Рабочий орган сеялки-культиватора

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО «Башкирский государственный  аграрный университет»

 

Факультет: Механизации с/х.

Кафедра: Сельскохозяйственных машин.

Специальность: Механизации с/х.

Форма обучения: очная

Курс, группа: 4

 

 

(Фамилия, имя, отчество студента)

Шайхутдинов Артур Флюрович.

 

           КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: Рабочий  орган сеялки-культиватора.

 

 

 

                                                                               «К защите допускаю»

 Руководитель:

_________________________           (ученая степень, звание, Ф.И.О.)

__________________________

(подпись)

                                                                         “_____”_________________2008г.

 

Оценка при защите

__________________________

 

Дата _______Подпись________

 

                                                                                       

                                                УФА 2008.   

 

                                ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                                           …3

Реферат                                                                                             …4

Исходные данные                                                                           …5

График выполнения работы                                                       …6

1.Общее устройство  и технологический процесс 

комбинированных посевных агрегатов                                    …7

2.Обоснование  изменения конструкции    

3 Расчет изгибающего момента пластины.                …17

4.Расчет основных, технологических, конструктивных

  параметров  агрегата                                                                  …19

5.Обеспечение техники безопасности при эксплуатации     …24

6.Технико-экономический анализ                                             …28

Заключение                                                                                    …35

Список использованной литературы                                       …36

 

             ВВЕДЕНИЕ

 

Основными культурами в сельском хозяйстве  Республики Башкортостан являются зерновые культуры, объём производства которого остаётся на высоком уровне. В районах  организуются машинно-технологические  станции, позволяющие эффективно использовать ресурсы и планомерно прогнозировать, осуществлять экономическую деятельность.

Импортная техника закупается из-за лучшего качества работы по сравнению  с отечественными машинами.

Несовершенство посевной  техники  приводит к тому, что не полностью  выполняются агротехнические требования по посеву.

Применение новых конструктивных разработок и пополнение сельскохозяйственного производства высококвалифицированными рабочими  и специалистами  позволит поднять уровень производства зерновых.

Не менее важным элементом в агроландшафтной системе земледелия является обеспеченность почвообрабатывающей и посевной техникой, способной, соблюдая противоэрозионные требования, сполна обеспечивать биологическую потребность возделываемых культур и сортов продуктами жизнедеятельности.

Исследования показали, что на склоновых  полях, на слабоэродированных выщелоченных, типичных и оподзоленных черноземах урожай яровой пшеницы снижается  на 18 - 20%, среднеэродированных —  на 36 - 44, сильноэродированных — 58 - 63, на темно-серых и серых лесных почвах — соответственно на 20 - 27, 39 - 46 и 55% в сравнении с неэродированными почвами. На эродированных почвах особенно резко снижаются урожаи технических и крупяных культур.

Цель производителей сельскохозяйственной техники состоит в том, чтобы изготавливать сельскохозяйственную технику с более лучшими показателями, позволяющими получать высокие урожаи.

                      РЕФЕРАТ. 

Курсовой проект содержит: графический материал и расчетно-пояснительную записку. Их общий объем - 1 лист формата А1 и текст на 35                   страницах, 4 рисунков, 3 таблицы;

Цель работы - решение конкретной инженерной задачи повышения эффективности и  качества использования сельскохозяйственной техники в заданных условиях ее функционирования.

Задачи работы:

- обзор и анализ  литературы по выбранной теме;

      - обоснование   необходимых технических решений  по  совершенствованию выбранной машины (учебная заявка на изобретение) и конструкторская разработка этих решений;

      - оценка  технико-экономических показателей предложенной машины и описание правил ее безопасной эксплуатации.

Условия работы выбираются самим студентом, ориентирующимся на знакомые ему  условия.

2   Состав и структура  работы.

2.1 Пояснительная записка включает: титульный лист, исходные данные, график выполнения работы (таблица 1), реферат, оглавление, введение, содержательные, пояснительные и расчетные разделы по решению задач курсовой работы, заключение  и список использованной литературы.

2.2 Графический лист работы  содержит: сборочный  чертеж разработанного узла (формат А2), технологическую схему всей машины (формат А3) и операционную карту применения этой машины (формат А3).

2.3  Содержательные разделы  пояснительной записки раскрывают следующие вопросы:

- обзор, анализ литературы по выбранной теме и на основе этого  агротехническое и техническое обоснование предлагаемых изменений конструкции;

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

КУЛЬТИВАТОР КПО-6, СЕЯЛКА-КУЛЬТИВАТОР,

ПОСЕВНОЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЙ  АГРЕГАТ.

