Проект технологической схемы и конструкции фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ ФРЕЗЫ



Содержание

Введение

1. Анализ условий работы конструкционных и эксплуатационных характеристик аналогов фрезы

2. Выбор способа агрегатирования фрезы и полевой технологии выполнения сельскохозяйственных работ

3. Агротехнические требования к с/х машины, техническое задание на проектирование

4. Функциональная схема

5. Составление расчетной схемы

6. Расчет технологического процесса

6.1 Выбор типа трактора для агрегатирования фрезы в навешанном состоянии и привода фрезы от ВОМ

6.2 Кинематика рабочих органов

6.3 Составление кинематической схемы

6.4 Потребная мощность привода

6.5 Подъёмное усилие навески трактора

6.6 Проверяем на прочность максимально нагруженные детали фрезы

6.7 Выбор предохранительных устройств

6.8 Выбор трактора для агрегатирования фрезы

7. Экономическая эффективность машин

8. Указания по правилам эксплуатации

8.1 Техническое обслуживание

8.2 Подготовка машины к работе

8.3 Регулировки

8.4 Меры безопасности

Вывод

Литература



Введение

В связи с ростом энерговооруженности сельского хозяйства в результате внедрения энергонасыщенных тракторов возникла необходимость в повышении производительности труда, что, в свою очередь, обусловило появление почвообрабатывающих машин, рационально реализующих повышенную мощность трактора. Одним из путей решения этой проблемы явилось создание машин, реализующих мощность трактора через ВОМ.

На тяжелых дерново-подзолистых и орошаемых почвах плуги и культиваторы общего назначения в ряде случаев не удовлетворяют требованиям агротехники. При этом фрезерные почвообрабатывающие машины, активные рабочие органы которых могут являться хорошим дополнением к системе машин, обеспечивающей получение желаемой степени деформации почвы, отвечающей агротехническому заданию. Активными называют рабочие органы, которые принудительно от вала отбора мощности трактора получают вращательное или колебательное движение. фреза агрегатирование сельскохозяйственный

Высокое качество рыхления почвы, равномерное перемешивание ее с растительными остатками, а также с органическими и минеральными удобрениями свидетельствуют о том, что ротационные почвообрабатывающие машины в принципе способны заменить систему простейших почвообрабатывающих орудий с пассивными рабочими органами.

Все более широкое применение на различных операциях в сельском хозяйстве находят фрезы.

При освоении закустаренных и заболоченных почв применяют тяжелые болотные фрезы, обрабатывающие почву на глубину до 25 см.

В полеводстве используют более легкие полевые фрезы, диапазон работ которых чрезвычайно широк: разделка пластов после пахоты лемешным плугом, глубокая предпосевная обработка под овощные культуры и картофель, уничтожение сорняков на парах и рисовых полях, залитых водой, обработка пересушенных и переувлажненных почв.

Садовыми фрезами можно обрабатывать почву под кронами деревьев, в приствольных кругах и в междурядьях. Фрезы лучше других машин и орудий перемешивают с почвой органические и минеральные удобрения, торф, навоз, известь и т. п. При междурядной обработке овощных культур, картофеля, сахарной свеклы, кукурузы, хлопка и других культур пропашные фрезерные культиваторы дают высокое качество крошения почвы я.) уничтожения сорняков. Особенно эффективно междурядное фрезерование на тяжелых суглинистых и торфяных почвах. Фрезерование оказывает положительное влияние на физические свойства почвы, на водный и питательный режимы растений.

На почвах, склонных к заплыванию и образованию корки, фрезы применять не рекомендуется.

Гидропривод пока еще мало применяется на фрезах. Однако, имея такие положительные качества, как компактность и бесступенчатое регулирование частоты вращения барабана, гидропривод несомненно в дальнейшем получит большое распространение.

Фрезы являются наиболее рациональной основой комбинированных машин, совмещающих операции обработки почвы, внесения удобрений и посева трав, зерновых и пропашных культур.

Исходные данные для проектирования фрезерного агрегата:

Аналог фрезы	ФБН-2.0
Скорость движения агрегата	4км./ч
Глубина обработки	8..16 см.
Частота вращения ВОМ	500 об./мин.
Ширина захвата	3 м.



1. Анализ условий работы конструкционных и эксплуатационных характеристик аналогов фрез

Фрезы представляют собой навесные на трактор или самоходное шасси орудия, имеющие вращающиеся от ВОМ рабочие органы в виде сплошного или секционного вала, на котором закреплены режущие лезвия или рыхлящие зубья. Для предотвращения чрезмерного разбрасывания почвы рабочие органы фрезы закрыты защитными кожухами.

Основными частями фрез являются (рис 1.):

- Рама.

Представляет собой сварную конструкцию из профилей квадратного и прямоугольного сечения и является основой крепления основных механизмов фрезы, а также крепления агрегата к навески трактора.

