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
71
№ варианта
R, м
B, м
λ
n, мин
–1
a, м
18
0,24
2,5
2,7
210
0,15
19
0,23
2,2
2,7
210
0,14
20
0,22
2,0
2,8
210
0,14
21
0,21
1,8
2,8
210
0,13
22
0,2
1,6
2,8
220
0,13
23
0,19
1,7
2,9
220
0,11
24
0,18
1,9
2,9
220
0,11
25
0,17
2,0
3,0
225
0,1
26
0,16
2,0
3,0
220
0,1
27
0,2
2,1
3,0
225
0,11
28
0,21
2,2
2,8
230
0,12
29
0,22
2,3
2,9
215
0,12
30
0,24
2,4
2,9
215
0,12
Порядок выполнения работы
Внимание! Если в конкретном пункте алгоритма расчета отсутствует указание по
степени округления, то результаты расчетов округлять, оставляя не менее двух
знаков после запятой. При вычислении длины отрезков, которые необходимо от-
ложить на чертеже (рис. 18) в процессе построения траекторий движения ножей
фрезы, результат расчета округлять с точностью до миллиметра.
1. По формулам (66 и 67) найти величину Z, имея в виду, что arcsin
в формуле должен быть получен в радианах, а π = 3,14. Округлить полученный
результат расчета до ближайшего большего целого числа, если дробная часть
превышает 0,25. Если дробная часть результата расчета ≤ 0,25, то округлить до
ближайшего меньшего целого числа.
Так, если при расчете получилось, что Z = 3,7, то принять Z = 4. Если же
при расчете получилось, что Z = 3,15, то принять Z = 3.
По формуле (68) найти Zп.
По формулам (64) и (65) найти Sz и Xоб.
2. В выбранном масштабе построить окружность радиуса R и разбить ее
на 12 частей (через 30°), как показано на рис. 18. Обозначить полученные точки
от 0 до 12. В точке 6 поместить начало координат системы XO’Y. Разбивку выполнить либо циркулем раствором R, либо вписав в окружность двенадцатигранник
в графическом редакторе «Компас-3D». Полученная таким образом окружность
является траекторией перемещения точек (0–11) в относительном движении.
72
Рис. 18. Схема взаимодействия ножей фрезы с почвой:
1 и 2 — траектории движения крайней точки первого
и второго ножа соответственно
3. Из полученных точек провести горизонтальные линии, параллельные
оси X. Указанные прямые являются траекториями перемещения точек (0–11)
в переносном движении.
4. Подачу на один оборот разбить на 12 частей, т.е. найти величину
x1 = Xоб / 12.
5. Построить траекторию перемещения крайней точки ножа в абсолютном
движении, начиная с точки 0, суммируя относительное и переносное движение
следующим образом.
При повороте барабана фрезы на угол 30° точка 0 переместится в отно-
сительном движении в положение 1. За этот же период времени барабан фрезы переместится в переносном движении влево на величину x1. Отложив от
точки 1 горизонтальный отрезок x1, получить точку 1a, принадлежащую траек-
73
тории перемещения исходной точки (0) в абсолютном движении. Таким образом, при повороте барабана фрезы от исходного положения на угол 30° исходная точка (крайняя точка ножа) перемещается в точку 1a.
6. При повороте барабана фрезы в относительном движении от исходного
положения на 60° исходная точка (0) перемещается по окружности радиуса R
в положение 2. За этот же промежуток времени барабан фрезы перемещается
в переносном движении по направлению вектора скорости Vм на величину
X2 = 2 × X1, т.е. на величину Xоб / 6. Отложив от точки 2 отрезок X2, суммируем
результаты относительного и переносного движения и получаем вследствие
этого точку 2a, принадлежащую траектории перемещения крайней точки ножа
в абсолютном движении.
7. При повороте барабана фрезы в относительном движении от исходного положения на 90° исходная точка (0) перемещается по окружности радиуса
R в положение 3. За этот же промежуток времени барабан фрезы перемещается в переносном движении по направлению вектора скорости Vм на величину
X3 = 3 × X1, т.е. на величину Xоб / 4. Отложив от точки 3 отрезок X3, суммируем результаты относительного и переносного движения и получаем вследствие
этого точку 3a, принадлежащую траектории перемещения крайней точки ножа
в абсолютном движении.
