Федеральне державне освітній заклад
вищої професійної освіти
Білгородський Державний СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ
Кафедра «Механізація сільського господарства»
РОЗРАХУНКОВО - ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
До курсової роботи
по «Сільськогосподарським машинам»
на тему: «Розробка схеми дискового грунтообробного знаряддя, розрахунок основних параметрів і аналіз його роботи. (Варіант № 1, № 20) »
Виконав студент 31-І групи
інженерного факультету
Перевірив доцент кафедри «Ме-
ханізація сільського господарства »
к.т.н.
Травневий 2008
вищої професійної освіти
Білгородський Державний СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ
Кафедра «Механізація сільського господарства»
РОЗРАХУНКОВО - ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
До курсової роботи
по «Сільськогосподарським машинам»
на тему: «Розробка схеми дискового грунтообробного знаряддя, розрахунок основних параметрів і аналіз його роботи. (Варіант № 1, № 20) »
Виконав студент 31-І групи
інженерного факультету
Перевірив доцент кафедри «Ме-
ханізація сільського господарства »
к.т.н.
Травневий 2008
Зміст:
3 - Загальні відомості про дискових плугів, лущильника і боронах
10 - Вихідні дані
11 - Аналіз роботи дискового знаряддя
17 - Розрахунок геометричних параметрів дискового робочого органу
18 - Тягове опір і силові характеристики дискових робочих органів.
21 - Висновок.
22 - Література
3 - Загальні відомості про дискових плугів, лущильника і боронах
10 - Вихідні дані
11 - Аналіз роботи дискового знаряддя
17 - Розрахунок геометричних параметрів дискового робочого органу
18 - Тягове опір і силові характеристики дискових робочих органів.
21 - Висновок.
22 - Література
1. Загальні відомості про дискових плугів, лущильника і боронах
1.1 Основні особливості
Дискові робочі органи менше схильні до забивання бур'янами, соломою та іншими волокнистими матеріалами, ніж поступально рухомі робочі органи. Тому для дрібного лущення стерні зернових культур широко застосовують дискові, а не лемішні лущильники. З тих же причин первинну обробку болотних земель проводять важкими дисковими боронами з вирізними дисками.
Крім того, при роботі дискових плугів і лущильників на сухих грунтах спікливих не відбувається утворення таких великих брил, які виникають при роботі лемішні плугів. Тому дискові плуги застосовують у країнах з тропічним кліматом.
В даний час набули поширення дискові мульчіровщікі і діскатори з індивідуальним розміщенням дисків на стійках. Дані агрегати призначені для розпушування і підготовки грунту під посів; знищення бур'янів і здрібнювання пожнивних залишків; для передпосівної підготовки грунту без попередньої оранки й обробки грунту після збирання толстостебельних просапних культур. Борони даного типу призначені для роботи на всіх грунтах з вологістю до 25%, ухилом поверхні поля не більше 8%, твердістю грунту в оброблюваному шарі не більше 4 МПа.
Класифікація і характеристика основних типів дискових знарядь
За характером виконуваної роботи дискові машини поділяють на плуги, лущильники і борони. Лущильники і борони бувають симетричними і несиметричними, плуги тільки несиметричними.
Диски борін і лущильників, чергуючись з розпірними котушками і підшипниками, утворюють окремі батареї, що мають кожна горизонтальну вісь обертання. На відміну від борін і лущильників кожен диск дискового плуга, діскатора і мульчіровщіка має свою вісь обертання, що утворить з горизонтальною площиною кут, приблизно рівний 20 °.
Дискові плуги, призначені для оранки важких твердих грунтів, володіють великою вагою і з цієї причини можуть бути тільки причіпними і напівнавісними. Для обробки м'яких староорних грунтів деяке поширення набули також двох-, трьох-і четирехдісковие навісні плуги.
Важкі причіпні дискові плуги постачають дисками діаметром 610 -810 мм, навісні 580 - 710 мм. Площина леза диска утворює з напрямком руху трактора кут а = 40-45 ° і з вертикальною площиною кут (3 = 15-25 °). Кожен сферичний диск дискового плуга кріпиться п'ятьма-шістьма болтами з потайними голівками до фланця короткого валу, що обертається в двох конічних або кулькових підшипниках, закріплених у масивній литий стійці. Верхній кінець цієї стійки болтами або скобами приєднаний до пустотілих (навісного) або масивному суцільному брусу рами (причіпного) плуга. Для кращого обороту пласта і очищення диска від налипає грунту застосовують короткі отвальци, монтовані на стійці з смугової сталі, приєднаної болтами до основної литий стійці дискового корпусу.
У стінку борозни впираються переднє і заднє похило встановлені бороздние колеса у причіпного дискового плуга або тільки заднє бороздное колесо в навісного плуга, дозволяючи зберегти рівновагу в горизонтальній площині.
Площина обертання бороздних коліс утворює з горизонтальною площиною кут 60 - 70 °. Глибина ходу дисків регулюється перестановкою по висоті польового колеса. На диску кожного колеса можна монтувати знімні чавунні вантажі.
Дискові лущильники застосовують в основному для лущення стерні на глибину 6-15 см, а іноді для догляду за парами. У зонах, підданих вітрової ерозії, дискові лущильники, забезпечені висіваючих апаратом і сім'япроводу, застосовують для посіву зернових культур на полях з незапаханной стернею. Несиметричні дискові лущильники виготовляють з шириною захвату до 6 м, а симетричні до 20 м.
Дискові лущильники, як правило, причіпні і лише узкозахватним лущильники (з шириною менше 2 м) роблять навісними.
