Почва как объект обработки сельскохозяйственными орудиями..5

Стр 1 из 13Следующая ⇒

Почва как объект обработки сельскохозяйственными орудиями..5

1.1. Механический состав и структура почвы………………………....5

1.2. Физико-механические свойства почвы……………………………6

1.3. Технологические свойства почвы………………………………….8

2. Взаимодействие клина с почвой……………………………………..12

2.1. Разновидности клина………………………………………………12

2.2. Взаимосвязь углов в трехгранном клине…………………………16

2.3. Деформация почвы под воздействием клина…………………….17

2.4. Разрушение почвы клином согласно теории В.П. Горячкина…..18

3. Основы теории плуга…………………………………………………..20

3.1. Рабочая поверхность плуга – развитие косого трехгранного клина……………………………………………………………………..20

3.2. Математические поверхности для построения лемешно-отвальных поверхностей……………………………………………..…23

3.3. Способы построения лемешно-отвальных поверхностей….….…24

4. Силовые характеристики плугов, динамика изменения их работы……………………………………………………………………….26

4.1. Силы, действующие на корпус плуга……………………………...26

4.2. Способы соединения плугов с трактором………………………...29

4.3. Условия равновесия плугов в вертикальной и горизонтальной плоскостях…………………………………………………………….…30

4.4. Рациональная формула В.П. Горячкина. КПД плуга………….…32

5. Теория зубовых борон……………………………………………….....34

5.1. Классификация зубовых борон, их основные характеристики….34

5.2. Построение зубового поля бороны и подбор схемы расстановки рабочих органов………………………………………………………....36

6. Основы теории культиваторов……………………………………….39

6.1. Выбор параметров рабочих органов культиваторов……………..39

6.2. Условия подрезания сорняков со скольжением вдоль лезвия…..42

6.3. Условие равновесия культиваторных лап при установившемся движении…………………………………………………………………44

7. Теория дисковых орудий………………………………………………48

7.1. Назначение, виды и задачи, решаемые дисковыми орудиями…..48

7.2. Расчет основных параметров дисков: а) диаметра; б) радиуса кривизны; в) углов диска; г) расстояния между дисками………….…50

7.3. Тяговое сопротивление дисковых орудий………………………...56

7.4. Условие равновесия машин в горизонтальной плоскости……….58

8. Основы теории посевных машин……………………………………..60

8.1. Технологические свойства семян………………………………….60

8.2. Определение параметров семенных ящиков……………………...63

8.3. Определение параметров катушечного высевающего аппарата...65

8.4. Основы теории сошников. Равновесие сошников………………..69

9. Мотовило и его совместная работа с режущим аппаратом…….…72

9.1. Траектория точки каждой планки мотовила……………………...72

9.2. Уравнение движения планки мотовила…………………………...74

9.3. Степень воздействия планки мотовила на стебли……………......76

9.4.Анализ взаимодействия мотовила и режущего аппарата………...79

9.5. Определение радиуса мотовила…………………………………....80

10. Теория режущего аппарата…………………………………………..81

10.1. Назначение режущих аппаратов, классификация по способу среза………………………………………………………………………81

10.2. Факторы, влияющие на работу режущего аппарата…………….82

10.3. Определение скорости относительного движения ножа………..86

10.4. Силы, действующие на нож……………………………………....88

10.5. Мощность на привод режущего аппарата…………………….…90

11. Теория и расчет молотильных аппаратов…………………………90

11.1. Силовые характеристики связи зерна с колосом………………..90

11.2. Способы обмолота зерновых культур……………………………92

11.3. Основные факторы, влияющие на работу молотильных аппаратов………………………………………………………………...94

11.4. Процесс работы молотильного аппарата………………………...96

11.5. Основное уравнение молотильного барабана. Анализ уравнения………………………………………………………………...97

11.6. Уравновешивание барабана……………………………………....99

12. Теория и расчет соломотряса……………………………………….101

12.1. Назначение клавишного соломотряса. Факторы, влияющие на его работу……………………………………………………………….101

12.2. Определение параметров клавишного соломотряса……..…….104

13. Теория и расчет вентиляторов……………………………………..109

13.1. Назначение вентиляторов. Типы вентиляторов………………..109

13.2. Уравнение вентилятора. Основные параметры вентиляторов..110

13.3. Характеристики вентиляторов………………………………..…112

14. Теория триера………………………………………………………...113

14.1. Условия перемещения зерна в триере и выпадения его из ячейки…………………………………………………………………...113

14.2. Траектория движения зерна в триере…………………………...116

14.3. Определение основных размеров триера и его производительности……………………………………………………117

Почва как объект обработки сельскохозяйственными орудиями

Механический состав и структура почвы.

