Вспашка земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Глубина пахоты (a) - 0,24 м

Ширина захвата корпуса (b) - 0,35 м

Отношение ширины захвата корпуса к глубине пахоты () - 1,30

Угол наклона лемеха ко дну борозды () - 30?

Углы наклона образующих к стенке борозды: - 43?; - 39?; - 45?

Тип отвала - Культурный

Скорость движения (v) - 1; 1,5; 2; 2,5; 3 м/с

Масса плуга - 990 кг

Число корпусов - 5

Угол трения (ц) - 29?

Коэффициент протаскивания плуга в борозде (f) - 0,50

Удельное сопротивление почвы смятию (k) - 4 H/

Плотность почвы (с) - 1350 кг/



Введение

Вспашка земли -- основной вид обработки почвы, обеспечивающий оборачивание пласта и рыхление почвенного слоя. Вспашкой добиваются наиболее полного переворачивания пласта почвы с одновременным крошением и рыхлением его, заделывают удобрения (органические и минеральные) и растительные остатки. Проводят вспашку культурными плугами с предплужниками, без которых нельзя одновременно оборачивать пласт земли и хорошо разрыхлять почву. Предплужник оборачивает наиболее уплотненную или задерненную часть и сбрасывает ее на дно борозды без крошения. Плуг, поднимая и переворачивая нижнюю часть пласта, хорошо его крошит и покрывает рыхлым слоем перевернутую предплужником дернину или уплотненный слой почвы.

В верхнем слое почвы имеется большое количество семян и корневищ сорняков, яиц и личинок вредителей. Предплужник глубоко их заделывает, переворачивая на дно борозды, где большинство их погибает. Глубина культурной вспашки должна быть не менее 20 см; при вспашке на меньшую глубину применение предплужников не дает положительных результатов. Культурный плуг устанавливают так, чтобы предплужник сбрасывал весь задерненный слой (8--10 см), т. е. слой, не способный крошиться, на дно борозды. Если устанавливать предплужник мельче, должного результата не получится. От хорошей наладки предплужников во многом зависит и качество вспашки.

Все корпуса плуга устанавливают на одном уровне. Для выполнения качественной вспашки большое значение имеет ширина пласта, отрезаемого плугом. На многокорпусных плугах ширину захвата, отрегулировав, фиксируют таким образом, чтобы все корпуса захватывали пласт одинаковой ширины, иначе при вспашке будут огрехи, т. е. невспаханные места или большие гребни. На легких почвах стремятся к более широкому захвату пласта, где ширина может превосходить глубину в два раза; на тяжелых, наоборот, ширина меньше глубины в 1,5 раза.

Глубина вспашки -- важнейшая характеристика основной обработки почвы. Она зависит от биологических особенностей возделываемых культур, типа почвы, климатических условий и других факторов. Средняя глубина обработки около 20 см. При более глубокой обработке интенсивнее идут биологические процессы в почве, повышается ее влажность, растения лучше снабжаются водой. Глубокая вспашка -- это непременное условие борьбы с сорняками и до некоторой степени с засухой. Для цветочно-декоративных растений следует считать оптимальной глубину обработки в пределах 24--28 см. Большое значение в нечерноземной зоне имеет углубление пахотного слоя. Но при неправильном применении оно может привести к отрицательным результатам.

Основные условия при углублении пахотного слоя следующие. Углубление необходимо проводить задолго до посева; хорошо его начинать в период зяблевой вспашки, т. е. выворачивать на поверхность.

Неплодородную почву под зиму. В течение зимы ее состояние значительно изменится. Подпахотный слой очень беден питательными веществами и имеет плохие физические свойства, поэтому при углублении необходимо применять повышенные дозы удобрений и проводить известкование или гипсование. Во всех случаях желательно за 2--3 года перед углублением пахотного слоя обрабатывать почву почвоуглубителем -- это помогает разрушить «подошву», образующуюся от плужной доски под тяжестью плуга.

Время вспашки определяется планом хозяйства, климатическими условиями, состоянием почвы на участке, биологическими особенностями культур. Это важное условие повышения качества обработки. При слишком ранней вспашке почва будет глыбистой; обработка пересохшей почвы приведет к излишнему разрушению ее структуры.



1. Теоретическая часть

Лемешно-отвальные корпуса являются рабочими органами плугов, лемешных лущильников, окучников и др. Лемех подрезает пласт снизу и вместе с отвалом отделяет его сбоку (от стенки борозды). Перемещаясь по рабочей поверхности, пласт крошится и оборачивается. Качество обработки почвы зависит от типа отвала, гранулометрического состава, задернелости и влажности почвы.

