Повышение эффективности работы пахотного агрегата с плугом ПЛН-4-35
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Департамент кадровой политики и образования
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Казанский Государственный Аграрный Университет
Кафедра лесные культуры
Курсовая работа
по дисциплине “Машины и механизмы”
на тему: Повышение эффективности работы пахотного
агрегата с плугом ПЛН-4-35
Выполнила: студентка 452 группы
Казань 2008
1 Введение
Дисциплина «Лесохозяйственные машины и их применение» изучает теоретические и конструктивные особенности лесохозяйственных машин, орудий, механизмов и оборудования, используемых в лесном хозяйстве и в различных климатических и почвенных условиях.
Лесное хозяйство проводит работы по искусственному лесовосстановлению на вырубках, при полезащитном лесоразведении, на песчаных почвах, горных склонах и т.п. Кроме того, оно проводит работы по предупреждению и тушению лесных пожаров, по рубкам ухода за лесом, а также по лесозаготовкам.
Развитие и перспективы механизации и автоматизации лесохозяйственных работ основаны на системе машин для комплексной механизации лесохозяйственного производства. Система машин представляет собой комплекс машин и средств различного назначения, взаимно увязанных в технологическом процессе по своим технико-экономическим и эксплуатационным показателям, обеспечивающих непрерывность механизации последовательно выполняемых рабочих операций лесохозяйственного цикла. Перспективы развития лесохозяйственной техники заключаются в разработке и внедрении новых, более совершенных и производительных машин на расчистке вырубок, выращивании укрупненного посадочного материала в питомниках и посадке на вырубках, лесопарках, при озеленении городов, выращивании и посадке сеянцев с закрытой корневой системой, на обработке почвы, облесении овражно-балочных и горных склонов. Все шире внедряется автоматизация лесопосадочных работ, особенно на вырубках.
От квалификации специалистов и знаний или особенностей конструкции лесохозяйственных машин и орудий, умения их правильно эксплуатировать зависит уровень более эффективного их использования, быстрого освоения новых машин и прогрессивных технологий лесовосстановительных работ.
Целью курсовой работы является закрепление теоретических положений дисциплины путем проектирования и расчетов процессов, выполняемых машинами и развития у студентов умения применять полученные инженерные знания для совершенствования конструкции и повышения эффективности использования лесохозяйственной техники.
2. Анализ конструкции рабочих органов
существующих плугов
2.1 Классификация плугов
Плуги классифицируют по
назначению, роду применяемой тяги,
способу агрегатирования с
По назначению тракторные плуги делятся на две группы: общего назначения и специальные.
Плуги общего назначения применяют в полеводстве и в лесном хозяйстве.
Лемешные плуги общего назначения маркируют буквами ПЛН (навесные) и вторая- ширину захвата одного корпуса в сантиметрах.
Плуги специального назначения- это плуги для каменистых почв, кустарниково-болотные, плантажные, садовые и ярусные.
По способу агрегатирования тракторные плуги делятся на навесные, полунавесные и прицепные.
Навесные плуги простые по устройству и обладают наименьшей массой. При работе с ними требуется поворотная полоса небольшой ширины. Однако в транспортном положении они сообщают трактору сравнительно большой опрокидывающий момент.
Полунавесные плуги характеризуются меньшим удельным сопротивлением, чем навесные, но большим радиусом поворота. В транспортном положении часть массы плуга воспринимается его заднем колесом.
Прицепные плуги, в конструкцию которых входят три колеса и прицеп, обеспечивают достаточную устойчивость хода и высокое качество вспашки и условиях, где плугами других типов сделать это трудно. По технологическому процессу на плуги для овально-развальной и гладкой вспашки. Последние снабжены право - и левооборачивающими корпусами попеременно включаемыми в работу в зависимости от направления движения агрегата.
По скорости обработки почвы плуги делятся на обычные (скорость обработки до 1,4м/с) и скоростные (выше 1,4м/с).
