Модернизация плоскореза-глуборыхлителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

[Введите текст]

Содержание

Введение

1. Анализ и описание существующих технологий и технических средств

1.1 Ветровая эрозия почвы и причиняемый ею вред народному хозяйству

1.2 Основные причины возникновения ветровой эрозии

1.3 Физико-механические свойства почвы

1.4 Технологические приемы защиты почвы от ветровой эрозии

1.5 Агротехнические приемы защиты почвы от ветровой эрозии

1.6 Минимализация обработки почвы

2. Проектно технологические расчеты и решения

2.1 Выбор и обоснование схемы плоскореза

2.2 Выбор параметров лапы плоскореза

2.3 Расчет расстановки лап на раме плоскореза

2.4 Расчет количества лап плоскореза

3. Конструкторская разработка

3.1 Комплекс почвозащитных машин для основной обработки почвы

3.2 Инженерные расчеты 3

3.2.1 Силы, действующие на лапы плоскореза

3.2.2 Энергетический расчет плоскореза-глубокорыхлителя

3.2.3 Расчет рабочих органов на прочность

3.2.4 Расчет болтов крепления стойки к раме

3.2.5 Расчет сечения рамы

3.2.6 Предложение по обеспечению надежности и долговечности стойки плоскорезной лапы

Список литературы

Введение

В системе продовольственного комплекса страны важную роль играет сельскохозяйственная техника. Разработка и внедрение, а также рациональное использование новых машин двигают вперед технологию производства, позволяют успешно решать энергоресурсосберегающие задачи.

Техника и технология не должны отторгаться экологической системой, они обязаны вписываться в нее, быть ее союзником. В этом плане не мало уже сделано. Почти за двадцать лет шествия по полям различных зон нашего государства противоэрозионного комплекса машин удалось « залечить » в той или иной мере многие порушенные техникой земли. Это относиться и к Сибири.

В перспективе почвозащитная техника найдет еще большее применение, она станет главной не только на равнинных территориях, подверженных воздействиям ветра, но и особо в районах со склоновыми землями, с муссонным климатом и мерзлотными почвами.

Почвозащитная система земледелия основана на применении специального комплекса машин, серийно выпускаемых нашей промышленностью. В процессе эксплуатации этих машин в Сибири обнаружены существенные недостатки в выборе параметров их рабочих органов. В частности, отличается высокая степень уничтожения стерни, особенно при неоднократных обработках. Это снижает эффективность применения новой технологии для защиты почв от эрозии. Ограничено применение комплекса противоэрозионных машин с энергонасыщенными тракторами вследствие ухудшения их качественных показателей при работе на высоких скоростях и т.д. [1].

Поэтому, учитывая известное отставание в применении машинной техники по охране почв, крайне необходимо осуществить неотложные меры по ускорению создания зональных, научно обоснованных систем машин и орудий для этой цели и организовать их производство.

Широкое распространение получила система агромероприятий, основанная на плоскорезной обработке почвы с сохранением стерни. Таким образом, обрабатывается значительная часть пашни.

Применяя эти технологии, предприятия получают дополнительно по 2,0…2,5 ц зерна с 1 га по сравнению с отвальной вспашкой. Достижение этих результатов немыслимо без рациональности ведения хозяйства, а также без технологий почвозащиты [21].



1. Анализ и описание существующих технологий и технических средств

1.1 Ветровая эрозия почвы и причиняемый ею вред народному хозяйству

Эрозия почв - это процесс разрушения почвы, снос и отложение продуктов разрушения со значительным снижением плодородия на всей эродирующей территории. Если процесс разрушения почвы происходит под действием ветра, то эрозию называют ветровой, а размывы, снос и наносы почвы под действием воды - водной эрозией.

Пыльная буря - наиболее активный и вредоносный вид ветровой эрозии. Пыльная буря - это такое явление природы, когда при сильном ветре в воздух поднимается огромное количество мелких частиц сухой земли в виде пыли и песка, вследствие чего происходит замутнение атмосферы и существенно уменьшается видимость.

В зависимости от замутнения воздуха различают слабые пыльные бури с видимостью от 2 до 10 тыс. м, средние с видимостью от 1 до 2 тыс. м и сильные с видимостью менее 1 тыс. м.