- Карданный вал.

Предназначен для передачи крутящего момента под углом от вала отбора мощности к редуктору фрезы. Выполняется из труды определённого диаметра, определяемого из расчёта его на кручение и крестовины, которая обеспечивает передачу крутящего момента под углом до 22⁰.

- Конический редуктор.

Обеспечивает передачу крутящего момента от ВОМ к цилиндрическому редуктору, а так же снижение или повышения частоты вращения вала отбора мощности трактора.

- Цилиндрический редуктор.

Предназначен для передачи крутящего момента от конического редуктора к фрезерному барабану, а также для увеличения, либо уменьшения частоты вращения ВОМ.

- Грабельная решетка.

Почва подхватываемая ножами фрезы откидывается на грабельную решетку, в результате чего обеспечивается крошение почвы и доведения её до необходимой структуры.

- Фрезбарабан.

Рабочими органами фрез глубокорыхлителей являются долотообразные ножи, закрепленные на вращающемся валу (чаще всего по закону винтовой линии).

Вал барабана фрезерных машин располагают горизонтально (перпендикулярно к направлению движения агрегата). Вал представляет собой трубу, с приваренными к ней дисками, на которых по способу болтового соединения крепятся рабочие органы.

Рыхлящее долото применяют для деформации минеральных почв при основной и предпосевной обработке. Долото с широким режущим элементом можно использовать для перемешивания сыпучих материалов (удобрений и др.) с поверхностным слоем почвы. Однако при увеличении ширины режущей части рыхлящего долота свыше 55 мм резко возрастает расход энергии.

Рабочей частью рыхлящего долота служит двугранный клин, установленный под углом д к траектории движения с таким расчетом, чтобы сопротивление резанию было минимальным, но соблюдались условия прочности лезвия и самоочищения от почвы (рис. 2).

Рис 1. Общий вид фрезы

1- механизм переключения скоростей; 2 - коробка передач; 3-кожух карданной передачи; 4 - карданный вал; 5 - задний кожух кардана; 6 - конический редуктор; 7 - рама фрезы; 8 - цилиндрический редуктор; 9 - фрезбарабан; 10 - соединительный валик; 11 - правая боковина; 12 - механизм регулирования глубины; 13 - грабельная решётка.

Рис 2. Схема сил, действующих на рыхлящее долото

Режущую часть обычно затачивают так же, как и лапы культиваторов. Рыхлящее долото с сильно развитой режущей частью очень сходно с двусторонними стрельчатыми лапами культиваторов, но отличается от них размерами стойки, шириной обрабатываемой полосы и т. д. Недостаток его в том, что фрезерный барабан забивается растительными остатками при работе на засоренных почвах. Лущильные ножи с пружинной стойкой обычно применяют для обработки почв с большим содержанием мелких корней и камней, на твердых почвах они часто ломаются.

При наличии предохранительного устройства лучше применять жесткое крепление ножей.

Основные размеры рабочих органов отечественных фрезерных машин приведены в табл. 1.

Таблица 1. Размеры рабочих органов фрез глубокорыхлителей

	a	b	r	R1	h	H	L	б1	в	г	д
	50	35	86	150	160	205	115	15	20	60	35
	55	45	86	150	160	205	115	15	20	60	35
	55	55	86	150	160	205	115	15	20	60	35
	50	18	85	110	170	195	85	20	20	45	40

Глубина рыхления почвы навесной фрезой глубокорыхлителем до 20 см.

Механизмы регулировки глубины обработки почвы основаны на изменений положения рамы и барабана с рабочими органами относительно поверхности почвы. Этот же механизм в прицепных машинах, представляющий собой винтовую пару, связанную с коленчатыми осями колес, применяют и для установки рамы в транспортное положение. Навесные фрезы имеют механизм регулирования глубины обработки в виде опорных колес на коленчатых полуосях или опорных полозков.

В комплекте с фрезерными агрегатами могут также эксплуатироваться катки.

Катками почву уплотняют до и после посева. До посева выравнивают поверхность поля, разрушают глыбы, уплотняют не осевшую, поздно обработанную почву. Уплотняя верхний слой после посева, улучшают контакт семян с почвой и увеличивают приток влаги из нижних горизонтов, в результате чего семена быстрее прорастают. В засушливых районах прикатыванием снижают потери влаги за счет конвекционно-диффузного тока (испарения), интенсивность которого больше при рыхлой почве и меньше при уплотненной.

На прикатанном поле повышается равномерность хода агрегатов, поэтому рабочая скорость может быть больше.

