Содержание:

1. Проектирование и анализ работы почвенной фрезы с горизонтальной осью вращения…………………………………………………………………………2

1.1 Общие положения…………………………………………………………...2

1.2 Задание……………………………………………………………………….2

1.3 Исходные данные……………………………………………………………3

1.4 Расчётная часть………………………………………………………………3

2. Задание 2……………………………………………………………………….8

3. Задание 3……………………………………………………………………...18

4. Задание 4………………………………………………………………………24

5. Задание 5………………………………………………………………………28

Список использованной литературы………………………………………….30

Приложение 1

1. Проектирование и анализ работы почвенной фрезы с горизонтальной осью вращения

1.1 Общие положения

Роторные почвенные фрезы относятся к ротационным почвообрабатывающим сельскохозяйственным машинам. Фрезы отличаются быстроходностью и возможностью регулировать приток энергии к рабочим органам. Благодаря этому появляется возможность изменять степень измельчения почвы в очень широких пределах.

Рабочие органы фрез совершают сложное движение: поступательное (переносное) и вращательное (относительное).

Траектория абсолютного движения крайней точки лезвия ножа фрезы описывается следующими уравнениями:

10. _l = R(φ/λ + cos φ) (4.1)

y_l = R sin φ , где

R – радиус окружности, описываемой крайней точкой ножа;

φ – угол поворота ножа фрезы;

λ – показатель кинематического режима работы фрезы.

Показатель кинематического режима характеризует отношение окружной скорости крайней точки ножа U к поступательной скорости машины V:

λ =U/V (4.2)

От показателя λ зависит форма траектории крайней точки ножа фрезы.

1.2 Задание

Определить геометрические параметры барабана фрезы и допустимую высоту гребней на дне борозды. Вычислить показатель кинематического режима работы фрезы, обеспечивающий качественный процесс ее работы. Графическим методом построить траектории абсолютного движения крайних точек двух смежных ножей. По профилю борозды определить основные показатели работы фрезы. Рассчитать затраты мощности на фрезерование почвы.

1.3 Исходные данные

a=0,12 м - глубина обработки почвы;

V_м = 0,95 м/с - поступательная скорость агрегата;

m=a/R=0,65 - коэффициент соотношения между глубиной обработки почвы и радиусом барабана фрезы;

z=4 – количество ножей на одном диске барабана фрезы.

1.4 Расчётная часть

Определим радиус барабана фрезы из соотношения:

R=a/m=0,12/0,65=0,185 м (4.3)

Определим максимально допустимую высоту гребней на дне борозды:

h_max =0,2a = 0,2*0,12=0,024 м (4.4)

Для качественной работы фрезы необходимо, чтобы нож входил в почву вертикально. Это условие соблюдается при:

λ₁ = = = 2,9 (4.5)

Кроме того, необходимо определить показатель кинематического режима, который обеспечивал бы допустимую по агротехническим требованиям выровненность дна борозды. Для этого существует формула:

λ₂ = , где (4.6)

m₁ = h_max/R=0,024/0,185=0,129

λ₂ = = 0,21

Выбираем большее значение:

λ = 2,9

Произведем вычисления, необходимые для построения траектории движения ножей фрезерного барабана (Приложение 1):

Расстояние, пройденное валом барабана фрезы S₀ за один оборот:

S₀=V_м*t₀ ,где (4.7)

V_м – поступательная скорость агрегата, м/с;

t₀ – время одного оборота, с.

Время одного оборота определится из выражения:

t₀ =2π/ω, где (4.8)

ω – угловая скорость ножей фрезы, с^-1.