Физико-механические свойства почвы.

Взаимодействие клина с почвой

1. Разновидности клина.

Взаимосвязь углов в трехгранном клине.

Деформация почвы под воздействием клина.

Разрушение почвы клином согласно теории В.П. Горячкина.

Сопротивление почвы действию клина.

Разновидности клина.

Рабочие органы почвообрабатывающих машин имеют форму клина. Такая особенность применения геометрического клина объясняется простотой его геометрической фигуры и разрушением почвы с использованием клина.

К примеру, всякую криволинейную поверхность можно разделить на ряд бесконечно малых плоских элементов, составляющих клин.

Ребра клина представляют собой ряд прямых линий – наикратчайшее расстояние между двумя точками на плоскости. Грани (плоскости) клина, соприкасающиеся с разрушаемым материалом называются рабочими. По числу рабочих граней клинья бывают одно-, двух-, и трехгранными.

В одногранном клине (рис. 3) рабочей гранью является плоскость АВ, установленная под углом α к горизонту. Другая плоскость АС – нерабочая и действия на почву не оказывает. Примером одногранных клиньев могут быть остро заточенные диски борон и лущильников. Однако в процессе износа дисков образуется опорная поверхность и одногранный клин превращается в двугранный, то есть одногранный клин ‑ это теоретическое понятие.

Рисунок 3 – Схема простого одногранного клина.

У двугранного клина (рис. 4) имеется две грани АВ и АС, которые установлены под углом α. В этом случае грань АВ является рабочей и деформирует почву, а грань АС является опорной плоскостью клина и лишь сминает ее. Двугранными клиньями могут служить зубья борон и рыхлительные лапы культиваторов.

Рисунок 4 – Двугранный клин.

Трехгранный клин представляет собой тетраэдр АВСD (рис. 5). В общем виде он имеет три рабочие грани АВС, АВD и АСD, установленные под тремя углами α, β и γ . Рассмотрим значение каждого угла представив трехгранный клин как совокупность простых клиньев.

Рисунок 5 – Трехгранный клин.

Рисунок 6 – Схема действия двугранных клиньев с углами:

а) крошения α; б) оборота β; в) сдвига γ.

У клина с углом крошения α (рис. 6а) ребро АС установлено перпендикулярно направлению движения, оно подрезает пласт почвы в горизонтальной плоскости, а рабочая грань поднимает его на себя. Пласт почвы изгибается и при недостаточной связности крошится. С увеличением угла α увеличивается изгиб и степень крошения пласта.

У клина с углом оборота β (рис. 6б) нижнее ребро СD совпадает с направлением движения, его рабочая плоскость наклоняет пласт в направлении, перпендикулярном движению, что способствует оборачиванию пласта. Увеличение угла β приводит к большему повороту пласта в поперечно-вертикальной плоскости.

У клина с углом сдвига γ (рис. 6в)ребро АВ перпендикулярно горизонтальной плоскости. Пласт почвы под воздействием рабочей плоскости этого клина сдвигается в сторону. Угол γ оказывает в горизонтальной плоскости такое же воздействие на пласт, как и угол α в вертикальной плоскости. Следовательно, совместное воздействие двух клиньев с углами α и γ способствует разрушению пласта в двух разных плоскостях.

Таким образом, в зависимости от положения рабочей грани простого клина по отношению к горизонтальной плоскости и направлению движения получаем различное действие клина на почву, в результате чего пласт подрезается, поворачивается или сдвигается в сторону.

Академик Горячкин В.П. показал, что существует такой клин, который один выполняет все перечисленные операции. Это косой трехгранный клин ABСD (рис. 7). Он снабжен одной рабочей гранью ABC и двумя опорными гранями ABD и ADC. Косой трехгранный клин характеризуется теми же углами α, β и γ , следовательно, один обладает технологическими свойствами всех трех простых клиньев в совокупности. Примером косых трехгранных клиньев служат корпуса лемешных плугов, а прямых трехгранных – стрельчатые лапы культиваторов.

Рисунок 7 – Трехгранный клин.

2. Взаимосвязь углов в трехгранном клине. Характер деформации почвы зависит как от установки рабочей грани клина к горизонтальной и вертикальной плоскостям, так и от физико-механических свойств почвы.

Для изучения взаимосвязи углов рассмотрим трехгранный клин ABСD (рис. 7) и определим тангенсы его углов:

Умножив и разделив значение tgα на DС получим:

Этот простой вывод позволяет констатировать тот факт, что все углы в трехгранном клине взаимосвязаны и изменение одного из них ведет к изменению других. При проектировании поверхностей, особенно лемешно-отвальных, часто вместо угла β переходят к углу ε , наклона плоскости к горизонтальной поверхности (лемеха к дну борозды). Этот переход обоснован тем, что угол β может быть измерен и определен только при фактическом выполнении работ при вспашке. Для определения угла ε и его связи с другими углами проводят некоторые элементарные построения (рис. 8).