8. Повторить аналогичные построения для точек 4–12 траектории относительного движения, последовательно увеличивая длину пути, проходимого барабаном фрезы в переносном движении xi в соответствии с обозначением точек, т.е.
xi = iX1, (71)
где i = 4–12 — номер соответствующей точки на траектории относительного
движения.
Так, для точки 6 длина пути барабана фрезы в переносном движении рав-
на x6 = 6X1 = Xоб / 2.
Суммируя результаты относительного и переносного движения, получаем
точки 4a–12a, принадлежащие траектории перемещения крайней точки ножа
в абсолютном движении.
Следует иметь в виду, что поскольку трохоида симметрична относи-
тельно оси симметрии, выполненной на рисунке в виде вертикальной штрихпунктирной линии, проходящей через точку 6a, то точки 7a–12a могут быть построены путем зеркального отражения относительно указанной оси симметрии
точек 0,1a–5a.
74
9. Соединив точки 0,1a–12a, получить траекторию перемещения крайней
точки ножа в абсолютном движении (трохоиду) за один оборот барабана фрезы.
При выполнении работы в графическом редакторе «Компас-3D» воспользоваться командой «Сплайн по точкам».
10. Построить траекторию движения крайней точки следующего ножа,
для чего каждую точку (0,1a–11a) построенной ранее трохоиды переместить
влево по соответствующим линиям переносного движения на величину подачи
на нож Sz, найденную по формуле (6). В результате, например, точка 3a при перемещении ее влево на величину Sz дает точку 3b. Полученные таким образом
точки (0b–11b) соединить плавной кривой, как и в предыдущем случае.
11. От горизонтальной оси X отложить вверх величину a (глубину обра-
ботки в соответствующем масштабе) и провести горизонтальную сплошную
линию (поверхность невзрыхленного поля) до ее пересечения в точке A0 с первой трохоидой. Продолжить указанную линию вправо пунктиром, получив таким образом поверхность обработанного поля. Поскольку в дальнейших расчетах и построениях поверхность обработанного поля не участвует, то увеличением толщины слоя почвы при рыхлении пренебрегаем.
12. Заштриховать поперечное сечение стружки, отделяемой от почвенного монолита вторым ножом (криволинейный контур A1BA0).
13. Определить максимальную толщину отрезаемой стружки δ
max
. Для
этой цели раствором циркуля R из точки A0 выполнить засечку на горизонтальной линии, проходящей через ось вращения барабана (точку O), являющейся
траекторией ее переносного движения. В результате получаем точку O1, отмечающую положение оси фрезерного барабана в момент касания крайней точкой
первого ножа поверхности почвы (точки A0). На рис. 18 точка O1 (случайным
образом) практически совпала с точкой 9a первой трохоиды. При иных исход-
ных данных указанные точки могут не совпадать.
Для получения величины δ
max
из точки A0 провести прямую, являющуюся
продолжением радиуса R, до ее пересечения со второй трохоидой. Расстояние
между точками пересечения указанной прямой двух трохоид и является искомой толщиной отрезаемой стружки δ
max
.
14. По формуле (70) найти поступательную скорость фрезы Vм.
15. По номограмме (рис. 19) найти удельную энергоемкость фрезерования
E0 с учетом скорости поступательного движения Vм и толщины стружки δ
max
.
При несовпадении расчетной толщины стружки δ
max
ни с одним из фиксирован-
ных значений этого параметра на номограмме применить способ интерполяции.
Так, например, при Vм = 1,4 м/с и Sz = 120 мм, E0 = 173 КДж/м3. Если же
при той же скорости поступательного перемещения фрезы Sz = 100 мм, то
75
удельная энергоемкость фрезерования принимается как промежуточное значение между точками двух соседних линий графика, пропорционально разнице
между ними.
Рис. 19. Номограмма удельной энергоемкости
фрезерования почвы
В данном случае разница между фиксированными значениями E0 при тол-
щине стружки 90 и 120 мм (при скорости 1,4 м/с) равна 20 КДж/м3. При этом
разница между фиксированными значениями толщины стружки (30 мм) делится
расчетным значением Sz = 100 мм в отношении 1:2. В этом же отношении должна быть поделена и разница в удельной энергоемкости. То есть к 173 КДж/м3
фиксированного значения следует прибавить еще 7 КДж/м3. Таким образом,
получается, что при Sz = 100 мм E0 = 180 КДж/м3.