Уплотняющая способность катка зависит от его массы т, диаметра D и ширины захвата В. Ее принято выражать через удельное давление р (Н/см), приходящееся на 1 см ширины катка:

Каток малого диаметра воздействует на почву как полоз и уплотняет верхний слой, каток большого диаметра более равномерно уплотняет пахотный слой по глубине. На рыхлых почвах перед катком может образовываться почвенный валик. Чем тяжелее каток и меньше его диаметр, тем больше высота валика. Для вдавливания в почву и разрушения комков размером а диаметр катка должен удовлетворять следующему условию:

,

где ц₁ и ц₂ -- углы трения комков соответственно о каток и почву.

Тяговое усилие Р (Н), необходимое для перемещения катка

по ровной поверхности, определяют по формуле:

,

где G =mg -- сила тяжести катка; k -- коэффициент объемного смятия почвы, Н/см³.

Рис. 3. Катки

а -- кольчато-шпоровый; б -- кольчато-зубчатый; в -- навесной борончатый; г -- гладкий водоналивной; д -- легкий планчатый; е -- комбинированный; 1, 5, 10-- оси; 2, 8, 11 -- диски; 3, 6, 12 -- балластные ящики; 4, 7--колеса; 9--планки; 13 -- тяговая цепь.

2. Выбор способа агрегатирования фрезы и полевой технологии выполнения сельскохозяйственных работ

Агрегатируют с тракторами T-100МГС и Е-100МБГС.

Навешивают на трактор фрезу по трехточечной схеме. Сначала к боковым тягам навески трактора закрепляют боковые оси кронштейнов навески фрезы затем присоединяют верхнюю тягу навески трактора к раме навески фрезы. При этом обращают внимание, чтобы плоскость присоединительного треугольника рамки навески в рабочем положении фрезы была расположена вертикально. Это достигается регулировкой длины верхней тяги навески трактора.

Полевая технология фрезерования почвы:

1. Чтобы перевести фрезу в рабочее положение, опускают ее навеской трактора так, чтобы она находилась на расстоянии 10...20 см от грунта, включают ВОМ, устанавливают рукоятку управления навеской трактора в положение «Плавающее», опускают фрезу в рабочее положение.

2. Во время эксплуатации фрезы соблюдают следующие правила:

работают при «Плавающем» положении навески трактора;

не делают крутых поворотов агрегата в рабочем положении фрезы;

опускают фрезу в рабочее положение только при движении трактора и включенном ВОМ, предварительно установив необходимую

глубину обработки (при заглублении фрезы на месте может произойти поломка карданной передачи, рабочих органов или привода);

в конце полосы, перед поворотом, выглубляют фрезу подъемом гидронавески трактора; при этом ВОМ можно не выключать;

категорически запрещается движение трактора назад при заглубленном барабане.

3. При разделке кочек количество следов определяют по таблице 2.



Таблица 2. Выбор режима работы фрезерного агрегата

Кол-во кочек, тыс. шт/га	Высота, см	Кол-во следов
Менее 5	15…30 30…50 Более 50	1 2 3
5-15	15…30 30…50 Более 50	1-2 2-3 3-4
Более 15	15…30 30…50 Более 50	2-3 3-4 4-5

4. Фрезеруют в несколько следов во взаимно перпендикулярных направлениях.

5. При первом проходе глубину обработки делают несколько меньше установленной и фрезеруют с поднятой грабельной решеткой, что обеспечивает выбрасывание кусков дернины на поверхность и их высыхание.

6. При последнем проходе фрезы с опущенной грабельной решеткой устанавливают максимальную глубину обработки (агротехнически требуемую), за счет чего куски дернины засыпаются мелкофрезерованной почвой.

7. Во время транспортировки фрезы ее поднимают гидронавеской трактора в транспортное положение. При этом транспортный просвет должен составлять не менее 40 см, ВОМ выключен.

Рис. 4. Схемы обработки полей имеющих квадратную и прямоугольную формы



3. Агротехнические требования к с/х машины, техническое задание на проектирование

Агротехнические требования

1. Фрезерные машины должны разрыхлять почву на глубину 8...22 см с образованием мелкокомковатой структуры обрабатываемого слоя.

2. Величина комков и кусков дернины на поверхности почвы не должна превышать 3...5 см.

3. Глубину фрезерования при разделке пластов устанавливают на ²/₃ глубины вспашки.

4. Фрезерование проводят в один-два следа в зависимости от мощности дернины.

5. Огрехи и пропуски на обработанном поле не допускаются.