Рабочая поверхность отвала может быть построена перемещением прямолинейной образующей параллельно дну борозды по некоторой направляющей кривой NN (приложение 1), расположенной в плоскости, перпендикулярной лезвию лемеха ОО. Касательная к направляющей кривой в ее нижней точке образует с горизонтальной плоскостью угол , характеризующий установку лемеха к дну борозды. При движении линии ОО по направляющей кривой получают образующие 1--1, 2--2, 3--З и т.д. Эти линии образуют углы по отношению к стенке борозды, изменение которых в зависимости от высоты указывает на тип отвала.



2. Расчетная часть

2.1 Расчет изменения углов от до

Для культурного отвала изменение углов от до определяют из графика, построенного по уравнению кривой:

y=6,2•/( +100), (1)

где у - текущая координата для определения углов (ее наносят на график в произвольном масштабе), см; x - расстояние по высоте между рассматриваемым сечением и сечением с углом , см.

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 2,42

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 1,64

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 0,85

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 0,24

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)=0

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 0,85

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 2,42

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 3,66

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 4,46

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 4,96

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 5,28

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 5,50

y=6,2•/( +100)=6,2•/( +100)= 5,65

Значения расчитываем по формуле (1) и записываем в таблицу 1.

x	-8	-6	-4	-2	0	4	8	12	16	20	24	28	32
y	2,42	1,64	0,85	0,24	0	0,85	2,42	3,66	4,46	4,96	5,28	5,50	5,65



По данным из таблицы 1 строим график (приложение 2)

2.2 Расчет углов между образующими поверхности отвала и стенкой борозды

Углы между образующими поверхности отвала и стенкой борозды определяем по формуле:

=, (2)

14,87

где -- ординаты, вычисленные по формуле (1) для каждой образующей, град.

==39 + = 74 град.

==39 + 1,64 =63,39 град.

==39 + 0,85 = 51,64 град.

==39 + 0,24 = 42,57 град.

==39 + 3,66 = 93,31 град.

==39 + 4,1 = 99 град.

==39 + 4,46 = 105,32 град.

==39 + 4,96 = 112,75 град.

==39 + 5,28 = 117,51 град.

	1-1	2-2	3-3	4-4	5-5	6-6	7-7	8-8	9-9
	74	63,39	42,57	42,57	93,31	99	105,32	112,75	117,51



2.3 Расчет дробного сомножителя

Дробный сомножитель выражения (2) представляет собой масштаб графика углов , град/см.

Дробный сомножитель определяется по формуле:

л= (3)

л=14,87 град/см

2.4 Расчет максимальной высоты поверхности отвала

Максимальную высоту поверхности отвала (точка D) принимаем исходя из условия непересыпания пласта при его обороте.

Максимальную высоту определяем по формуле:

=, (4)

где a - глубина пахоты, м; b - ширина захвата корпуса, м.

==0,42 м

2.5 Определение расчетного радиуса кривой

Для построения направляющей кривой (приложение 4) определяют расчетное значение радиуса R, которое находится в пределах

< R <



Минимальное значение радиуса Rmiп определяют из условия полного размещения пласта на отвале, а максимальное ограничивается условием отсутствия задирания пласта бороздным обрезом.

Минимальное и максимальное значения радиуса определяются по формулам:

= (5)

=, (6)

где - отношение ширины захвата корпуса к глубине пахоты; - угол наклона лемеха ко дну борозды, град.

= = -0,016 м

= = 1 м

Для культурных отвалов ориентировочно можно принять

1,35b < R <1,75b.

0,47 < R <0,61

Принимаем R=0,55 м

2.6 Определение длины пласта

Длину пласта , размещающегося на рабочей поверхности отвала, вычисляют приближенно по известной длине проекции корпуса на ось Х и углу .

Длина пласта определяется по формуле:

?/cos (7)

=/cos =0,38/cos 39?=0,49 м

2.7 Расчет силы сопротивления плуга по формуле В. П. Горячкина

Используя результаты построения лемешно-отвальной поверхности, можно вычислить значение коэффициента е и рассчитать силу сопротивления плуга при различных скоростях движения по формуле В. П. Горячкина:

P=f?G+k?a?b?n+е?a?b?n? (8)

где f - коэффициент протаскивания плуга с учетом трения рабочих органов о дно и стенку борозды; G - сила тяжести плуга, Н; k - удельное сопротивление почвы смятию, Н/м;

а, b - размеры пласта, м; n - число корпусов; е - скоростной коэффициент, кг/; х - скорость движения плуга, м/с.