Вредоносность пыльных бурь народному хозяйству можно представить в виде следующих повреждений: потеря плодородия в результате выдувания мелкозема и заноса песком культурных насаждений; гибель или снижение урожая в результате выдувания семян и растений, обнажение корней насаждений, засыпания посевов и насаждений, ухудшения качества урожая, переноса вредных насекомых и спор паразитных грибов; запыление трущихся деталей и повышенный износ механизмов сельскохозяйственных машин; мелкоземом засыпаются пруды и водоемы, заиливаются реки, каналы и оросительные сети.

Эрозию легче предупредить, чем потом бороться с ее последствиями, особенно по восстановлению утраченного плодородия почв - этот процесс длится тысячелетия [19].

1.2 Основные причины возникновения ветровой эрозии

Процесс возникновения ветровой эрозии определяется воздействием воздушного потока на поверхность почвы, в результате чего почвенные частицы приходят в движение. Эрозия начинается с критической скорости ветра. Она колеблется в зависимости от местных условий и механического состава почв. В основном критическая скорость ветра, при которой начинается движение частиц почвы, 3 - 5 м/сек.

Ветровой эрозии подвергаются в первую очередь почвы, легкие по механическому составу, - супесчаные и легкосуглинистые. Пыльные бури проявляются и на тяжелосуглинистых карбонатных черноземах и каштановых почвах, если верхний слой (0 - 5 см.) этих почв сильно распылен.

Ветровая эрозия начинается при определенной степени распыления верхнего слоя почвы, от количества и размеров агрегатов, слагающих верхний ее слой.

Во время пыльной бури частицы почвы размером от 1 до 0,5 мм в диаметре перекатываются ветром по поверхности почвы, микроагрегаты размером от 0,5 до 0,1 мм переносятся скачкообразно, а частицы менее 0,1 мм подхватываются воздушным потоком и уносятся за сотни километров. Комочки крупнее 1 мм в диаметре в большинстве случаев не переносятся ветром.

Комочки почвы размером от 1 до 2 мм выдуваются при скорости ветра более 10 м/сек. Такой скорости ветра на высоте 15 см от поверхности почвы во время пыльных бурь не бывает. Поэтому частицы почвы размером более 1 мм в диаметре принято считать ветроустойчивыми - почвозащитными, а менее 1 мм - эрозионно-опасными.

При содержании в слое почвы 0 - 5 см менее 50 % ветроустойчивых частиц и при отсутствии живой или мертвой растительности на поверхности почвы возникает ветровая эрозия. Наиболее опасными частицами являются микроагрегаты и песчинки размером от 0,5 до 0,1 м. Гонимые ветром, эти частицы вращаются, подпрыгивают и при падении разбиваются сами, в тоже время разбивают крупные комки, увеличивая общее количество частиц. Скачущие частицы уничтожают все на своем пути и образуют наносы у препятствий.

Когда на поверхности почвы находятся стерня и живые растения, то скорость ветра у поверхности почвы снижается и предотвращается скачкообразное передвижение частиц мене 1 мм в диаметр.

Поэтому одной из главных причин возникновения ветровой эрозии (кроме скорости ветра) является уничтожение пожнивных остатков и живой растительности на поверхности почвы.

Эрозия может возникнуть после выжигания стерни и соломы на полях. При этом сгорает не только стерня, обугливаются комочки почвы, выгорают корешки, скрепляющие мелкие частицы почвы в ветроустойчивые агрегаты.

Стерня заделывается в почву и теряет свою защитную роль при обычно принятой системе обработки почвы. При вспашке плугом все пожнивные остатки заделываются в нижний слой пахотного горизонта, а поверхность остается без почвозащитной мульчи.

Зубовые бороны, дисковые лущильники и гладкие водоналивные катки разрушают и раздавливают комочки почвы более 1 мм, в результате чего распыляется верхний слой, что способствует возникновению ветровой эрозии.

Под воздействием факторов внешней среды - частого намокания и высыхания почвы, замерзания и размерзания воды в капиллярах рано весной почвенные комочки распадаются на эрозионно-опасные частицы менее 1 мм в диаметре и выдуваются при сильных ветрах.