Таблица 3. Техническое задание

Глубина обработки	а	см	8..16
Ширина захвата	В	м	3
Скорость агрегатирования	V	км/час	4
Частота вращения ВОМ	n	об/мин	500
Диаметр ротора	dр	мм	700



4. Функциональная схема

Функционирование сельскохозяйственной машины независимо от её назначения и физической природы целесообразно рассматривать в терминах «вход»-«выход». В этом случае анализ, синтез и оптимизация параметров машины или её технологического процесса осуществляются на основе связей между входными и выходными переменными. В качестве входных переменных принимаются внешние возмущения (условия функционирования) и управляющие воздействия (со стороны водителя или управляющих устройств). Выходными переменными будут параметры, которые определяют агротехнические, энергетические, технико-экономические и другие показатели работы машины. Такой подход к построению модели функционирования сельскохозяйственного агрегата определяет его представление в виде системы, осуществляющей преобразование входных переменных в выходные. Модель функционирования сельскохозяйственной машины можно представить в виде многомерного объекта, блок-схема.

В частности, фрезу можно рассматривать как систему, на вход которой при переменной скорости поступает векторная функция условий функционирования F, включающая следующие компоненты:

Zn(t)-неровности поверхности поля;

R(t)-сопротивление почвы;

Выходными переменными будут :

a(t)-глубина рыхления (фрезерования);

b(t)-степень крошения почвы;

N- мощность;

Р(t) - тяговое сопротивление;

Р₁(t) - производительность;

?h - гребнистость;

a_n - настройка глубины хода рабочего органа

V_a-скорость движения фрезы;

A_R-оператор модели сопротивления почвы;

A_Z- оператор модели неровности поверхности поля.

Рис 5. Функциональная схема



5. Составление расчетной схемы

Выбор типа трактора для агрегатирования фрезы в навешанном состоянии и привода фрезы от ВОМ.

выбор конструкции фрезы по техническому заданию:

диаметр ротора d_p; высоту рабочей части ножа Н;

Кинематика рабочих органов.

Зная скорость фрезы V и кинематический показатель , находим окружную скорость

Для фрез глубокорыхлителей кинематический показатель , для поверхностных фрез

Определяем частоту вращения ротора фрезы:

где d - диаметр ротора, м;

U_ф - окружная скорость фрезы, м/с.

Зная частоту вращения фрезы и ВОМ трактора находим передаточное отношение редуктора:

где i - передаточное отношение редуктора;

- частота вращения ВОМ трактора, об/мин;

щ - частота вращения ротора фрезы;

Составление кинематической схемы.

Параметрические уравнения движения наиболее удаленной от оси вращения ротора точки М ножа имеют вид:

,

где X - перемещение ножа фрезы по направлению движения трактора, м;

Y - перемещение ножа фрезы перпендикулярно движения трактора, м;

R - радиус ротора, м;

щ - частота вращения ротора фрезы, об/мин;

t - время, мин.

Построение диаграммы в масштабе выполняется для определения пропусков обработки почвы. Если выполненная диаграмма не подходит из-за пропусков, то необходимо увеличить при и выполнить повторные расчеты траектории движения ножей ротора.

Потребная мощность привода

Затрачиваемая мощность на привод фрезы:

,

где N_м - мощность, расходуемая на перемещение фрезы, кВт;

N_р - мощность, расходуемая на процесс резания, кВт.

Мощность, расходуемая на перемещение фрезы:

где -коэффициент перекатывания;

f=(0.15…0,2)

Q - масса фрезы, кг;

V - скорость фрезы, км/ч.

Мощность, расходуемая на процесс резания:

где k - удельный коэффициент деформации почвы при резании;

с - сечение почвенной стружки по высоте, см;

a - глубина обработки, см;

z - количество ножей одновременно выполняющих процесс резания;

- частота вращения ротора, с^-1.

Потребная мощность необходима для выбора трактора из условий, что при его движении со скоростью V=4 км/ч . Выходное значение мощности на ВОМ трактора должна быть больше затрачиваемой мощности привода фрезы.

Подъёмное усилие навески трактора

Графоаналитическим способом определим необходимое подъемное усилие гидроцилиндра трактора.

Выбор трактора для агрегатирования фрезы

По мощности требуемого для привода фрезы и по подъемному усилию гидроцилиндра трактора выбираем трактор с которым будет агрегатироваться фреза.



6. Расчет технологического процесса.

6.1 Выбор типа трактора для агрегатирования фрезы в навешанном состоянии и привода фрезы от ВОМ.

Фреза агрегатируется с колесным трактором. Привод рабочих органов происходит от ВОМ трактора.

Конструкции фрезы по техническому заданию:

диаметр ротора d_p=700мм.; высоту рабочей части ножа Н=160 мм;

6.2 Кинематика рабочих органов

Находим окружную скорость

где d - диаметр ротора, м;

U_ф - окружная скорость фрезы, м/с;

л - кинематический показатель.

Определяем частоту вращения ротора фрезы:

где d - диаметр ротора, м;

U_ф - окружная скорость фрезы, м/с.

об/мин.

Передаточное отношение редуктора:

где i - передаточное отношение редуктора;

- частота вращения ВОМ трактора, об/мин;

щ - частота вращения ротора фрезы, об/мин.;

об/мин.