= f?G+k?a?b?n+е?a?b?n?0,5•9708+4•0,24•0,35•5+3757,9•0,24•0,35•5• = 6433 H

= f•G+k•a•b•n +е?a?b •n•0,5•9708+ 4•0,24•0,35•5+ 3757,9•0,24•0,35•5• = 8406 H

= f?G+k?a?b?n+е?a?b?n?0,5•9708+4•0,24•0,35•5+3757,9•0,24•0,35•5• = 11168 H

= f•G+k•a•b•n + е?a?b?n?0,5•9708+ 4•0,24•0,35•5 + 3757,9•0,24•0,35•5• = 14720 H

= f?G+k?a?b?n+е?a?b?n?0,5•9708+4•0,24•0,35•5+3757,9•0,24•0,35•5• = 19060 H



2.8 Расчет мощности

Мощность, необходимая для отбрасывания пласта, состоит из затрат мощности на перемещение центра тяжести на расстояние lотб (приложение 3) и на поворот пласта на угол вmах за время Дt.

Мощность, затрачиваемую на перемещение, определяют через импульс силы:

=m• /Дt, (9)

где m - масса пласта, кг; х - скорость бокового смещения пласта, м/с; Дt - время перемещения пласта по отвалу, с.

= m• /Дt =59,68 ? /0,49 =90,1 Вт

= m• /Дt =59,68 ? /0,33 =296,3 Вт

= m• /Дt =59,68 ? /0,24 =727,1 Вт

= m• /Дt =59,68 ? /0,2 =1366,5 Вт

= m• /Дt =59,68 ? /0,16 =2463,6 Вт

m=с?a?b? (10)

m= с?a?b?1450•0,24•0,35•0,49=59,68 кг

Величины из выражения (9) рассчитываются для пяти скоростей и определяются по формулам:

=v•/ (11)

Дt=/v, (12)

где с - плотность почвы в начальном состоянии пласта, кг/; a, b, - размеры пласта, м;

х - скорость движения плуга, м/с.

= v•/1•0,42/0,49=0,86 м/с

= v•/1,5•0,42/0,49=1,28 м/с

= v•/2•0,42/0,49=1,71 м/с

= v•/2,5•0,42/0,49=2,14 м/с

= v•/3•0,42/0,49=2,57 м/с

Д=/v =0,49/1=0,49 с

Д=/v =0,49/1,5=0,33 с

Д=/v =0,49/2=0,24 с

Д=/v =0,49/2,5=0,2 с

Д=/v =0,49/3=0,16 с

Мощность, расходуемую на поворот пласта, можно вычислить по формуле:

=I•/Д, (13)

где I - момент инерции пласта, кг•; - угол поворота пласта, рад.

I=m•(+)/12 (14)

I= m•(+)/12=59,68• /12=0,89 кг•

= I•/Д0,89•/=35,3 Вт

= I•/Д0,89•/=115,5 Вт

= I•/Д0,89•/=300,4 Вт

= I•/Д0,89•/=519 Вт

= I•/Д0,89•/=1013,7 Вт

Суммарная мощность на отбрасывание пласта определяется по формуле:

N=+ (15)

=+90,1+35,3=125,4 Вт

=+296,3+115,5=411,8 Вт

=+727,1+300,4 =1027,5 Вт

=+1366,5+519=1885,5 Вт

=+2463,6 +1013,7 =3477,3 Вт

2.9 Определение расчетной силы для отбрасывания пласта

Расчетная сила для отбрасывания пласта определяется по формуле:

=N/ (16)

= N/125,4/0,86=145,81 Н

= N/411,8/1,28=321,71 Н

= N/1027,5/1,71=600,88 Н

= N/1885,5/2,14=881,07 Н

= N/3477,3/2,57=1353,03 Н

2.10 Расчет скоростного коэффициента

отвальный корпус борозда плуг

Учитывая среднее значение углов гi лемешно-отвальной поверхности и угол трения почвы по стали, можно вычислить скоростной коэффициент для одного корпуса плуга.

Скоростной коэффициент определяется по формуле:

е?a?b?=?tg(г+ц) (17)

С учетом предыдущих выражений равенство (17) приводится к виду:

е =(tg(г+ц) (18)

е =(tg(45+29)=4399,37 кг/



Список литературы

1. Сельскохозяйственные машины: практикум Авторы: М.Д Адиньяев; В.Е. Бердышев; И.В.тБумбар и др. 2000. - 240 с.

2. Сельскохозяйственные машины. Ч.1: Почвообрабатывающие машины: методические указания/НГАУ, инженерный институт; сост.: В.А.Головатюк, С.Г. Щукин, В.П. Демидов, В.Г. Луцик. - Новосибирск, 2010.- 54 с.

3. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС, 2004. - 624 с.

4. Листопад Г.Е. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Агропромиздат, 1999.

Размещено на Allbest.ru

...