Таким же образом воздействуют процессы внешней среды на почвенные комки и при безотвальной обработке, однако в этом случае на поверхности сохраняется стерня, которая препятствует возникновению эрозии [36].

1.3 Физико-механические свойства почвы

Почвой называется поверхностный диспергированный слой земной коры (измельченный), важнейшим свойством которого является плодородие. Под плодородием понимают способность почвы удовлетворять в течение вегетационного периода потребность культурных растений в пище, воде, воздухе и тепле. Почва состоит из трех частей: твердой, жидкой и газообразной, с определенным запасом тепловой, химической энергии и энергии живых клеток, обитающих в ней. Твердая часть имеет сложный состав: наряду с органической частью (гумусом) она содержит минеральную часть; а также микрофлору и микрофауну. Жидкая часть состоит в основном из водного состава минеральных и органических веществ (солей и кислот). Газообразная часть состоит из воздуха, в который входят различные газы и пары воды. Процентное содержание механических элементов в почве характеризует ее производственную ценность. Так, почвы с высоким содержанием в процентах иловатых частиц относятся к тяжелым. Почвы с большим содержанием песков относятся к легким. Такую почву легко обрабатывать, хорошо поглощает влагу, но плохо ее сохраняет, хорошо воспринимает тепло. Растительные остатки в ней хорошо разлагаются и удобрения тоже. Лучшими по механическому составу считаются суглинистые и супесчаные почвы с содержанием илистых частиц от 10 до 40%.

Различают почвы структурные и бесструктурные. Структурные почвы могут распадаться на отдельные различные по величине и форме агрегаты, комочки и зерна и залегать рыхлым слоем. Наиболее ценная по структуре почва состоит из отдельных трудноразмываемых комочков диаметром 0,25-10 мм. Бесструктурная почва обычно представляет собой или плотную массу из частиц диаметром менее 0,25 мм или состоит из плотных комочков диаметром от 1 до 10 см и более. Тяговое сопротивление при обработке бесструктурной почвы больше, чем структурной.

Свойство отдельных частиц почвы удерживаться друг возле друга и сопротивляться механическим воздействиям называется связанностью. Связанность зависит от механического состава почвы. Почвы с большим содержанием иловых частиц имеют большую связанность, с большим содержанием песчаных частиц - меньшую связанность. Почва при всяком уплотнении представляет собой пористое тело. Под пористостью понимают отношение объема всех пор, заполненных водой или воздухом, к объему почвы. Различают капиллярные и некапиллярные поры. Некапиллярные поры - это промежутки между почвенными агрегатами и отдельными структурными комочками. Капиллярные поры пронизывают преимущественно структурные агрегаты и комочки, имеют малые размеры, хорошо задерживают дождевую воду. По капиллярам поднимаются грунтовые воды.

Твердость - это способность почвы сопротивляться проникновению в нее под давлением какого - либо тела (конуса, цилиндра и т. д.). Твердость почвы характеризует суммарное сопротивление, которое преодолевают рабочие органы почвообрабатывающих машин, производя разрушение среды путем различных деформаций. Твердость почвы определяют плотномером.

Пластичность - свойство почвы деформироваться под действием внешних сил и сохранить деформированное состояние после прекращения их воздействия.

Под упругостью понимают свойство почвы после прекращения действия внешних сил, вызывающих деформацию, частично восстанавливать свою первоначальную форму и размеры. Упругие деформации некоторых почв при первом нагружении достигают 30-50 %, а при повторном нагружении 70-80 % общей деформации.

Трение при обработке почвы может играть как положительную, так и отрицательную роль. Отрицательная роль проявляется на рабочих органах почвообрабатывающих машин, трение увеличивает тяговое сопротивление, ускоряет износ трущихся поверхностей. Положительная роль трения заключается в том, что оно увеличивает силу сцепления колес с почвой, уменьшает буксование колеса машины и др.

По данным В.П. Горячкина коэффициент трения пары металл - почва = 0,5; при этом угол трения = 26,5є.