6.3 Составление кинематической схемы

Почвообрабатывающие фрезы и ротационные плуги снабжены различными по форме и размерам рабочими органами. На почвообрабатывающих машинах с горизонтальной осью вращения распространены Г-образные и прямые ножи.

Принудительно вращающийся вал с закрепленными на нем рабочими органами называют барабаном ротационной машины.

Барабан фрезы или ротационного плуга участвует в двух движениях: вращательном вокруг своей оси с окружной скоростью v₀ (относительное движение) и поступательном вместе со всей машиной со скоростью v (переносное движение).

Параметрические уравнения движения ножа

где X - перемещение ножа фрезы по направлению движения трактора, м;

Y - перемещение ножа фрезы перпендикулярно движения трактора, м;

R - радиус ротора, м;

щ - частота вращения ротора фрезы, об/мин;

V - скорость фрезы, км/ч;

Расчеты уравнения движения ножа произведены с помощью программы Maple:

> omega:=70;

> V:=4;

> R:=0.350;

> X:=V*t+R*cos(omega*t);

> Y:=R*sin(omega*t);

> X1:=V*t+R*cos(omega*t+Pi/2);

> Y1:=R*sin(omega*t+Pi/2);



Диаграмма движения ножа

Из построенной диаграммы видно, что необработанных участков нет.

S - подача ножа за один оборот ротора.

S=28 см.

a - глубина обработки (16 см.)

Да - гребнистость обработки поверхности.

Да=1,6 см.

6.4 Потребная мощность привода

Мощность, расходуемая на перемещение фрезы:

где -коэффициент перекатывания;

f=(0.15…0,2)

Q-масса фрезы, кг;

V-скорость фрезы, км/ч.

Q=1500 кг

V=4 км/ч

N_м=10^-2*0,15*1500*4=9 кВт.

Мощность, расходуемая на процесс резания:

где k-удельный коэффициент деформации почвы при резании;

с-сечение почвенной стружки по высоте, см;

a-глубина обработки, см;

z-количество ножей одновременно выполняющих процесс резания, шт.;

-частота вращения ротора, об/мин.

а=16 см

z=21 шт.

с=18 см

N_р=10^-4*9*10⁴*16*16*21*70/6=56

Затрачиваемая мощность на привод фрезы:

где N_Ф - мощность, расходуемая на перемещение фрезы, кВт.;

N_р - мощность, расходуемая на процесс резания, кВт.

N_ф=9+56,44=65,44 кВт

Потребная мощность необходима для выбора трактора из условий, что при его движении со скоростью V=4 км/ч . Выходное значение мощности на ВОМ N_ВОМ трактора должна быть больше затрачиваемой мощности привода фрезы N_ф.

6.5 Подъёмное усилие навески трактора

Система гидравлическая навесная обеспечивает соединение навесных сельскохозяйственных машин с трактором, опускание их в рабочее положение и поднятие в транспортное положение.

На скоростных тракторах основное применение получила раздельно-агрегатная навесная система, в которой отдельные ее элементы (агрегаты) расположены на тракторе не в одном каком-либо месте, а рассредоточены. Навесные машины при такой системе можно присоединить к трактору не только сзади, но и в других удобных для этой цели точках.

Раздельно-агрегатная система состоит из двух основных частей: механизма навески и гидравлической системы.

Механизм навески состоит из тяг к рычагов, шарнирно прикрепленных сзади к трактору. Применяют шарнирный четырех-звенный механизм навески с трехточечной или двухточечной схемой присоединения навесных машин.

При трехточечной схеме нижние тяги механизма навески образуют с рамой машины жесткую трапецию, которая при работе с широкозахватными машинами обеспечивает их устойчивое положение в горизонтальной плоскости.

Эту схему используют для присоединения навесных культиваторов, сеялок и других широкозахватных машин.

По двухточечной схеме к трактору присоединяют плуги, свеклоподъемники, рабочие органы которых заглубляются на большую величину.

Система гидравлическая обеспечивает подъем и опускание навешенных на трактор машин. Она включает масляный насос, распределитель, масляный бак с фильтром, силовые (основной и выносной) цилиндры, трубопроводы с арматурой (соединительными муфтами, запорными клапанами и разрывными муфтами).

Элементы гидравлической части раздельно-агрегатной навесной системы типизированы и унифицированы. На разных моделях тракторов они отличаются главным образом лишь размерами и не имеют каких-либо существенных конструктивных особенностей.

На скоростных тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 в гидравлическую навесную систему включен гидравлический догружатель ведущих колес. Он позволяет при создании постоянного дополнительного напора масла в основном цилиндре разгрузить опорные колеса навесной машины и тем самым увеличить нагрузку на ведущие колеса трактора, улучшая сцепление о почвой (снижается буксование).

