Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сельскохозяйственные машины. В 2 частях. Ч. 1. Почвообрабатывающие и посевные машины. Практикум для бакалавров
.pdf
61
Чтобы избежать расклинивание почвы между зубьями целесообразно
сдвинуть боковые зубья назад (по отношению к среднему зубу) на величину:
L
уст
= L
н min
– a, (52)
где
a = Lcos α – (hр – hкр) / tg α.
2. Тяговые параметры чизельного плуга.
Горизонтальная составляющая сопротивления почвы рыхлению для средней
лапы (Pк) состоит из сопротивления поперечного сечения зоны рыхления деформации и усилия, расходуемого на вдавливание в почву нижней части рабочего органа с образованием на поверхности наконечника почвенного нароста и щели.
кррнвдррк
hhbkhP 5,0
2
× σр + 0,5kвдbн(hр – hкр), (53)
где σр — предел прочности почвы при растяжении, МПа.
С учетом того, что проектируемый чизельный плуг имеет три лапы, для
определения горизонтальной составляющей сил сопротивления резанию целесообразно воспользоваться другой формулой:
Wр = nKсk
удрhрbн
, Н, (54)
где n = 3 — число лап рыхлителя;
Kс = 0,75–0,8 при n > 1 — коэффициент, учитывающий частично дебло-
кированное резание крайними рабочими органами;
k
удр
— удельное сопротивление рыхлению почвы чизелем, Па (принимаем
k
удр
= 0,12 МПа = 0,12 × 106 Па);
hр и bн — глубина рыхления и ширина наконечника соответственно, м.
Внимание! Все параметры формулы в этом расчете и далее подставлять в систе-
ме СИ.
3. Определение минимального веса трактора, приемлемого для агре-
гатирования с чизельным орудием.
Будем считать, что тяговое усилие трактора, реализуемое через его вес
и коэффициент сцепления с почвой, расходуется на преодоление сопротивления резанию (рыхлению) почвы и перемещению агрегата с учетом уклона
местности, т.е.:
ΣW = Wр+ Wf = Gрφсц, Н, (55)
62
где Wf = Gр(f + i) — сопротивление агрегата перемещению вверх по склону, Н;
Gр — суммарный вес трактора и смонтированного на нем оборудования, Н;
φсц = 0,8 — коэффициент сцепления движителя с почвой;
f = 0,09 — коэффициент сопротивления перемещению гусеничного трактора;
i = 0,1 — предельный уклон местности.
Тогда минимальный вес трактора с оборудованием может быть определен
следующим образом:
Gр = Wр / (φсц – f – i). (56)
С учетом того, что оборудование может составлять до 20 % веса трактора,
выбирается необходимая машина. Расчет может быть уточнен после завершения проектирования чизеля, т.е.:
Gтр = 0,8Gр. (57)
4. Эксплуатационные показатели чизельного агрегата.
4.1. Мощность двигателя:
N = Gрφсцvр / ηВт, (58)
где vр = 1,8–2,3 м/с — максимальная рабочая скорость (принять среднее значение);
η = 0,85 — коэффициент полезного действия трансмиссии и ходовой части с учетом расходов энергии на вспомогательные процессы, а также систему
управления и комфорта.
4.2. Эксплуатационная производительность чизельного плуга (га/ч):
прпов
р
вn
э
nt
v
l
BlKK
П 36,0
(59)
где t
пов
= 14,4–28,8 с — время одного поворота чизельного агрегата с учетом
выглубления рабочего органа;
Kn = 0,75 — коэффициент перекрытия между проходами;
Kв = 0,85 — коэффициент использования машины по времени;
B = bн + (n –1)b + 2hкрctg θ — ширина рыхления за один проход, м;
b — расстояние между рыхлительными лапами (формула 49), м;
l — длина гона, м;
× nпр
63
vр = 1,8–2,3 м/с — средняя скорость чизеля при рабочем процессе;
nпр — количество проходов чизеля по одному следу (принять nпр = 1).
Примечание. При наличии пределов варьирования параметра выбирать и исполь-
зовать в расчете его среднее значение.
4.3. Расход топлива за смену (кг/см):
G
т см
= 10–3gеNTη, (60)
где gе = 220 — удельный расход топлива двигателем трактора, г/кВт×ч;
N — мощность двигателя, кВт;
T — продолжительность смены, часов (согласно Кодексу законов о труде
(КЗОТ));
η = 0,85 — коэффициент использования времени смены.