Загальна схема причіпного несиметричного дискового лущильника аналогічна схемі причіпного дискового плуга: лущильник має два бороздних і одне польове колесо, вісь переднього колеса бороздного пов'язана тягою з причепом лущильника, що робить це колесо керованим при поворотах агрегату, глибина ходу дисків регулюється перестановкою по висоті польового колеса, рама складається з одного потужного бруса. Кут а, утворений площиною обертання леза дисків зі стінкою борозни, може регулюватися в межах 35 -45 °. Ці лущильники працюють на глибину до 15 см; їх комплектують дисками діаметром 450 - 510 мм, віддаленими один від одного на відстань 125 - 200 мм. Конструкція передбачає установку баластних вантажів на заднє колесо і задній кінець рами. При транспортуванні габаритна ширина лущильника зменшується до 2 м в результаті перестановки (повороту) коліс, однак через велику поздовжньої бази (відстань між переднім і задніми колесами лущильника в транспортному положенні дорівнює 5 - 7 м) при переїздах по нерівній місцевості диски лущильника можуть зачіпати за горби.
Симетричні дискові лущильники, що випускаються вітчизняними підприємствами, виготовляють з шириною захоплення 5, 10, 15 і 20 м.
Батареї з 8 - 10 дисків проміжними рамками шарнірно приєднані до брусів основний рами. Діаметр дисків дорівнює 450 мм, відстань між дисками 170 мм, кут регулюється через кожні 5 ° в межах 10 - 35 °. При а = 15 - 20 ° лущильник можна використовувати в якості односледной дискової борони. Глибина ходу дисків регулюється вантажами, що розташовуються в баластному ящику кожної батареї.
При роботі симетричного лущильника на поверхні обробленого поля утворюються звальним гребені і роз'ємні борозни.
Дискові борони за призначенням ділять на польові, садові і болотні (важкі), а за способом з'єднання з трактором - на навісні та причіпні.
Польові дискові борони застосовують для подрібнення задернелих пластів і брил на поверхні зораного поля, весняної передпосівної обробки зябу, а в деяких випадках для культивації парів, лущення стерні і освіження лугів. Глибина обробки 6 - 10 см, діаметр дисків 450 - 500 мм, відстань між дисками 165 - 180 мм, кут установки <х = 10 - 22 °.
Як правило, польові борони роблять двухследнимі симетричними. Проте останнім часом для агрегатування з потужними тракторами почали застосовувати двухследние несиметричні борони.
Польові борони навісного типу застосовують лише з тракторами потужністю 20 - 30 л. с. Ширина захоплення дискових навісних польових борін зазвичай не перевищує 2 м.
Для роботи з більш потужними тракторами використовують причіпні дискові борони, що мають ширину захвату до 4 м за жорсткою і до 10 м при шарнірної конструкції рами. Борони цього типу транспортують по дорогах на колесах з пневматичним ободом; переклад борони з робочого положення в транспортне проводиться за допомогою гідроциліндрів.
Садові дискові борони в основному причіпні несиметричні, що забезпечує зміщення у поперечному напрямку лінії тяги борони, і тому трактор може рухатися на більшій відстані від ряду садових дерев, ніж при роботі із симетричною дисковою бороною, що має таку ж ширину захвату.
Садові борони застосовують для розпушування грунту і підрізання бур'янів в міжряддях плодових дерев. Кут установки і діаметр дисків у садових борін більше, ніж у польових (діаметр дисків до 560 мм; а = 15 - 25 °).
Глибина обробітку грунту при повторних проходах садової борони може бути доведена до 14 см.
Важкі, або болотні дискові борони, застосовують як для первинної обробки осушених боліт на глибину до 25 см в результаті декількох перехресних проходів, так і для оброблення пластів, піднятих чагарниково-болотних плугом.
Борони цього типу зазвичай бувають причіпними двухследнимі симетричними. Іноді застосовують і односледние навісні борони. Для усунення забивання простору між дисками дерниною і гілками чагарників діаметр дисків важких борін 560 - 660 мм, а відстань між дисками 230 -280 мм. Для усунення сгружіванія гілок чагарників попереду батарей дисків на боронах цього типу встановлюють так звані вирізні диски. Вирізи, що мають різну форму, розташовуються на рівних відстанях по всій довжині леза; число вирізів 5-12. Кут установки дисків а, регульований настановним гвинтом або гідроциліндром, дорівнює 10 - 20 °.
Робочі органи
У сучасних дискових грунтообробних машинах застосовують диски з постійною кривизною в усіх точках їх робочої поверхні, тобто сферичні сегменти. Диски зі змінною кривизною, утворені обертанням еліпса або параболи, широкого поширення не отримали.
Зазвичай у сферичних дисків здійснюють зовнішню заточку леза з боку випуклої поверхні диска. Диски з внутрішньої заточуванням (з боку увігнутої поверхні) застосовують лише на деяких дискових боронах, призначених для роботи на твердих грунтах.
Диски плугів і лущильників мають суцільне лезо, диски борін виготовляють із суцільним і вирізні лезом.
1.2 Агротехнічні вимоги і умови застосування
Обробку грунту слід виконувати у встановлені терміни. Якщо обробка складається з кількох прийомів, то бажано не розривати їх у часі.
Необхідно дотримуватися задану глибину обробки; відхилення не повинно перевищувати ± (1 ... 2) см.
Не допускаються огріхи або пропуски. Оскільки огріхи частіше з `являються в результаті недбалого водіння трактора, то про них судять по вигляду слідів робочих органів машин і знарядь. Сліди повинні бути прямолінійними.
Кінці ділянки обробляють так само акуратно, як і основна ділянка, на якому не повинна проглядатися строкатість в будь-якому показнику якості (наприклад глибистой, гребенястого поверхні, закладенні смітної рослинності і гною). Найчастіше строкатість цих показників - результат роботи на різних швидкостях, а також недбалого водіння агрегату і поганого стану робочих органів машин і знарядь (тупі леза, іржава робоча поверхня).