Валы отбора мощности. Для приведения в действие рабочих органов машины, присоединяемой к трактору, а также для привода некоторых машин при стационарной работе тракторы оборудуют валами отбора мощности (ВОМ).

На скоростных тракторах, кроме трактора ДТ-75С, установлены независимые, заднего расположения ВОМ, которые обеспечивают две частоты вращения: 9,0 и 16,6 с^-1.

На тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 можно переключать ВОМ на синхронный режим.

Шкив приводной. Для приведения в действие при помощи ременной передачи различных стационарных машин на тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82 устанавливают приводной шкив, который входит в оборудование трактора и поставляется по заказу потребителя.

Приводной шкив устанавливают на крышке редуктора заднего ВОМ. Включают и выключают шкив механизмом управления привода ВОМ.

Устройства прицепные. Для присоединения к трактору прицепной машины используют прицепное устройство, позволяющее перемещать точку прицепа по ширине и высоте.

У тракторов МТЗ-80, МТЗ-82 прицепное устройство жесткое, регулируемое, объединенное о механизмам навески. Кроме прицепного устройства, в этих тракторах применяют автоматическую сцепку, гидрофицированный крюк и буксирное устройство.

Прицепное устройство тракторов Т-150К. К-701, Т-150 и ДТ-75С выполнено в виде прицепной скобы с упряжной вилкой.

Далее графически определяем необходимое подъемное усилие гидроцилиндра трактора. Для этого, графически строим план скоростей с последующем нахождением места приложения сил тяжести, подъёмного усилия, а также нахождение плеч их действия относительно выбранного полюса. На следующем этапе, имея данные силы тяжести, параметры плеча действия силы тяжести и подъёмного усилия гидроцилиндра находим искомое усилие на штоке гидроцилиндра. И далее по известному давлению гидравлической системы трактора находим параметры гидроцилиндра.

В масштабе производится построение схемы навески трактора.

Рис.6. Графоаналитическое определение необходимого подъемного усилия гидроцилиндра трактора

Для определения необходимого подъемного усилия гидроцилиндра

трактора Q ,составим уравнение моментов относительно точки D.

Сумма моментов относительно точке D равно нулю.

где G - сила веса фрезы, Н.;

Н_G - плечо от центра тяжести фрезы до точке навески D, м;

Q - подъемного усилия гидроцилиндра трактора, Н.;

Н_Q - плечо до точке b₁ на плане скоростей, м.

G=15000,H;

H_G=1,1, м;

H_Q=0.7, м.

Н

Подъёмное усилие навески необходимое для поднятия фрезы или Q=23571 H или Q=2357,1кг.

6.6 Проверяем на прочность максимально нагруженные детали фрезы

Проверяем на прочность максимально нагруженные детали фрезы.

В данном случае рассчитываем вал фрезы на кручение.

Зная размеры ножа и удельное сопротивление резания, определим сопротивление резанию ножа.

Удельное сопротивление резанию 1,5 кг/см²;

Заглубленная часть ножа в почву 16 см;

Толщина ножа 2,1 см.

Площадь части ножа находящегося в почве:

см².

A₁-площадь утолщения ножа;

А₂-площадь ножа;

см²,

см²,

см²,

Сопротивление резания ножа:

где k - удельное сопротивление резанию, кг/см².

F_i=1.5*37,8=56,7 кг

Отсюда найдем суммарное сопротивление резания фрезы:

F=N*F_i

где N - количество ножей установленных на фрезе, шт.

F=21*56,7=11907 H

Зная суммарное сопротивление резанию фрезы F и радиус ротора r , определяем момент кручения:

M_кр=F*r

где r - длина от оси вращения ротора до ножа, м.;

F - суммарное сопротивление резанию фрезы, Н.

M_кр=11907*0,35=4167,45 Нм

M_кр=416,745 Нсм

Угол закручивания:

где l - длина вала, м; l=3м.

G - модуль сдвига, МПа;

- полярный момент инерции при кручении, см⁴;

где D - диаметр вала ротора, см;

см⁴

Полярный момент сопротивления при кручении:

- полярный момент сопротивления при кручении см³;

см³;

G=8*10⁵ кг/см²

- касательные напряжения Н/см²

Н/см²

Н/см²

617,4<100*10⁴

Следовательно, вал нагрузку выдержит.

Эпюры крутящих моментов и угла закручивания.



Рис. 7. Эпюры крутящих моментов и угла закручивания

6.7 Выбор предохранительных устройств

Самодействующие муфты выполняют функции предохранения элементов привода от случайных перегрузок (предохранительные муфты), обеспечивают передачу момента только в одном направлении (обгонные муфты), включают и выключают привод (или его отдельные части) при заданной скорости (центробежные муфты). Включение и выключение самодействующих муфт происходит автоматически.