Внимание! Параметры в формулу (60) подставлять в указанных выше единицах.
Практическая часть
При выполнении указанной расчетно-графической работы необходимо
выполнить следующие действия:
построить поперечное сечение пласта почвы, разрыхленного зубьями
чизельного плуга, и обосновать расстановку его рабочих органов (рис. 16), выполнив расчеты необходимых для этого параметров по формулам 47–49;
построить схему скола и вспушения почвы перед лапой чизельного
плуга (рис. 17), выполнив расчеты необходимых для этого параметров по формулам 50–52;
выполнить силовые расчеты по формулам 54–57;
выполнить эксплуатационные расчеты по формулам 58–60.
Исходные данные. Варианты исходных данных, необходимых для выполнения работы, приведены в табл. 10, в которой заданы:
hр — глубина обработки, м;
bн — ширина наконечника рабочего органа, мм;
α — угол резания, град.;
— угол скола (обрушения) почвы в поперечном направлении, град.;
— угол трения почвы по почве (угол внутреннего трения), град.;
L — длина наклонной части зуба, мм;
64
hк — глубина хода лап культиватора при последующей (поверхностной)
обработке почвы, м;
l — длина гона, м.
Таблица 10
Исходные данные для расчета
основных параметров чизельного плуга
и технологического процесса чизелевания
№ варианта
Глубина резания
h
р
, м
Ширина
наконечника
b
н
, мм
Угол резания
α, град.
Угол скола
(обрушения)
почвы
θ, град.
Угол трения
почвы
по почве
φ,
град.
Длина наклонной
части зуба
L, мм
Глубина хода
лап культиватора
h
к
, м
Длина
гона
l, м
1 4 5 6 7 8 9
10
11
1
0,45
100
34
41
23
205
0,14
1 350
2
0,4
85
36
44
24
185
0,15
1 400
3
0,37
72
40
44
23
195
0,14
900
4
0,34
85
38
41
25
200
0,13
880
5
0,35
70
37
43
23
205
0,14
975
6
0,4
75
36
42
25
190
0,17
785
7
0,5
110
39
42
27
185
0,2
875
8
0,4
88
37
44
23
187
0,18
920
9
0,48
105
35
44
23
198
0,2
920
10
0,35
84
36
41
21
196
0,17
865
11
0,4
80
34
41
24
197
0,18
1 375
12
0,36
75
38
43
23
200
0,19
1 395
13
0,35
70
39
42
21
203
0,14
1 400
14
0,34
70
38
44
24
198
0,12
925
15
0,36
84
37
44
23
180
0,11
800
16
0,42
95
34
44
25
182
0,17
855
17
0,4
86
33
43
23
208
0,16
865
18
0,46
98
37
44
22
200
0,2
900
19
0,36
82
39
41
23
205
0,12
1 415
20
0,37
84
38
41
24
207
0,13
800
21
0,368
87
36
42
23
195
0,15
725
22
0,41
84
35
44
24
210
0,18
785
65
№ варианта
Глубина резания
h
р
, м
Ширина
наконечника
b
н
, мм
Угол резания
α, град.
Угол скола
(обрушения)
почвы
θ, град.
Угол трения
почвы
по почве
φ,
град.
Длина наклонной
части зуба
L, мм
Глубина хода
лап культиватора
h
к
, м
Длина
гона
l, м
23
0,48
102
38
44
25
205
0,19
775
24
0,39
85
35
40
25
186
0,12
940
25
0,35
70
36
41
23
190
0,14
935
26
0,37
82
38
41
24
195
0,15
1 345
27
0,36
78
37
44
22
192
0,14
1 350
28
0,45
98
39
43
25
200
0,19
800
29
0,4
90
35
44
23
185
0,2
905
Последовательность выполнения первого задания расчетно-графической работы. Изобразить схему расстановки рабочих органов и поперечное
сечение разрыхленного пласта почвы в выбранном масштабе, разместив рис. 16
на листе бумаги формата А3, зарезервировав при этом и место для рис. 17.
