Ходосевич В.И., Сташинский Р.С. и др. Машины и орудия поверхностной обработки почвы
Подождите немного. Документ загружается.
)a(
k
1-zB =
,
где z –– число зубьев звена,
MNz=
;
рабочая ширина захвата:
a
p
zB =
,
длина звена:
–– пятипланчатого
)(
1
2 hhL +=
,
–– семипланчатого
1
24 hhL +=
.
6. Вычертить продольно-вертикальную проекцию звена бороны (рис. 4)
и определить угол наклона , обеспечивающий устойчивость звена в
вертикальной плоскости (направление линии тяги):
=
L
l a-2
α arctg
,
где l –– длина зуба.
7. Определить:
вес бороны:
qzG=
,
где q –– величина давления, передаваемого на почву одним зубом (для
легких борон 6...10, для средних – 12...15, тяжелых – 16...20 H/зуб);
тяговое сопротивление звена:
kzP=
,
где k –– величина тягового сопротивления, передаваемого на почву одним
зубом (для легких борон 10...15, для средних – 20...25, для тяжелых –
40...50 H/зуб);
горизонтальная составляющая:
αcos
x
PR =
.
Содержание отчета.
Название и цель работы.
Краткое изложение теоретической части.
Исходные данные.
Расчеты.
Схема звена бороны.
Схема сил, действующих на звено бороны в вертикальной плоскости.
Анализ работоспособности звена бороны.
Сформулировать три вопроса по выполненной работе.
11
Лабораторная работа 7
ДИСКОВЫЕ ОРУДИЯ
1. Цель работы. Определить значение угла атаки и тяговое
сопротивление дискового орудия.
2. Теоретическая часть.
Дисковые лущильники применяются для лущения стерни на глубину
до 10 см.
Дисковые бороны используют для разделки задернелых пластов и глыб
после основной обработки почвы на глубину до 15 см.
Батареи дисковых лущильников устанавливаются в один ряд (рис. 7.1),
а батареи дисковых борон –– в 2 ряда со смещением на половину расстояния
между дисками.
а
в
б
г
а
в
б
г
Рис. 7.1. Схемы размещения батарей на дисковых орудиях:
а, б –– лущильники; в, г –– дисковые бороны
Угол α между направлением движения орудия и плоскостью
расположения лезвий дисков называется углом атаки (рис. 7.2).
Для лущильников α = 20…35º, для дисковых борон α = 8…24º. От
величины этого угла зависит глубина a и качество обработки, которое по
агротехническим требованиям оценивается высотой h гребней, образуемых
между проходами двух соседних дисков. Для лущильников h ≤ 0,5a, для
борон
h ≤0,4a.
Высота гребней h зависит от диаметра диска D, расстояния между
дисками b и угла атаки α. Диаметр диска и расстояние между дисками
12
постоянные. Угол атаки α –– регулируемый, и его значение влияет на высоту
гребней h.
При однорядном расположении дисков (рис. 7.2) расстояние S = S'.
α
B
1
a
h
0
D
A
B
C
D
h
A'
B'
C'
A
1
C
1
α
α
b
b
h
C
2
E
2
E
1
S
S'
C
2
' C
1
' C''
A''
A
1
''
∆b
α
α
B
1
a
h
0
D
A
B
C
D
h
A'
B'
C'
A
1
C
1
α
α
b
b
h
C
2
E
2
E
1
S
S'
C
2
' C
1
' C''
A''
A
1
''
∆b
α
Рис. 7.2. Схема расстановки дисков в батарее лущильника
Расстояние между вершинами гребней (из Δ E
2
C
1
C
2
)
αcosbS =
(1)
из Δ A
1
B
1
E
1
αsin
h
DS ='
. (2)
Откуда
αtg
h
D=b
, (3)
где D
h
–– длина хорды диска на уровне вершин гребней,
22
)(
h
h-RhD 222
2
== R-h -R
.
