Расчет параметров рабочих органов дисковых почвообрабатывающих орудий. Тип орудия - борона

1  РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ  ДИСКОВЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ

Тип орудия- борона

Глубина обработки 0,15 м

Угол атаки α, мax

Угол наклона диска β, 0°

Угол наклона линии тяги к горизонту 25°

Способ обваливания пласта- на необработанную почву

1.1.1  Расчет диаметра диска по условию обеспечения заданной глубины обработки почвы

;                  

1.1.2   

где   a - глубина хода диска, м;

d - диаметр распорной втулки, м, по конструктивным соображениям принимают  d = 0,10м;

g - угол наползания пласта на диск, т.е. угол между линией поверхности поля CG и линией движения пласта CF (рисунок 1.1). В таблице 1.1 приведены значения угла g, установленные опытным путем на среднезаросшей супесчаной почве при скорости движения агрегата 4 км/час.

Таблица 1.1- Значения угла наползания пласта на диск g

Способ отваливания пласта	Угол атаки a, град
	15			25			35			45
	Угол наклона дисков b, град
	0	15	30	0	15	30	0	15	30	0	15	30
	Угол наползания пласта на диск g, град
На необрабо-танную почву	20	21	23	34	36	38	38	39	41	39	42	45

Подставив в формулу (1.1) значения соответствующих величин и произведя преобразования, получим

Произведенные по этой формуле вычисления показывают, что диаметр диска больше глубины обработки в 3…3.5 раз – для борон.

1.1.2 Расчет диаметра диска по условию свободного перекатывания через препятствия

Расчет диаметра по указанному условию ведется для машин, работающих на нераскорчеванных вырубках под пологом изреженных насаждений.

Для того чтобы машина могла свободно перекатываться через пни, должно быть соблюдено, как видно из рисунка 1.3, следующее условие

(D  2)· cos b+(D  2)· cos a· tg s> h_пр,                      

следовательно, диаметр диска должен быть

2·h_пр

D = —————————— ,                       

cos b + cos a · tg s где    s - угол наклона линии тяги к горизонту;

h_пр - высота препятствия, принимается h_пр =h_пня+a, гдеh_пня - высота пня,принимается с учетом высоты микроповышений у комлевой части дерева равной 35 см.

h_{пр=0,35+0,15=0,5}

2·0,5

D = —————————— = 0,71

1 +0,9 ·0,46

Наблюдения за работой дисковых орудий показали, что при подходе к пню диски накатываются на толстые корни первого порядка и выглубляются из почвы. Поэтому при определении высоты препятствия глубину хода дисков можно принять равной до 10 см.

При расчете диаметра по этому условию необходимо иметь в виду следующее:

Ø  С увеличением высоты расположения точки подвески рабочих органов О (рисунок 1.3) перекатывающая способность дисков увеличивается, но заглубляемость в почву ухудшается.

1.1.3 Расчет диаметра диска по условию  надёжного оборота пласта

Рабочие органы лесных дисковых плугов и орудий для содействия естественному возобновлению леса должны обеспечивать надёжный оборот подрезанного пласта. Оборачивающая способность диска находится в прямой зависимости от его диаметра. Это объясняется тем, что с увеличением диаметра растет ширина захвата b (рисунок 1.4,а), а при постоянной глубине хода рабочих органов при этом увеличивается отношение b/a между шириной пласта и глубиной обработки. Опытами установлено, что надёжный оборот пласта достигается в случае, если указанное соотношение b/a ³ 2...2.5.

,                       

,                     где h - высота гребней на дне борозды, для плугов принимается h=(0.5…0.6) a.

,  

,     

1.2 Определение остальных параметров дисков

Остальные параметры принимают по результатам экспериментальных исследований с учетом вида работы, выполненной данной машиной, и агролесоводственных требований в отношении характера воздействия диска на пласт. Исследованиями установлено, что чем больше угол атаки и меньше радиус кривизны и угол наклона, тем пласт сильнее крошится, более интенсивно разрывается на куски, но лучше переворачивается.

При выборе указанных параметров  необходимо руководствоваться  следующими рекомендациями:

угол атаки a должен быть равен:

15°...20° - для борон, угол наклона b: 15°...20° - для дисковых плугов, около 0° - для остальных орудий. Возможна установка наклона у культиваторов;

радиус кривизны R принимается в следующих пределах, (1.8...1.9)D -для борон,

R=1,8*0,7=1,3

После расчета и выбора остальных параметров проводят проверочный расчет заднего угла резания e и угла схождения пласта с диска a_сх (рисунок 1.5).

Задний  угол резания e с целью уменьшения трения тыльной стороны рабочего органа о стенку борозды должен иметь в горизонтальном экваториальном сечении диска положительную величину

e = a - j - i > ...�1°,                           откуда                        j =arcsin(D / 2R),

j=3,4 где i - угол заострения режущей кромки, i = 15°...20°.

Следует отметить, что в пределах зоны контакта диска с почвой угол e  не остается постоянным, а по мере перемещения данной точки режущей кромки рабочего органа в почве он резко возрастает от минимальной величины на входе диска в почву, близкой к нулю до 60°...130°. Поэтому в отдельных случаях допускается отрицательное значение угла e в экваториальном сечении (например, для дисковых борон).

При этом предполагается, что зона режущей части лезвия с отрицательными углами e будет иметь малую длину (1...2 см) и это не окажет существенного влияния на износ и сопротивление рабочего органа.

Угол схода с пласта диска a_сх проверяют для машин, которые должны обеспечивать сохранность пласта и правильную его укладку (плуги). Его рассчитывают по формуле (рисунок 1.5)

a_сх = a + j.                                          

a_сх = 20+3,4=23,4º

Для того чтобы пласт на сходе с диска не разрывался на куски и укладывался вдоль борозды в виде сплошной ленты, этот угол у плугов, отваливающих пласт на необработанную поверхность, не должен превышать 55°...60°, а у плугов, отваливающих пласт в открытую борозду - 60°...65°.

Рисунок 1.1 - Схема расчета диаметра диска по условию обеспечения заданной глубины обработки при батарейном креплении рабочих органов

Рисунок 1.2 - Схема расчета диаметра диска по условию обеспечения заданной глубины обработки при индивидуальном креплении рабочих органов

Рисунок 1.3 - Схема расчета диаметра диска по условию перекатывания    через препятствие

Рисунок 1.4 - Схема расчета диаметра диска по условию надежного оборота пласта

Рисунок 1.5 - Схема  расчета заданного угла резания и угла схода пласта с диска