Сдвигом называется деформация почвы, при которой ее слои под действием приложенных к почве тангенсальных сил, сдвигаются один относительно другого. Сдвиг характеризуется показателем , представляющим собой отношение сдвигающего усилия к силе нормального давления . Для рыхлых несвязанных почв показатель сдвига равен коэффициенту внутреннего трения [16].

1.4 Технологические приемы защиты почвы от ветровой эрозии

Знание основных закономерностей развития и протекания эрозионного процесса позволило рекомендовать и внедрить в сельскохозяйственное производство ряд надежных технологических приемов защиты почв от разрушения ветром.

Большинство из этих приемов направлено на снижение скорости воздушного потока в приземном слое, наиболее удобно управлять путем искусственного увеличения шероховатости пашни. При наличии на поверхности пашни почвенных преград (комков, бровок), а также напочвенных преград (препятствий) - растений, пожнивных остатков, создается дополнительное сопротивление воздушному потоку. Поэтому, при защите почв, прежде всего, стремятся увеличить шероховатость поверхности, обрабатывая почву таким образом, чтобы больше сохранилось пожнивных остатков на полях, свободных от стерни, возделывают кулисы из длинностебельных культур, выращивают лесные полосы и т.д. Почвозащитной технологией земледелия предусматривается наиболее полное сохранение на поверхности пашни стерневых остатков [9]. Воздушный поток, встречаясь с препятствием из стоящей стерни густотой 250…300 шт. на 1 кв.м., практически полностью теряет свою скорость в приземном слое на пути 2,5…3 м. При меньшей густоте состояния единичных препятствий естественно требуется большая ширина преграды. Для сохранения стерни на поверхности в процессе обработки почвы необходимо использовать специальные орудия с плоскорежущими рабочими органами, а также с рабочими органами в виде катящихся игольчатых дисков. Каждое из таких орудий уничтожает не более 20…35 % стерни. В отличие от приемов классической основной обработки почвы, когда пашню пашут с оборотом пласта и практически полностью заделывают стерню в нижележащие слои земли, при почвозащитной обработке почвы даже после применения системы агротехнических мероприятий на поверхности сохраняется достаточное количество пожнивных остатков.

Например, после осенней обработки почвы глубокорыхлителями, весеннего боронования ее игольчатыми боронами и предпосевной культивации плоскорезами на поверхности к моменту посева сохраняется до 30…40 % первоначального количества стерни. Этого бывает достаточно, чтобы погасить высокие скорости ветра.

Очень интересное действие на воздушный поток прерывистых преград, располагаемых на поле с определенным интервалом: кулис, лесных полос и т.д. Лучше всего создавать кулисы продуваемых конструкций, поскольку зона их защитных действий значительно выше, чем у кулис непродуваемой конструкции.

При взаимодействии с кулисой продуваемой конструкции воздушные потоки плавно огибают ее, одновременно пронизывая и саму преграду. В этом случае ветер более интенсивно расходует свою энергию и главное, за кулисой его направление меняется незначительно, отсутствуют ветроударные участки на поверхности межкулисного пространства. Установлено, что наилучшие аэродинамические характеристики кулисы из стерни обеспечиваются в условиях, когда на каждом погонном метре фронта кулисы размещено 250…300 шт. Если учесть, что такие кулисы будут частично уничтожены при механической обработке межкулисных полос, то нетрудно определить оптимальную ширину стерневой преграды, поделив величину 270 на густоту стояния стерневого покрова в штуках на 1 кв.м. Аналогично ширину кулисы из растений горчицы рассчитывают делением 80 на количество высоких семян горчицы на 1 кв.м.

Оптимальное расстояние между кулисами (шаг размещения преград на поле) равно 15 высотам продуваемого препятствия. При такой системе размещения кулис скорость воздушного потока в приповерхностных слоях не превышает критического значения. Следует отметить, что абсолютное значение скорости ветра в системе кулис постепенно снижается, начиная с ветреной стороны поля. Наибольшее ее значение отмечается перед первой и задней. Поэтому со стороны господствующих ветров кулису следует размещать непосредственно на краю поля, не оставляя незащищенных участков. Если разместить кулисы согласно изложенным рекомендациям, то даже при действии ветра скоростью почти 25 м/с (с наветренной стороны) с каждого квадратного метра межкулисной полосы за первой преградой сносится всего 25 грамм почвы. За последующими кулисами потери почвы значительно ниже. В этих условиях гектар кулисного поля теряет около 50 кг почвы за 5 минут продувки.