 

Объектом  проектирования является посевной почвообрабатывающий агрегат, предназначенный для посева зерновых культур и культивации. Цель проекта: реконструкция культиватора КПО-6 для полосового посева. В проекте дан обзор существующих конструкций, разработана конструктивная схема и чертежи агрегата, приведены расчёты и технические требования на разработку конструкции, технико-экономическая оценка разработки. Разработаны вопросы безопасности и экологичности производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 - График выполнения курсовой работы.

 

Разделы	Сроки выполнения	Процент выполнения
1 Анализ литературы  по выбранной теме   2 На основе  анализа и учебной заявки на  изобретение обоснование предлагаемых  изменений конструкции                                                                         3 Разработка  эскизного проекта конструкции   4 Технологические расчеты   5 Конструктивные расчеты (расчеты деталей на   прочность и  жесткость)   6 Выполнение сборочного чертежа   7 Операционная карта, правила эксплуатации и ТО   8 Оформление работы		10       10         10    15   15       20   10     10

 

Руководитель _________     

                                       (подпись)                 Ф.И.О.

 

 

 

 

 

 

1.ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КОМБИНИРОВАНЫХ ПОСЕВНЫХ АГРЕГАТОВ.

 

Большинство комбинированных агрегатов за один технологический проход осуществляет измельчение дернины, рыхление почвы, посев и прикатывание. Некоторые из них, дополнительно к вышеперечисленным операциям, выполняют внесение минеральных удобрений.

Посевные части комбинированных  агрегатов состоят из сеялок или собранных из унифицированных частей сеялок, что позволяет, в первом случае, использовать сеялку как независимую часть в традиционных технологиях (отдельно), во втором – значительно снизить затраты на производство комбинированных машин.

Использование комбинированных агрегатов  исключает многократные проходы, при  этом в технологическом процессе ликвидируются разрывы во времени  между отдельными видами работ. Это  обеспечивает выполнение сельскохозяйственных работ в оптимальные агротехнические сроки. Кроме того, повышается производительность труда, снижаются энергоёмкость и стоимость работ.

К наиболее значительным недостаткам  этих машин следует отнести высокую  энергоёмкость обработки почвы  фрезерными рабочими органами, высокую  стоимость комбинированной машины вследствие сложности конструкции, металлоемкости, относительно низкую производительность, низкая маневренность прицепных комбинированных агрегатов, значительная масса агрегатов снижает возможность использования их в условиях повышенной влажности.

Сеялки прямого посева осуществляют высев семян в дернину, обработанную гербицидами, часть сеялок выполняют  одновременно химическую обработку  дернины и посев семян. Химическое подавление сорной растительности естественных кормовых угодий позволяет производить посев в необработанную дернину. Задача почвообрабатывающих рабочих органов заключается в нарезании бороздки в дернине, последующем высеве семян и послепосевном прикатывании. Разнообразие условий, в которых работают сошники сеялок прямого посева, обуславливают многообразие конструкций сошников: однодисковые, двухдисковые с разрезающим ножом, лаповые и т.д.

Однодисковые сошники с наклонными дисками (сеялки DC-400E, Taskers, John Deere m.752 и др.) получили широкое распространение из-за простоты конструкции.

Разница между различными моделями заключается в исполнении рабочих  органов: так у сеялки  DC-400E диски выполнены зубчатыми, что повышает их заглубляющую способность; сферический диск фирмы Taskers обеспечивает рыхление полосы шириной до 50 мм; на John Deere m.752 установлен плоский диск. Недостатком однодисковых рабочих органов является образующаяся от вскрытия бороздки полоса почвы, что затрудняет работу загорточей и катков. В результате семена заделываются неудовлетворительно. В бороздку также попадают растительные остатки, препятствующие контакту семян с почвой, что снижает их всхожесть. Кроме того, при работе наклонного диска возникают значительные боковые усилия, что нарушает прямолинейность рядка при любом изменении сопротивления почвы, и требует повышение прочности и жесткости поводков. Для заглубления сошников требуется большое усилие, поэтому сеялки имеют большую металлоемкость или оснащаются ящиками для размещения дополнительных грузов, что увеличивает тяговое сопротивление сеялки.