Выполнить необходимые построения в следующей последовательности:
провести горизонтальную линию, обозначающую поверхность поля;
в выбранном масштабе наметить тонкой линией на расстоянии hр от по-
верхности поля линию дна щелей, продавливаемых рабочими органами чизеля;
отступив от левой границы поля построения на величину порядка 0,75b,
провести осевую линию рабочего органа (штрихпунктиром). На расстоянии b и 2b
от первой осевой линии выполнить осевые линии двух других рабочих органов;
отступив от каждой осевой линии на 0,5bн в обе стороны, сформировать боковые стенки щелей (до глубины hкр);
от верхних кромок щелей провести наклонные линии под углом к горизонту, обозначая таким образом поверхности скола (обрушения) почвы. Обвести полученный профиль по контуру основной линией чертежа и нанести необходимые обозначения.
Последовательность выполнения второго задания расчетно-графической работы. Вторая часть задания заключается в определении минимально-
го расстояния L
н min
от стойки зуба до грунтозацепа гусеницы (колеса) трактора,
которое находят с учетом выпирания разрыхленной почвы вперед и вверх вдоль
линии скола AB (рис. 17).
Выполнить необходимые построения в следующей последовательности:
провести горизонтально линию поверхности поля;
66
отступив вниз на величину hр (в выбранном масштабе), провести линию дна щели, выдавливаемой наконечником лапы рыхлителя;
отступив от поверхности поля на величину hкр (в выбранном масштабе), провести горизонтально линию верхней границы выдавливаемой щели;
из произвольной точки дна щели под углом α провести наклонную ли-
нию длиной L;
из верхнего конца наклонной линии провести вертикальную линию,
обозначающую переднюю кромку стойки лапы рыхлителя;
из точки пересечения наклонной линии длиной L с верхней границей
щели провести вертикальную линию до поверхности поля, а затем две наклонные линии под углом α и (α + φ) к вертикали соответственно;
в точке A пересечения линии скола почвы с ее поверхностью построить
(условно) часть контура гусеницы или колеса трактора произвольных размеров;
от поверхности поля отложить вверх величину lр, обозначающую ниж-
нюю кромку нижней тяги навески трактора;
отложить вверх ширину указанной тяги произвольного размера и про-
вести горизонтально ее верхнюю кромку;
отложить от передней кромки стойки лапы ее произвольную ширину
и провести линию задней кромки;
от носка наконечника под углом β = 10° провести нижнюю кромку ла-
пы рыхлителя;
сформировать верхнюю часть стойки, примерно ориентируясь на обра-
зец, т.е. с произвольным начертанием;
нанести все обозначения и размеры;
нанести тонкой извилистой линией условную поверхность вспушенно-
го слоя почвы, как показано в образце.
Сопоставить результат расчета с имеющимися в литературе рекомендациями, выражающимися формулой:
L
н min
= (1,5–2,0)hр. (61)
Расстановка зубьев по ходу машины. По формуле (52) определить ве-
личину сдвига назад боковых зубьев чизеля.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
наименование, цель, номер варианта и исходные данные работы;
67
все предусмотренные в работе расчеты;
приведенные на рис. 16 и 17 построения, выполненные по исходным
данным варианта;
выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое критическая глубина рыхления?
2. Почему зубья чизеля необходимо смещать друг относительно друга по
ходу движения?
3. Что такое блокированное резание?
4. Почему почва не разрыхляется ниже критической глубины?
5. Почему трактор, предназначенный для агрегатирования с чизелем, дол-
жен иметь некий минимальный вес?
6. От каких параметров зависит предельное тяговое усилие, развиваемое
трактором?
7. Какие технологические функции выполняет чизелевание?
8. Какое место чизелевание занимает в севообороте?
9. Как чизельная обработка почвы влияет на эрозию?
10. Какой тип эрозии уменьшает или даже предотвращает чизельная об-
работка почвы?
68
9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПОЧВОФРЕЗЫ
Цели работы:
1) ознакомиться с особенностями технологического процесса фрезерова-
ния почвы и конструкции почвофрезы;
2) приобрести навыки расчета и проектирования почвообрабатывающих
машин с активными рабочими органами.