16. По формуле (69) найти мощность W, потребляемую на привод фрезы.
17. Считая, что на привод фрезы потребляется 2/3 мощности двигателя
(остальное расходуется на перемещение агрегата и привод всех вспомогательных систем), найти минимальную мощность двигателя по формуле (72).
N
min
= 3W / 2, КВт. (72)
18. Подобрать трактор для агрегатирования с рассчитанной фрезой.
76
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
наименование, цель, номер варианта и исходные данные работы;
все предусмотренные в работе расчеты;
приведенные на рис. 18 построения, выполненные по исходным дан-
ным варианта;
выводы о соответствии (или несоответствии) высоты гребней на дне
борозды (hг) агротехническим требованиям и варианте исправления ситуации.
Контрольные вопросы
1. Как называется траектория движения точек ножа почвофрезы?
2. Запишите формулу для определения показателя кинематического ре-
жима почвофрезы.
3. Какая высота гребней на дне обработанного слоя считается допустимой
при фрезеровании почвы?
4. От каких конструкционных и технологических параметров почвофрезы
зависит высота гребней?
5. Как зависит высота гребней от подачи на нож?
6. Как зависит высота гребней от числа ножей?
7. Как зависит высота гребней от скорости движения агрегата?
8. Как зависит высота гребней от угловой скорости фрезерного барабана?
9. По какой формуле определяется величина подачи на нож почвофрезы?
10. По какой формуле определяется величина подачи на один оборот ро-
тора почвофрезы?
11. По какой формуле определяют величину мощности, потребляемой на
привод почвофрезы?
12. Почему у фрезы относительно небольшое тяговое сопротивление?
77
10. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
РАСЧЕТ КАТКОВ И КОЛЕС
Цели работы:
1) углубить представления обучающихся о процессах взаимодействия
катков и колес с почвой;
2) закрепить навыки расчета процессов, связанных с технологическим
воздействием рабочих органов сельскохозяйственных машин и их опорных
устройств на почву.
Теоретическая часть
Движущиеся по полю каток или колесо сельскохозяйственной машины
уплотняют почву и оставляют за собой колею. Ее глубина зависит от параметров катка (колеса) и свойства почвы. Указанные параметры связаны между собой зависимостью:
h = 1,31 ×
3
22
2
Dqb
P
, (73)
где P — вес катка (или часть веса машины, приходящаяся на одно колесо), H;
b — ширина колеса (катка), см;
q — коэффициент объемного смятия почвы, Н/см3;
D — диаметр колеса (катка), см.
Сопротивление катка перекатыванию определяется по формуле Грандву-
ане — Горячкина:
T = 0,86 ×
3
2
4
bqD
P
. (74)
На практике чаще используют упрощенный вариант последней формулы:
T = µP, (75)
где µ — коэффициент перекатывания, характеризуемый выражением:
µ = 0,86 ×
3
2
bqD
P
. (76)
78
Коэффициент µ может быть определен по номограмме (рис. 21), а вели-
чина, равная 1 / µ, называется транспортирующей способностью колеса.
Для колес с негладкой поверхностью сопротивление перекатыванию уве-
личивается на коэффициент kп, т.е.:
Т
н.т.
= kпТ, Н, (77)
где kп = 1,1–1,3.
Для пневматических колес сопротивление перекатыванию, наоборот,
уменьшается и находится по формуле:
Т
п.ш.
= kпнТ, Н, (78)
где kпн — коэффициент, учитывающий степень уменьшения сопротивления перекатыванию колес при снабжении их пневматической шиной. Его значения
для различных агрофонов приведены в табл. 12.
Таблица 12
Значения коэффициента kпн
для характерных типов агрофона
Агрофон
Значения коэффициента k
пн
Свежевспаханное поле
0,75–0,79
Стерня
0,65–0,68
Луг
0,58–0,62
Укатанная дорога
0,60–0,65
Практическая часть
При выполнении указанной расчетно-графической работы необходимо
выполнить следующие действия:
построить схему взаимодействия гладкого водоналивного катка с поч-
вой в разных почвенных условиях;
построить схему взаимодействия колеса сеялки моноблочного типа
(например, СЗТ-3,6) с почвой в разных почвенных условиях;
79
определить глубину колеи, характер взаимодействия и тяговое сопро-
тивление рассматриваемых машин.