При будь-якій обробці бажано отримати грудочки грунту Розміром 1 ... 10 мм і небажано - частки менше 0,25 мм. Ці показники залежать від виду обробки і властивостей грунту. Вони важкодосяжні, але бажані.
Робочі органи наприкінці оброблюваної ділянки поля слід включати і виключати на одній лінії; допускається відхилення - не більш ± 0,5 м.
До кожного виду обробки грунту ставляться специфічні вимоги. Не допускається, щоб безполицевого знаряддя для розпушування піддаються вітровій ерозії грунтів знищили більше 10% стерні за один прохід при дрібному розпушуванні і більше 25% - при глибокому і щоб при цьому грунт руйнувалася до частинок менше 1 мм.
У верхньому пухкому шарі грунту, підготовленої до посіву, не повинно міститися грудок більше 3 см, гребенястого поверхні ріллі повинна бути не більше 3 ... 4 см.
Оцінюючи якість роботи грунтообробних машин, враховують дотримання всіх агротехнічних вимог, пам'ятаючи про те, що головне з них - боротьба з бур'янами.
Дискові борони та лущильники повинні обробляти грунт на глибину не менше 8 см. Відхилення середньої глибини від заданої допускається ± 3 см. У верхньому обробленому шарі грунту не повинно бути грудок більше 10 см за найбільшим розміром. Поверхня поля після проходу дисковою бороною повинна бути злитої, а глибина розвальний борозен і висота звальних гребенів - не більше глибини обробки. Засмічені рослини повинні бути підрізані не менше ніж на 97%.
1.1 Основні особливості
Дискові робочі органи менше схильні до забивання бур'янами, соломою та іншими волокнистими матеріалами, ніж поступально рухомі робочі органи. Тому для дрібного лущення стерні зернових культур широко застосовують дискові, а не лемішні лущильники. З тих же причин первинну обробку болотних земель проводять важкими дисковими боронами з вирізними дисками.
Крім того, при роботі дискових плугів і лущильників на сухих грунтах спікливих не відбувається утворення таких великих брил, які виникають при роботі лемішні плугів. Тому дискові плуги застосовують у країнах з тропічним кліматом.
В даний час набули поширення дискові мульчіровщікі і діскатори з індивідуальним розміщенням дисків на стійках. Дані агрегати призначені для розпушування і підготовки грунту під посів; знищення бур'янів і здрібнювання пожнивних залишків; для передпосівної підготовки грунту без попередньої оранки й обробки грунту після збирання толстостебельних просапних культур. Борони даного типу призначені для роботи на всіх грунтах з вологістю до 25%, ухилом поверхні поля не більше 8%, твердістю грунту в оброблюваному шарі не більше 4 МПа.
Класифікація і характеристика основних типів дискових знарядь
За характером виконуваної роботи дискові машини поділяють на плуги, лущильники і борони. Лущильники і борони бувають симетричними і несиметричними, плуги тільки несиметричними.
Диски борін і лущильників, чергуючись з розпірними котушками і підшипниками, утворюють окремі батареї, що мають кожна горизонтальну вісь обертання. На відміну від борін і лущильників кожен диск дискового плуга, діскатора і мульчіровщіка має свою вісь обертання, що утворить з горизонтальною площиною кут, приблизно рівний 20 °.
Дискові плуги, призначені для оранки важких твердих грунтів, володіють великою вагою і з цієї причини можуть бути тільки причіпними і напівнавісними. Для обробки м'яких староорних грунтів деяке поширення набули також двох-, трьох-і четирехдісковие навісні плуги.
Важкі причіпні дискові плуги постачають дисками діаметром 610 -810 мм, навісні 580 - 710 мм. Площина леза диска утворює з напрямком руху трактора кут а = 40-45 ° і з вертикальною площиною кут (3 = 15-25 °). Кожен сферичний диск дискового плуга кріпиться п'ятьма-шістьма болтами з потайними голівками до фланця короткого валу, що обертається в двох конічних або кулькових підшипниках, закріплених у масивній литий стійці. Верхній кінець цієї стійки болтами або скобами приєднаний до пустотілих (навісного) або масивному суцільному брусу рами (причіпного) плуга. Для кращого обороту пласта і очищення диска від налипає грунту застосовують короткі отвальци, монтовані на стійці з смугової сталі, приєднаної болтами до основної литий стійці дискового корпусу.
У стінку борозни впираються переднє і заднє похило встановлені бороздние колеса у причіпного дискового плуга або тільки заднє бороздное колесо в навісного плуга, дозволяючи зберегти рівновагу в горизонтальній площині.
Площина обертання бороздних коліс утворює з горизонтальною площиною кут 60 - 70 °. Глибина ходу дисків регулюється перестановкою по висоті польового колеса. На диску кожного колеса можна монтувати знімні чавунні вантажі.
Дискові лущильники застосовують в основному для лущення стерні на глибину 6-15 см, а іноді для догляду за парами. У зонах, підданих вітрової ерозії, дискові лущильники, забезпечені висіваючих апаратом і сім'япроводу, застосовують для посіву зернових культур на полях з незапаханной стернею. Несиметричні дискові лущильники виготовляють з шириною захвату до 6 м, а симетричні до 20 м.
Дискові лущильники, як правило, причіпні і лише узкозахватним лущильники (з шириною менше 2 м) роблять навісними.
