Визначення основних параметрів та режимів роботи причіпного культиватора
Міністерство аграрної політики та продовольста України
Сумський національний аграрний університет
Кафедра „Тракторів та сільськогосподарських машин”
Пояснювальна записка
до курсової роботи
з дисципліни
„ Сільськогосподарські машини”
на тему:
„ Визначення основних параметрів та режимів роботи причіпного культиватора”
Суми – 2012
Пояснювальна записка курсової роботи містить 21 с., 2 рис., 4 табл., бібліогр.; графічна частина 2 арк.
ПРИЧІПНИЙ КУЛЬТИВАТОР ДЛЯ СУЦІЛЬНОГО ОБРОБІТКУ, СТРІЛЧАСТА ЛАПА, ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ, КОМПОНОВОЧНА СХЕМА КУЛЬТИВАТОРА, ТЕХНІКО – ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ, ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА .
Об’єктом розробки є причіпний культиватор.
Метою курсової роботи є : обґрунтування основних параметрів та режимів роботи культиватора для суцільного обробітку ґрунту.
Представлена характеристика умов роботи культиватора, викладені агровимоги.
Виконані технологічні розрахунки по обґрунтуванню основних параметрів культиватора, розроблені робочий орган та компоновочна схема культиватора. Виконані техніко – економічні розрахунки, наведена технічна характеристика, розроблені заходи по охороні праці.
Представлені висновки по роботі.
Зміст
Вступ.
1. Характеристика умов
роботи культиватора……………………………
2. Обґрунтування мети
і задач курсової роботи…………………
3. Агротехнічні вимоги що пред’являються до культиваторів………………....8
4. Технологічні розрахунки…………………
4.1. Визначення ширини захвату культиваторів.
4.2. Розставлення робочих органів.
4.3. Визначення параметрів робочих органів культиваторів.
5.Кінематичний та силовий
розрахунок взаємодії
з механізмом причіпки трактора……………………………………………………13
5.1. Побудова компоновочних і кінематичних схем культиваторів.
5.2. Визначення зусиль
в ланках механізмів
5.3. Визначення реакцій
на опорні колеса
5.4. Аналіз переведення
причіпного культиватора з
стану в транспортний.
6. Техніко – економічні
розрахунки………………………………………………..
7.Технічна характеристика
культиватора………………………………………….
8. Охорона праці……………………………………………
Висновки…………………………………………………………
Список рекомендованої літератури…………………………………………..21
Вступ
Культиватори за призначенням поділяють на такі групи: для суцільного (парові), міжрядного обробітку (просапні) і спеціального призначення.
Культиватори для суцільного обробітку ґрунту застосовують для підрізування бур’янів, розпушення та передпосівного обробітку ґрунту тощо.
Просапні культиватори використовують
для передпосівного міжрядного обробітку
просапних культур їх називають
ще культиватори-
Спеціальні культиватори мають вузьке призначення .До них відносять садові культиватори, протиерозійні, фрезерні тощо.
Культиватори випускають начіпні та причіпні.Робочими органами культиваторів є ножі, лапи, диски, пружинні пальці, вирівнювальні бруси котки роторні та інші.
На культиваторах для
суцільного обробітку ґрунту найчастіше
застосовують такі робочі органи; полільні
універсальні лапи ; штанги, що обертаються;
плоскорізальні широкозахватні лапи;
зрихлюючі лапи. Стрілчаста лапа прикріплена
жорстко до стояка. Стрілчасті лапи добре
розпушують грунт і підрізують бур’яни.
Метою курсової роботи є обґрунтування основних параметрів та режимів роботи культиватора для суцільного обробітку ґрунту.
Обробку ґрунту після основної оранки плугом або робочими органами, що мають певну форму, називають культивацією.
Продуктивність
роботи культиватора залежить від ширини
захвату агрегату, від потужності
двигуна трактора, тягового опору
робочих органів і від
Ці якості повинні в комплексі характеризувати ефективність роботи культиватора в тих чи інших умовах.
Передпосівна обробка
ґрунту повинна забезпечити
1. Характеристика умов роботи культиваторів.
Грунт – це рихла маса, яка складається з твердої, рідкої і газоподібної фаз.
Тверда фаза ґрунту складається з первинних елементарних часточок, які утворилися в результаті руйнування або вивітрювання мінеральних порід.