Рисунок 8 – Определение угла ε.

Определим тангенс угла ε :

Учитывая, что аналогично умножим и разделим значение tgα на BD Cosγ получим:

Основы теории плуга

Теория зубовых борон.

Основы теории культиваторов

Теория дисковых орудий

Расстояние между дисками

Поверхность борозды при обработке дисковыми орудиями имеет желобчатую форму. Качество обработки определятся высотой гребней: чем меньше гребни, тем выше качество обработки. Высота «h» зависит от диаметра диска «Д», угла « » установки диска, от расстояния d между смежными дисками .

Расстановку рабочих органов мы с вами проводили на практических занятиях, где вы убедились, что величина перекрытия зависит от многих факторов, расстояние определяется по формуле

(при определении диаметра)

где d – расстояние между соседними дисками

h – высота гребней

Д – диаметр диска

- угол атаки

Очевидно, максимальная высота гребня будет при h =a

В этом случае расстояние между дисками будет равно

Это расстояние будет предельным, дальнейшее увеличение приведёт к огреху. Чтобы иметь высоту гребня h нужно

При слишком маленьком расстоянии «d» между дисками они будут забиваться и грести землю, поэтому «d» не должно быть меньше 1, 5 a. Следовательно, расстояние между дисками должно быть

Теория режущего аппарата

Силы, действующие на нож.

Уравновешивание барабана

Способы обмолота

Существует несколько способов обмолота – механический, пневматический, вибрационный и т.д. Мы остановимся в основном на механическом способе обмолота.

1. Молотильные устройства, использующие силы инерции.

2. Молотильные устройства, использующие силы сцепления:

3. Молотильные устройства комбинированного типа

Пневмоцентробежные и вибрационные молотильные устройства затрачивают меньше энергии на обмолот по сравнению с бильными и штифтовыми (барабанно-дековые), но требуется подача хлебной массы тонким слоем (технически этот вопрос пока не решен). Эти аппараты не дают и полного вымолота.

Молотильные аппараты, использующие силы сцепления (второй группы). Для работы этих молотильных аппаратов требуется тонкослойная подача хлебной массы. Из-за чего резко снижается производительность молотильного аппарата. Молотильные аппараты этой группы требуют для обмолота значительную энергию, которая необходима для перетирания колосьев, стебельной массы. После обмолота этим способом требуется большее количество сепарирующе-очистительных устройств.

Молотильные устройства комбинированного вида , использующие силы инерции и силы сцепления – 3я группа – бильный молотильный аппарат, штифтовый молотильный аппарат – их комбинации получили наибольшее распространение.

Характеристику их работы, преимущества и недостатки в работе подробно объяснялись в описательном курсе и в период подготовки рабочим профессиям «комбайнера». Добавлю одно – бильный (однобарабанный) молотильный аппарат травмирует до 30% семян. для снижения травмирования молотильные аппараты конструируют двухбарабанные комбайны «Колос», «Сибиряк», «Енисей».

Такая конструкция позволяет улучшить обмолот зерновых, т.к. значительно снижаются потери невымолоченным зерном.

Вибрационно-ударный молотильный аппарат с домолотом бильным барабаном. Первый вибрационно-ударный молотильный аппарат потребляет на 10…20% мощности меньше, чем барабанно-дисковый из-за отсутствия усилий протаскивания хлебной массы в задоре, а также позволяет снизить мощность необходимую бильному барабану на обмолот хлебной массы, на 30…45%, за счет равномерной, распределённой подачи хлебной массы. Вибрационно-ударный аппарат обмолачивает 70…80% наиболее ценного в биологическом отношении зерна. Микроповреждения не более 10%, недостаток колоса до 10…15%.

3. Основные факторы, влияющие на работу бильного молотильного аппарата

1. Влажность обмолачиваемого хлеба

2. направление подачи стеблей и относительное расположение колосьев

3. Диаметр барабана

4. Расстояние между бичами (число бичей)

5. Длина подбарабанья и его живое сечение (отношение площади отверстия к рабочей плоскости подбарабанья)

6. окружная скорость барабана

7. Задор между бичами и подбарабаньем и другие факторы

1. Всхожесть зерна лучше сохраняется при обмолоте массы с влажностью 17…22%. Для полного обмолота лучше бы иметь меньшую влажность усиливается перебивание соломы и травмирование зерна. При увеличении влажности потери недомолотом возрастают.