Основными требованиями, предъявляемыми к предохранительным муфтам, являются надежность и безотказность действия, точность срабатывания, и быстродействие. При быстро нарастающих перегрузках (особенно при ударных нагрузках) предохранительную муфту целесообразно устанавливать по возможности ближе к источнику перегрузок для снижения инерционных нагрузок от вращающихся масс привода. При плавном нарастании перегрузки установка муфты с целью снижения ее массы и габаритных размеров, производится на быстроходном валу. Фрикционная предохранительная муфта показана на рисунке 8.

Предохранительные муфты с разрушающимся элементом (рис. 9) отличаются простой конструкцией. Разрушающимся элементом являются цилиндрические штифты, имеющие гладкую поверхность или снабженные специальной выточкой.

Муфты не обеспечивают высокую точность срабатывания из-за неодинаковой прочности материала; при использовании нескольких штифтов имеет место неравномерность их нагружения. После срабатывания необходима замена разрушающихся элементов. Штифт 3 (рис. 9) устанавливается в стальные закаленные втулки 2, 4 и запирается резьбовой пробкой 1. Для удаления штифта и втулок используются специальные отверстия во втулке и полумуфте. На торцах полумуфт имеются канавки, которые предохраняют от задиров штифтами после срабатывания.



Рис. 8. Фрикционная предохранительная муфта.

Рис. 9. Предохранительная муфта с разрушающимся элементом

6.8 Выбор трактора для агрегатирования фрезы

По мощности требуемого для привода фрезы и по подъемному усилию гидроцилиндра трактора выбираем трактор с которым будет агрегатироваться фреза.

Выбираем трактор из условий, что при его движении со скоростью V=4 км/ч. Выходное значение мощности на ВОМ трактора должна быть больше затрачиваемой мощности привода фрезы.

Затрачиваемая мощность на привод фрезы

N_ф=65,44 кВт.

Подъемное усилие гидроцилиндра трактора

Н.

Фреза предназначена для агрегатирования с тракторами 4-6 класса.

Подходит Т-100МГС.



7. Экономическая эффективность машин

Экономическая часть курсового проекта определяет экономическую эффективность внедрения новой техники для обработки почвы.

Экономическая эффективность разрабатываемой фрезы определяется несколькими способами.

Расчет себестоимости выполнения фрезерования.

Себестоимости механизированных работ определяет конечную стоимость продукта, эффективность технологий фрезерования, а также целесообразность использования фрезы

Себестоимость фрезы определим путем сравнения ее с аналогом ФБН-2,0. Технические характеристики разработанной фрезы и аналога ФБН-2,0 сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Технические характеристики

Параметры	ФБН-2,0	Разработанная фреза
Глубина обработки	До 20 см	8…16 см
Ширина захвата	2 м	3 м
Рабочая скорость	3,9 км/ч	4 км/ч
Агрегатируется с трактором	T-100МГС	T-100МГС

Положительная сторона разработанной фрезы с аналогом:

- улучшена обработка почвы, что позволяет увеличить урожайность;

- увеличена ширина захвата,

- увеличена скорость агрегатирования;

Отрицательная сторона разработанной фрезы с аналогом:

- увеличена потребная мощность на привод фрезы по сравнению с аналогом;

Себестоимость фрезы уменьшиться по сравнению с аналогом ФБН-2,0 так, как положительные стороны в разработанной фрезе, по сравнению с аналогом, больше чем отрицательных сторон.

8. Указания по правилам эксплуатации

8.1 Подготовка машины к работе

1. Навешивают на трактор фрезу по трехточечной схеме. Сначала к боковым тягам навески трактора закрепляют боковые оси кронштейнов навески фрезы, затем присоединяют карданную передачу и подсоединяют верхнюю тягу навески трактора к раме навески фрезы. При этом обращают внимание, чтобы плоскость присоединительного треугольника рамки навески в рабочем положении фрезы была расположена вертикально. Это достигается регулировкой длины верхней тяги навески трактора.

2. Устанавливают механизмом заглубления глубину фрезерования: она должна быть одинаковой по ширине фрезы. Для этого после пробного прохода поднимают или опускают колеса относительно барабана, фиксируют это положение штырями, вставив их в отверстия регулировочных тяг и кронштейна рамы. Отверстия расположены на регулировочных тягах через 15 см (по высоте), что соответствует глубине фрезерования 10... 15 см.

3. Перед запуском фрезы в работу регулируют при пробных рабочих проходах фрезы на необходимую глубину обработки. Момент срабатывания предохранительной муфты -- 4500...5000 кгс-м (450...500 Н-м). Новую фрезу нельзя пускать в работу с полной нагрузкой, предварительно не обкатав ее. Перед обкаткой проверяют надежность болтовых соединений.