Следовательно, при однорядном расположении дисков
α22
2
tg h-Rhb=
, (4)
а угол атаки
13
2
h-Rh22
α
b
arctg=
. (5)
При двухрядном расположении дисков (рис.7.3) допустимая величина
b в два раза больше:
α24
2
tgh-Rhb=
, (6)
а угол атаки –– меньше и определится выражением:
2
h-Rh
b
24
α arctg=
. (7)
a
1
α
a
h
0
b
∆b
α
0
1
'
1
2
3
1'
a
1
a
2
a
3
2'
3'
a
2
a
3
A'
D
R
c
A
C'
0
2
' 0
3
'
C
B
B'
a
1
α
a
h
0
b
∆b
α
0
1
'
1
2
3
1'
a
1
a
2
a
3
2'
3'
a
2
a
3
A'
D
R
c
A
C'
0
2
' 0
3
'
C
B
B'
Рис. 7.3. Схема расстановки дисков в батарее бороны (в два ряда)
Так как
2
h-Rh22=
h
D
, учитывая выражение (3), теоретическая высота
гребней
α 0,550
222
ctgb-D-, Dh=
(8)
Расстояние между дисками из условия незаклинивания пласта должно
быть b≥1,5a.
14
Качество работы дисковых орудий оценивают по равномерности
обработки почвы по глубине:
a
h
-
'
2
1
2
η ==
aS'
hS'
2
-aS
(9)
При максимально возможной высоте гребней h, равной глубине
обработки а, равномерность обработки по глубине равняется 0,5 и является
предельной.
3. Содержание работы. Определить аналитически угол атаки
дискового орудия и высоту гребней. Построить горизонтальную и
поперечно-вертикальную проекции дискового орудия. Определить
перекрытие и высоту гребней, сравнить с расчетным значением. Построить
график зависимости высоты гребней от угла атаки. Уточнить значение угла
атаки, соответствующее конструкции орудия (для дисковых борон –– 8, 12,
16, 20, 24
о
; для лущильников –– 20, 25, 30, 35
о
). Определить тяговое
сопротивление одного диска и рабочих органов дискового орудия.
4. Исходные данные: тип дискового орудия (лущильник или борона);
условия работы (легкие или тяжелые); D –– диаметр дисков, мм; b ––
расстояние между дисками, мм; а –– глубина обработки, см; R
c
–– радиус
сферы диска, мм; см; z –– число дисков в каждой батарее, шт.; Z –– число
батарей в дисковом орудии, шт. Варианты исходных данных приведены в
табл.7.1.
5. Порядок выполнения работы.
5.1. Изучить содержание работы.
5.2. Записать исходные данные в соответствии с заданным вариантом.
5.3. Определить по выражениям (5) или (9) угол атаки орудия, значение
высоты гребней в зависимости от типа орудия, глубины обработки и в
соответствии с агротехническими требованиями.
5.4. Построить в масштабе горизонтальную и поперечно-вертикальную
проекции дискового орудия (лущильник, рис. 7.2) или бороны (рис. 7.3).
Для построения горизонтальной проекции:
• в соответствии со схемой (рис. 7.2 или рис. 7.3) провести окружность
диаметром D и ось симметрии окружности под углом α, рассчитанным в
п. 5.3;
• на оси симметрии отложить значение h, отметить точки A и B на
окружности и провести линии параллельно оси симметрии;
• построить горизонтальную проекцию трех (рис. 7.2) или двух
(рис. 7.3) сферических дисков с радиусом сферы R
c
на расстоянии b между
ними.
Построить поперечно-вертикальную проекцию дисков (эллипсы):
• разделить участок окружности AC (сектор) на равные отрезки (через
15°или 30°);
15
• отметить точки А, 1, 2, 3 и их высоты a
1
, a
2
, a
3
относительно центра
диска;
• на поперечно-вертикальной проекции провести ось дисков, отложить
от нее высоты a
1
, a
2
, a
3
и провести прямые;
• перенести точки А, 1, 2, 3 с сектора окружности сначала на
горизонтальную, затем на поперечно-вертикальную проекцию (порядок
переноса указан стрелками) и получить точки А′ ,1′ 2′, 3′;
Таблица 7.1
Варианты исходных данных расчета параметров дискового орудия
№
вар.