Елементарні грунтові часточки (ЕГЧ) – це уламки порід і мінералів , аморфні сполуки , всі елементи яких хімічно взаємозв язані .В чорноземних грунтах понад
85 – 90 % ЕГЧ є компонентами
неорганічної природи, решта –
органічними речовинами та
До складу мінеральної частини грунту входять дві групи мінералів – первинні та вторинні, які дуже різняться за властивостями. Первинні мінерали мають розмір понад 0,002 мм , вони складають каркас грунту та основу структури.Це – кварц, польовий шпат, слюда та гідрослюда.Первинні мінерали значною мірою є природним джерелом мікроелементів та елементів живлення рослин.
До вторинних мінералів відносяться глинисті мінерали, гідроксиди заліза та алюмінію. Вони є продуктами вивітрювання первинних мінералів і зосереджуються у фракціях менш як 0,002 мм.Також сюди відносяться монтморилоніт, каолініт, хлорати.
Фізичні , механічні та фізико
– механічні властивості грунту
визначають мінералогічний склад , тісно
пов язані з ним поверхневі
властивості і тонку структуру
їхньої поверхні. Найбільшу питому поверхню ( 250 – 400 м 2/г) мають ЕГЧ, розміри яких 0,001 мм. Питома поверхня залежить від вмісту гумусу. Чим вищий вміст гумусу , тим більша ефективна питома поверхня в одних і тих самих фракціях ЕГЧ.
У чорноземі, для якого характерний гумусово – акумулятивний тип грунтоутворення , найбільша питома поверхня ЕГЧ відмічається у верхньому гумусному горизонті, а вниз по профілю вона зменшується від 170 до 90 м 2/г.
Грунт , який складається лише з дрібних механічних елементів ( мулу та пилу),
називається важкоглинистим , а з самих великих елементів( піску) – легкопіщаним. Механічні елементи , що мають розміри понад 0,1 мм , вважають фізичним піском , а менш як 0,01 мм – фізичною глиною.Співвідношення фізичних піску та глини визначає гранулометричний склад грунту. Залежно від цього властивості грунту дуже змінюються.
Легкі піщані грунти дуже аеровані , тому вних швидко розкладаються органічні речовини.Такі грунти містять мало гумусу і не створюють структурних агрегатів, мають високу водопроникність та низьку вологоємність. Тому в них волога та розчинні елементи живлення вимиваються вниз - нижче кореневмісного шару.
Важкі глинисті грунти слабо аеровані , тому у них краще виражені процеси гуміфікації та гірше – нітрифікації.Ці грунти більш гумусовані , мають підвищену вбирну здатність, міцно утримувють мінеральні речовини, у них вища гігроскопічність, мертвий запас вологи, низька водопроникність. Як легкі піщані, так і важкі глинисті ґрунти мають певні недоліки. Найкращі ґрунти – це суглинкові, які складається із суміші піщаних і глинистих механічних ґрунтів.
Пористість відіграє важливу роль в усіх ґрунтових процесах і родючості. М.Д. Качинський зазначав, що в порах розміщуються та рухаються вода і повітря. У них на поверхні твердих частинок відбувається мобілізація елементів живлення.
В порах розміщуються корені мікроорганізмами та інші живі організми грунту. Отже, від кількості та якості пор значною мірою залежить родючість грунту.
Пористість визначають за щільністю твердої фази та щільністю складення ( це взаємне розташування часточок грунту ) або питомою масою грунту. Щільність (маса 1 г/см2) твердої фази грунту дорівнює2,4-2,8 г/см2 (об’ємна маса). Щільність складення сухого грунту в непорушному стані становить 1-1,5 г/см2.
Аерація – це загальна пористість без урахування пористості, зайнятої водою. Оптимальна пористість й аерація бувають у дабре гумусованих, структурних, окультурених грунтах.
Однак для формування врожаю має значення не лише загальна пористість а й співвідношення типів пористості. Відомо, що вільні проміжки можуть бути капілярними і некапілярними. Залежно від співвідношення між ними змінюються і властивості грунту.
У землеробстві розрізняють оптимальну та рівноважну щільність грунту. При першій створюються найсприятливіші умови для розвитку рослин. Рівноважна характерна для даного виду грунту в природних умовах залежно від фази розвитку рослин.Оптимальною щільністю для розвитку рослин вважають 1-1,3 г/см2, гірше розвиваються вони за щільності 1,5-1,8 г/см2, а вище цих показників створюються взагалі несприятливі умови для їхньої вегетації.