По конструкции корпусов различают лемешные, дисковые, чизельные, Ротационные и комбинированные плуги. Лемешные плуги наиболее распространены; дисковые - используют для вспашки тяжелых почв и при лесовосстановительных работах; ротационные и комбинированные- в зависимости от условий и требований …
Лемешные плуги подразделяются на плуги общего назначения для вспашки старопахотных земель и специальных (кустарниково-болотные, плантационные, садовые, виноградниковые, лесные и ярусные).
2.2 Рабочие органы плугов
Качество вспашки зависит от конструкции корпуса плуга. Корпус состоит из отвала и полевой доски, прикрепленных к стойке. По конструкции корпуса бывают отвальные, вырезные, безотвальные, дисковые и комбинированные.
- Отвальный корпус применяют для вспашки с оборотом и рыхлением пласта.
- Безотвальный корпус предназначен для рыхления почвы в засушливых районах, подверженных ветровой эрозии.
- Вырезной корпус служит для отвальной вспашки почв и одновременного углубления пахотного горизонта на 4-5см.
- Корпус с почвоуглубителем выполняет ту же задачу, что и, вырезной корпус. С его помощью можно увеличить глубину обработки до 15см без выноса нижних слоев.
- Корпус с накладным долотом предназначен для вспашки твердых почв, засоренных камнями.
- Дисковый корпус применяют для вспашки тяжелых твердых почв засоренных древесными корнями, а также на переувлажненных почвах при возделывании риса.
- Комбинированный корпус предназначен для вспашки тяжелых почв с одновременным интенсивным рыхлением почвенного пласта.
Назначение лемеха - отрезать (отрывать) пласт почвы от дна борозды и направлять его на отвал. Эта задача выполняется наиболее успешно, если толщина лезвия лемеха составляет 1…1,5мм, а угол заточки 25…35°.
Характер износа лемеха зависит в основном от твердости, влажности почвы и ее абразивных свойств. Лемех испытывает большое давление пласта и быстро изнашивается: теряет первоначальную форму и затупляется. Это может привести к нарушению технологического процесса вспашки. Кроме того, по мере затупления лемехов возрастают тяговые сопротивления плуга и расход топлива.
Восстанавливают лемех оттяжкой ударами молота, используя запас металла на его тыльной стороне. Затем лемех затачивают с верхней стороны до толщины лезвия 0.5…1мм. По форме лемеха бывают трапецеидальные, долотообразные, вырезные и треугольные.
Отвал отрезает пласт от стенки борозды, деформирует его, сдвигает в сторону и оборачивает верхним слоем вниз. Под давлением скользящего по его поверхности почвенного пласта отвал изнашивается, а крыло отвала испытывает большой изгибающий момент. Отвал подвергается также ударами встречающихся в почве камней, корней, древесных остатков.
Для придания отвалу достаточной прочности его изготовляют двух- и трехслойными: твердые наружные поверхности обеспечивают достаточную износостойкость отвала, а мягкий внутренний слой придает ему прочность- устойчивость от изгибающего момента и ударов почвы. Полевая доска служит для опоры плуга: упираясь в стенку борозды, она уравновешивает горизонтальные составляющие силы сопротивления пластов почвы; давление же от вертикальных составляющих, а также от силы тяжести плуга воспринимается колесами. Лемехами и нижней поверхностью полевых досок, опирающихся о дно борозды. Полевые доски устанавливают под углом 2…3° к горизонту и к стенки борозды.
Предплужник служит для срезания верхнего задерненного верхнего слоя. Он представляет собой уменьшенную копию корпуса плуга.
Ширина захвата предплужника составляет 2/3 ширины захвата корпуса плуга. Он устанавливается впереди корпуса плуга и снимает верхний слой почвы на глубину 10-12см по глубине обработки предплужник фиксируется
Ножи служат для отрезания пласта в вертикальной
плоскости с целью получения гладкой стенки
и чистого дна последней борозды. Различают
ножи дисковые,
Рис.1 Предплужник:
1-стойка; 2- отвал;3- лемех;
4- болт; 5- державка; 6- хомут болтами.