Параметры дискового орудия
Тип орудия
Условия
работы
D b а R
c
z Z
1 Лущильник Легкие 450 150 5,0 600 10 4
2 Лущильник Легкие 510 160 6,0 600 10 8
3 Борона Тяжелые 510 180 5,0 600 8 8
4 Борона Тяжелые 560 220 6,0 600 7 4
5 Борона Тяжелые 610 230 7,0 600 8 4
6 Борона Легкие 510 220 9,0 640 5 4
7 Борона Тяжелые 510 240 10,0 660 7 4
8 Борона Тяжелые 660 210 12,0 660 7 4
9 Лущильник Легкие 510 180 7,0 630 10 4
10 Борона Тяжелые 600 190 9,0 630 8 4
11 Борона Тяжелые 710 230 10 630 7 4
12 Борона Тяжелые 610 220 7,0 630 8 4
13 Борона Тяжелые 560 220 12,0 600 8 4
14 Борона Тяжелые 610 240 14,0 610 8 8
15 Борона Тяжелые 660 230 15,0 620 7 8
16 Борона Тяжелые 510 200 10,0 630 7 4
17 Борона Тяжелые 620 220 6,0 650 7 4
18 Борона Тяжелые 630 220 8,0 650 7 8
19 Борона Легкие 450 200 8,0 620 5 4
20 Лущильник Тяжелые 560 140 7,5 660 10 4
21 Лущильник Тяжелые 450 180 6,5 600 10 8
22 Лущильник Легкие 510 180 6,0 600 10 4
23 Борона Тяжелые 660 195 9,0 610 8 4
24 Борона Тяжелые 670 220 10,0 600 7 4
25 Борона Легкие 510 195
4,0
600 5 4
26 Борона Тяжелые 600 195
5,0
610 8 4
27 Лущильник Легкие 610 200 5,5 620 10 8
28 Борона Легкие 450 200 8,0 620 8 4
29 Борона Тяжелые 600 195 6,0 600 10 4
30 Борона Тяжелые 610 195 4,0 610 8 4
16
• соединить точки А', 1', 2', 3' плавной кривой, вырезать из плотной
бумаги шаблон этой кривой и построить поперечно-вертикальные проекции
дисков (рис. 7.2 и 7.3 ).
Если в варианте дискового орудия –– борона, то между дисками,
обозначенными на поперечно-вертикальной проекции сплошными линиями,
наносят контуры дисков второго ряда (штриховые линии) (рис. 7.3).
5.5. Провести на поперечно-вертикальной проекции линию
поверхности поля (рис. 7.2 и 7.3), отложив от дна борозды глубину
обработки а. Определить величину перекрытия дисков Δb, высоту гребней
h, их соответствие агротехническим требованиям и расчетам, по результатам
расчетов для различных вариантов построить графики зависимости высоты
гребней от угла атаки h = f (α); уточнить значения угла атаки α в
соответствии с конструкцией орудия (для дисковых борон –– 8, 12, 16, 20,
24
о
; для лущильников –– 20, 25, 30, 35
о
).
5.6. Определить тяговое сопротивление диска, для чего:
• на поперечно-вертикальной проекции (рис. 7.4) отметить участок
поперечного сечения пласта, обрабатываемого одним диском, и перенести на
миллиметровую бумагу;
a
α
0
y
x
z
x
0
R
x
R
xy
R
y
δ
R
y
R
yz
R
z
ψ
a
α
0
y
x
z
x
0
R
x
R
xy
R
y
δ
R
x
R
xy
R
y
δ
R
y
R
yz
R
z
ψ
R
y
R
yz
R
z
ψ
Рис. 7.4. Схема действия сил на сферический диск
17
• подсчитать его площадь F и определить силу R
x
как
kFR
x
=
, (8)
где k –– удельное сопротивление почвы, равное (2…4)10‾² МПа при работе на
старопахотных почвах (легкие условия) и (4…8)10‾² МПа при работе на
тяжелых задернелых почвах (большее значения коэффициента k
соответствует большим углам атаки α).
