2 Обоснование темы дипломного проекта

2.1 Агротребования к машинам для подготовки почвы под посадку моркови

Предпосевная обработка почвы. Агро­технические требования: отклонение глубины обработки от заданной — не более ±1 см; нижние влажные слои почвы не должны обнажаться и перемешиваться с верх­ним слоем; высота гребней — не более 3...4 см. Скорость движения для лучшего кроше­ния почвы должна быть не менее 3км/ч.

Культивацию целесообразнее проводить поперек пред­шествующей обработки, как правило, челночным спосо­бом. При двухследной обработке применяют диагональ­но-угловой способ. На склонах первая культивация выполняется под углом к направлению вспашки, а остальные — поперек направления склона. Для широко­захватных агрегатов применяют способ движения пере­крытием.

Применение комбинированных агрегатов и других позволяет значительно увеличить производи­тельность на обработке почв, сокращает число проходов по полю, расширяет возможности использования энерго­насыщенных тракторов. Это способствует снижению рас­хода топлива, а также труда и средств.

2.2 Анализ конструкции культиваторов и рабочих органов для обработки почвы перед посевом моркови в гребни

Устройство [18] относится к области сельского хозяйства, в частности почвообрабатывающим машинам. Технической задачей изобретения является повышение качества гребневой поверхности. Это достигается тем, что датчиком скорости измеряется поступательная скорость движения агрегата, глубина погружения профильного катка замеряется датчиком глубины при одновременном изме­рении частоты вращения профильного катка. Сигналы от указанных датчиков поступают в блок управления. Определение требуемой частоты вращения профильного катка осуще­ствляется на основе измерения глубины погружения h катка в почву и скорости его движения. Опрос датчиков производится непрерывно через каждые 0,1 м. После прохода агрегатом 10 м пути в блоке управления производится статистическая об­работка результатов вычисления частоты вращения и фактической частоты вращения профильного катка и их сравнение. В случае отклонения этих значений друг от друга более чем на 5% из блока управления подается электрический сигнал в дроссель-регулятор. Дроссель-регулятор изменяет про­ходное сечение дросселя пропорционально величине полученного сигнала, тем самым изменяя частоту вращения профильного катка до тех пор, пока сигнал рассогласова­ния не войдет в пределы допуска.

Известно устройство - культиватор-гребнеобразователь, содержащий раму, фрезбарабан, гребнеобра-зователь с нажимным пружинным механиз­мом, опорные регулируемые колеса, привод фрезбарабана осуществляется посредством карданного и трансмиссионного валов, цент­рального и бортового редукторов.

Рисунок 2.1 – схема культивотора-гребнеобразователя

Недостатком данной машины является низкое качество гребневой поверхности, т.е. неустойчивости сформированных гребней от влияния внешних воздействий (осадок и т.п.).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является культиватор-гребнеобразователь, содержащий раму, на которой посредством шарнирно установленных крон­штейнов и нажимных штанг с пружинами смонтированы фрезерное почвообрабатываю­щее орудие и секции размещенных позади этого орудия шарнирно установленных гря­дилей с окучниками, дополнительно снаб­женный расположенным позади окучников шарнирно присоединенным к раме катком для уплотнения образуемых окучниками гребней и соосно установленным с этим катком гидромотором, связанного с гидроси­стемой трактора посредством регулятора напора, поступающего в мотор гидропотока, имеющий электрический блок управления, при этом фрезерное почвообрабатывающее орудие выполнено в виде барабана для сплошной обработки почвы.

Недостатком данной машины является низкое качество формирования гребней, обусловленное невозможностью выбора опти­мальной частоты вращения профильного катка в зависимости от скорости движения агрегата, а также от изменения физико-ме­ханических свойств почвы по длине гона.

Задачей изобретения является повышение качества гребневой поверхности.

Указанная задача достигается тем, что культиватор-гребнеобразователь, содержащий раму, на которой последовательно смонтиро­ваны фрезбарабан, шарнирно установленный гребнеобразователь, профильный каток, при­водимый во вращение от гидромотора, связанного с гидросистемой трактора посред­ством дроссель-регулятора, электрический вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, дополнительно снабжен датчиком скорости движения, дат­чиком частоты вращения профильного катка и датчиком глубины погружения профильно­го катка, причем выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока управления.

Перечисленные новые существенные при­знаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем пра­вовой охраны.