Для свого розвитку більш розпушений грунт потребують корене- і бульбоплоди, де оптимальна щільність повинна бути 1,0-1,3 г/см2, тоді як для гороху 1,1-1,2; кукурудзи 0,9-1,2; зернових колосових 1,0-1,1 г/см2 на чорноземних грунтах. Якщо щільність грунту вище оптимальної, його треба розпушувати, а якщо нижче – ущільнювати .
Для кожного типу грунту
характерні гранулометричний склад, вміст
гумусу та структура, природна (рівноважна)
щільність, тобто щільність, яка
складається через деякий час
після дії антропогенних
Цей процесвідбувається під
впливом природних факторів: маси
самого грунту, опадів, зміни температури,
а також від гранулометричного
складу, вмісту гумусу катіонів. Для
землеробства дуже велике значення має
співвівдношення між
У пухкому грунті активно
відбувається процеси мінералізації,
швидше створюється ефективна
2. Обґрунтування мети і задач курсової роботи
Культиватори спроектовані для широкого спектру умов роботи, тому є необхідність розробки культиватора для конкретно заданих умов обробітку ґрунту. Звісно, що культиватор, який розроблено для конкретно заданих умов обробітку ґрунту буде мати більш високі показники, ніж уніфіковані культиватори.
Основні питання, які необхідно вирішити в курсовій роботі:
а) технологічні розрахунки;
б) кінематичний та силовий розрахунки взаємодії з механізмом начіпки трактора;
в) визначення зусиль в ланках механізмів культиваторів;
г) визначення реакцій на опорні колеса культиватора;
д) аналіз переведення причіпного культиватора із робочого стану в транспортний;
е) техніко-економічні розрахунки;
ж) складання технічної характеристики культиватора.
3. Агротехнічні
вимоги, що висуваються до
Розрізняють суцільну і міжрядну культивації. Суцільну культивацію ґрунту при дуже ранній сівбі проводять безпосередньо перед посівом. Якщо сіють в більш пізні строки, то культивацію проводять 2 рази: перший — при появі дружних сходів бур'янів і другий — перед посівом.
Крім того, не менше одного
разу протягом сівозміни один рік
необхідно відводити для
Розрізняють культиватори для суцільної обробки ґрунту (парові), просапні і, крім того, причіпні і навісні.
Згідно агротехнічним
вимогам культиватор для
- повністю підрізувати
бур'яни, без оголення нижніх
вологих шарів і без
- забезпечувати рівномірну
глибину обробки ґрунту в
- забезпечувати рівне
дно борозни (середня
- забезпечувати ширину перекриття лап не менше 5 см;
- обробляти високостеблові культури без ушкодження рослин до висоти 70-80см;
- забезпечувати добре
розпушену і вирівняну
- копіювати рельєф ґрунту
і забезпечувати стійкість
Культиватор для суцільної обробки ґрунту повинен:
- забезпечувати рівномірну
глибину обробки ґрунту з
- забезпечення збереження стерні не менше як 80-90 %;
- повністю підрізувати бур'яни ( наявність непідрізаних бур’янів не повинна складати більше ніж 3-4 шт/м2 );
- забезпечувати вирівняну поверхню поля (гребнистість не повинна перевищувати 5 см);
- забезпечувати відсутність огріхів та необроблених смуг.
Вихідні дані:
1. С. – г. операція
2. Робочі органи
3. Глибина обробітку 10 см
4. Трактор
5. Спосіб агрегатування Культиватор причіпний
6. Спосіб кріплення лап Жорсткий
4. Технологічні розрахунки
Інтервали робочих швидкостей (табл. 3) – 7 – 12 км/год.
Робочі швидкості на передачах (табл. 2)
υ = υ (1 - ).
При = 0,15 на 2 передачі υp2 = 7,31(1 – 0,15) =6,21 км/год;
на 3 передачі υp3 = 8,61(1 – 0,15) = 7,32 км/год;
на 4 передачі υp4 = 10,06(1 – 0,15) = 8,55 км/год.
Сила тяги (табл. 1) Р = 12,2 кН; Р = 9,7 кН; Р = 8,1 кН.
4.1 Ширина захвату культиватора В =ηР /к. При η = 0,8 та к = 1,6 кН
В
В
- За продуктивністю визначаємо оптимальну ширину захвату
культиватора.
Годинна продуктивність W
= 0,1В
υ
τ.
На 2 передачі W = 0,1∙6,1∙6,21∙0,8 = 3,03 га/год;
На 3 передачі W = 0,1∙4,85∙7,32∙0,8 = 2,84 га/год;
На 4 передачі W = 0,1∙4,05∙8,55∙0,8 =2,77 га/год.
