При любой обработке желательно получить комочки почвы Размером 1...10 мм и нежелательно — частицы менее 0,25 мм. Эти показатели зависят от вида обработки и свойств почвы. Они труднодостижимы, но желательны.
Рабочие органы в конце обрабатываемого участка поля следует включать и выключать на одной линии; допускаемое отклонение — не более ±0,5 м.
К каждому виду обработки почвы предъявляются специфические требования. Не допускается, чтобы безотвальные орудия для рыхления подверженных ветровой эрозии почв уничтожили более 10 % стерни за один проход при мелком рыхлении и более 25 % — при глубоком и чтобы при этом почва разрушалась до частиц менее 1 мм.
В верхнем рыхлом слое почвы, подготовленной к посеву, не должно содержаться комков более 3 см, гребнистость поверхности пашни должна быть не более 3...4 см.
Оценивая качество работы почвообрабатывающих машин, учитывают соблюдение всех агротехнических требований, помня о том, что главное из них - борьба с сорняками.
Дисковые бороны и лущильники должны обрабатывать почву на глубину не менее 8 см. Отклонение средней глубины от заданной допускается ±3 см. В верхнем обработанном слое почвы не должно быть комков более 10 см по наибольшему размеру. Поверхность поля после прохода дисковой бороной должна быть слитной, а глубина развальных борозд и высота свальных гребней - не более глубины обработки. Сорные растения должны быть подрезаны не менее чем на 97 %.
Исходные данные.
Исходя из варианта №1, выбираем данные для расчета курсовой работы (из таблицы приложения 2).
Тип почвообрабатывающей машины: плуг
Коэффициент пропорциональности k = 3
Половинный угол при вершине сектора φ = 310
Угол заострения диска i = 210
Рабочая скорость 5 км/час
Угол атаки для построения профиля борозды α = 200
Интервал угла атаки α = 15-35(для построения зависимости высоты гребней и равномерности обработки почвы)
Глубина обработки почвы а = 20 см = 200мм.
Ширина захвата 2,5 м.
2.1 Анализ работы дискового орудия
Почвообрабатывающие диски лущильников, борон и плугов представляют собой часть сферы радиусом R, отсеченную плоскостью SS. Большое влияние на технологические показатели работы диска оказывают его параметры: диаметр D, угол заточки i, а также связанный с ним задний угол резания б (рис. 1).
Заточка режущей кромки определяется углом ψ=φ+i, находящимся между образующей конуса заточки и секущей плоскостью SS (здесь φ - половина центрального угла сферического сектора).
Рассчитываем диаметр диска исходя из заданной глубины обработки и коэффициента пропорциональности.
где к - коэффициент пропорциональности, заданный в приложении 2.
Большие значения коэффициента к принимают при обработке твердых почв при малых углах атаки и больших скоростях работы орудия.
Диаметр диска D = 600 мм.
Рассчитываем радиус сферы диска.
Диаметр диска и радиус сферы связаны соотношением
из этой формулы следует что:
Вычисляем теоретическую высоту гребней cT, расстояния между гребнями s и степень неравномерности глубины обработки почвы, %. Данные расчетов заносим в таблицу.
По агротребованиям для дисковых плугов допускается для лущильников для борон
В нашем случае для плуга
a – глубина обработки из условия равна 220 мм.
Принимаем c = 80 мм.
Высота гребней с на дне борозды, образованной диском, зависит от диаметра диска D, угла атаки α и расстояния между дисками b. Из треугольника OEF (см. рис. 1)
Находим расстояние между дисками исходя из следующего условия:
Находим теоретическую высоту следующим образом:
Рассчитываем ст для различных диапазонов угла атаки (в соответствии с вариантом задания), в нашем случае:
α = 15 -25 (α = 15; 20; 25; 30; 35.)
Принимаем общее число дисков для 2,5 м ширины захвата. Число дисков 17.
Качество работы дисковых орудий оценивают по равномерности обработки почвы по глубине:
Рассчитываем значение ηт для каждого из значений ст.