Технический результат, заключающийся в повышении качества гребневой поверхно­сти, достигается за счет образования обрат­ной связи между частотой вращения профильного катка и скоростью движения культиватора-гребнеобразователя. Качествен­ная гребневая поверхность формируется за счет управления частотой вращения прика­тывающего профильного катка, работающего в режиме буксования. Степень буксования зависит от физико-механических свойств обрабатываемой почвы. Требуемая частота вращения профильного катка выбирается в зависимости от скорости движения агрегата и глубины его погружения в почву. В блоке управления производится сравнение факти­ческой частоты вращения катка с требуемой. При отклонении сравниваемых частот за пределы допускаемых значений блоком управления подается на электроуправляемый дроссель-регулятор сигнал, пропорциональ­ный величине отклонения, для поднастройки режима работы профильного катка.

Предлагаемое устройство поясняется чер­тежом, где на рисунке 2.1 представлено его схематичное изображение, на рисунке 2.2 - вид сзади, и графическое пояснение к обоснованию выбора режима работы профильного катка.

На раме 1 опирающейся на опорные колеса 2, регулируемые по высоте винтовым механизмом 3, установлен фрезбарабан 4. На фрезбарабан 4 вращение от вала отбора мощности (ВОМ) трактора передается через центральный редуктор 5, трансмиссионный вал 6 и бортовой редуктор 7. К раме шарнирно присоединен гребнеобразователь 8 с нажимным пружинным механизмом 9, который прижимает гребнеобразователь 8 к

почве относительно рамы 1. Позади гребнеобразователя 8 установлен прикатывающий профильный каток 10. Гидромотор 11 приводит во вращение профильный каток 10. Гидромотор 11 соединен с гидросистемой трактора через электроуправляемый дрос­сель-регулятор 12. Датчик скорости движе­ния 13 установлен, например, на опорном колесе 2. Датчик частоты вращения 14 соединен с профильным катком 10. Датчик глубины 15 установлен, например, на гребнеобразователе 8. Выходы всех вышеука­занных датчиков соединены с соответствую­щими входами блока управления 16, выход которого соединен с электрическим входом дроссель-регулятора 12.

Устройство работает следующим образом. Фрезбарабан 4, привод которого от ВОМ трактора осуществляется посредством цент­рального редуктора 5, трансмиссионного вала 6 и бортового редуктора 7, производит тщательное крошение почвы на глубину, ограниченную опорными колесами 2. Греб-необразователь 8, установленный позади фрезбарабана 4, формирует гребневую по­верхность с заданной плотностью почвы. Плотность почвы в гребнях регулируется нажимным пружинным механизмом 9 в зависимости от культуры, возделываемой на гребневой поверхности. Для сохранения заданной плотности почвы внутри гребней в течение длительного периода времени и предотвращения их разрушения под дейст­вием природных факторов производится прикатывание профильным катком 10. При­вод профильного катка 10 производится от гидромотора 11, соединенного с гидросисте­мой трактора через дроссель-регулятор 12. Выбор режима работы профильного катка 10 основан на том, что при начальном соприкосновении катка с почвой в точке А (см. рисунок 2.2) абсолютная скорость данной точки катка (векторная сумма поступатель­ной V_ДВ и вращательной скоростей V_ВР) направлена перпендикулярно прикатываемой поверхности. При таком режиме работы катка уплотнение почвы производится без образования перед ним почвенного валика, имеющего место при работе пассивных катков. Так как прикатывание происходит с буксованием, высокая прочность поверхности достигается за счет наслоения смятого катком почвенного пласта на уже уплотненный слой. Выбор требуемой частоты вращения проф­ильного катка 10 осуществляется на основе измерения глубины погружения h катка в почву датчиком глубины 15 и скорости движения V_ДВ датчиком скорости 13. Элект­рические сигналы от этих датчиков посту­пают в блок управления 16, где происходит вычисление требуемой частоты вращения ω_тр профильного катка по выражению:

ω_тр = V_ДВ/(R-h), (2.1)

где V_ДВ - поступательная скорость движения агрегата,

R - радиус катка,

h - глубина погружения катка в почву.

Опрос датчиков производится непрерывно через каждые 0,1 м. После прохода агрегатом 10 м пути в блоке управления 16 производится статистическая обработка ре­зультатов вычисления ω_тр и фактической частоты вращения ω_ф профильного катка 10 и их сравнение. В случае отклонения значений ω_тр от ω_ф более чем на 5% из блока управления 16 подается электрический сигнал в дроссель-регулятор 12 пропорцио­нально величине отклонения. Дроссель-регу­лятор 12 изменяет проходное сечение дросселя пропорционально величине пол­ученного сигнала, тем самым изменяя частоту вращения профильного катка 10 до тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет в пределы допуска. После автомати­ческой поднастройки частоты вращения профильного катка 10 процедура расчета повторяется через каждые 10 метров прой­денного пути.