Приймаємо роботу культиватора на 2 передачі трактора з шириною захвату В = 4,85 м.
4.2 Приймаємо двохрядне розташування лап.
Відстань між рядами лап (див.
рис. 6)
L≥l +l ; Відстань l = аtg(α + φ). При = 17º та =25º (f = 0,5) l =0,10∙tg(17º + 250) = 0,10∙tg42º=0,10∙0,9 = 0,09 м. Відстань l = 0,3 м (рис. 6). Через це L ≥ 0,09 + 0,3= 0,309 м. Приймаємо L = 0,31 м.
Перекриття С = Ltgδ. При δ = 8º С = 0,31∙0,14 = 0,043 м.
Для В = 4,85 м число робочих органів n = (В – С)/(b – C).
4.3 Приймаємо
як робочий орган стрілчасту лапу з хвостовиком
(табл. 9). Для першого ряду B = 220 мм, для другого
ряду – 220 мм.
Для 1 ряду n = (4,85 – 0,043)/(0,22– 0,043) =27,1 лап. Приймаємо n= 27.
Для 2 ряду n = (4,85 – 0,043)/(0,22
– 0,043) = 27,1 лап. Приймаємо n = 27.
Уточнюємо ширину захвату культиватора:
Для 1 ряду лап В = n(b - C) + C =27(0,22 – 0,043) + 0,043 = 4,82 м. (3.11)
Для 2 ряду лап В = 27(0,22 – 0,043) + 0,043 = 4,82 м.
Приймаємо ширину захвату культиватора В = 4,82 м.
Основні параметри
стрілчастої лапи з
В, мм S, мм 2γ, град. α, град. і, град.
220 4 65 17 25
220 4 65 17 25
5. Розрахунки для побудови схеми причіпного культиватора
Висота Н = 600 мм; відстань L ≥ 3H. Приймаємо L = 2000 мм. Висота h = 0,2 а = 0,2∙10
= 2 см. Приймаємо ψ = 20º.
5.2. Відстань від осі коліс до носків лап першого ряду
b ≥ 2atg (α + φ) + (60 ÷100) = 2∙100tg (17º+25º) + 90 = 2∙100∙0, 9 + 80 = 260 мм.
Довжина коліна осі
коліс
L = [H + H - (а +Д/2)]/сos = [600 + 90 – (100 + 700/2)]/0,41 = 707 мм
( при Н = 100 мм (див. нижче); ≤ 85º; на рис. 12 = 66º).
Відстань Н
= (m + d
)/2 + (15 ÷ 20) = (100 + 40)/2 + 20 = 90 мм (при
m = 100 мм; d
= 40 мм, див. рис. 10).
Кут між віссю колеса і вертикаллю в транспортному положенні
=
+ arccos[(H - h
)/
- arccos(H/
)] = 66º +arccos[(600 – 500)/
] – arccos(600/
) = 66º+arccos 0,05 + arccos 0,3 = 62º. Умова
> 22º виконується.
Повне переміщення робочого органа по вертикалі
h
Через це h
= 100 + 150 + 270 =520 мм.
Довжина
кулака
=
(700 - 600 º)/sin30º=(700 – 600 ∙0,94)/0,5=272 мм, (див. рис. 10).
Визначення параметрів стояків:
Величину радіуса R можна визначити за виразом
При H ≥ 2a величина H = 2·100 = 200 мм. Приймаємо H =200 мм. Величина l = H – H = 600 – 200 = 400 мм. Приймаємо кут , тоді R = (200- 300·0,5)/0,866 = 57,7 мм.
Виліт L розраховують за формулою
L=R (1-sinα) + lcosα =57,7(1 – 0,5) + 300·0,866 = 288 мм.
Висоту стояка H – відстань
від опорної поверхні до рами – находять
із умови запобігання забивання культиваторів: H=a+H
Приймаємо H
= 500 мм, тоді H = 500 + 100 = 600 мм.
Визначення зусиль в ланках механізму підйому робочих органів
Рівнодійна (кН) F = G + Q
+ Q
.
Сила тяжіння
культиватора (кН) G = m
g∙10
.
Маса культиватора (кг) m
= g
B
= 120∙4,82= 578 кг.
Сила G =900∙9,81∙10 = 5,67 кН.
Вага ґрунту, що знаходиться на робочих органах (кн.), Q = Q + Q =
= 0,5∙0,08∙0,22 ∙ctg(65º/2)∙1100∙26∙9,81 +
0,5∙0,08∙0,222∙ctg(65º/2)∙
Зусилля на відривання шару ґрунту Q = Q =2,434 kH.