Наиболее часто применяется на сеялках с пассивными рабочими органами трехдисковые сошники (сеялки MF-130, Bettinson DD, VREDO, Huard SD-300 и др.), так как вскрывающий дисковый нож обеспечивает более лёгкое вхождение в дернину расширяющего бороздку двухдискового сошника./15/

Для нормальной работы трёхдискового  сошника необходимо заглубляющее усилие около 200 Н на каждый сошник. Преимущество сеялок данного типа является простота конструкции, многофункциональность, высокая производительность. К недостаткам, кроме необходимого вертикального давления, относится затягивание растительных пожнивных остатков в борозду разрезающими дисками, из-за вращения их без скольжения. При работе во влажных условиях трехдисковые сошники сильно уплотняют стенки бороздок.

Аналогичные недостатки отмечены при работе сеялок, оснащенных простыми двухдисковыми сошниками (Vredo, СЛТ-3,6)./15/

Общим недостатком пассивных сошников дискового типа при работе на дернине  является прокладка очень узкой  бороздки (до 18 мм), что не обеспечивает условий для дружного прорастания высеваемых семян. Кроме того, устойчивый прочес высева семян данным типом сеялок возможен лишь на слабозадернелых сенокосах пастбищах с высоким плодородием почвы. Всё это существенно ограничило применение сеялок прямого посева с дисковыми сошниками в РФ при  преобладании данного типа сеялок на прямом посеве в странах Западной Европы.

Чизельные (наральниковые) сошники  применяются на плотных почвах. Они  решают задачу рыхления почвы с посевом  в корнеобитаемых слоях и создают  оптимальные условия для развития растений. Конструктивные особенности этого типа сошников позволяет совместить посев с внесением минеральных удобрений. Вышеперечисленные достоинства привели к созданию большого количества конструкций сеялок прямого высева, оснащенных чизельными сошниками. Недостатком является то, что они плохо работают при наличии растительных остатков. Сошник их не перерезает, а сгруживает перед собой вместе с почвой, что мешает качественной заделки семян.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ  КОНСТРУКЦИИ.

 

 

2.1 Анализ существующих конструкций

 

Известные на сегодняшний  день   сошники   не   создают    выровненной поверхности почвы, так как после их прохода остаётся борозда. Наличие выступов не создаёт  направленного движения к центру борозды. Всё это   ведёт    к     неравномерно заделке семян по глубине.

Рисунок 2.1 Сошник сеялки-культиватора

На рисунке изображён сошник в двух проекциях. Сошник включает лапу 1, закреплённую на стойке 2 с распределителем  семян. К лапе сошника за стойкой крепятся закрылки 3, задние концы которых отогнуты под углом к опорной поверхности лапы, обеспечивающим сход почвы в направление центра борозды. К концам лап крепятся боковины 4, выполненные в виде криволинейных пластин, установленных вертикально, обеспечивающие свободный сход сорняков с лапы. Контур пластин выполнен в виде логарифмической спирали.

При работе сошника закрылки закрывают  зону  распределения  семян,

способствуя направлению почвы  в борозду, а удерживаемый боковинами слой почвы, скользящий по поверхности сошника, не разлетается под действием действующих на него сил, а соскальзывает по боковинам в дно борозды.

Рисунок 2.2 Сошник сеялки-культиватора

На схеме изображён сошник, в  котором предлагается для уменьшения разбрасывания почвы из борозды и качественной заделки семян лапу выполнить в виде обтекаемого тела с открылками. Открылки закреплены на лапе ниже средней части. Они имеют переменный угол вхождения в почву, большим в нижней и меньшим в верхней части, а стойка наклонена в сторону движения сошника.

Сошник состоит из культиваторной лапы 1 обтекаемой формы с переменным углом вхождения в почву, трубчатой  стойки 2, задняя стенка 5

которой выполнена наклонной вперёд и направляет семена вперёд и в  стороны.

Во время движения сошника почва, обходя стойку, несколько завихряется  в горизонтальной плоскости, располагаясь ровным слоем над семенами.

           

Рисунок 2.3 Сошник для разбросного посева

На рисунке показан сошник для  разбросного посева, его конструкция  предназначена  для   повышения   равномерности     распределения семян по площади подсошникового пространства.