В качестве оперативных, но кратковременно действующих приемов защиты почвы от эрозии в некоторых случаях могут быть использованы способы смены пылеватого поверхностного слоя почвы новым, неразрушенным слоем - выпахиванием из нижележащих горизонтов. В этом случае, на участках с очагами эрозии поле перепахивается плугами всплошную или полосами. Этим обновляется поверхностный горизонт поля.

На полях, где получен невысокий урожай зерновых культур и где предлагается опасность возникновения эрозии, весной следующего года для увеличения шероховатости поверхности можно практиковать дополнительное разбрасывание соломы в процессе уборки урожая. В этом случае также эффективно разбрасывать солому валками. Такой прием, в частности, используется в Новоуральском опытном хозяйстве Омской области на полях, оставляемых под пары.

Наукой разработаны и интересные приемы защиты почв от эрозии путем искусственного увеличения ее связности. Эти технологии основаны на принудительном введении в структуру поверхностных слоев почвы материалов с повышенной склеивающей способностью. Высокий эффект получается от покрытия пашни различными синтетическими полимерами, продуктами переработки нефти (битумы), сланцев (нерозин) с другими материалами. Однако, несмотря на высокую эффективность (ветроустойчивость поверхность даже супесчаных почв повышается в десятки раз), они не нашли пока широкого применения в сельскохозяйственном производстве из-за высокой стоимости, а по ряду материалов и из-за токсичности.

В Сибирском Научно-исследовательском институте сельского хозяйства разработан экономичный способ оперативной защиты отдельных участков с очагами эрозии с помощью поверхностного внесения дешевого дисперсного материала - жидкого навоза крупного рогатого скота. Его назвали органическим почвозакрепителем. Жидкий навоз преобладает в настоящее время в животноводстве в связи с переходом на безподстилочное содержание животных. Защитное действие жидкого навоза сохраняется 30…40 дней. Широкое применение этот способ нашел также и в степных районах Алтайского края [10].

1.5 Агротехнические приемы защиты почвы от ветровой эрозии

Ветроустойчивость почвы определяется состоянием ее поверхности и шероховатостью. Шероховатость - это наличие на поверхности почвы различных препятствий в виде гребней, крупных комков, живой растительности или их пожнивных остатков.

Ветровая эрозия почв или пыльная буря не возникает до тех пор, пока почва покрыта сплошным растительным покровом.

Поэтому наиболее надежным средством предохранения почвы от эрозии являются живые растения или мертвые их остатки, сохраняемые на поверхности почвы при ее обработке.

Стерня, если она сохранена до посева, то надежно предохраняет почву от зимней и весенней эрозии. Стерня в междурядьях после посева защищает всходы зерновых культур от выдувания сильным ветром. Когда почва покрыта мощным растительным покровом, то эрозия не возникает при любых скоростях ветра.

При обработке почвы нужно бережно относиться к природной комковатости почвы.

Разрушение почвозащитных комков происходит при использовании орудий, машин и под влиянием внешней среды. Все факторы, снижающие эти воздействия, служат средствами защиты почвы от разрушения.

Чтобы защитить почву от эрозии, используют различные агротехнические приемы. Из них главная роль принадлежит обработке почвы, при которой необходимо создавать ветроустойчивую поверхность почвы в основном за счет сохранения стерни.

Обработка почвы с сохранением стерни требует принципиально новых (безотвальных) почвообрабатывающих орудий и посевных машин, в основу конструирования которых должны быть положены следующие требования:

- максимальное сохранение пожнивных остатков на поверхности поля для защиты почвы и растений от эрозии;

- наименьшее распыление почвы рабочими органами и ходовой частью сельскохозяйственных машин;

- уменьшение числа механических воздействий на почву путем применения комбинированных машин, выполняющих несколько операций за один проход.