Исходные данные. Варианты исходных данных, необходимых для вы-
полнения работы, приведены в табл. 13, в которой заданы:
P — вес катка (или часть веса машины, приходящаяся на одно колесо), H;
b — ширина катка, см;
— коэффициент скольжения;
q — коэффициент объемного смятия почвы, Н/см3;
D — диаметр катка, см;
r — радиус колеса сеялки, см;
Pc — вес сеялки, Н;
bc — ширина колеса сеялки, см.
Внимание! Размеры колеса и катка даны с отступлением от системы СИ, потому
что формулы 73–77 эмпирические, в связи с чем для выполнения расчетов в системе СИ требуется пересчет входящих в них коэффициентов.
Таблица 13
Исходные данные к расчету катков и колес
№ п/п
p b q D r
Pc
bc
ε
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 000
100
2,0
50
63
12 000
18
0,1
2
2 000
80
2,1
60
45
8 000
12
0,1
3
2 000
105
1,9
55
60
9 500
12
0,1
4
2 500
120
2,3
65
48
10 000
10
0,1
5
2 250
100
2,0
48
65
10 000
15
0,1
6
4 000
150
3,0
80
40
15 000
10
0,1
7
3 000
125
2,6
70
35
10 000
12
0,1
8
4 000
160
2,5
75
35
9 000
12
0,1
9
3 000
145
2,4
65
45
11 000
15
0,1
10
3 000
110
2,3
60
50
10 000
14
0,1
11
3 500
125
2,5
55
55
12 500
16
0,1
12
3 600
115
2,4
70
44
11 150
15
0,1
13
4 000
120
2,8
65
50
12 000
12
0,1
14
3 800
135
2,2
70
60
14 000
15
0,1
15
2 400
85
2,0
50
40
9 000
17
0,1
16
2 600
90
2,1
55
48
10 000
13
0,1
17
3 200
100
2,4
60
46
9 500
11
0,1
80
№ п/п
p b q D r
Pc
bc
ε
18
3 600
100
2,3
58
44
8 900
12
0,1
19
3 300
130
2,0
40
40
9 000
10
0,1
20
2 600
80
1,9
45
45
10 000
11
0,1
21
2 700
80
1,9
55
48
11 000
12
0,1
22
2 800
90
2,0
60
50
12 000
16
0,1
23
2 900
95
2,1
50
50
11 000
15
0,1
24
3 000
100
2,2
40
45
9 700
12
0,1
25
3 200
120
2,3
40
40
8 900
11
0,1
Порядок выполнения работы
По индивидуальным данным и формулам (73) и (74) находят глубину ко-
леи h1 и тяговое сопротивление Т для гладкого водоналивного катка, движущегося по свежевспаханному полю без скольжения и буксования.
В масштабе 1:5 строят на координатной бумаге поперечное сечение ука-
занного катка с обозначением глубины колеи h1. Затем для точки В катка, взаимодействующей с поверхностью неприкатанного поля (рис. 20) строят векторы
направлений действия силы N (нормального давления почвы на поверхность
катка) и скорости вращения V относительно мгновенного центра вращения C.
Длина векторов произвольная.
Вектор N является продолжением радиуса ОВ, проведенного из центра
катка, а вектор V перпендикулярен радиусу мгновенного вращения СВ.
Замеряют величину угла ξ между векторами и сопоставляют ее с углом трения почвы по стали φ. На основании этого делают вывод о наличии (или отсутствии) уплотнения почвы и ее проскальзывания относительно поверхности катка.
По формуле (79) находят максимальную глубину колеи hφ, при которой
уплотнение почвы будет происходить без ее скольжения по поверхности катка,
и сопоставляют указанную максимальную глубину колеи с величиной h1, делая на
этом основании выводы о характере технологического процесса прикатывания.
hφ = D sin2φ, (79)
где D — диаметр катка, м;
φ — угол трения почвы по стали, град. = 25–28°.
Расчет характера взаимодействия с почвой колес зерновой сеялки, движущейся по свежевспаханному полю с поднятыми сошниками, выполняют
в следующей последовательности.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]