2. Лучшая подача массы в молотилку колосом вперед: при такой подаче через подбарабанье просеивается в 2…2, 5 раза больше зерна, чем при подаче колосом назад увеличивается захватывающая способность барабана. Желательно, чтобы колосья были расположены в нижней части подаваемого слоя, но это трудно осуществить, т.к. они в балке имеют иное расположение. При прямом комбинировании масса более располагается колосьями вперед.

3. Окружная скорость барабана зависит от обмолачиваемой культуры. критическая скорость, при которой появляются повреждения (трещины, сколы) примерно на 30% больше допустимых скоростей обмолота.

Окружную критическую скорость барабана необходимо изменять в зависимости от характера обмолачиваемой культуры, а также от изменения влажности зерна и стебля.

4. Зазор между бичами и подбарабаньем выбирается на выходе, чтоб лучше была захватывающая способность барабана – больше на выходе, чтоб был полный обмолот – меньше.

Комбайн «Нива» на выходе 18 1мм, на выходе 2 1 мм

48 1мм 46 1мм

Уравновешивание барабана

Из-за изготовления неточного детали барабана создают его неуравновешенность.

Статическая неуравновешенность – характеризуется тем, что центр тяжести барабана смещен относительно оси вращения АВ на расстоянии С, тогда возникает центробежная сила.

где m – масса барабана, - угловая скорость.

Для устранения ее необходимо на расстоянии С₀ установить груз массой m₀

Динамическая неуравновешенность барабана получается в случаях, когда груз расположен не на линии действия силы Р, а в стороне от нее. При этом возникает пара сил Р и Р₀ с плечом l.

При вращении барабана действует момент , стремящийся повернуть его в плоскости, проходящей через ось вращения.

Теория и расчет соломотряса

Размеры соломотряса

Ширина соломотряса определяется исходя из его производительности

где - производительность соломотряса, кг/с

= (0, 7…0, 9)G^| молот.

- объемный вес вороха

- скорость движения вороха

- толщина слоя вороха, см

_доп = (0, 10…0, 25) м

отсюда

Для бильных молотильных аппаратов

В_с = (1, 1…1, 2)l_б – для бильных

В_с = (1, 3…1, 5)l_б – для штифтовых

Длина соломотряса определяется по формуле:

где - коэффициент, учитывающий стесненное движение вороха, = 0, 7

- необходимое число встряхиваний для выделения зерна

= 30…50

Длина больше ширины в 2…3 раза.

Характеристики вентиляторов

Вентиляторы предназначены для создания воздушного потока и использовании его при разделении вороха по наружности. Различают вентиляторы осевые и центробежные. В сельскохозяйственных машинах применяются центробежные вентиляторы. По создаваемому ими давлению (напору) они разделяются на

- низконапорные Н ≤ 1000 Па

- средненапорные 1000 Н 3000 (Па)

- высоконапорные Н 3000 Па

В зерноочистках применяются не низконапорные, а средненапорные и высоконапорные в устройствах пневматического транспорта.

Состоит вентилятор из колеса с плоскими или криволинейными полостями и спиралеобразного кожуха, приводного механизма.

наиболее распространены с радиальными лопастями или отогнутыми назад.

Рабочий процесс состоит в том, что рабочее колесо при вращении закручивает поступивший воздух, появляются центробежные силы массы воздуха, которые при помощи кожуха создают полезное давление.

К основным параметрам вентиляторов относят: расход воздуха Q (м³/c), полный напор Н (Па), равный сумме динамического и статического напоров (Hg и H_ст).

мех 1-45⁹⁷, 50¹³, 66⁸², 72¹⁶, 84⁶³

ру 39²⁰, 43¹³, 48⁹⁵, 51⁶⁶, 55²⁶, 60¹⁴

летом +50% - племзавод

зимой +30% Кузмичевский

Уравнение вентилятора

Вывод состоит в определении теоретического напора Н_т

Частица воздуха в т.А от О (центра вращения) и перемещается лопастью с некоторой скоростью V_а под углом .

Количество движения частицы воздуха за 1 секунду в т. А равно m^| V_а, а момент количества движения - относительно т.О.

Разложим V_а на две составляющие V_r – радикальную, V_t – тангенциальную, представим М в виде:

тогда для т.1 (входа) и для т. 2 (выхода) запишем значения:

Разность - есть изменение количества движения массы воздуха при прохождении ее через лопасти вентилятора, тогда при угловой скорости вращения колеса воздух приобретает энергию:

, то есть )

Обозначая , , а также учитывая, что выражения энергии Е для Q (м³) воздуха запишется

Теоретический напор Н_т, представляющий собой энергию 1м³ будет равен:

Полученное уравнение Эйлера и есть уравнение центробежного вентилятора. Им определяется теоретический напор без учета сопротивлений в самом вентиляторе.