Загальна схема причіпного несиметричного дискового лущильника аналогічна схемі причіпного дискового плуга: лущильник має два бороздних і одне польове колесо, вісь переднього колеса бороздного пов'язана тягою з причепом лущильника, що робить це колесо керованим при поворотах агрегату, глибина ходу дисків регулюється перестановкою по висоті польового колеса, рама складається з одного потужного бруса. Кут а, утворений площиною обертання леза дисків зі стінкою борозни, може регулюватися в межах 35 -45 °. Ці лущильники працюють на глибину до 15 см; їх комплектують дисками діаметром 450 - 510 мм, віддаленими один від одного на відстань 125 - 200 мм. Конструкція передбачає установку баластних вантажів на заднє колесо і задній кінець рами. При транспортуванні габаритна ширина лущильника зменшується до 2 м в результаті перестановки (повороту) коліс, однак через велику поздовжньої бази (відстань між переднім і задніми колесами лущильника в транспортному положенні дорівнює 5 - 7 м) при переїздах по нерівній місцевості диски лущильника можуть зачіпати за горби.
Симетричні дискові лущильники, що випускаються вітчизняними підприємствами, виготовляють з шириною захоплення 5, 10, 15 і 20 м.
Батареї з 8 - 10 дисків проміжними рамками шарнірно приєднані до брусів основний рами. Діаметр дисків дорівнює 450 мм, відстань між дисками 170 мм, кут регулюється через кожні 5 ° в межах 10 - 35 °. При а = 15 - 20 ° лущильник можна використовувати в якості односледной дискової борони. Глибина ходу дисків регулюється вантажами, що розташовуються в баластному ящику кожної батареї.
При роботі симетричного лущильника на поверхні обробленого поля утворюються звальним гребені і роз'ємні борозни.
Дискові борони за призначенням ділять на польові, садові і болотні (важкі), а за способом з'єднання з трактором - на навісні та причіпні.
Польові дискові борони застосовують для подрібнення задернелих пластів і брил на поверхні зораного поля, весняної передпосівної обробки зябу, а в деяких випадках для культивації парів, лущення стерні і освіження лугів. Глибина обробки 6 - 10 см, діаметр дисків 450 - 500 мм, відстань між дисками 165 - 180 мм, кут установки <х = 10 - 22 °.
Як правило, польові борони роблять двухследнимі симетричними. Проте останнім часом для агрегатування з потужними тракторами почали застосовувати двухследние несиметричні борони.
Польові борони навісного типу застосовують лише з тракторами потужністю 20 - 30 л. с. Ширина захоплення дискових навісних польових борін зазвичай не перевищує 2 м.
Для роботи з більш потужними тракторами використовують причіпні дискові борони, що мають ширину захвату до 4 м за жорсткою і до 10 м при шарнірної конструкції рами. Борони цього типу транспортують по дорогах на колесах з пневматичним ободом; переклад борони з робочого положення в транспортне проводиться за допомогою гідроциліндрів.
Садові дискові борони в основному причіпні несиметричні, що забезпечує зміщення у поперечному напрямку лінії тяги борони, і тому трактор може рухатися на більшій відстані від ряду садових дерев, ніж при роботі із симетричною дисковою бороною, що має таку ж ширину захвату.
Садові борони застосовують для розпушування грунту і підрізання бур'янів в міжряддях плодових дерев. Кут установки і діаметр дисків у садових борін більше, ніж у польових (діаметр дисків до 560 мм; а = 15 - 25 °).
Глибина обробітку грунту при повторних проходах садової борони може бути доведена до 14 см.
Важкі, або болотні дискові борони, застосовують як для первинної обробки осушених боліт на глибину до 25 см в результаті декількох перехресних проходів, так і для оброблення пластів, піднятих чагарниково-болотних плугом.
Борони цього типу зазвичай бувають причіпними двухследнимі симетричними. Іноді застосовують і односледние навісні борони. Для усунення забивання простору між дисками дерниною і гілками чагарників діаметр дисків важких борін 560 - 660 мм, а відстань між дисками 230 -280 мм. Для усунення сгружіванія гілок чагарників попереду батарей дисків на боронах цього типу встановлюють так звані вирізні диски. Вирізи, що мають різну форму, розташовуються на рівних відстанях по всій довжині леза; число вирізів 5-12. Кут установки дисків а, регульований настановним гвинтом або гідроциліндром, дорівнює 10 - 20 °.
Робочі органи
У сучасних дискових грунтообробних машинах застосовують диски з постійною кривизною в усіх точках їх робочої поверхні, тобто сферичні сегменти. Диски зі змінною кривизною, утворені обертанням еліпса або параболи, широкого поширення не отримали.
Зазвичай у сферичних дисків здійснюють зовнішню заточку леза з боку випуклої поверхні диска. Диски з внутрішньої заточуванням (з боку увігнутої поверхні) застосовують лише на деяких дискових боронах, призначених для роботи на твердих грунтах.
Диски плугів і лущильників мають суцільне лезо, диски борін виготовляють із суцільним і вирізні лезом.
1.2 Агротехнічні вимоги і умови застосування
Обробку грунту слід виконувати у встановлені терміни. Якщо обробка складається з кількох прийомів, то бажано не розривати їх у часі.
Необхідно дотримуватися задану глибину обробки; відхилення не повинно перевищувати ± (1 ... 2) см.
Не допускаються огріхи або пропуски. Оскільки огріхи частіше з `являються в результаті недбалого водіння трактора, то про них судять по вигляду слідів робочих органів машин і знарядь. Сліди повинні бути прямолінійними.
Кінці ділянки обробляють так само акуратно, як і основна ділянка, на якому не повинна проглядатися строкатість в будь-якому показнику якості (наприклад глибистой, гребенястого поверхні, закладенні смітної рослинності і гною). Найчастіше строкатість цих показників - результат роботи на різних швидкостях, а також недбалого водіння агрегату і поганого стану робочих органів машин і знарядь (тупі леза, іржава робоча поверхня).