Дисковый нож представляет собой стальной диск толщиной 4мм и диаметром 390мм, свободно вращающийся на подшипниках качения. Для лучшей устойчивости хода лезвия диска затачивают с двух сторон. Вилка свободно надета на нижний конец коленчатой стойки и может поворачиваться в горизонтальной плоскости в пределах, ограниченных корончатой шайбой. Во время работы нож самоустанавливается в плоскости, совпадающей с направлением движения плуга. Стойку ножа крепят на раме плуга при помощи хомута и накладки.
Дисковые ножи применяют на плугах общего назначения и кустарниково-болотных для вспашки почв, не засоренных корнями деревьев и камнями.
Черенковый нож представляет собой заостренную пластину, установленную на раме плуга впереди корпуса. У черенкового ножа различают черенок, обух, щеки и лезвия.
Нож устанавливается впереди корпуса на расстоянии 3-4см от носка лемеха. На лесных плугах он устанавливается вплотную к лемеху так, чтобы нож разрезал почву на полную глубину.
Плоский нож с опорной лыжей устанавливаются на кустарниково-болотных плугах для вспашки почв, заросших кустарником высотой до 2м. Справа и слева от ножа установлены лыжи, положение которых по высоте относительно нижней кромки ножа можно изменить. Лыжи приживают ветви кустарника, нож их разрезает. По мере износа нож, имеющий 2 лезвия, разворачивают на 180°.
2.3 Вспомогательные части лемешного плуга
К вспомогательным частям плуга относятся: рама, колеса, навески и прицепы, подъемно-установочные и предохранительные устройства.
Рама служит для крепления рабочих органов и механизмов установки и регулировки плугов, а также для приложения тягового усилия.
Рис.2. Навесное устройство плуга:
1- понизитель; 2-палец; 3- раскос; 4-кронштейн; 5- болты; 6- стойка.
Наибольшее распространение нашли плоские рамы, состоящие из продольных полос, которые между собой соединены диагональными и прямоугольными поперечными распорками.
Колеса служат для установки и поддержания заданной глубины вспашки, а заднее колесо полунавесного плуга - для его транспортировки. Опорные колеса имеют жесткий обод или пневматические шины.
Сопротивление перекатыванию по рыхлой влажной почве колес с пневматическими шинами на 25-30% ниже, чем колес с жестким ободом. Они меньше залипают почвой и хорошо амортизируют удары, что позволяет увеличить транспортную скорость и снизить сопротивление плуга.
2.4 Плуги специального назначения
Специальные плуги можно разделить на плуги для подготовки почвы отдельными полосами под последующую посадку или посев лесных культур. В дно борозды на площадях с легкими дренированными почвами, образующие пласты или микроповышения в виде гряд на площадях с временно переувлажненными почвами, но не требующими осушительной мелиорации. Нарезающие мощные пласты и прокладывающие осушительные канавы на площадях постоянного избыточного увлажнения производящих «нулевую» обработку почвы путем ее рыхления и перемешивания.
2.5 Плуги для гладкой вспашки
Гладкой вспашкой называется вспашка без овальных гребней и развальных борозд. Вспаханное поле имеет выровненную поверхность, что создает более благоприятные условия для роста растений и работы машин, выполняющих следующие за вспашкой технологические операции. Урожайность возделываемых растений повышается на 5-10%, а производительность машин на- 10-15%. На гладко-вспаханных участках снижаются потери при уборке урожая. Для гладкой вспашки применяют оборотные, фронтальные, челночные и поворотные плуги.
2.6 Ярусные плуги
Ярусные плуги предназначены для основной обработки солонцовых, каштановых и подзолистых почв с целью их коренного улучшения.
Солонцовые почвы имеют явно выраженное послойное строение: верхний плодородный слой, средний солонцовый и нижний карбонатный, содержащий гипс. По глубине залегания карбонатов солонцы делятся на высококарбонатные и глубококарбонатные. Ярусные плуги применяют также для глубокой (до 40см) вспашки почв под посев хлопчатника сахарной свеклы, посадку садов и виноградников.
2.7 Лесные плуги
Плуги общего назначения в лесном хозяйстве применяются при вспашке почвы в питомниках, обработке участков вышедших из-под сельхозпользования, при полезащитном лесоразведении и других площадей не бывших под лесом.