Угловая скорость вычисляется как:

ω=U/R (4.9)

Подставив значения в формулу (4.7), получим:

S₀ = 2πR/λ_max = 6,28*0,185/ 2,9 = 0,4 м (4.10)

Замерив на чертеже величину S_z и умножив на масштаб, проверим точность построения аналитическим методом:

S_z =S₀/z=2πR/λ_max*z=0,4/4=0,1 м (4.11)

Для сравнения вычислим максимальную толщину стружки:

δ_max = S_z* = 0,1*0,94= 0,094 м (4.12)

Определим частоту вращения барабана фрезы:

n=30ω/π=30 λ_max*V_м/πR (4.13)

n=30*2,9*0,95/0,58=142,5 мин^-1 (2,375 с^-1)

Мощность, необходимая для работы фрезы вычисляется по формуле:

N=N_п+N_ф+N_тр+N_под , где (4.14)

N_п – мощность, затрачиваемая на передвижение фрезы по полю, кВт;

N_ф - мощность, затрачиваемая на фрезерование почвы, кВт;

N_тр – мощность на трение в приводе барабана, кВт;

N_под - мощность на подталкивание барабана по ходу движения, кВт;

Мощность, затрачиваемая на передвижение фрезы по полю рассчитывают по формуле:

N_п = 10^-2*f*Q*V_м ,где (4.15)

f=0,15…0,20 – коэффициент перекатывания;

Q=500 кг – масса машины;

V_м - поступательная скорость агрегата, м/с.

N_п = 0,01*0,15*500*0,95=0,7 кВт

Мощность, затрачиваемая на фрезерование почвы, состоит из двух слагаемых:

N_ф = N_р+N_о ,где (4.16)

N_р - мощность, затрачиваемая на отрезание почвенной стружки, кВт;

N_о - мощность, затрачиваемая на отбрасывание почвы, кВт.

Мощность, затрачиваемая на отрезание почвенного пласта вычисляют по формуле:

N_р = 10³k_д*S_z*b*a*∑z*n/60, где (4.17)

k_д =0,05…0,10, Мпа – коэффициент удельного сопротивления почвы;

b – ширина отрезаемой стружки, м;

b=0,067 м – для фрез типа ФБН;

∑z – суммарное число ножей барабана, шт.

Суммарное число ножей можно определить, зная расстояние между дисками c и ширину захвата B_р по формуле:

∑z= B_р*z/c (4.18)

Исходя из минимального зазора между плоскостью диска и концом ножа, примем:

c=0,14 м

B_р = 1,4 м

Тогда:

∑z = 1,4*4/0,14=40 шт.

Следовательно, мощность на резание составит:

N_р = 1000*0,08*0,1*0,067*0,12*40*142,5 /60=6,1 кВт

Мощность на отбрасывание почвы вычислим по формуле:

N_о = 0,5k_о* B_р*a*V_м*V_р²*ρ, где (4.19)

k_о=1 – коэффициент отбрасывания (для Г-образного ножа);

V_р – скорость резания пласта почвы, м/с;

ρ=1300 кг/м³ – плотность почвы.

Скорость резания почвы примем равной:

V_р = V_ок - V_м = πDn/60- V_м , где (4.20)

V_ок – окружная скорость фрезы, м/с;

D – диаметр барабана, м.

V_р = 3,14* 0,37*142,5 /60-0,95= 1,8, м/с;

Отсюда:

N_о = 0,5*1*1,4*0,12*0,95*1,8^2*1300 = 33,6 кВт

Мощность, затрачиваемая на фрезерование почвы, составит:

N_ф = 6,1 + 33,6 = 39,7 кВт

Мощность на трение в приводе вычислим по формуле:

N_тр = N_ф*(1-η), где (4.21)

η=0,94…0,96 – КПД передачи.

N_тр = N_ф(1-0,95)= 4,5 кВт

Мощность на подталкивание барабана вычисляется по формуле:

N_под = N_ф*V_м/V_ок (4.22)

N_под = 39,7*0,95/1,8 = 20,9 кВт

Вычислим мощность фрезы по формуле (4.14):

N=0,7+39,7+4,5+20,9=65,8 кВт

Ответ:

мощность, требуемая для работы фрезы: N=65,8 кВт.