При будь-якій обробці бажано отримати грудочки грунту Розміром 1 ... 10 мм і небажано - частки менше 0,25 мм. Ці показники залежать від виду обробки і властивостей грунту. Вони важкодосяжні, але бажані.
Робочі органи наприкінці оброблюваної ділянки поля слід включати і виключати на одній лінії; допускається відхилення - не більш ± 0,5 м.
До кожного виду обробки грунту ставляться специфічні вимоги. Не допускається, щоб безполицевого знаряддя для розпушування піддаються вітровій ерозії грунтів знищили більше 10% стерні за один прохід при дрібному розпушуванні і більше 25% - при глибокому і щоб при цьому грунт руйнувалася до частинок менше 1 мм.
У верхньому пухкому шарі грунту, підготовленої до посіву, не повинно міститися грудок більше 3 см, гребенястого поверхні ріллі повинна бути не більше 3 ... 4 см.
Оцінюючи якість роботи грунтообробних машин, враховують дотримання всіх агротехнічних вимог, пам'ятаючи про те, що головне з них - боротьба з бур'янами.
Дискові борони та лущильники повинні обробляти грунт на глибину не менше 8 см. Відхилення середньої глибини від заданої допускається ± 3 см. У верхньому обробленому шарі грунту не повинно бути грудок більше 10 см за найбільшим розміром. Поверхня поля після проходу дисковою бороною повинна бути злитої, а глибина розвальний борозен і висота звальних гребенів - не більше глибини обробки. Засмічені рослини повинні бути підрізані не менше ніж на 97%.
Вихідні дані.
Виходячи з варіанту № 1, вибираємо дані для розрахунку курсової роботи (з таблиці додатка 2).
Тип грунтообробної машини: плуг
Коефіцієнт пропорційності k = 3
Половинний кут при вершині сектора φ = 31 0
Кут загострення диска i = 21 0
Робоча швидкість 5 км / год
Кут атаки для побудови профілю борозни α = 20 0
Інтервал кута атаки α = 15-35 (для побудови залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту)
Глибина обробки грунту а = 20 см = 200мм.
Ширина захоплення 2,5 м.
Виходячи з варіанту № 1, вибираємо дані для розрахунку курсової роботи (з таблиці додатка 2).
Тип грунтообробної машини: плуг
Коефіцієнт пропорційності k = 3
Половинний кут при вершині сектора φ = 31 0
Кут загострення диска i = 21 0
Робоча швидкість 5 км / год
Кут атаки для побудови профілю борозни α = 20 0
Інтервал кута атаки α = 15-35 (для побудови залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту)
Глибина обробки грунту а = 20 см = 200мм.
Ширина захоплення 2,5 м.
2.1 Аналіз роботи дискового знаряддя
Землеоброблювальні диски лущильників, борін та плугів являють собою частину сфери радіусом R, відсічену площиною SS. Великий вплив на технологічні показники роботи диска надають його параметри: діаметр D, кут заточування i, а також пов'язаний з ним задній кут різання б (рис. 1).
Заточення ріжучої кромки визначається кутом ψ = φ + i, що перебувають між твірною конуса заточування і січної площиною SS (тут φ - половина центрального кута сферичного сектора).
Розраховуємо діаметр диска виходячи із заданої глибини обробки і коефіцієнта пропорційності.
де к - коефіцієнт пропорційності, заданий в додатку 2.
Великі значення коефіцієнта до приймають при обробці твердих грунтів при малих кутах атаки і великих швидкостях роботи знаряддя.
Діаметр диска D = 600 мм.
Розраховуємо радіус сфери диска.
Діаметр диска і радіус сфери пов'язані співвідношенням
Обчислюємо теоретичну висоту гребенів c T, відстані між гребенями s і ступінь нерівномірності глибини обробки грунту,%. Дані розрахунків заносимо в таблицю.
За агротребованіям для дискових плугів допускається
У нашому випадку для плуга
a - глибина обробки з умови дорівнює 220 мм.
Приймаються c = 80 мм.
Висота гребенів з на дні борозни, утвореної диском, залежить від діаметру диска D, кута атаки α і відстані між дисками b. З трикутника OEF (див. рис. 1)
Знаходимо відстань між дисками з наступного умови:
Знаходимо теоретичну висоту наступним чином:
Розраховуємо з т для різних діапазонів кута атаки (відповідно до варіанта завдання), у нашому випадку:
α = 15 -25 (α = 15; 20; 25; 30; 35.)
Приймаються загальне число дисків для 2,5 м ширини захвату. Число дисків 17.
Якість роботи дискових знарядь оцінюють по рівномірності обробки грунту по глибині:
Розраховуємо значення η т для кожного із значень з т.
Підраховуємо відстань між вершинами гребенів
Заносимо всі отримані дані в таблицю:
Основні параметри роботи дискових знарядь
Таблиця 1
Будуємо профіль дна борозни дискового знаряддя. На аркуші формату А1 у правому верхньому кутку в масштабі креслимо коло діаметром D = 600мм. Нижче креслимо ще одне коло діаметром D = 600мм. З центру другого кола під кутом α = 20 0 проводимо вісь дискової батареї. На цій осі будуємо горизонтальну проекцію дискової батареї з відстанями b = 148,47 мм між дисками і радіусом їх кривизни R = 582,48 мм. Діаметр одного з дисків на горизонтальній проекції ділимо на 12 рівних частин (мінімум 8) і позначаємо їх цифрами (від центру відповідно вгору і вниз) 0,1,2, ... і 0,1 ', 2' і т. д. Через отримані точки проводимо лінії, паралельні осі батареї, до перетину з колом і побудувати хорди 1-1 ', 2-2' і т. д.