Культиватор-гребнеобразователь, содержащий раму, на которой последовательно смонтированы фрезбарабан, шарнирно установленный гребнеобразователь, профильный каток, приводимый во вращение от гидромотора, связанного с гидросистемой трактора посредством дроссель-регулятора, электрический вход которого соединен с соответствующим выходом блока управления, снабжен датчиком скорости движения, датчиком частоты вращения профильного катка и датчиком глубины погружения профильного катка, причем выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока управления.

Рисунок 2.2 – Вид сзади и графическое пояснение режима работы

Использование: сельскохозяйственное машиностроение, в частности, в машинах, предназначенных для обработки тяжелых, глыбистых с повышенной влажностью почв. Сущность изобретения: бесприводное почвообрабатывающее орудие включает передний и задний ротационные барабаны-рыхлители с ускоряющим редукторо между ними и защитным кожух над ними. Орудие [19] содержит разъемную сепарирующую решетку,

установленную в продолжении защитного кожуха. Решетка состоит из двух частей, одна из которых жестко прикреплена к кожуху, другая - к П-образной рамс, ко­торую можно перемещать в направляющих вдоль орудия. Обе части сепарирующей ре­шетки выполнены из консольно закреплен­ных прутков, которые охватывают задний барабан-рыхлитель. Радиус кривизны прут­ков больше радиуса барабана-рыхлителя. В разъемной сепарирующей решетки прутки каждой из се частей чередуются через один пруток. Выдвижение подвижной части сепарирующей решетки обеспечивает изме­нение зазоров между прутками, что позво­ляет агрегату выполнять с высоким качеством предпосевную обработку засорен­ных, глыбистых, переувлажненных почв.

Рисунок 2.3 – Схематическое изображение почвообрабатывающего орудия

Фрезерный культиватор [20] для обработки почвы и подготовки гряд и может быть использовано в сельском хозяйстве. Культиватор содержит раму, фрезбарабан, опорные колеса, механизм привода, блок управления, датчик

частоты вращения фрезбарабана и датчик скорости движения агрегата, выход которых соединен с блоком управления. Культиватор дополнительно снабжен подпру­жиненным относительно рамы гребнеобразо-вателем, имеющим защитные кожухи, регу­лируемые по высоте и ширине, датчиком глубины обработки почвы, выход которого соединен с входом блока управления и механизмом управления положением навески трактора, электрический вход которого сое­динен с выходом блока управления. Такое конструктивное выполнение позволит повы­сить качество обработки почвы при много­кратных проходах пропашного фрезерного культиватора, а также проведение междуряд­ных обработок картофеля, выращиваемого рассадным способом.

Рисунок 2.4 – Пропашной фрезерный культиватор

Изобретение относится к области сель­ского хозяйства, в частности к пропашным фрезерным культиваторам.

Известен фрезерный культиватор для рыхления (фрезерования) почвы в между­рядьях КФК-2,8 [18], содержащий раму, фрезбарабан, гребнеобразователь, под­пружиненный относительно рамы, опорные колеса, регулируемые по высоте, механизм привода рабочих органов, включающий в себя карданный и трансмиссионный валы, центральный и бортовой редукторы.

Недостатком данной машины является низкое качество обработки почвы, связанное с тем, что на ней отсутствует возможность изменения частоты вращения рабочих орга­нов в зависимости от изменения физико-ме­ханических свойств почвы и кратности междурядных обработок, а также отсутствие возможности проведения междурядной обра­ботки картофеля, выращиваемого рассадным способом.

Машина содержит раму, механизм при­вода рабочих органов, опорные колеса, фрезбарабан, датчик скорости, установлен­ный на ведомом колесе, датчик частоты вращения фрезбарабана, блок управления, сравнивающий эти частоты, входы которого соединены с выходом указанных датчиков.

Недостатком данной машины является низкое качество обработки почвы, связанное с тем, что на ней отсутствует возможность изменения частоты вращения рабочих орга­нов в зависимости от изменения физико-ме­ханических свойств почвы и кратности междурядных обработок, а также отсутствие возможности проведения междурядной обра­ботки картофеля, выращиваемого рассадным способом.

