Интенсивная технология возделывания ячменя в СПК «Доброволец» Кличевского района Могилёвской области

    4. МОДЕРНИЗАЦИЯ МАШИНЫ ДЛЯ ВНУТРЕПОЧВЕННОГО              ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЯ 

    4.1. Краткая техническая характеристика  машины  и  обоснование

            модернизации  

    Для нормального развития ячменя необходимы следующие питательные элементы: азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера, бор, марганец и некоторые другие.

    

    Каждый  питательный элемент выполняет в жизни растений определенную функцию и недостаток одного из них нарушает нормальное развитие растений.

    Эффективность минеральных удобрений зависит от способов их внесения. По характеру размещения минеральных удобрений в момент их внесения различают поверхностное и внутрипочвенное внесение. Преимущественно осуществляется комбинированными почвообрабатывающими машинами с локальным способом либо путем сплошного перемешивания удобрений с определенным объемом почвы.

    Большой процент затрат в технологии возделывания ячменя и других зерновых культур занимает подготовка почвы  и  внесения удобрений. Для снижения экономических, эксплуатационных  и  материальных затрат  нами предлагается объединить  две  операции: безотвальное рыхление почвы с подпочвенным  внесением удобрений  в почву. Объединение таким образом нескольких операций сокращает количество проходов по полю, позволяет  сразу  же заделывать удобрения   в почву.

    Агрегат для внутрепочвенного внесения основных доз минеральных удобрений предназначен для внутрепочвенного внесения основных доз минеральных удобрений (200-1000 кг/га) одновременно с   безотвальным    рыхлением почвы на глубину до 20см.  Агрегат  может применяться на всех типах минеральных почв, в том числе засоренных камнями. Агрегатируется  с трактором класса 3.

    

    Агрегат состоит из сборочных единиц: ходовой  части, четырех бункеров для минеральных  удобрений, рамы, двух высевающих устройств в виде цепочно-шайбовых транспортеров, их привода, пружинных лап, средней секции чизельного культиватора КЧН 5,4, туконаправителей, монтажных и крепежных деталей.

    В транспортное положение культиватор переводится с помощью гидрофицированного колесного механизма. Бункера служат емкостями для минеральных удобрений, должны иметь сетку для отсеивания крупных посторонних примесей из удобрений, также для предохранения удобрений от атмосферных осадков и выветривания, выгрузные горловины выполнены дугообразными.

    Высевающее устройство представляет собой замкнутую по контуру трубу с высевающими отверстиями и размещенной в ней  кругпнозвеньевой грузовой транспортирующей цепи.

    Высевающее  устройство снабжается устройством  для регулировки дозы внесения удобрений (клапаны высевающих отверстий) и устройством для натяжения транспортирующей цепи.

    Привод  туковысевающих цепей от ВОМ трактора через систему передач.  Скорость движения транспортирующей цепи  1...1,2 м/с.

    Устройство  для регулирования дозы внесения удобрений представляет собой заслонки одновременно перекрывающие высевающие отверстия по всей их длине.

    Туконаправитель состоит их воронки, тукопровода  и заделывающего устройства, прикрепленного к пружинной стойке.

    Производительность  за час эксплуатационного времени 1,8 га/ч, за смену-12,7 га/см  при коэффициенте сменности τ=0,7.  
 

    4.2. Описание  модернизации 

    С целью снижения  эксплуатационных  и  материальных затрат предложена модернизация  культиватора  КЧН-5.4. Модернизация предусматривает  установку емкости для  туков на среднюю секцию чизельного  культиватора и подкормочных ножей. Также модернизация предусматривает   установку тукораспределительные устройства которые распределяют удобрение по туконаправителям которые  прикреплены  к каждой лапе культиватора. Туковысевающее  устройство  представляет  представляет собой замкнутую по контуру трубу с высевающими отверстиями и размещенной в ней  кругпнозвеньевой грузовой транспортирующей цепи.

    Данная  модернизация позволит производить подготовку почвы с одновременным подпочвенным  внесением  минеральных удобрений   и  исключить некоторые операции технологического процесса  возделывания ячменя и других зерновых культур, а именно операций, связанных с внесение  минеральных удобрений.

    Установка туковысевающих аппаратов на раму  машины  влечёт за собой установку  приводных валов, редуктора, применение натяжного устройства.  
 

    4.3. Инженерные  рассчёты 

    4.3.1. Определение минимальной  площади высевающих  отверстий. 

    Исходя  из максимальной дозы внесения удобрений 1000 кг/га  определяем количество вносимых удобрений в единицу времени при скорости агрегата V_р =2м/с. 

                            h^t = 10^-4 Вр∙V_р∙h,                                               (3.5)

    

    

    где h^t – количество удобрений, вносимых за 1с, кг/с.