На верхній окружності креслимо хорди 1-1 ', 2-2',..., паралельні горизонталі (лінії грунту). Перетин продовжень хорд з однойменними вертикальними лініями, проведеними з точок 1, 1 ', 2, 2' і т. д. діаметра диска, утворюють профіль борозни. Аналогічно будуємо профіль борозни для інших дисків.
Відзначаємо на профілі борозни глибину обробки а, позначаємо відстань між гребенями s і заміряємо висоту гребенів з д = 80мм. Останнє значення заносимо в таблицю 1. Заміряємо діаметр диска на рівні поверхні поля D a = 565,69 мм.
Знаходимо площі F, F 1 і f 1 за допомогою САПР (Компас-3D), і розраховуємо дійсну рівномірність обробітку грунту по глибині дисковими знаряддями:
За результатами розрахунків будуємо графік залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту по глибині дисковими знаряддями від кута атаки (кут атаки беремо із завдання). На графіку відкладаємо допустиме по агротребованіям значення висоти гребенів, і визначаємо допустиме значення кута атаки. На аркуші формату А1 (на якому збудований профіль дна борозни) в масштабі будуємо зазначену залежність.
З графіка видно що чим більше кут атаки α, тим менше глибина обробітку грунту, і тим більше коефіцієнт рівномірності обробки грунту.
2.2 Розрахунок геометричних параметрів дискового робочого органу
Проведені раніше розрахунки дозволили отримати значення діаметра диска D і радіуса кривизни сферичної поверхні R.
Радіус кривизни робочої поверхні диска є одним з найважливіших параметрів, що визначають якість обробки грунту. Чим менше радіус кривизни, тим диск інтенсивніше впливає на грунтовий пласт, краще його обертає і сильніше руйнує.
Кут ε знаходимо з виразу:
Товщина сферичних дисків (в мм) визначається емпіричної залежністю:
приймаємо
Виходячи з варіанта завдання, вибираємо схему робочого органу, в нашому випадку це лущильник. І за нижче наведеними формулами розраховуємо основні геометричні параметри диска.
Виходячи з умови D> 450, у нашому випадку D = 600мм> 450 приймаємо a = (1 / 15) ЧD = (1 / 15) Ч600 = 40 мм, d 3 = (1 / 4) ЧD = (1 / 4) Ч600 = 150 мм, d 4 = (1 / 10) ЧD = (1 / 10) Ч600 = 60 мм, Також беремо r = 4мм, r 1 = 7мм, ω = i + φ = 21 + 31 = 52 0
Будуємо на форматі А1 (другий аркуш) диск і розріз, з позначенням всіх необхідних параметрів.
Землеоброблювальні диски лущильників, борін та плугів являють собою частину сфери радіусом R, відсічену площиною SS. Великий вплив на технологічні показники роботи диска надають його параметри: діаметр D, кут заточування i, а також пов'язаний з ним задній кут різання б (рис. 1).
Заточення ріжучої кромки визначається кутом ψ = φ + i, що перебувають між твірною конуса заточування і січної площиною SS (тут φ - половина центрального кута сферичного сектора).
Розраховуємо діаметр диска виходячи із заданої глибини обробки і коефіцієнта пропорційності.
де к - коефіцієнт пропорційності, заданий в додатку 2.
Великі значення коефіцієнта до приймають при обробці твердих грунтів при малих кутах атаки і великих швидкостях роботи знаряддя.
Діаметр диска D = 600 мм.
Розраховуємо радіус сфери диска.
Діаметр диска і радіус сфери пов'язані співвідношенням
Обчислюємо теоретичну висоту гребенів c T, відстані між гребенями s і ступінь нерівномірності глибини обробки грунту,%. Дані розрахунків заносимо в таблицю.
За агротребованіям для дискових плугів допускається
У нашому випадку для плуга
a - глибина обробки з умови дорівнює 220 мм.
Приймаються c = 80 мм.
Висота гребенів з на дні борозни, утвореної диском, залежить від діаметру диска D, кута атаки α і відстані між дисками b. З трикутника OEF (див. рис. 1)
Знаходимо відстань між дисками з наступного умови:
Знаходимо теоретичну висоту наступним чином:
Розраховуємо з т для різних діапазонів кута атаки (відповідно до варіанта завдання), у нашому випадку:
α = 15 -25 (α = 15; 20; 25; 30; 35.)
Приймаються загальне число дисків для 2,5 м ширини захвату. Число дисків 17.
Якість роботи дискових знарядь оцінюють по рівномірності обробки грунту по глибині:
Розраховуємо значення η т для кожного із значень з т.
Підраховуємо відстань між вершинами гребенів
Заносимо всі отримані дані в таблицю:
Основні параметри роботи дискових знарядь
Таблиця 1
| Показник | Розрахункове значення параметрів |
| Кут атаки, град. | 20 |
| Діаметр диска, мм | 600 |
| Висота гребенів, мм: | |
| теоретична | 80 |
| дійсна | 80 |
| Відстань між гребенями, мм | 139,15 |
| Рівномірність обробки по глибині: | |
| теоретична | 0,8 |
| дійсна | 0,87 |
На верхній окружності креслимо хорди 1-1 ', 2-2',..., паралельні горизонталі (лінії грунту). Перетин продовжень хорд з однойменними вертикальними лініями, проведеними з точок 1, 1 ', 2, 2' і т. д. діаметра диска, утворюють профіль борозни. Аналогічно будуємо профіль борозни для інших дисків.
Відзначаємо на профілі борозни глибину обробки а, позначаємо відстань між гребенями s і заміряємо висоту гребенів з д = 80мм. Останнє значення заносимо в таблицю 1. Заміряємо діаметр диска на рівні поверхні поля D a = 565,69 мм.