В соответствии с этими агротехническими требованиями созданы почвообрабатывающие орудия и посевные машины, предназначенные для возделывания зерновых культур в засушливых эрозионно-опасных районах. Кроме того, сконструированы специальные почвообрабатывающие орудия, которые вместо отвала, зуба и диска снабжены стойками и плоскорежущими лапами, и сеялки с трубчатыми сошниками с высокой проходимостью по стерневым фонам, сеялки-лущильники и сеялки-культиваторы, совмещающие предпосевную обработку, посев, внесение удобрений и индивидуальное прикатывание посевных рядков за один проход машины [8].

В настоящее время созданы следующие машины и орудия для борьбы с ветровой эрозией почв:

1. Плоскорезы - глубокорыхлители;

2. Культиваторы - плоскорезы;

3. Тяжелые культиваторы со штанговыми приспособлениями;

4. Штанговые культиваторы;

5. Игольчатые бороны;

6. Сеялки стерневые (типа СЗС - 9);

7. Сеялки - культиваторы для посева зерновых колосовых культур и кукурузы;

8. Сеялки - лущильники;

9. Сцепки гидрофицированные.

Внедрение в сельскохозяйственное производство такого комплекса машин и орудий дает возможность осуществлять обработку почвы по новому технологическому принципу, обеспечивающему не только сохранение плодородия почвы, но и получение высоких и устойчивых урожаев.

На полях, где сохранена стерня, лучше сохраняется и накапливается снег. Это способствует повышению урожаев на 2-3 ц/га по сравнению с полями, обработанными отвально.

Однако при плоскорезной обработке есть опасность дополнительного засорения посевов, поэтому необходимо сочетать этот способ обработки в севооборотах с чистыми парами и более широко применять гербициды. Почвозащитная технология в севообороте основана на чередовании глубоких (25-27 см) и мелких (10-14 см) основных обработок. Минимализация обработок - необходимое условие борьбы с дефляцией. Направления минимализации:

- в парах замена части механических обработок гербицидами;

- в посевах - совмещением операций: при возделывании культур целесообразно совмещать боронование, культивацию, посев, внесение удобрений и прикатывание в одном агрегате;

- на уходах за посевами - сокращение числа механических обработок за счет применения гербицидов, химического повреждения посевов [13].

1.6 Минимализация обработки почвы

Минимальная обработка почвы - это сокращение числа и глубины обработки, замена глубоких отвальных обработок мелкими поверхностными, механических обработок междурядий пропашных культур и паров - химическими, совмещение ряда технологических операций и приемов в одном процессе применением комбинированных машин, уменьшение обрабатываемой поверхности (полосное земледелие и т.д.).

В настоящее время исследования показали, что при достаточном выпуске минеральных удобрений и химических средств борьбы с сорной растительностью (гербицидов) в определенных условиях можно сократить число механических обработок почвы или полностью обойтись без них. Заменяют их так называемой «химической» прополкой или прямым посевом семян в необработанную почву, а также путем перехода от обычной отвальной обработки к минимальной.

В настоящее время существует много приемов минимальной обработки. Применяются орудия новой системы обработки почв плоскорезы-культиваторы, глубокорыхлители, ротационные бороны, дисковые лущильники и др.

Все эти орудия, кроме дискового лущильника, оставляют на поверхности почвы нетронутую стерню в виде мульчи.

Поверхностное лущение и рыхление ведутся выпускаемыми нашей промышленностью двумя типами культиваторов-плоскорезов - прицепным секционным плоскорезом КПП-2 и полунавесным бессцепочным КПШ-3. Они предназначены для плоскорезной обработки почвы стерневых полей на глубину 8-16 см и находят применение на обработке чистых паров и полупара, предпосевной культивации и на других работах.

Под основную вспашку, проводимую при минимальной обработке почвы один раз в 3-5 лет, должны вноситься навоз, компосты, торф и другие органические удобрения, а также известь на кислых и гипс на солонцеватых почвах. Под основную вспашку вносят фосфорные удобрения, которые практически не мигрируют с водой по вертикальному профилю, а остаются на поверхности при их разбросе в период подкормки.

Начиная с основной обработки, в почву вносят гербициды с учетом ботанического состава сорной растительности, с которой приходится бороться.

