 

 

Диаметр вала для полого сечения равен:

                                    

                          (4.17)

 

где d_н – наружный диаметр;

;

 

        принимаем:

        тогда:

,

 

принимаем: d_н =30 мм.

тогда:

,

        принимаем: d_в =26 мм.

На основании полученных размеров уточняем полярный момент сопротивления  трубы и находим напряжение кручения:

Условие прочности выполняется.

Шнек имеет длину L=5 м, поэтому необходимо проверить его на прочность при изгибе от собственного веса. Для этого определим вес шнека:

 

                                                 

                                   (4.18)

       где V – объем металла шнека;

 – объемная плотность;  =7,8·10^-4Н/м³.

Объем металла шнека равен:

 

                                               V=V_тр+V_в,,                                                            (4.19)

 

где V_тр – объем вала трубы;

V_в – объем витков.

 

                                        

;                                   (4.20)

            

              (4.21)

 

где h – толщина витков, h = 2 мм;

R, r – соответственно радиусы  шнека и вала;

Z – число витков, z = 70.

V = 0,0009 + 0,0015 = 0,0024 м³.

G = 0,0024·7,8·10^-4 = 187,2 Н = 18,7 кг.

Для расчета вала на изгиб  строим эпюру изгибающих моментов. Для построения эпюры определим  опорные реакции, рисунок 4.1

 

 

Рисунок 4.1 – Эпюра изгибающих моментов

 

 

Максимальный изгибающий момент равен:

 

               

                        (4.22)

 

Строим эпюру изгибающего  момента. Опасное сечение вала будет  на половине его длины:

 

                        

                                             (4.23)

 

 

Допускаемое напряжение на изгиб при заданной нагрузке вала

 

 

Условие прочности выполняется.

Расчет сварного шва кронштейна

Корпус подшипника и кольцо крепления присоединены друг к другу  при помощи сварки, приваренной по периметру угловыми швами. Катет  шва К=10 мм.

Максимальный скручивающий момент определяется как вес детали на расстояние от шва к конечной точки кольца.

М_{СКР МАХ} =1,7∙0,1=0,17 кН·м

        Определим напряжения этого момента:

 

                                          

                              (4.24)

где - момент сопротивления швов, Н/мм³

 

                                          

,                                   (4.25)