Подсчитываем расстояние между вершинами гребней
Заносим все полученные данные в таблицу:
Основные параметры работы дисковых орудий
Таблица 1
|
Показатель |
Расчетное значение параметров |
|
Угол атаки, град. |
20 |
|
Диаметр диска, мм |
600 |
|
Высота гребней, мм: |
|
|
теоретическая |
80 |
|
действительная |
80 |
|
Растояние между гребнями, мм |
139,15 |
|
Равномерность обработки по глубине: |
|
|
теоретическая |
0,8 |
|
действительная |
0,87 |
Строим профиль дна борозды дискового орудия. На листе формата А1 в правом верхнем углу в масштабе чертим окружность диаметром D =600мм. Ниже чертим еще одну окружность диаметром D = 600мм. Из центра второй окружности под углом α =200 проводим ось дисковой батареи. На этой оси строим горизонтальную проекцию дисковой батареи с расстояниями b = 148,47 мм между дисками и радиусом их кривизны R = 582,48 мм. Диаметр одного из дисков на горизонтальной проекции делим на 12 равных частей (минимум 8) и обозначаем их цифрами (от центра соответственно вверх и вниз) 0,1,2,... и 0,1',2' и т. д. Через полученные точки проводим линии, параллельные оси батареи, до пересечения с окружностью и построить хорды 1-1', 2-2' и т. д.
На верхней окружности чертим хорды 1-1', 2-2',..., параллельные горизонтали (линии почвы). Пересечение продолжений хорд с одноименными вертикальными линиями, проведенными из точек 1, 1', 2, 2' и т. д. диаметра диска, образуют профиль борозды. Аналогично строим профиль борозды для других дисков.
Отмечаем на профиле борозды глубину обработки а, обозначаем расстояние между гребнями s и замеряем высоту гребней сд = 80мм. Последнее значение заносим в таблицу 1. Замеряем диаметр диска на уровне поверхности поля Da= 565,69мм.
Находим площади F, F1 и f1 с помощью САПР (Компас-3D), и рассчитываем действительную равномерность обработки почвы по глубине дисковыми орудиями:
|
F = |
27903,23 |
мм2 |
|
F1 = |
24407,91 |
мм2 |
|
f1 = |
3491,611 |
мм2 |
По результатам расчетов строим график зависимости высоты гребней и равномерности обработки почвы по глубине дисковыми орудиями от угла атаки (угол атаки берем из задания). На графике откладываем допустимое по агротребованиям значение высоты гребней, и определяем допустимое значение угла атаки. На листе формата А1 (на котором выстроен профиль дна борозды) в масштабе строим указанную зависимость.
Из графика видно что чем больше угол атаки α, тем меньше глубина обработки почвы, и тем больше коэффициент равномерности обработки почвы.
2.2 Расчет геометрических параметров дискового рабочего органа
Проведенные ранее расчеты позволили получить значения диаметра диска D и радиуса кривизны сферической поверхности R.
Радиус кривизны рабочей поверхности диска является одним из важнейших параметров, определяющих качество обработки почвы. Чем меньше радиус кривизны, тем диск интенсивнее воздействует на почвенный пласт, лучше его оборачивает и сильнее разрушает.
Угол ε находим из выражения:
Толщина сферических дисков (в мм) определяется эмпирической зависимостью:
принимаем
Исходя из варианта задания, выбираем схему рабочего органа, в нашем случае это лущильник. И по ниже приведенным формулам рассчитываем основные геометрические параметры диска.
Исходя из условия D>450, в нашем случае D = 600мм >450 принимаем a = (1/15)×D = (1/15)×600 = 40 мм, d3 = (1/4)×D = (1/4)×600 = 150 мм, d4 = (1/10)×D = (1/10)×600 = 60 мм, Также берем r = 4мм, r1 = 7мм, ω = i + φ = 21 + 31 = 520
Строим на формате А1 (второй лист) диск и разрез, с обозначением всех необходимых параметров.
2.3 Тяговое сопротивление и силовые характеристики дисковых рабочих органов
Удельное тяговое сопротивление дисковых почвообрабатывающих агрегатов, работающих на глубину а = 6 - 8 см, отнесенное к 1 м ширины захвата, в зависимости от влажности, твердости и механического состава почвы, может составлять q = 1,4 - 8 кН/м.
