Реконструкция культивуатора

Рисунок 8. Комбинированный способ заточки лезвия лапы.

 Для обеспечения устойчивости хода лап по глубине лезвие должно иметь

положительный задний угол резания ε ≥100в сечении крыла вертикальной плоскостью, перпендикулярной лезвию. По свойствам материала, применяемого для изготовления лап,

угол заострения ί  не должен быть менее 12-15°. Передний угол

резания  β0= ί+ ε =(12÷150) +100 = 22÷250. Поэтому заточку лезвия принимаем комбинированной.

Угол α , образуемый линией А’В’ с опорной плоскостью, может быть

 

Рисунок 9. Проекция стрельчатой лапы.

 

найден по формуле:

   но

 

  и

поэтому

(12)

Отрезок l, определяющий положение точки В’,равен

(13)

tg α = tg 15* sin27,5=0,27*0,47=0,13 угол α=7,40

 tg α = tg 25* sin37,5=0,284   угол α=150

 l1=75*0.258/0,128=151 мм

l2=57*0,422/0,258=122,64 мм

5.2 Обоснование схемы расстановки лап на раме

 Расстановка лап на раме  культиватора определяется тремя параметрами: величиной перекрытия ∆в если оно требуется по целям культивации , количеством рядов лап и расстоянием L между рядами.

Рисунок 10. К обоснованию размещения лап культиватора.

Для определения зон деформаций почвы воспользуемся методом проф. В.С.Жегалова пусть, например, лапа перемещается в почве, погруженная на глубину аmax (рис.7). Перед лапой область деформации будет ограничена прямой mn , расположенной под углом φ к проведенной через носок n лапы нормали nN. С боковых сторон область деформации ограничивается плоскостями, составляющими с направлением mn угол ω/2. ПО этим данным на поверхности почвы ширина В полосы деформации определится величиной

где

отсюда

(14)

В этих расчетах следует принять аmax=120мм

φ=47,70  ω≈50 тогда

Впер1=270+(2*120* tg25/cos 55,1)=466мм

Впер2=330+(2*120* tg25/cos 55,1)=526мм

Взад1=329,27+(2*120* tg25/cos 62,7)=573мм

Взад2=402,44+(2*120* tg25/cos 62,7)=646мм

Учитывая, что перекрытие ∆в определено ранее, здесь следует вычислить расстояние между соседними бороздами

(15)

с=0,5(270+330)-30=270мм

с=0,5(330+400)-50=315 мм

и перекрытие зон деформации

(16)

∆В=0,5(466+573)-270=250мм

∆В=0,5(526+646)-315=271мм

Что касается расстояния l, между рядами, то оно определяется из условия свободного выхода опережающей трещины в обрабатываемом слое на поверхность почвы без помех со стороны впереди стоящих лап, В этом случае значительно уменьшается вероятность забивания рабочих органов почвой и сорняками. Это условие выполняется при

(17)

(18)

Подставив формулу (18) в формулу (17) получим

(19)

l0= l1*cos α=151*0,992=150мм

l=120* tg(15+47,7)=233мм, тогда

L≥233+150=383 мм входит в пределы L=350…550 ([4] стр 123)

значит верно 

 

 

5.3 Расчет общего тягового сопротивления культиватора

Этот расчет начинается с определения сил, действующих на лапы переднего и задних рядов в соответствии с их шириной захвата глубиной обработки и типом почвы.

 общем виде тяговое сопротивление одной лапы вычисляется по удельному сопротивлению q, и ширине захвата в

(20)

Где q - удельное сопротивление почвы, Н/мм;

в- ширина захвата лапы, мм.

Удельное тяговое сопротивление стрельчатых лап с шириной захвата 250-330мм отечественных культиваторов при скорости движения 6 км/ч  приведено в табл. 1.

Таблица1. Удельное сопротивление стрельчатых культиваторных лап

Глубина обработки, см	6	8	10	12
Удельное сопротивление, Н/мм	0,8-1,0	0,9-1,3	2,1-2,7	3,0-3,8

При увеличении скорости движения культиватора на 1 км/ч (свыше 6 км/ч)сопротивление лап увеличивается на 10 %

Рисунок 11.Схема действия силы Rxz сопротивления почвы на лапу.

Принимаем q=2,4 Н/мм, так как предпосевная обработка 12 см. Выбираем ширину захвата максимальную в=330 мм.