Теоретическая часть
Суть технологического процесса. Барабан почвенной фрезы оборудован
ножами в количестве Zп штук, которые сгруппированы по поперечным плоскостям по Z ножей в каждой. При работе барабан фрезы радиусом R (по концам
ножей) вращается с угловой скоростью ω и перемещается поступательно с линейной скоростью Vм (рис. 18). В результате крайняя точка ножа перемещается
в абсолютном движении по криволинейной циклической траектории — трохоиде 1, которая в принятой на рисунке системе координат XO’Y описывается системой уравнений:
=
+ cos
=
1 sin
. (62)
(62)
Параметры траектории движения существенным образом зависят от кинематического коэффициента λ, являющегося отношением окружной скорости
крайней точки ножа в относительном движении к поступательной скорости барабана в переносном движении, т.е.:
λ = V0 / Vм = ωR / Vм. (63)
Траектория движения следующего ножа повторяет траекторию движения
предыдущего со сдвигом каждой ее точки в направлении перемещения на величину подачи на нож Sz, которая определяется по формуле:
Sz = 2πR / (λz). (64)
Таким образом, за один оборот барабана фреза проходит путь Xоб, равный:
Xоб = Vм2π / ω = 2πR / λ. (65)
69
В точках A0 и A1 ножи поочередно внедряются в почву на максимальную
глубину a, отделяя от почвенного монолита стружку переменного сечения A0A1B
(заштриховано), которую отбрасывают назад. От воздействия ножа и в результате удара о кожух (на схеме не показан) почвенная стружка разрушается на мелкие фрагменты, образуя рыхлый слой на всю глубину обработки a. При этом на
дне борозды остаются гребни необработанной почвы высотой hг.
Качество обработки считается приемлемым, если hг ≤ 0,2a. Исходя из этого можно найти минимальное число ножей Z, которые должны быть размещены
в каждой из поперечных плоскостей фрезерного барабана:
=
2
1
1
2
+ arcsin
1
1
2
, (66)
(66)
где
m1 =
=
0,2
.
(67)
Примечание: arcsin и угол / 2 подставлять в формулу (66) в радианах, а полу-
ченное число ножей округлить до ближайшего целого значения.
Зная число ножей в каждой плоскости, определить общее число ножей на
фрезерном барабане Zп по формуле:
Zп =
Z, (68)
где B — ширина захвата фрезы, м;
b = 0,08–0,14 м — ширина захвата одного ножа (выбрать такую величину,
чтобы дробь B / b была целым и четным числом).
Мощность, расходуемая на привод фрезы W, пропорциональна объему
почвы, обрабатываемому за единицу времени:
W = BVмEa, КВт, (69)
где
Vм =
30
,
, м/с; (70)
где E — удельная работа, необходимая для разрыхления единицы объема
почвы, КДж/м3. Определить по номограмме (рис. 19). В случае выхода за пределы номограммы принять E = 240–280 КДж/м3;
a — глубина фрезерования, м;
B — ширина захвата фрезы, м.
70
Практическая часть
При выполнении указанной расчетно-графической работы необходимо
выполнить следующие действия:
построить траекторию движения крайней точки ножа фрезы;
установить форму поперечного сечения отрезаемой стружки почвы
и определить ее толщину;
рассчитать мощность, необходимую для привода фрезы, и подобрать
для нее подходящий трактор.
Исходные данные. К исходным данным, необходимым для кинематического и силового расчета фрезы (табл. 11), относятся:
R — радиус фрезерного барабана по наружной точке ножа, м;
B — ширина захвата фрезы, м;
— кинематический коэффициент;
n — частота вращения барабана, мин–1;
a — глубина обработки, м.
Обучающийся выбирает вариант согласно его позиции в списке группы
в алфавитном порядке.
Таблица 11
Исходные данные для расчета фрезы
№ варианта
R, м
B, м
λ
n, мин
–1
a, м
1
0,28
1,8
2,7
200
0,15
2
0,27
1,7
2,7
200
0,15
3
0,26
1,6
2,6
200
0,14
4
0,25
1,9
2,6
220
0,14
5
0,24
2,0
2,7
220
0,13
6
0,23
2,1
2,7
220
0,13
7
0,22
2,2
2,6
220
0,12
8
0,21
2,3
2,6
230
0,12
9
0,2
2,4
2,9
230
0,11
10
0,19
2,5
2,9
230
0,11
11
0,18
2,6
2,9
230
0,1
12
0,17
3,0
3,0
220
0,1
13
0,16
3,1
3,0
225
0,09
14
0,28
3,2
2,8
205
0,16
15
0,27
3,0
2,8
205
0,16
16
0,26
2,8
2,8
205
0,16
17
0,25
2,6
2,7
205
0,15
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]