4. Заливают масло в редукторы, смазывают фрезу и предварительно обкатывают ее на холостом ходу. При включенном ВОМ трактора проверяют работу всех механизмов фрезы и, убедившись в их исправности, обкатывают еще раз вхолостую 4...5 ч.

При обкатке фрезы следят за ее работой, проверяют нагрев редуктора, карданной передачи и всех подшипников, а также прослушивают работу шестерен. Замеченные неисправности немедленно устраняют.

5. После обкатки фрезы на холостом ходу приступают к обкатке ее под неполной нагрузкой в поле (уменьшают глубину обработки или работают на старопахотной почве) в течение 16...18 ч.

6. Проверяют все крепления и пускают фрезу в работу с полной нагрузкой. Обкатывают в течение 16 ч при заглублении барабана до 16 см. После 2...4 ч обкатки подтягивают гайки, болты, крепящие рабочие органы и другие узлы фрезы. Особое внимание обращают на крепление рабочих органов к ротору.

7. После окончания обкатки, не давая маслу остыть, сливают его из обоих редукторов и муфт, заливают свежее и полностью смазывают фрезу. Производят контрольный осмотр фрезы и приступают к ее эксплуатации.

8.2 Техническое обслуживание

Надежная работа механизмов и сборочных единиц фрезы в значительной степени зависит от правильного и своевременного технического обслуживания - сменного и послесезонного.

При ежесменном техническом обслуживании необходимо очистить орудие от пыли, грязи и растительных остатков. При необходимости смазывают винтовые механизмы, проверяют и подтягивают крепления механизмов. Проверяют уровень масла, и если необходимо доливают. Если нужно, то затачивают лезвия ножей. Качая колеса, регулируют подшипники.

При послесезонном техническом обслуживании необходимо выполнить операции ежесменного технического обслуживания, проверить техническое состояние всех сборочных единиц и деталей фрезы, при необходимости заменить.

Поврежденные поверхности окрашивают. Неокрашенные поверхности винтовых механизмов покрывают консервационной смазкой.

При постановке на длительное хранение под рабочие органы подкладывают деревянные подкладки. Под раму устанавливают подставки (высотой 550 мм) с таким расчетом чтобы ножи находились на высоте не менее 10 см от земли.

Фрезу рекомендуется хранить в гараже или под навесом.

8.3 Регулировки

Глубину обработки почвы регулируют винтовым механизмом опорных колёс фрезы. Во время работы агрегата рукоятка распределителя трактора должна быть в нейтральном положении.

8.4 Меры безопасности

Во время эксплуатации машины соблюдать следующие правила:

1. Обслуживающий персонал допускается к работе только после прохождения специального инструктажа.

2. За выполнение настоящих правил несёт ответственность машинист.

3. Включать и выключать машину, а также устранять неисправности разрешается только машинисту.

4. Нельзя проверять крепления при работающей фрезе.

5. Проводить техническое обслуживание только при отсоединенной фрезе от трактора.

6. Сливать отработанное масло, только в ёмкость предназначенное для масла.

7. Перевозить фрезу по автомобильным дорогам разрешается только на прицепах.



Вывод

Составлена функциональная схема по которой была разработана расчетная схема. Рассчитали передаточное отношение редуктора i=7,14, частоту вращения ротора щ=70 об/мин. Составили кинематическую схему. Нашли потребную мощность привода N_ф=64,44 кВт, подъёмное усилие навески Q=2357,1 кг. Проверена на прочность максимально нагруженная деталь фрезы (ротор). Выбран трактор для агрегатирования фрезы, Т-100.

Из расчётных данных данного курсового видно, что рассчитанная фрезерная машина имеет ряд преимуществ по сравнению с её аналогом ФБН-2,0:

- повышенная скорость агрегатирования - увеличивает производительность данного агрегата;

- увеличенная ширина захвата - увеличивает производительность, а так же уменьшает количество проходов по полю, в следствии чего уменьшается уплотнение почвы трактором, с которым агрегатируется данная фреза.

Но на ряду с достоинствами, нельзя не упомянуть и о недостатках. В данном случае самым значимым является уменьшение глубины обработки почвы с 20 см до 16 см.

Фрезы являются наиболее рациональной основой комбинированных машин, совмещающих операции обработки почвы, внесения удобрений и посева трав, зерновых и пропашных культур.



Литература

1. Гаврюшин В.И., Силин А.Д.Операционная технология механизированных работ на осушенных землях нечернозёмной зоны. - Москва 1983

2. Канарев Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия. -Москва 1983

3. Карпенов А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - Москва 1989

4. Беляев Н.М. и др. Сельскохозяйственные техника. - Москва 1981

5. Яцук Е.П., Повышение производительности почвообрабатывающих фрезерных машин. - Москва 1964.

Размещено на Allbest.ru

...