    Подставляя  значения V_р, Вр и h, получим:

    h^t = 10^-4 3,6∙2∙1000 = 0,72 кг/с.

    Скорость  истечения минеральных удобрений  из отверстия принимаем 0,1 м/с.

    Определим площадь сечения высевающего  отверстия по формуле: 

                                         S = Q/V,     (4.1) 

    где,  Q – объемный расход удобрений, м³/с;

          V – скорость истечения, м/с.

    Объемный  расход удобрений через одно высевающее отверстие определим по формуле:

                                             Q = h^t/γ∙n,                         (4.2)

    

    

    где,  n – число высевающих отверстий, n = 15.

                Q = 0,72/820∙15=5,8∙10^-5 м³/с.

    Тогда, площадь сечения будет:

                S = 5,8∙10^-5 /0,1=5,8∙10^-4 м²=580 мм²

    В высевающем устройстве максимальная площадь  отверстия  (по чертежу):

                S = π∙10²/4+10∙50=578мм² 

    Определяем  минимальную площадь  высевающего  отверстия исходя из дозы внесения 200 кг/га.

    Расчет  ведем по формулам (4.1), (4.2), (4.3):

                h^t=10^-4∙Bp∙Vp∙h=10^-4∙3,6∙2∙200=0,144 м/с,

                Q=0,144/820∙15=1,17∙10^-5 м³/с,

                S=1,17∙10^-5/0,1=1,17∙10^-4 м²=117,0 мм²

    Минимальная площадь высевающего отверстия  должна быть не менее 117мм². 
 

    4.3.2. Прочностной расчет вала. 

    Мощность  на привод штанговых распределителей (2 штанги) равна 3 кВт  стр. 56 /7/.

    Мощность  на привод одного штангового распределителя принимаем 1,5 кВт.

    Определяем  пружинящий момент на валу по формуле:

                                                T= ,                                           (4.3)     

         

    где, N – мощность, затраченная на привод, Вт;

           ω – угловая скорость, с^-1 , ω=5,04 с^-1 

    T=

    Предварительный диаметр вала определяем по формуле: 

                                                  d= ,                                       (4.4) 

    где, [τ] – допустимое напряжение на кручение, для валов [τ]=25…30 МПа.

    d= =34,8 мм.

    Принимаем диаметр  d=35мм.

    Нагрузка, низгибающая  вал цепной передачи, несколько больше окружной силы вследствие напряжения цепи от собственного веса и определяется по формуле:

                                                   Q_в= ,                                     (4.5)   

    где, К_в – коэффициент нагрузки вала, К_в=1,15;

           F_t  - окружная сила, Н.

                                                     F_t= ,                                            (4.6)

      

    где,  Д – диаметр приводной звездочки, Д=230мм.

          F_t= =2588Н. 
 

    Расчётная схема  вала.

    

    

           Q=2588 Н                                      Y_А=3834 Н                                 Y_В=1246 Н

    

    

    

                                 0,065 м                                0,135 м 

                                                                                  

                                                                                                                  М_и ( Н м) 
 
 

                                                        168

    Рис. 4.1

    Определяем  реакции  опор А и В:

    

    

    Q_В∙0,065-Y_В-0,135=0;

    Y_А= ;

    Y_А= =1246 Н.

    Проверка:

    ΣF_Y=0; Q_В-Y_А+Y_В=0,

    2588-3834+1246=0.

    Следовательно реакции опор найдены верно.

    Строим  эпюру изгибающих сил (рис 4.1).  

      Максимальный изгибающий момент  будет в точке А.

    М_из^max=Q_В∙0,065=2588∙0,065=168 Н м.

    Суммарный момент:

    М_экв= Н м.

    Следовательно диаметр вала под подшипником: 

                                                            ,                                    (4.7) 

    где [σ]—допустимое напряжение, МПа, принимаем  [σ]=60 МПа.

    Тогда:

      35,02 мм.

    Принимаем диаметр d=35 мм. 

    

    

    4.3.2. Расчёт шпонки. 

    Из  условия прочности на смятие шпонки: 

                                                         ,                           (4.8) 

    где  d—диаметр  вала, мм;

         h—высота шпонки, мм, h=8 мм;

         l_р—рабочая длина шпонки, l=40 мм;

         [σ_см]—допустимое напряжение на смятие, [σ_см]=80…120 МПа, принимаем  [σ_см]=120 МПа.

     =106,6 МПа<[σ_см].

    Условия прочности выполняется.

    Условие прочности на срез:

    

                                                    ,                                    (4.9) 

    где  b—ширина шпонки, b=12 мм;

             [τ_ср]—допустимое напряжение на срез, МПа;

             [τ_ср]=100 МПа.

     .

    Условие прочности выполняется.