Сошник для разбросного посева включает в себя стрельчатую лапу 1 и стойку семяпровод 2. Симметрично  оси стойки-семяпровода сошника под его выходным отверстием размещён отражатель 8, выполненный в виде полого конуса из эластичного материала и подвешенный на упругой пластине 9 которая в верхней части жёстко прикреплена к семяпроводу 2, а в нижней – к вершине отражателя 8. Днище-основание 10 отражателя представляет собой тяжеловесную плиту и служит для натяжения рабочей поверхности отражателя и смещения его центра тяжести вниз. Пустотелость отражателя придаёт его

рабочей поверхности более высокую  чувствительность к изменению упругости в зависимости от натяжения стенки конуса. Для образования уплотнённого ложа сошник снабжён подошвой 11.

При работе сошника семена сельскохозяйственных культур распределяются равномерно по поперечному сечению семяпровода 2. Поэтому после отражения от конусной поверхности отражателя семена разбрасываются от оси симметрии сошника на одинаковые расстояния и распределяются по полосе разброса равномерно.

 

2.2 Конструктивная разработка.

Рабочий орган сеялки-культиватора.

   Изобретение относится к  отрасли сельскохозяйственного машиностроения, в частности к орудиям для посева зерновых колосовых в ранневесенний период с совмещением предпосевной обработки почвы.

   Известен следующий аналог  изобретения АО1С № 332801. 7/20, 1972.

   Прототипом изобретения служит рабочий орган сеялки культиватора (авт. св. 2092999 А01С 7/20), состоящий из стойки которой закрепляется долото виде эллиптического конуса с закреплённой вершиной.

   Недостатком данного прототипа  является высев семян не на  одну определённую глубину.

   Предлагаемое изобретение  обеспечивает новый технический  эффект в ранневесенний период  при влажности почвы до 30% совмещать  предпосевную обработку почвы,  посев, заделку семян и прикатывание, одновременно с этим на глубине  рыхления производится поделка узкого цилиндрического ложа для укладки семян, вдавливают их в семенное ложе и укрывают семени рыхлой почвой. Это достигается тем, что в задней части стойки установлен пружинный деформатор S образной формы с поводком.

 

 

 

  На рисунке 2.4 показан рабочий орган сеялки-культиватора.

  Рабочий орган сеялки-культиватора  включает стойку 1 и долото  2 ввиде эллиптического конуса с закруглённой вершиной , его стойка снабжена вертикальной полостью 3 для подачи семян и в створе стойки на её задней гране размещён деформатор 4 для вдавливания семян в семенное ложе, поводком, для уплотнения почвы.

   Рабочий орган сеялки-культиватора  работает следующим образом.

   При движении агрегата  рабочий орган, размещённый на  поводковом брусе сеялки закруглённой  вершиной  долото 2 образует узкое цилиндрическое ложе для укладки семян. По семенному каналу 3 находящегося в стойке 1 подаются семена, которые распределяются в рядок и при дальнейшем движении агрегата вдавливаются в семенное ложе поводком  деформатора 4 и укрываются рыхлой почвой.

 

 

Формула изобретения

 

   Рабочий орган сеялки-культиватора, состоящий из стойки к которой  закреплена долото в виде эллиптического  конуса с закруглённой вершиной, отличается тем, что в створе  стойки на её задней грани  размещён пружинный деформатор S образной формы с поводком.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет изгибающего момента пластины.

  В точке В пластина жестко  закреплена, при попадание незначительных  препятствий срабатывает пластина  перемещение вдоль оси Х, при  больших препятствиях срабатывает  пружина.

      Fх – сила давления  на семена.

      Е – модуль  упругости принимаем 2*10 мПа

   Найти L-пластины, Мa -изгибающий момент в сечении и подобрать материал.

 

    Введём силу Fх и Fу  соединение т. А и В. Соответствующие перемещению U и V изгибающий момент в сечении соответствующий углу a

 

          М=Fx·R·sina+Fy·R(1-cosa)

материалов)

· =

V= =

          получаем

Fx=     - сила давления на семена.

Давление пластины на семена варьирует  в пределах от 28 до 48 Н/ в зависимости от сорта семян.

 

 =     -длина пластины.

Где- принимаем R=10 см.

-U=3 см.

 =    

Fy=    - сила перемещения семян приравнивается ²0² при Fтр=0

   Силы можно найти, вычислив по экспериментальным данным перемещение и изгибающий момент в сечении.

Мa=

Мa=

Принимаем сталь Х40 с модулем  упругости Е=2*10 мПа. Изгибающим моментом равным 163 Н*м.

 

 

4 Расчет основных технологических и

            конструктивных параметров

 

4.1 Технологические расчеты

 

4.1.1  Расчет производительности агрегата

 

Производительность  агрегата определяем на поле длиной гона – 1000 метров.