Однако сопротивление лап переднего ряда превышает сопротивление лап заднего ряда (с той же шириной захвата) примерно в два раза. Это необходимо учитывать при определении тягового сопротивления отдельной лапы.

(21)

(22)

 

Тяговое сопротивление лап определяется по аналогии с выражением (20):

(23)

(24)

Помимо тягового сопротивления, на лапу действует еще вертикальная сила сопротивления почвы Rz. (рис.8).

Коэффициент m=tgΨ характеризующий отношение величины вертикальной слагающей сопротивления лапы Rz к горизонтальной Rх, в зависимости от остроты лезвия, твердости почвы и глубины обработки может изменяться в широких пределах и иметь как положительное, так и отрицательное значение. Отрицательное значение угла Ψ появляется при твердых сухих почвах и затупленном лезвии.

При глубине хода 10—12 см, что соответствует средней влажности почвы и острому лезвию Ψ=22-280. Принимаем Ψ=250

qпер=1,33*3,8=5,05 Н/мм

qзад=0,67*3,8=2,546 Н/мм

Вычисляем  для переднего ряда культиватора Rхz пер :

Rхz пер= qпер* впер*cos 25=5,05*330*0,906=1511 Н

Вычисляем  для второго и третьего рядов культиватора Rхz зад :

Rхz зад= qзад* впер*cos 25=2,546*400*0,906=929 Н

Положение точки пересечения направления силы Rхz характеризуется размером h, который зависит от глубины обработки:

h=(0,5÷0,3)* а    (25)

h=0,5* 120=60 мм

 

Общее тяговое сопротивление культиватора рассчитывается по формуле:

Р= Rхz пер*n+ Rхz зад*n+ Rхz зад*n     (26)

где n- количество лап в ряду

Так как на первом ряду количество лап n= 5 шт,

На втором ряду- n= 5 шт,

На третьем - n= 4 шт, то общее тяговое сопротивление будет:

Р= 1511*5+929*5+ 929*4= 15916Н

Принимаем тяговый класс трактора 30 кН. В частном случае возьмем трактор марки Т-150К.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Конструктивные расчеты.

6.1 Расчет  подшипников.

 

Динамическая  грузоподъемность,  кгс,  для  радиальных  шариковых  подшипников  с  D>25,4  мм

,             (27)

где  - коэффициент,  (табл.42-44,  /  /);

i – число  рядов  тел  качения  в  подшипнике,  (табл. 46,  /  /);

z – число  роликов  в  одном  ряду;

- диаметр  ролика,  мм;

   α – номинальный  угол  контакта,  (α=12˚,  стр.63).

,           (28)

где   D,d  - наружный  и  внутренний  диаметр  подшипника,  (табл. 96).

 мм

Диаметр  окружности  по  центрам  роликов  в  одном  ряду

,  мм        (29)

где  δ – суммарный  зазор  между  шариками,  (стр. 63,  /  /).

 

,  мм

Из  таблицы  42  находим  =4,92.

,  кгс

Эквивалентная  динамическая  нагрузка  в  кгс:

для  шариковых    радиальных  подшипников

                              

           (30)

 

где   X – коэффициент  радиальной  нагрузки,  (табл. 53,  /   /);

V – коэффициент  вращения,  (V=1,2,  стр. 60,  /  /);

Y – коэффициент  осевой  нагрузки,  (табл. 54,  /  /).

Р=0,45*1,2*118,8+1,01*59,5=124,2  Н мм

Статическая  грузоподъемность,  кгс:

для шариковых  радиальных  подшипников

,          (31)

где  - коэффициент,  зависящий  от  геометрии  деталей  радиального    подшипника,  ,  (стр. 91, /  /).

 кгс

Эквивалентная  статическая  грузоподъемность

 Нмм

Расчет  долговечности,  в  млн.  оборотов

     (32)

где   Р – степенной  показатель, 

                          для  шарикоподшипников  Р=3,  (стр. 82,  /  /);

  млн. оборотов.