Через це рівнодійна
F = 5,67+ 2,43 + 2,43 = 10,53 kH.
4.3 Реакції на колесах причіпного культиватора
P = = 10,53(1,1 + 0,9)/1,1 =19,15 kH.
Реакція, що приходиться на одне колесо,
Р
= Р
= 19,15/2 = 9,57 кН.
Зусилля на серзі
Р
= Fl
/l
= 9,57·0,9/1,1 = 9,47 kH.
L =l1+l2
l1 = L- l2 ; l2= n1+b; n1 = L0 * sinβ1 ; n3 = L0 * соsβ1; n2 =l2;
n1 = L0 *sin66º = 707*0,91 =686 мм;
n3 = L0 * соsβ1=707*0,4067=290 мм;
l2= 686+290 = 976 мм; n2 =976 мм;
l1 = 1800-826 = 974мм.
Зусилля, що діє уздовж штока,
F
=[(19,15– 1,00) ∙0,574 –19,15∙0,15∙0,29]/0,97=11,19
kH (при G
двох колесах 1 кН).
Визначення параметрів гідросистеми
Діаметр гідроциліндра d = =
37,7 мм.
Стандартний силовий гідроциліндр Д = 55 мм > 37,7 мм.
Об’єм масла, що подається у гідроциліндр за час підйому культиватора (м ), V = = 3,14(55 =475∙10 м .
Продуктивність насоса q = V/τ = 475∙10 = 190∙10 м .
Робочий тиск (МПа) Р =4S =4∙15,06/10 =6,33МПа.
Потужність на роботу насоса (кВт)
1,52 кВт.
Повний к.к.д.
=0,93
= 0,83.
6.Результати розрахунків параметрів гідросистеми
Параметри |
Величина |
Розрахований діаметр
циліндра d
, мм Вибраний діаметр Хід поршня S, мм Об’єм масла, потрібний на підйом культиватора V, м Час підйому культиватора τ, с Продуктивність насоса q, м /с Робочий тиск в системі Р , МПа Потужність, необхідна на роботу насоса N, кВт |
37,7 55 200 475/10 2,5 190/10 6,33 1,52 |
продуктивність культиватора за годину роботи
W
=
2,82 га/год.
0,1 – коефіцієнт;
В – робоча ширина захвату культиватора, м;
υ – поступальна швидкість культиватора, км/год;
τ – коефіцієнт використання часу зміни, τ = 0,75 – 0,85.
Витрати праці В чол.год/га.
n – кількість робочих, які обслуговують агрегат, n = 1 люд.
1.Ширина захвату культиватора, м |
4,82 |
2. Глибина обробітку, см |
10 |
3. Робоча швидкість, при
якій працює культиватор, км/ |
7,32 |
4. Продуктивність за годину роботи, га/год |
2,82 |
5. Витрати праці на одиницю виконаної роботи, люд/год |
0,35 |
6. Число робочих органів:
для 1 ряду
для 2 ряду |
27
27 |
7. Технічна характеристика культиватора табл. №2
8. Охорона праці
До керування тракторно – транспортними засобами допускаються особи, які мають посвідчення тракториста – машиніста , склали іспит з Правил дорожнього руху, пройшли відповідні інструктажі з техніки безпеки і мають стаж роботи на гусеничних тракторах і причепах не менше 1 року, а на колісних – не менше 2 років. Трактор і причепи повинні мати державні реєстраційні знаки, справну систему освітлення, сигналізації і катафоти.
- Визначення параметрів світлофорного циклу
- Визначенняпоказників діяльності підприємства на підприємстві
- Визначення показників ефективності та розподілення прибутку
- Визначення поняття Data Mining
- Визначення потреби в кормах відгодівельному молодняку великої рогатої худоби на стійловий період
- Визначення потреби підприємства в оборотних засобах і джерела їх формування
- Визначення правил і порядку складання та подання бухгалтерської та податкової звітності
- Визначення об’єму земляних робіт та швидкості лінійного потоку
- Визначення оптимального обсягу виробництва промислового підприємства
- Визначення оптимального розподілу робітників служби таксі для максимального збільшення прибутку
- Визначення організації фінансової діяльності підприємства
- Визначення основних масових параметрів автомобіля
- Визначення основних параметрів та режимів роботи валкової жатки
- Визначення основних параметрів та режимів роботи причіпного культиватора