Плуг лесной двухотвальный ПЛ-1 является основным орудием для нарезки борозд шириной 1м на глубину 10-15см под посадку лесных культур на нераскорчеванных вырубках с числом пней до 600 шт/га с дернированными почвами. Плуг навесной, агрегатируется с тракторами ТДТ-55А, ЛХТ-55М.
Составные части: рама с навесным устройством, двухотвальный корпус, черенковый нож, опорная пята, прижимное устройство.
Образует борозду шириной 1м и два перевернутых пласта по обе стороны борозды.
Корпус плуга состоит из двух лемехов, лево - и правооборачивающего винтовых отвалов, стойки. Сзади отвалы жестко связаны между собой распоркой, на которой смонтированы два прижимных устройства. Впереди корпуса крепится черенковый нож, а сзади в пазах кронштейна, установленного на стойке,- регулируемая по высоте опорная пята, предназначенная для обеспечения устойчивого хода плуга и регулирования глубины обработки почвы.
Рис. 3.Плуг лесной двухотвальный ПЛ-1:
1- рама с навесным устройством; 2- черенковый нож; 3- двухотвальный корпус; 4- опорная пята; 5- распорка отвалов; 6- прижимное устройство
Плуг лесной ПЛМ-1,3 служит для обработки почвы под закладку лесных культур на свежих временно переувлажняемых вырубках после обязательной расчистки полос от пней, порубочных остатков и валежника, а также от возобновившихся мелколиственных пород.
Составные части: рама, навесное устройство, правый и левый корпуса плуга, отвалы подкрылков.
Рама сварная состоит из двух продольных брусьев, переднего поперечного бруса и заднего косого бруса-стяжки. К продольным брусьям рамы прикреплены корпуса плуга– право- и левооборачивающий. Во избежание забивания корпусов плуга растительными остатками они смещены относительно друг друга по брусьям рамы в продольном направлении. Необходимое качество работы плуга обеспечивается при расположении рабочих органов на расстоянии 700мм друг от друга. В этом случае болты, с помощью которых крепятся корпуса плуга к раме, должны быть установлены в первом и третьем отверстиях бруса рамы.
После прохода плуга образуется микроповышения (гряды) высотой до 25см, по которым в дальнейшем ведется посадка культур.
Глубину хода плуга регулируют высотой опорных лыж и нижних тяг в понизителях рамы плуга.
Агрегатируется с тракторами ЛХТ-55 и ТДТ-55А, оборудованными навесками.
Плуг лесной шнековый ПШ-1 служит для обработки почвы с образованием дренирующей канавы и двух микроповышений по ее сторонам под посадку лесных культур на вырубках с временно переувлажняемыми минеральными и оторфованными почвами по расчищенным полосам шириной 4…4,5м.
Составные части: рама с навесным устройством, рабочий орган, механизм привода во вращение шнековых барабанов с предохранительными муфтами.
Рабочие органы - двухотвальный плужный корпус с укороченными отвалами, черенковый нож и два шнековых барабана.
Рис.4 Плуг шнековый ПШ-1:
1- шнек; 2- черенковый нож; 3- навеска; 4- двухотвальный плужный корпус; 5- карданный вал привода шнеков; 6- кожух цепной передачи; 7- стойка.
При движении трактора черенковый нож, расположенный впереди корпуса, разрезает почвенный пласт вертикально на глубину хода корпуса. Лемехи плужного корпуса подрезают его горизонтально. Отрезанные пласты перемещаются с лемехов на отвалы, которые частично оборачивают и сдвигают их в стороны. Шнековые барабаны одновременно с рыхлением смещают почву на края обрабатываемой полосы, образуя из дренированного слоя микроповышения высотой 30-35 и шириной 60-80см.
Агрегатируют с трактором ЛХТ-55.
Плуг ПЛН-5-35 предназначен для отвальной и безотвальной вспашки почв до 30см. Может использоваться в 5- и 4- корпусном вариантах. Отличается тем, что на поперечном брусе рамы плуга имеется несколько отверстий, которые позволяют смещать понизители в зависимости от количества корпусов и марки агрегатируемого трактора. Агрегатируют с тракторами Т-150, Т-150К, Т-4А.