 

 6.2 Расчет прочности на изгиб стойки культиватора

Изгибающей силой является сила, действующая на рабочий орган то есть удельное сопротивление почвы

                       F =  Rхz пер= qпер* впер*cos 25=5,05*330*0,906=1511 Н   

Материал стойки сталь 45

Допустимое напряжение для этой стали

σи = 220 МПа  

Условие прочности для шнека

σизг. =

,               (33)

где F – сила действующая на рабочий орган, F =1511 Н

Wx= Jх / уmax

Для круглого сечения:

Jх=π*D4/64,   уmax=D/2,  Wx= π*D3/32≈0,1D3 так как стойка трубчатая то

Wx= =

           (34)

D=138     мм d=130

Wx= =

=54796,36746 мм2=0,000055м2

σизг - допустимое напряжение на изгиб.

σизг =

МПа

 МПа

где S – допустимый коэффициент запаса прочности,  S = 2   //

σизг. = 12,3627 МПа < 110 МПа = [σизг]

 

Нагрузки при изгибе соответствует нормальной работе трубчатой стойки.

 6.3 Расчет на прочность пружины  при кручении

Расчет амортизационной пружины на прочность при кручении.

Рисунок12 . Амортизационная пружина

При действии осевой силы Р витки пружины сжатия работают на кручении.

Расчетное напряжение кручения в опасном сечении пружины.

τк.=

- условие прочности ,    (35)

где Мк – крутящий момент в опасном сечении вала,

        D- диаметр пружины, D=120 мм

Р= Rхz пер*в/а= 1511*0,45/0,2=3400 Н

Мк = 8*3400*120 Н*мм = 3264000 Н*мм   

       WР – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала

WР = πd3,                                 (36)

        где d – диаметр сечения проволоки, м           

                        d = 12 мм  

Материал проволоки сталь 45

Допустимое напряжение для этой стали

σи = 220 МПа  

Допустимое напряжение на кручение для пружины

,                               (37)

где S – допустимый коэффициент запаса прочности,  S = 2  

  МПа

Wр = π*d3 = 3,14*123 = 5426 мм3

τ =

МПа

τ = 45 МПа < 66 МПа =

Из расчета видно, что пружина при кручении испытывает нагрузки значительно меньшие предельных. Это говорит о надежной и долговечной работе пружины.

 

 

 

 

 

 

7 Техническая характеристика культиватора КСТ-3,8

-Ширина захвата-3,8 м;

-рабочая скорость-6-12 км/ч;

-мощность трактора -150 л. с.;

-расход топлива на 1 га -7-10 литров;

-производительность-2,5-3 га/час.;

8 Мероприятия по безопасной организации полевых работ

Особенности условий труда в сельском хозяйстве заключены в том, что работают в большей части при неблагоприятных факторах (плохие метеоусловия, запылённость и загазованность воздуха в рабочей зоне для обслуживающего персонала машинно-тракторного агрегата, вибрации, шум, перенапряжение отдельных мышечных групп).

При выполнении механизированных работ агрегаты перемешаются на значительные расстояния, часть находится в непосредственной близости от оврагов, рек, ям, на склонах и других опасных местах. При обслуживании агрегата несколькими лицами очень важно соблюдать взаимную согласованность, чтобы не нанести друг другу травм. Может быть затруднено оказание первой медицинской помощи пострадавшему или доставка его в лечебное учреждение.

Перед началом работ поступивший на работу проходит вводный инструктаж у инженера по технике безопасности. Инструктаж на рабочем месте проводят главные специалисты хозяйства и специалисты среднего звена.

По технике безопасности ведется журнал, где расписываются все рабочие.

На рабочих участках оформляются стенды по технике безопасности и наглядные агитации. Помещения и агрегаты должны быть снабжены средствами пожаротушения и аптечками.

Несчастные случаи в хозяйстве регистрируются в журнале, ведется их расследование, выявляются причины и нанесенный ущерб. Обычно после несчастных случаев необходимо проводить внеочередной инструктаж.

Основной причиной несчастных случаев является нарушение дисциплины. Поэтому все главные специалисты должны не допускать нарушения трудовой дисциплины рабочих.

В свою очередь руководство хозяйства должна обеспечивать рабочих всеми средствами защиты в соответствии с законодательством Российской Федерации. 

9 Меры безопасности при эксплуатации почвообрабатывающих агрегатов.

 При работе на почвообрабатывающих  агрегатах необходимо соблюдать  следующие правила.

 С острыми рабочими органами  культиваторов следует обращаться осторожно. Их очищают специальными чистиками с гладкими рукоятками.

При осмотре и регулировке нельзя находиться под навесными машинами и орудиями, занимающими транспортное положение.

При транспортировании культиваторов снимают сцепку для борон.