После создания такого фона и соответствующей подготовки почвы можно применять на ней минимальную обработку. В одних условиях она может состоять из дискования, в других - из культивации или плоскорезной вспашки, в-третьих - из фрезерования и т.д. Способы минимальной обработки могут быть различными, зависящими от свойств почвы, возделываемой культуры и, наконец, от наличия в хозяйстве средств механизации - орудий обработки почв.

При этом важным условием хорошей разделки почвы и сохранения влаги является проведение лущения вслед за уборкой урожая. За период от уборки до подготовки почвы к посеву озимых теряется 50-70 мм продуктивной влаги, вследствие чего всходы озимых культур появляются с запаздыванием и развиваются слабо.

Параметры, от которых зависит эффективность применения той или иной механической обработки почвы и, в частности, минимальной, определяется в основном физическим ее состоянием. Наиболее важной характеристикой почвы является плотность ее сложения и водопрочность структуры, определяющие водно-воздушный и другие физические режимы.

В современном земледелии меняются многие функции механической обработки. Выдвигаются новые задачи повышения противоэрозионной устойчивости, замедления минерализации и накопления в почвах гумусовых веществ; улучшения использования стерневых остатков и соломы; уменьшения отрицательного последствия гербицидов, особенно в кормовых культурах; уменьшения деформирующего разрушения почвы ходовыми системами тракторов и других мобильных агрегатов.

Сведения о разнокачественности отдельных частей пахотного слоя и их дифференциации позволяют прогнозировать целесообразность минимальной обработки. В зонах с умеренным климатом для гомогенизации состава пахотного слоя нужно проводить через каждые 3-5 лет отвальную вспашку с внесением в почву навоза, фосфорно-калийных удобрений, извести и т.д.

Нельзя забывать, что обязательным, ничем не заменимым компонентом минимальной обработки являются гербициды, особенно бипиридилового типа (грамоксон, реглон и др.), и новейшие комплексные машины для минимальной обработки почвы. Без применения гербицидов уже на 3-4 год ранее чистые от сорняков поля зарастают сорной растительностью, и урожаи возделываемых культур резко снижаются.

Ветровая эрозия и черные бури могут быть преодолены только при коренном изменении принципов механической обработки почв. Поэтому и разработана новая почвозащитная обработка почвы, заменившая глубокую, отвальную вспашку на мелкую плоскорезную обработку почвы с обязательным оставлением стерни зерновых или других культур. Через определенные сроки в отдельных полях производится глубокое рыхление с оставлением стерни.

Стерня защищает почвы от выдувания ветром. Она же в зимнее время способствует накоплению большего количества снега (влаги), чем открытая незащищенная поверхность отвальной зяби при обычной обработке. Обработанная безотвальными орудиями почва с сохранившейся стерней лучше поглощает и меньше теряет почвенную влагу, что доказано многочисленными опытами во всех климатических зонах России и за рубежом.

Исследования показали, что на огромных степных просторах и в эрозионных районах землю можно успешно защищать от ветровой эрозии, применяя плоскорезную стерневую обработку почвы. Эта система начала распространяться во многих зонах Сибири.

В Западной Сибири на фоне плоскорезной обработки на десятках миллионов гектаров широко применяется система прямого посева комбинированными стерневыми сеялками СЗС-9, СЗС-2,1 и др. Они дают возможность на легких почвах без предварительной вспашки на стерневом фоне предыдущего года проводить посев яровых. Специальные рабочие органы культивируют почву, вносят минеральные удобрения, гербициды, производят посев и прикатывание почвы, совмещая все операции, необходимые для посева, за один проход. Это оправдывается не только большим агротехническим эффектом, но и экономикой.

В минимальной обработке почвы применение гербицидов занимает главное место. Без них нельзя разработать правильных методов возделывания сельскохозяйственных культур с наименьшими трудовыми и энергетическими затратами.

Вообщем, необходимо располагать не только знаниями, но и техническими средствами обработки почв, а также эффективными гербицидами для борьбы с сорной растительностью. Механизаторы должны иметь полный набор плоскорезной техники, лущильников, стерневых сеялок-культиваторов и комбинированных почвообрабатывающих и посевных машин промышленного изготовления для проведения совмещенных обработок почвы и посева [26].