Указанная задача достигается тем, что пропашной фрезерный культиватор, содержа­щий раму, фрезбарабан, опорные колеса, механизм привода, блок управления, датчик частоты вращения фрезбарабана и датчик скорости движения агрегат, выходы которых соединены с блоком управления. Культиватор снабжен подпружиненным относительно ра­мы гребнеобразователем, имеющим защит­ные кожухи, регулируемые по высоте и ширине, датчиком глубины обработки почвы, выход которого соединен с входом блока управления и механизмом управления поло­жения навески трактора, электрический вход которого соединен с выходом блока управ­ления.

Новые существенные признаки.

1. Пропашной фрезерный культиватор снабжен подпружиненным относительно ра­мы гребнеобразователем, имеющим защит­ные кожухи, регулируемые по высоте и ширине.

1. На культиваторе установлен датчик глубины обработки почвы, соединенный с блоком управления.

2. Управление глубиной обработки про­изводится механизмом управления положе­нием навески трактора, электрический вход которого соединен с соответствующим выхо­дом блока управления.

Перечисленные новые существенные при­знаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем пра­вовой охраны.

Технический результат, заключающийся:

а) в возможности проведения междурядных обработок картофеля, выращиваемого рассадным способом, достигается за счет установки в гребнеобразователь защитных кожухов необходимой высоты на заданную ширину защитной зоны. Установка защитных кожухов препятствует засыпанию точки роста картофеля при проведении междурядных обработок фрезерным культиватором;

б) в повышении качества обработки почвы достигается за счет установки датчика глубины обработки почвы, соединенного с блоком управления. Требуемое качество обработки почвы обеспечивается за счет поддержания заданной степени крошения при изменении физико-механических свойств почвы при движении агрегата по полю. Степень крошения почвы поддерживается системой автоматического управления, которая включает в себя датчик частоты вращения, датчик скорости движения, датчик глубины обработки почвы, механизм управления положением навески трактора и блок управления, причем выходы указанных датчиков соединены с входом блока управления, выход которого соединен с соответствующим входом механизма управления положением навески трактора. Это позволяет поддерживать требуемую степень крошения почвы за счет позиционного регулирования глубины обработки фрезой культиватора.

На рисунке 2.4 представлен ее вид сбоку, а на рисунке 2.5 - схема формирования гребней.

На раме 1, опирающейся на опорные колеса 2, регулируемые по высоте закрепле­ны фрезбарабан 3, приводящийся во враще­ние от вала отбора мощности через механизм привода, включающий в себя карданные валы 4 и 5, центральный редуктор 6, коробку передач 7, боковой редуктор 8. Позади фрезбарабана к раме шарнирно прикреплен гребнеобразователь 9, подпружиненный от­носительно рамы 1 пружинами. 10. Внутри каждой секции гребнеобразователя 9 закреп­лены защитные кожухи 11, регулируемые по высоте и ширине. Подъем и опускание агрегата производится механизмом управле­ния положением навески трактора 12. На агрегате установлены следующие датчики: датчик частоты вращения 13 фрезы, напри­мер, на центральном редукторе б, датчик скорости движения 14 агрегата - на ведомом колесе трактора, датчик глубины обработки 15 почвы - на раме 1 культиватора. Выходы указанных датчиков соединены с входом блока управления 16. Выход блока управле­ния 16 соединен с соответствующим входом механизма управления положением навески трактора 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом междурядной обработки почвы в зависимости от кратности обработки почвы, глубины обработки почвы и почвенно-климатических условий почвы выбирают­ся требуемые параметры частоты вращения фрезбарабана и скорости движения агрегата. На их основании рассчитывается толщина стружки, при которой не образуется эрозионно опасных частиц, и закладывается допуска не ее значение (±10%)

, (2.2)

где ω- частота вращения фрезбарабана,

R - радиус фрезбарабана,

h - глубина обработки почвы,

к - передаточное отношение коробки передач,

v - скорость вращения фрезбарабана. В зависимости от требуемой толщины стружки δ_р оператором устанавливается соответствующее передаточное отношение к на коробке передач 7. Устанавливаемое передаточное отношение к коробки передач и расчетное значение толщины стружки δ_р вносятся в память блока управления 15.

Кроме того, в зависимости от срока вегетации и состояния растений в гребнеоб­разователь устанавливаются защитные кожу­хи определенной высоты, на требуемую ширину.