Задание 2

2.1 Определить необходимую длину рабочей части катушки l_к высевающего аппарата сеялки СЗ-3,6А, если:

Q=240 кг/га – норма высева;

i=0,55 – передаточное отношение привода катушки;

δ=0,11 – коэффициент проскальзывания;

L_k=3,67 м – длина пути колеса сеялки;

a=0,15 м – ширина междурядий;

d=0,05 м – диаметр катушки;

f_ж=5*10^-5 м² – площадь сечения желобка катушки;

z=12 – количество желобков;

с_пр = 2,5 мм – толщина слоя семян;

ρ=720 кг/м³ – плотность семян;

ε=0,7 – коэффициент заполнения желобка.

Решение:

Рабочий объем катушки высевающего аппарата V_к складывается из объема семян, попавших в желобки V_ж и объема семян, выброшенных из активного слоя V_ак , то есть:

V_к = V_ж+ V_ак (4.23)

Объем семян в желобках катушки будет:

V_ж = ε* f_ж*z*l_к , где (4.24)

V_ж = 0,7*5*10^-5*12* l_к = 42*10^-5* l_к , м³

Объем семян, выброшенных из активного слоя, вычисляется как:

V_ак = π*d* с_пр* l_к (4.25)

V_ак = 3,14*0,05*0,0025* l_к = 39,25*10^-5* l_к , м³

То есть:

V_к = (42*10^-5 + 39,25*10^-5)* l_к

V_к = 81,25*10^-5 * l_к , м³

С другой стороны, рабочий объем катушки можно вычислить через норму высева семян по формуле:

5. _к = = (100*3,14*0,05*240*0,15)/(720*(1-0,11)* 0,55) (4.26)

V_к = 1,6*10^-5 , м³

Следовательно, длина катушки равна:

l_к = 1,6*10^-5/81,25*10^-5 = 0,019 м

Ответ:

длина катушки составит: l_к = 19 мм.

2.2 Определить угол между дисками двухдискового сошника сеялки СЗ-3,6А диаметром D=0,35 м, если известно, что точка стыка дисков находится на поверхности поля.

Дано:

h=60 мм – глубина заделки семян;

b=12 мм – расстояние между дисками по дну борозды

Угол между дисками двухдискового сошника вычисляется по формуле:

sinψ=b/2h=12/120=0,1 (4.27)

Ответ:

ψ = 5,7 градуса.

2.3 Подобрать сменную звездочку в механизме передач картофелесажалки СН-4Б с приводом от независимого ВОМа трактора с частотой вращения:

n=540 мин^-1

Q=53000 шт/га – норма посадки;

b=0,7 м – ширина междурядий;

V_м = 1,36 м/с – скорость агрегата;

k=12 шт – количество ложек на диске.

Решение:

Определим частоту вращения диска высаживающего аппарата по формуле:

n_д = , где (4.28)

z_c=1 – число клубней в гнезде;

l_c – шаг посадки, м.

Шаг посадки вычисляется как:

l_c = =10000/0,7/53000= 0,27 м (4.29)

n_д = 60*1,36*1/(0,27*12)= 25,2 мин^-1

Общее передаточное отношение составит:

N= n_д /n =25,2/540= 0,047 (4.30)

N= * * (4.31)

N=z_см*14*12/(40*40*36)= 0,0029* z_см

Отсюда:

z_см = 0,047/0,0029=16

Ответ:

сменная звездочка: z_см =16

2.4 Подобрать сменную звездочку z_см, если:

k=12 шт – количество ложек на диске;

ВОМ синхронный 3,5 оборота на 1м пути;

z₃^’=22;

Q=67000 шт/га – норма посадки;

b=0,6 м – ширина междурядий.

Решение:

Вычислим шаг посадки:

l_c = = 10000/67000/0,6 = 0,25 м

То есть высаживается 4 клубня на 1 метр. Чтобы высадить 4 клубня, высаживающий диск с 12 ложками должен совершить 1/3 оборота.

