Визначення основних параметрів та режимів роботи причіпного культиватора

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 культиваторів

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 систематичної  і безпосередньої боротьби із засміченістю ґрунту, тобто необхідно проводити  обробку парового поля.

Розрізняють культиватори для  суцільної обробки ґрунту (парові), просапні і, крім того, причіпні і навісні.

Згідно агротехнічним  вимогам культиватор для суцільної  обробки ґрунту повинен:

- повністю підрізувати  бур'яни, без оголення нижніх  вологих шарів і без перемішування  їх із верхніми;

- забезпечувати рівномірну  глибину обробки ґрунту в межах  від 5 до 12 см (середнє відхилення глибини від заданої не повинне перевищувати ±1 см);

- забезпечувати рівне  дно борозни (середня гребнистість не більше 4 см);

- забезпечувати ширину  перекриття лап не менше 5 см;

- обробляти високостеблові культури без ушкодження рослин до висоти 70-80см;

- забезпечувати добре  розпушену і вирівняну поверхню  ґрунту;

- копіювати рельєф ґрунту  і забезпечувати стійкість ходу  робочих органів;

Культиватор для суцільної  обробки ґрунту повинен:

- забезпечувати рівномірну  глибину обробки ґрунту з відхиленням  ±1-2 см при розпушенні до 16 см  і ±3-4 см при розпушенні до 30 см;

- 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                     Суцільний обробіток ґрунту

2. Робочі органи                       Стрілчасті лапи

3. Глибина обробітку                10 см

4. Трактор                                 ЛТЗ-55А

5. Спосіб агрегатування           Культиватор причіпний

6. Спосіб кріплення лап           Жорсткий

 

                                             Розв′язання

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 υ_p2 = 7,31(1 – 0,15) =6,21 км/год;          

   на 3 передачі υ_p3 = 8,61(1 – 0,15) = 7,32 км/год;

   на 4 передачі υ_p4 = 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

= 0,8∙12,2/1,6 = 6,1 м;

                                                  В =0,8∙9,7/1,6 = 4,85 м;

 В

= 0,8∙8,1/1,6 = 4,05 м.

1. 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.                                                                                                               (3.10)

 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 хвостовиком  (рис. 6, в)

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

= a + a + h ; (тут а = 90 мм; а = 125 ÷ 150 мм, приймаємо 150 мм;

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

                                               R = (H - lsinα)/cosα.                                                                         

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)∙1100∙21∙9,81 = 2439 H = 2,43 kH.  (4.13)

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 гідроциліндра Д , мм 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/год	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.