4.2 Описание модернизации

С целью улучшения качества подготовки почвы предложена модернизация культиватора КШП-8. Который, после модернизации, может применяться для подготовки почвы под посев кукурузы и других культур.

Модернизация заключается в установке на каждую секцию культиватора дисков на индивидуальной пружинной стойке. Они расположены в два ряда с перекрытием рабочих органов. Диски более интенсивно крошат и перемешивают почву и разбивают комки, тем самым лучше ведётся подготовка почвы к посеву.

Пружинные стойки, в свою очередь, играют роль амортизаторов, что позволяет увеличить рабочий ресурс дисков и делает возможным применение агрегата на каменистых почвах.

Данный агрегат улучшает структуру почвы, снижает комковатость, создаёт благоприятный микроклимат и более благоприятные условия для прорастания семян.

Данный агрегат даёт возможность заменить устаревшие и более материалоёмкие агрегаты для подготовки почвы, точнее установленные диски позволяют выполнять боронование одновременно с культивацией.

Применение данной модернизации приводит к более полному крошению комков почвы, частичному выравниванию поверхности и улучшению качества пред посевной обработки почвы.

4.3 Инженерные расчеты

4.3.1 Расчет сварного шва кронштейна

Кронштейн крепления к раме культиватора и кронштейн крепления брусьев крепления дисков присоединены друг к другу при помощи сварки , приваренной по периметру угловыми швами. Катет шва К=10 мм.

Рисунок 4.2- Схема сварного шва

Максимальный изгибающий момент определяется как вес бруса на расстояние от шва к конечной точки бруса.

М_{ИЗГ МАХ} =2,5∙0,3=0,75 кН·м.

Определим напряжения этого момента (стр. 115 [8]):

, (4.3)

где - момент сопротивления швов, Н/мм³ (стр. 118 [8]):

, (4.4)

где - моменты инерции параметров швов, мм⁴ (стр. 119 [8]):

, (4.5)

где , - длины швов, мм;

мм; мм.

мм⁴ ;

мм⁴,

мм³,

МПа.

Допускаемые напряжения для сварочного шва, выполненного ручной сваркой электродами типа Э-34 (стр. 116 [8]):

, (4.6)

где - допускаемое напряжение основного металла для стали Ст. 3 , МПа ,

МПа.

Таким образом условие прочности швов соблюдается.

4.3.2 Расчет резьбового соединения крепления диска к стойке

Диск крепится четырьмя болтами М8 к стойке.

При затяжке болта в нем возникает максимальная сила F (стр. 35 [8]):

, (4.7)

где - внутренний диаметр резьбы, мм;

- предел текучести материала болта, МПа.

1068,95 Н.

Момент затяжки болта определяется (стр. 39 [8]):

, (4.8)

где - коэффициент трения стали о сталь, ;

- приведенные угол трения, град, ,

- коэффициент трения в резьбе (стр. 39 [8]):

,

тогда ;

- средний диаметр опорной поверхности гайки, мм.

Н·мм.

Необходимое усилие на ключе при затяжке определяется (стр. 36 [8]):

, (4.9)

где - длина рукоятки стандартного ключа, ;

Н.

Проверим витки болта и гайки на смятие и срез (рисунок 4.2)

Рисунок 4.2 – Схема резьбового соединения

d - наружный диаметр резьбы; d₁ – внутренний диаметр резьбы; d₂ – средний диаметр резьбы; Р - шаг резьбы; F – сила затяжки болта.

Среднее смятие в резьбе определим по формуле(стр. 42 [8]):

, (4.10)

где - число витков по длине свинчивания, шт (стр. 38 [8]).

, (4.11)

- длина свинчивания, Н=20 мм;

- шаг резьбы, Р=1,5 мм;

шт,

- внутренний диаметр резьбы, мм;

- средний диаметр резьбы, мм;

- наружный диаметр резьбы, мм;

- коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы с учетом пластических деформаций (пр. 5 [8]).

По ГОСТ 9150-59 мм, мм, мм, , для стали 35 , где МПа .

Тогда

МПа,

МПа.

Условие: 115<256 Н/мм² показывает о способности резьбового соединения надежно работать на смятие.

Касательные напряжения среза резьбы определяются: - для болта (стр. 41 [8])

, (4.12)

где R=0,8 для метрической резьбы,

МПа;

- для гайки:

, (4.13)

Мпа.

Болт и гайка изготовлены из стали 35(стр. 43 [8]):

МПа.

(4.14)

(4.15)

Это указывает на необходимость увеличения диаметра болта и гайки или применения лучшего материала.

Для стали 40 МПа;

Тогда 96>75 МПа , 96>69 МПа , что указывает на надежность работы соединения.