Определить силы: поперечную горизонтальную
xy
nRR =
(9)
и вертикальную
yz
mRR =
, (10)
где n и m –– экспериментальные коэффициенты, n = 1,2…0,7 для борон и
n = 0,8…0,2 для лущильников, соответственно m = 1,4…1,9 для борон и
m = 0,2…0,8 для лущильников.
Тяговое сопротивление рабочих органов дискового орудия
zZRR
xx
=
,
(11)
где z и Z
–– соответственно число дисков в каждой батарее и число батарей
в дисковом орудии.
6. Содержание отчета.
Название и цель работы.
Краткое изложение теоретической части.
Исходные данные по заданному варианту.
Расчеты и построения.
Выводы: о соответствии рассчитанного значения угла атаки
агротехническим требованиям, график зависимости высоты гребней от угла
атаки и уточненные значения угла атаки.
Сформулировать три вопроса по теме работы.
18
Лабораторная работа 8
РАССТАНОВКА ЛАП НА РАМЕ ПАРОВОГО
КУЛЬТИВАТОРА
1. Цель работы. Определить ширину захвата рыхлительной лапы и
порядок расстановки лап.
2. Теоретическая часть.
Зона деформации почвы, обладающей свойствами пластичности, не
ограничивается зоной контакта с ней рабочего органа, а распространяется
вперед и в стороны на значительное расстояние. На почвенный пласт,
движущийся по рабочей поверхности лапы, действует нормальная сила N
(рис.8.1) и сила трения F
max
, которые в сумме дают равнодействующую
max
FNR +=
, отклоненную от нормали на угол трения φ почвы о лапу.
v
F
max
N
φ
R
θ/2
θ/2
θ
a
α
H
1
H
2
0
G
v
F
max
N
φ
R
θ/2
θ/2
θ
a
α
H
1
H
2
0
G
Рис. 8.1. К определению направлений плоскостей H
1
и H
2
скалывания
почвенного пласта в продольной плоскости G
Согласно теории наибольших касательных напряжений направления
H
1
и H
2
, по которым может разрушаться пласт в результате скалывания
(образуются трещины), располагаются симметрично относительно
равнодействующей R под углом θ. Значение угла θ зависит от свойств
почвы и ее состояния. Зона деформации почвы распространяется вперед от
дна борозды к поверхности поля (рис. 8.2).
φ)+(αtgal=
(1)
Ширина зоны деформации почвы b
p
рыхлительной лапой в плоскости
скалывания считается шириной захвата этой лапы.
19
В соответствии со схемой (рис. 8.2) ширина захвата рыхлительной
лапой
)
o
p
φα
2
θ
2
+
+=
cos(
tga
bb
, (2)
где b
о
— конструктивная ширина лапы, мм;
a — глубина обработки, мм;
θ — угол между плоскостями, ограничивающими область деформации
почвы, град.;
α — угол вхождения лапы в почву.
а
α
H
дно борозды
поверхность
поля
h
O
C
l
0
L
E
1
'
φ
h
'
h
1
'
θ
/
2
AB
t
O
1
O
2
O
3
O
4
C
4
C
3
C
2
C
1
∆
b
р
b
0
b
р
E
H
v
tg(α+φ)
l
=
а
а
α
H
дно борозды
поверхность
поля
hh
O
C
l
0
L
E
1
'
φ
h
'
h
1
'
θ
/
2
AB
t
O
1
O
2
O
3
O
4
C
4
C
3
C
2
C
1
∆
b
р
b
0
b
р
E
H
vv
tg(α+φ)
l
=
а
Рис. 8.2. Схема деформации почвы рыхлительными лапами культиватора в
плоскости H––H
Ширина захвата рыхлительной лапы может быть определена
графически. Расстановка рыхлительных лап на брусе производится с учетом
перекрытия зон деформации почвы по ширине так, чтобы высота h
необработанных гребней была не более 2/3а (рис. 8.2).
φ)+(α
o
cos
tg
2
θ
2h
bt +=
, (3)
где t –– расстояние между осевыми линиями лап (шаг расстановки).
20
Рис. 2. Схемы деформации почвы рыхлительными лапами
культиватора в плоскости HH