Знаходимо площі F, F 1 і f 1 за допомогою САПР (Компас-3D), і розраховуємо дійсну рівномірність обробітку грунту по глибині дисковими знаряддями:
| F = | 27903,23 | мм 2 |
| F 1 = | 24407,91 | мм 2 |
| f 1 = | 3491,611 | мм 2 |
За результатами розрахунків будуємо графік залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту по глибині дисковими знаряддями від кута атаки (кут атаки беремо із завдання). На графіку відкладаємо допустиме по агротребованіям значення висоти гребенів, і визначаємо допустиме значення кута атаки. На аркуші формату А1 (на якому збудований профіль дна борозни) в масштабі будуємо зазначену залежність.
З графіка видно що чим більше кут атаки α, тим менше глибина обробітку грунту, і тим більше коефіцієнт рівномірності обробки грунту.
2.2 Розрахунок геометричних параметрів дискового робочого органу
Проведені раніше розрахунки дозволили отримати значення діаметра диска D і радіуса кривизни сферичної поверхні R.
Радіус кривизни робочої поверхні диска є одним з найважливіших параметрів, що визначають якість обробки грунту. Чим менше радіус кривизни, тим диск інтенсивніше впливає на грунтовий пласт, краще його обертає і сильніше руйнує.
Кут ε знаходимо з виразу:
Товщина сферичних дисків (в мм) визначається емпіричної залежністю:
приймаємо
Виходячи з варіанта завдання, вибираємо схему робочого органу, в нашому випадку це лущильник. І за нижче наведеними формулами розраховуємо основні геометричні параметри диска.
Виходячи з умови D> 450, у нашому випадку D = 600мм> 450 приймаємо a = (1 / 15) ЧD = (1 / 15) Ч600 = 40 мм, d 3 = (1 / 4) ЧD = (1 / 4) Ч600 = 150 мм, d 4 = (1 / 10) ЧD = (1 / 10) Ч600 = 60 мм, Також беремо r = 4мм, r 1 = 7мм, ω = i + φ = 21 + 31 = 52 0
Будуємо на форматі А1 (другий аркуш) диск і розріз, з позначенням всіх необхідних параметрів.
2.3 Тягове опір і силові характеристики дискових робочих органів
Питомий тяговий опір дискових грунтообробних агрегатів, що працюють на глибину а = 6 - 8 см, віднесене до 1 м ширини захвату, в залежності від вологості, твердості і механічного складу грунту, може становити q = 1,4 - 8 кН / м.
Елементарні опору грунту, що виникають на робочій поверхні і лезі вертикально встановленого сферичного диска, не мають однієї рівнодіючої сили, вони можуть бути приведені до Динамо, а також до двох перехрещуються силам R 'і R "(рис. 4). Сила R' лежить в вертикальній площині і проходить на відстані р від осі обертання диска. За малості плеча р, що є радіусом кола тертя підшипників, можна вважати, що сила R проходить через вісь обертання диска.
Сила R "паралельна осі обертання дисків, вона знаходиться на відстані h від дна борозни, що дорівнює приблизно половині глибини ходу дисків а, і на відстані попереду вертикальної площини, проведеної через вісь обертання дисків. Відрізок малий і його можна прирівняти до нуля.
Уявити опір грунту, що виникає при роботі диска, перехресними силами R 'і R "зручно як для силового розрахунку, так і для стендових навантажень батареї дисків.
Тиск грунту на диск можна представити трьома складовими R x, R y і R z.
Значення коефіцієнтів m і n, необхідних для визначення величини складають R y і R z борін і лущильників за відомим зусиллю R x вибираємо по таблиці 2. Зусилля R x і кут нахилу сили R 'вибираємо з таблиці додатка 4 за варіантами для розділу 2.3.
Вибираємо дані виходячи із завдання:
Діаметр диска D = 450 мм; кут установки (атаки) α = 25 0; Глибина обробки а = 9 см; m = 0,58; n = 1,13; R x = 370 Н, кут v прикладання сили R, = 42 0
Знаходимо значення Ry і Rz:
Знаходимо значення сил R y і R z. Будуємо в масштабі виходячи з отриманих даних схему сил, діючих та диск. Будуємо диск у двох проекціях (на другому аркуші А1). На малюнку відкладаємо поверхню грунту. З центру кола проводимо лінію дії сили R 'під кутом v. З цієї ж точки відкладаємо в масштабі (Н / мм) силу R z. Перпендикулярно дії цієї сили проводимо лінію до перетину з лінією дії сили R '. Точку перетину цих ліній з'єднуємо з центром диска. Отримаємо вектор шуканої сили R '. Знаходимо її чисельне значення. Відкладаємо проекцію вектора R ". На цій площині він буде проектуватися в точку, яка розташовується на 2/За вгору від дна борозни по осі диска. Провівши з кінця вектора R 'лінію перпендикулярну до поверхні грунту до перетину з горизонтальною віссю диска знайдемо силу R' xy. Знайдену силу перенесемо на другу проекцію диска. На цій проекції диска відкладаємо в масштабі сили R x і R y. Геометрична сума цих сил дає нам силу R. Геометрична різниця між вектором R і R 'xy і буде вектором сили R ". Знайдені значення сил R 'і R "іcпoльзyют проектувальниками для підбору підшипників та розрахунку підшипникових вузлів дискових батарей.
Графічно визначили величини сил R '= 320,7 Н, і R "= 364,4 H.
Питомий тяговий опір дискових грунтообробних агрегатів, що працюють на глибину а = 6 - 8 см, віднесене до 1 м ширини захвату, в залежності від вологості, твердості і механічного складу грунту, може становити q = 1,4 - 8 кН / м.
Елементарні опору грунту, що виникають на робочій поверхні і лезі вертикально встановленого сферичного диска, не мають однієї рівнодіючої сили, вони можуть бути приведені до Динамо, а також до двох перехрещуються силам R 'і R "(рис. 4). Сила R' лежить в вертикальній площині і проходить на відстані р від осі обертання диска. За малості плеча р, що є радіусом кола тертя підшипників, можна вважати, що сила R проходить через вісь обертання диска.