Рис.5 Навесной плуг ПЛН-5-35:
1-стойка корпуса; 2- растяжка; 3- основной брус; 4- кронштейн; 5- стойка ножа; 6- консоль; 7- раскос; 8- винт с рукояткой; 9 и 10- стойки; 11- дисковый нож; 12- продольный брус; 13 и 16- кронштейны навески; 14- поперечный брус; 15- опорное колесо; 17- поперечная балка прицепки борон; 18- полоса; 19- стойка предплужника
3 Агролесотехнические требования к плугам
К лемешным плугам общего назначения предъявляют следующие требования. Плуги должны обеспечивать вспашку почвы на глубину 25-35см с оборотом пласта. Отклонение от заданной глубины допускаются не более 1-2см, а колебание ширины захвата плуга не более 7-10% от расчетной ширины.
Для получения чистой борозды после перехода заднего корпуса, плуг оборудуют ножом, который разрезает пласт почвы в вертикальной плоскости.
Впереди каждого основного
корпуса устанавливают
Основной корпус подрезает нижнюю часть пласта почвы, оборачивает его и, раскрошив на комочки, укладывает на слой, сброшенный в борозду предплужником. При этом должны быть полностью подрезаны и заделаны почвой сорные растения и растительные остатки на глубину 12-15см.
Плуг должен быть снабжен механизмом для регулирования глубины пахоты. Для агрегатирования плугов с тракторами разной мощности один корпус у четырехкорпусного и пяти - девятикорпусного делают отъемными. Плугами для безотвальной вспашки рыхлят почву на глубину до 40см без оборота пласта. При этом пласт должен быть подрезан лемехом, содвинут и раскрошен. На обработку почвы затрачивается значительная мощность трактора.
Безотвальные орудия для рыхления почв подверженных ветровой эрозии, во время работы не должны уничтожать более 10% стерни за один проход на ровной площадке. У плуга с трапецеидальными лемехами все корпуса должны опираться на лезвие лемехов, а с долотообразными лемехами на носки лемехов и пятки. При контроле состояния корпусов особое внимание следует обращать на их сборку и состояние заточки лемехов. Толщина лезвий лемехов не должна превышать 1мм, а угол заточки 40°. Поверхность лемехов должна находиться в одной плоскости с поверхностью отвала или выступать не более 1мм. Зазоры между лемехами и отвалами не должны превышать 1мм.
При работе с предплужниками к ним предъявляют те же требования, что и к основным корпусам. У плугов общего назначения предплужники устанавливают перед всеми корпусами на глубину обработки 8-10см, а при вспашки сильнозадерненных почв до 12см.
Увеличение выноса предплужников приводит к ухудшению заделки сорняков, а уменьшение к забиванию пространства между предплужниками и корпусами.
Перед началом работы проводят регулировки пахотного агрегата на заданный режим.
При вспашке добиваются, чтобы ширина и толщина пластов были одинаковыми, растительные остатки, сорные растения и удобрения полностью ( не менее 95%) заделаны, а гребни пластов имели одинаковую высоту ( не более 5см). Не допускаются высокие свальные гребни, глубокие развальные борозды между отдельными проходами и скрытые огрехи. Глыбистость, т.е. суммарная площадь, занимаемая комками размером более 10см, допускается не более 15% от площади пашни.
После окончания вспашки выравнивают свальные гребни, заделывают развальные борозды, распахивают поворотные полосы вкруговую без развальных борозд и свальных гребней.
4 Описание ПЛН-4-35
Плуг общего назначения ПЛН-4-35 «Пахарь» предназначен для пахоты почв с удельным сопротивлением до 88,3 кПа (0,9 кг∙с/см2), на засоренных камнями под зерновые и технические культуры.
Основные узлы: рама, корпуса, предплужники, дисковый нож, опорное колесо, навеска, прицепка борон, лемех.