Ширина  захвата агрегата, В =6 м.

Скорость  движения агрегата: V = 2,2м/с (8 км/ч).

Фактическая   производительность агрегата:

,                                                        (3.1)       

где с_w- коэффициент, зависящий от того в каких единицах принята скорость движения  V, с_w = 0,36 при км/ч;                                    

- коэффициент степени  использования  конструктивной ширины захвата агрегата,  ≈ 1;                                          

- коэффициент степени использования скорости движения, ≈1;                                                                    

- коэффициент степени  использования  времени смены,  =0,9;                                                                                     

Теоретическая производительность агрегата:

                                                                      (3.2) 

   W_m = 0,36*6* 2,2  = 4,75 га/ч.                 

Фактическая производительность агрегата:

,                                                                               (3.3)        

W = 4,75 * 0,9 = 4,27 га/ч.                                                     

 

4.1.2 Расчёт длины маркёров

 

Вылет маркёра рассчитывается по форму

,                                                                       (3.4)

где  l_м – вылет маркера, м;

В_р – рабочая ширина захвата агрегата, м, В_р=6 м;

b_м – ширина междурядья, м, b=0,114м;

С –  расстояние между серединами передних колёс трактора, м («+» С – для  левого маркёра, «-» С – для  правого),

для МТЗ – 1221 колея передних колёс  составляет 1,6 – 2,15 м, принимаем 1,9 м.

Рассчитываем  длину левого маркёра

 м,

Рассчитываем  длину правого маркёра

м.

 

4.1.3 Расчёт ширины поворотной полосы

Рисунок 3.1 Расчетная схема

Определяем  необходимую ширину поворотной полосы,

                                                                       (3.5)

где R_min – минимальный радиус поворота агрегата,

                                                                         (3.6)

                                                                                 (3.7)

где l_а – кинематическая длина всего агрегата,

l_а=10м.

Вычислим  коэффициент рабочих ходов,

                                                                   (3.8)

где L_р – рабочая длина гона,

                                                                       (3.9)

 

4.1.4 Определение тягового сопротивления

 

Тяговое сопротивление определяется по формуле:

                            ,                                                                      (3.10)

где g - удельное сопротивление машины, Н/см; 

g=20, для глубины обработки 6 см,                                

В – ширина захвата лапы, принимаем  7 см,

                           

На агрегате установлено 26 лап, определяем сопротивление всего агрегата.

                                                                                     (3.11)

 

4.2 Расчеты на прочность

 

4.2.1 Проверочный расчёт пружины

 

Для  проверки пружинной стойки, установленной на предлагаемом нами сошнике, вводим исходные данные пружины в программу КОМПАС –SPRING и производим расчёт.

Исходные данные:

- длина пружины l = 100 мм,

- диаметр проволоки d = 5 мм,

- диаметр пружины D = 32 мм,

- количество витков z = 18.

На рисунке 3.2 показана пружина рассчитанная в программе КОМПАС- SPRING

 

Рисунок 3.2 Расчетная  схема

 

Таблица 4.1 Проверочный расчет пружины

Проверочный расчет цилиндрической пружины   — сжатия
Наименование  параметра                Значение (свойство)
Материал Проволока    Б-2-5.00
Класс	---	2
Разряд	---	2
Относительный инерционный зазор	---	0.10
Наружный диаметр  пружины, мм	D	32.00
диаметр проволоки, мм	d	5.00
Число рабочих витков	n	10.00
Полное число  витков	n1	11.50
Сила пружины  при предварительной деформации, Н	Р1	0.00
Сила пружины  при рабочей деформации, Н	Р2	872.69
Сила пружины  при максимальной деформации, Н	РЗ	969.65
Рабочий ход  пружины, мм	h	28.01
длина пружины, мм	L	100.00
длина пружины  при предварительной деформации, мм	L1	100.00
длина пружины  при рабочей деформации, мм	L2	71 .99
длина пружины  при максимальной деформации, мм	L3	68.88
Максимальное  касательное напряжение, МПа	т m,ах	685.00
допускаемое касательное  напряжение, МПа	[т]	685.00
Модуль сдвига материала, МПа	С	78500.00
Плотность материала, кг/м		8000.00
Масса пружины, кг	---	0.150
длина развернутой  пружины, мм	---	977.00
Жесткость пружины, Н/мм	---	31.158