Сила R "паралельна осі обертання дисків, вона знаходиться на відстані h від дна борозни, що дорівнює приблизно половині глибини ходу дисків а, і на відстані попереду вертикальної площини, проведеної через вісь обертання дисків. Відрізок малий і його можна прирівняти до нуля.
Уявити опір грунту, що виникає при роботі диска, перехресними силами R 'і R "зручно як для силового розрахунку, так і для стендових навантажень батареї дисків.
Тиск грунту на диск можна представити трьома складовими R x, R y і R z.
Значення коефіцієнтів m і n, необхідних для визначення величини складають R y і R z борін і лущильників за відомим зусиллю R x вибираємо по таблиці 2. Зусилля R x і кут нахилу сили R 'вибираємо з таблиці додатка 4 за варіантами для розділу 2.3.
Вибираємо дані виходячи із завдання:
Діаметр диска D = 450 мм; кут установки (атаки) α = 25 0; Глибина обробки а = 9 см; m = 0,58; n = 1,13; R x = 370 Н, кут v прикладання сили R, = 42 0
Знаходимо значення Ry і Rz:
Знаходимо значення сил R y і R z. Будуємо в масштабі виходячи з отриманих даних схему сил, діючих та диск. Будуємо диск у двох проекціях (на другому аркуші А1). На малюнку відкладаємо поверхню грунту. З центру кола проводимо лінію дії сили R 'під кутом v. З цієї ж точки відкладаємо в масштабі (Н / мм) силу R z. Перпендикулярно дії цієї сили проводимо лінію до перетину з лінією дії сили R '. Точку перетину цих ліній з'єднуємо з центром диска. Отримаємо вектор шуканої сили R '. Знаходимо її чисельне значення. Відкладаємо проекцію вектора R ". На цій площині він буде проектуватися в точку, яка розташовується на 2/За вгору від дна борозни по осі диска. Провівши з кінця вектора R 'лінію перпендикулярну до поверхні грунту до перетину з горизонтальною віссю диска знайдемо силу R' xy. Знайдену силу перенесемо на другу проекцію диска. На цій проекції диска відкладаємо в масштабі сили R x і R y. Геометрична сума цих сил дає нам силу R. Геометрична різниця між вектором R і R 'xy і буде вектором сили R ". Знайдені значення сил R 'і R "іcпoльзyют проектувальниками для підбору підшипників та розрахунку підшипникових вузлів дискових батарей.
Графічно визначили величини сил R '= 320,7 Н, і R "= 364,4 H.
Висновок
В результаті виконаної курсової роботи я навчився проводити аналіз роботи дискового знаряддя. Діаметр розраховується мною диска D = 600 мм, R = 582,48 мм. Знайшов теоретичну висоту гребенів
За результатами розрахунків побудував графік залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту по глибині дисковими знаряддями від кута атаки. З графіка видно що при куті атаки α = 15 0 глибина з = 18,5 см, змінивши його на α = 35 0 ми отримаємо з = 1,9 см. Чим більше кут, тим менше буде глибина обробки, і тим більше коефіцієнт рівномірності обробки грунту η.
Також я навчився розраховувати геометричні параметри дискового знаряддя.
Розібрався в силових характеристиках дискового знаряддя. Знайшов невідомі сили R '= 320,7 Н, і R "= 364,4 H.
В результаті виконаної курсової роботи я навчився проводити аналіз роботи дискового знаряддя. Діаметр розраховується мною диска D = 600 мм, R = 582,48 мм. Знайшов теоретичну висоту гребенів
За результатами розрахунків побудував графік залежності висоти гребенів і рівномірності обробки грунту по глибині дисковими знаряддями від кута атаки. З графіка видно що при куті атаки α = 15 0 глибина з = 18,5 см, змінивши його на α = 35 0 ми отримаємо з = 1,9 см. Чим більше кут, тим менше буде глибина обробки, і тим більше коефіцієнт рівномірності обробки грунту η.
Також я навчився розраховувати геометричні параметри дискового знаряддя.
Розібрався в силових характеристиках дискового знаряддя. Знайшов невідомі сили R '= 320,7 Н, і R "= 364,4 H.
Література.
1. Сільськогосподарські машини. Практикум / За ред. . П. Тарасенко-М.: Колос, 2000.
2. Любимов А.І., Воцкій З.І., Блідих В.В., Рахімов PP Практикум по сільськогосподарських машин. - М: Колос, 1997.
3. Нартов П.С. Дискові грунтообробні знаряддя. - Воронеж.: Видавництво Воронезького університету, 1972.
4. Стрельбицький В.Ф. Дискові грунтообробні машини. - М: Колос, 1978.
5. Булавін С.А., Рижков А.В. Сільськогосподарські машини. Методичні вказівки для виконання практичних робіт. - Бєлгород.: Видавництво Бєлгородської ГСХА, 2007.
1. Сільськогосподарські машини. Практикум / За ред. . П. Тарасенко-М.: Колос, 2000.
2. Любимов А.І., Воцкій З.І., Блідих В.В., Рахімов PP Практикум по сільськогосподарських машин. - М: Колос, 1997.
3. Нартов П.С. Дискові грунтообробні знаряддя. - Воронеж.: Видавництво Воронезького університету, 1972.
4. Стрельбицький В.Ф. Дискові грунтообробні машини. - М: Колос, 1978.
5. Булавін С.А., Рижков А.В. Сільськогосподарські машини. Методичні вказівки для виконання практичних робіт. - Бєлгород.: Видавництво Бєлгородської ГСХА, 2007.