Корпус плуга служит для подрезания пласта в горизонтальной плоскости, его подъема, оборота и крошения. Конструкция корпуса позволяет значительно расширить область применения плуга, комплектуя его сменными деталями различных форм отвально-лемешных поверхностей, а также почвоуглубителями и выдвижными долотами.
Лемех служит для подрезания пласта в горизонтальной плоскости и передачи его на отвал. Нижняя сторона плоскости лемеха имеет заточку и называется лезвием.
Отвал служит для оборота и крошения пласта, подрезанного лемехом. Полевая доска является опорным элементом корпуса и устанавливается только на одноотвальных корпусах. Она передает боковые давления движущего пласта на вертикальную стенку борозды и позволяет устойчиво передвигаться пахотному агрегату.
Стойка служит для соединения лемеха, отвала и полевой доски, а также для крепления корпуса плуга к раме.
Предплужник служит для срезания верхнего, задерненного слоя почвы и представляет собой уменьшенную копию корпуса плуга. Ширины захвата предплужника составляет 2/3 ширины захвата корпуса плуга. Он устанавливается впереди корпуса и снимает верхний слой почвы на глубины 10-12см.
Предплужник, идущий впереди корпуса, срезает верхнюю часть пласта и укладывает ее на дно борозды. Вспашка плугом с предплужником называется культурной и является эффективным средством борьбы с сорняками.
Дисковый нож разрезает пласт почвы в вертикальной плоскости, чтобы облегчить его отрыв от основной массы поля стабилизировать плуг при движении.
На некоторых плугах устанавливается черенковый нож, который представляет собой заостренную пластину, установленную на раме впереди корпуса. Нож разрезает почву на заданную глубину и вместе с этим разрывает и разрезает корни древесно-кустарниковой растительности, обеспечивая нормальное оборачивание пласта.
Почвоуглубители предназначены для рыхления подпахотного слоя почвы на глубину до 15см ниже уровня дна борозды, без выноса его на поверхность. Этим достигается проникновение в нижние слои почвы воздуха и влаги, улучшаются условия развития корневой системы растений.
В лесном хозяйстве вспашка плугами с почвоуглубителями применяется при защитном лесоразведении и в питомниках. Рабочим органом почвоуглубителя является стрельчатая или копьевидная лапа. Глубину рыхления изменяют положением стойки по высоте, для чего в верхней части стойки делается ряд отверстий.
Рама служит для крепления рабочих органов, а также механизмов установки и регулировки плуга. Рамы многокорпусных плугов состоят из грядилей, которые объединяются в жесткую конструкцию с помощью распорок и поперечных связей. Для придания раме большей жесткости сверху устанавливается балка жесткости, закрепляемая вместе с корпусами хомутами.
Опорное колесо устанавливается на навесных и полунавесных плугах и служит для регулировки глубины вспашки. При работе агрегата опорное колесо можно опускать или поднимать относительно рамы и изменять глубину вспашки до 30см.
Плуг оснащен приспособлением для присоединения борон и катка.
По желанию потребителя корпуса плуга комплектуют следующими рабочими поверхностями:
- культурной - для работы на скоростях 7…9км/ч (глубина обработки 30см)
- скоростной - для работы на скоростях свыше 9км/ч с трактором Т-150 (глубина обработки до 30см)
- полувинтовой - на глубину до 30см
- вырезной - для отвальной вспашки с одновременным рыхлением подпахотного горизонта (общая глубина обработки 32-35см)
- безотвальной - для рыхления без оборота пласта на глубину до 40см
- почвоуглубителями - для отвальной вспашки с углублением (глубина обработки 35см)
- корпусами, оснащенными выдвижными долотами и трапециевидными лемехами (для вспашки сухих почв).
Рис. 6 Плуг четырехкорпусный навесной ПЛН-4-35 «Пахарь»:
1- лемех; 2- отвал; 3- стойка;4- балка жесткости; 5- дисковый нож; 6- предплужник; 7- опорное колесо; 8- винтовой механизм опорного колеса; 9- грядили рамы; 10- стойки; 11- раскос; 12- поперечный брус рамы; 13- цапфы соединения с нижними тягами трактора.