Элементарные сопротивления почвы, возникающие на рабочей поверхности и лезвии вертикально установленного сферического диска, не имеют одной равнодействующей силы, они могут быть приведены к динаме, а также к двум перекрещивающимся силам R' и R" (рис. 4). Сила R' лежит в вертикальной плоскости и проходит на расстоянии р от оси вращения диска. По малости плеча р, являющегося радиусом круга трения подшипников, можно считать, что сила R проходит через ось вращения диска.
Сила R" параллельна оси вращения дисков, она находится на расстоянии h от дна борозды, равном примерно половине глубины хода дисков а, и на расстоянии впереди вертикальной плоскости, проведенной через ось вращения дисков. Отрезок мал и его можно приравнять к нулю.
Представить сопротивление почвы, возникающее при работе диска, перекрещивающимися силами R' и R" удобно как для силового расчета, так и для стендовых нагружений батареи дисков.
Давление почвы на диск можно представить тремя составляющими Rx, Ry и Rz.
Значения коэффициентов m и n, необходимых для определения величины слагающих Ry и Rz борон и лущильников по известному усилию Rx выбираем по таблице 2. Усилие Rx и угол наклона силы R' выбираем из таблицы приложения 4 по вариантам для раздела 2.3.
Выбираем данные исходя из задания:
Диаметр диска D = 450 мм; угол установки (атаки) α = 250; Глубина обработки а = 9 см; m = 0,58; n = 1,13; Rx = 370 Н, угол v приложения силы R,= 420
Находим значение Ry и Rz:
Находим значение сил Ry и Rz. Строим в масштабе исходя из полученных данных схему сил, действующих да диск. Строим диск в двух проекциях (на втором листе А1). На рисунке откладываем поверхность почвы. Из центра окружности проводим линию действия силы R' под углом v. Из этой же точки откладываем в масштабе (Н/мм) силу Rz. Перпендикулярно действию этой силы проводим линию до пересечения с линией действия силы R'. Точку пересечения этих линий соединяем с центром диска. Получим вектор искомой силы R'. Находим ее численное значение. Откладываем проекцию вектора R". На этой плоскости он будет проецироваться в точку, которая располагается на 2/За вверх от дна борозды по оси диска. Проведя из конца вектора R' линию перпендикулярную к поверхности почвы до пересечения с горизонтальной осью диска найдем силу R'xy. Найденную силу перенесем на вторую проекцию диска. На этой проекции диска откладываем в масштабе силы Rx и Ry. Геометрическая сумма этих сил дает нам силу R. Геометрическая разница между вектором R и R'xy и будет вектором силы R". Найденные значения сил R' и R" иcпoльзyют проектировщиками для подбора подшипников и расчета подшипниковых узлов дисковых батарей.
Графически определили величины сил R' = 320,7Н, и R" = 364,4H.
Вывод
В результате проделанной курсовой работы я научился проводить анализ работы дискового орудия. Диаметр рассчитываемого мной диска D = 600 мм, R = 582,48 мм. Нашел теоретическую высоту гребней , построил профиль борозды. И оценил качество работы дискового орудия по равномерности обработки почвы по глубине
По результатам расчетов построил график зависимости высоты гребней и равномерности обработки почвы по глубине дисковыми орудиями от угла атаки. Из графика видно что при угле атаки α = 150 глубина с = 18,5см, изменив его на α = 350 мы получим с = 1,9 см. Чем больше угол, тем меньше будет глубина обработки, и тем больше коэффициент равномерности обработки почвы η.
Также я научился рассчитывать геометрические параметры дискового орудия.
Разобрался в силовых характеристиках дискового орудия. Нашел неизвестные силы R' = 320,7Н, и R" = 364,4H.
Литература.
1. Сельскохозяйственные машины. Практикум / Под ред. .П. Тарасенко -М.: Колос, 2000.
2. Любимов А.И., Воцкий З.И., Бледных В.В., Рахимов P.P. Практикум по сельскохозяйственным машинам. - М: Колос, 1997.
3. Нартов П.С. Дисковые почвообрабатывающие орудия. - Воронеж.: Издательство Воронежского университета, 1972.
4. Стрельбицкий В.Ф. Дисковые почвообрабатывающие машины. - М: Колос, 1978.
5. Булавин С.А., Рыжков А.В. Сельскохозяйственные машины. Методические указания для выполнения практических работ. - Белгород.: Издательство Белгородской ГСХА, 2007.
Страницы: 1, 2