Вычислим общее передаточное отношение:

N= n_д /n = 0,33/3,5= 0,094

N= * * = z_см*12*14/(40*22*36)= 0,0053* z_см

Следовательно:

z_см = 0,094/0,0053=18

Ответ:

сменная звездочка: z_см =18

2.5 Определить максимальную скорость рассадопосадочной машины СКН-6А, если:

Q=35000 шт/га – густота посадки;

b=0,7 м – ширина междурядий;

V=35 шт./мин – производительность машины.

Решение:

Определим шаг посадки:

l_c = =10000/35000/0,7=0,41 м

То есть на длине 0,41 м машина высадит 6 растений, следовательно, за одну минуту машина пройдет:

V_м = V* l_c/6=35*0,41/6= 2,39 м (4.32)

Ответ:

V_м = 0,14 км/час или 0,04 м/с

2.6 Определить силу трения частицы туков, находящихся в неустойчивом равновесии на поверхности диска центробежного аппарата, если:

n=70 мин^-1 – частота вращения диска;

P=3,43 Н – вес частицы;

r=0,1 м – расстояние от места подачи туков до центра диска.

Решение:

Сила трения вычисляется по формуле:

F_тр = (P+P_и)tgφ, где (4.33)

P=mg – вес частицы;

P_и = mrω² – сила инерции;

φ=45⁰ – для неустойчивого положения.

F_тр =(3,43+0,34*0,1*(70*3,14/60)²)*1= 3,9 Н

Ответ:

сила трения составляет: F_тр = 3,9 Н

2.7 Двухдисковый центробежный разбрасыватель минеральных удобрений имеет характеристики:

l=0,6 м – расстояние между дисками;

D=0,5 м – диаметр дисков;

h=0,5 м – высота установки дисков;

n=750 мин^-1 – частота вращения дисков;

∆B=1,0 м – перекрытие.

Определить рабочую ширину захвата разбрасывателя B.

Решение:

Дальность полета частиц определяют по формуле:

x=V_д*, где (4.34)

V_д = 2πnD/60 (4.35)

V_д =2*3,14*750*0,5/60= 39,25 м/с

x=39,25*(2*0,5/10)^0,5=12,4 м

Угол θ на дисковых разбрасывателях находится в пределах:

θ=72…150⁰

Принимаем:

θ=120⁰

Вычислим отрезок |AC|:

|AC|=x, исходя из того, что треугольник равносторонний.

Следовательно:

B=2x-1=2*12,4-1=23,8 м (4.36)

Ответ:

ширина захвата разбрасывателя B=23,8 м

2.8 Определить рабочую скорость навозоразбрасывателя при норме внесения

Q=70 т/га и скорости транспортера V_тр=0,055 м/с.

B=6 м – ширина захвата;

b=1,8 м – ширина слоя;

h=0,8 м – высота слоя;

ρ=0,7 т/м³

Скорость транспортера можно вычислить по формуле:

V_тр = (4.37)

Скорость машины вычисляется как:

V_м = V_трρbh/(0,0001*Q*B)= 0,055*0,7*1,8*0,8/(0,0001*70*6)= 1,32 м/с

Ответ:

скорость навозоразбрасывателя составит: V_м = 1,32 м/с

2.9 Определить дальность бросания частицы, если:

D=0,3 м – диаметр битера;

n=700 мин^-1 = частота вращения;

β=10⁰ – угол бросания;

 h=1,65 м – высота отрыва частицы

Дальность полета частиц определяют по формуле:

l_x = ω²r²sin2β/2g (4.38)

l_x = (2πn)²(D/2)² sin2β/2g

l_x = (2*3,14*11,7)^2*0,15^2*0,34/20= 2,1 м

Ответ:

дальность полета частиц составит: l_x = 2,1 м.