При движении по полю вал отбора мощности трактора посредством механизма привода приводит во вращение фрезбарабан 3 культиватора. Рабочие органы (ножи) фрезбарабана 3 производят фрезерование междурядий. Взрыхленная почвы ножами отбрасывается к гребнеобразователю 9, кото­рый формирует гребень с заданной плотно­стью. Плотность почвы в гребне регулируется степенью сжатия пружин 10. Защитный кожух 11 препятствует полному засыпанию растений картофеля. Регулировка защитного кожуха 11 по высоте позволяет подсыпать необходимое количество почвы под растение в зависимости от задач обработки и срока вегетации. Ширина защитного кожуха 11 устанавливается в соответствии с шириной защитной зоны, заданной агротехническими требованиями. Датчики скорости движения 14 и частоты вращения 13 фрезбарабана 3 регистрируют соответственно скорость движе­ния агрегата v(X) и частоту вращения фрезбарабана n(t), а датчик глубины 15 регистрирует глубину обработки почвы h(t) с интервалом Δ1 через каждые 10 см пути. Все сигналы от вышеперечисленных датчиков поступают в блок управления 16. Далее по программе, хранящейся в блоке постоянной памяти, и данным, поступающим от датчи­ков, вычисляется фактическая толщина стружки δ_ф по выражению 1. Вычисление фактической толщины стружки δ_ф, образу­емой при работе агрегата, производится с интервалом Δ1. Полученные значения зано­сятся в блок оперативной памяти. После прохода агрегатом 10 метров путем произ­водится статистическая обработка значений фактической толщины стружки δ_ф и сравне­ние полученных значений с допускаемыми. В случае нарушения технологического про­цесса (более 30% значений находятся за пределами установленного допуска) выраба­тывается соответствующий сигнал, поступа­ющий из блока управления 16 к электрическому входу механизма управления положением навески трактора 12, который изменяет положение навески трактора про­порционально полученному сигналу, тем самым изменяя глубину обработки почвы. После поднастройки агрегата процедура расчета повторяется через каждые 10 метров пройденного пути.

Пропашной фрезерный культиватор, со­держащий раму, фрезбарабан, опорные ко­леса, механизм привода, блок управления, датчик частоты вращения фрезбарабана и датчик скорости движения агрегата, выходы которых соединены с блоком управления, культиватор снаб­жен подпружиненным относительно рамы гребнеобразователем, имеющим защитные кожухи, регулируемые по высоте и ширине, датчиком глубины обработки почвы, выход которого соединен с входом блока управле­ния, и механизмом управления положением навески трактора, электрический вход кото­рого соединен с выходом блока управления.

Рисунок 2.5 – схема формирования гребней

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в устрой­ствах для подготовки почвы к посадке картофеля и овощей в гребни. Культиватор [21] снабжен проф­ильным катком 8, установленным позади окучивающих секций и шарнирно закреп­ленных на раме 1 агрегата. К профильному катку 8 соосно установлен гидромотор 9, соединенный с гидросистемой трактора че­рез электроуправляемый регулятор потока 10, который подключен к блоку управления 12.

Рисунок 2.6 – Схематическое изображение культиватора

Изобретение относится к области сель­ского хозяйства, в частности к машинам для подготовки почвы к поездке картофеля и овощей.

Целью изобретения является повыше­ние качества подготовки почвы к посадке картофеля и других овощных культур в греб­ни.

На рисунке 2.6 схематически изображен культиватор-гребнеобразователь.

Устройство содержит раму 1, шарнирно установленный на ней фрезбарабан 2, при­вод которого осуществляется от вала отбора мощности трактора через редуктор 3 и цеп­ную передачу 4. Фрезбарабан 2 подпружи­нен относительно рамы 1 пружинами 5. За Фрезбарабаном 2 установлен брус 6, регули­руемый по высоте, на котором размещены гребнеобразователи 7.

За гребнеобразователями 7 размещен профильный каток 8, соосно соединенный с гидромотором 9, который в свою очередь соединен с гидросистемой трактора через электроуправляемый регулятор потока 10. Рама 1 опирается на профильные колеса 11, регулируемые по высоте. Регулятор потока 10 соединен с блоком управления 12.

Культиватор-гребнеобразователь, со­держащий раму, на которой посредством шарнирно установленных кронштейнов и нажимных штанг с пружинами смонтирова­ны фрезерное почвообрабатывающее орудие и секции размещенных позади этого орудий шарнирно установленных грядилей с окучниками, отличающийся тем, что, с целью повышения качества подготовки по­чвы к посадке картофеля и других овощных культур в гребни, он снабжен расположен­ным позади окучников шарнирно присоеди­ненным к раме катком для уплотнения образуемых окучниками гребней и соосио установленным с этим катком гидромотором, связанным с гидросистемой трактора Посредством регулятора напора поступаю­щего в мотор гидропотока, имеющего элек­трический блок управления, при этом фрезерное почвообрабатывающее орудие выполнено в виде барабана для сплошной обработки почвы.