В засушливом земледелии основу почвовлагосберегающих агротехнологий должны составлять безотвальные приемы обработки почвы, способствующие лучшему сохранению почвенной влаги и защите почвы от эрозии. Из применяемых способов безотвальной обработки почвы широко используют плоскорезную обработку при условии сохранения на поверхности почвы мелкосоломистой стерни зерновых предшественников и чизельную обработку.



2. Проектно технологические расчеты и решения

2.1 Выбор и обоснование схемы плоскореза

Рабочие органы плоскорезов различают по культиваторным схемам. Здесь не надо иметь открытую борозду, так как пласты не смещаются в сторону и не оборачиваются. Поэтому у плоскорезов можно реализовать большое количество вариантов расстановки рабочих органов. Но поскольку эти орудия работают на стерневых фонах, содержащих значительное количество пожнивных остатков на поверхности поля, важно лапы располагать так, чтобы расстояние между ними было достаточно для работы без заклинивания почвы между рабочими органами и предупреждение «грабельного эффекта» от стоек лап. Как показали исследования, «грабельный эффект» возможен только при однорядной компоновке рабочих органов.

Были исследованы разные схемы расстановки рабочих органов на раме машины. Установлено, что проходимость орудия без забивания и наибольший процент сохранения стерни на поверхности поля обеспечивается при вариантах 1 и 2 расстановки лап на раме. Выравненность поверхности поля лучше при компоновке лап по варианту 1.

Таким образом, для проходимости и выравненности поверхности поля лапы на раме орудия целесообразно расставлять углом вперед, как показано в варианте номер 1, а конкретно для данного плоскореза в варианте номер 4.

Варианты расстановки лап на раме плоскореза приведены на рисунке 2.1 [4].



Рисунок 2.1 - Варианты расположения рабочих органов на раме плоскореза

2.2 Выбор параметров лапы плоскореза

Основными рабочими органами плоскорезов-культиваторов являются стрельчатые лапы. Размер и форма характеризуется углом раствора 2; углом крошения ; шириной захвата в начале b1 и в конце b2 крыла лапы; очертанием груди лапы (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Расчетная схема к определению основных параметров лапы

Угол выбирают таким образом, чтобы подрезание сорняков производилось скользящим резанием. Чтобы сорняк скользил вдоль лезвия, необходимо выполнение условия:

90-, (2.1)

где - угол трения сорняка на лезвии.

Степень производимого лапой рыхления почвы определяется величиной угла крошения и шириной крыла. По величине угла лапы делят на плоскорежущие, где = 12…18° и универсальные = 25…30°. Ширину крыла лапы обычно делают уменьшающей к концу. Минимальная ширина крыла b2=30…50 мм, максимальная b1 = 1,5*b2.

Толщину материала для изготовления лап выбирают в зависимости от ширины захвата лапы, ширины его крыла, глубины обработки, свойств почвы, механических свойств выбранной стали. Для ориентира можно пользоваться зависимостью: *b - для рыхлителей. Выбор типа заточки не может быть произвольным. Задний угол резания Е>10° (всегда должен быть больше 0°).

Рисунок 2.3 - Схема к определению угла резания

Передний угол резания определяется по формуле:

0=ъ+E*(12...15)+10°= 22..25°.

Для обеспечения хорошего подрезания сорняков толщина лезвия лап должна быть не более 0,3 мм. Такую толщину твердого слоя желательно иметь и у лап с самозатачивающимся лезвием. Просвет между поверхностью поля и рамой должен быть не менее 0,3 м. Расстояние между рядами лап у рыхлителей =500 мм. Величина перекрытия между крыльями лап переднего ряда и заднего ряда при жестком креплении лап к раме должна быть равна 40…50 мм. Параметры, характеризующие данную плоскорежущую лапу [17]:

В=1600 мм - ширина захвата;

2=100° - раствор крыльев лапы;

=18° - угол крошения;

=18°.

2.3 Расчет расстановки лап на раме плоскореза

Рисунок 2.4 - Определение условий деформации почвы лапой

В обосновании расстановки лап на раме плоскореза положено условие отклонения усилия R от нормали оn (рисунок 2.4) на угол трения ц. Опасные сечения 0-1 и 0-2 по теории наибольших касательных напряжений располагаются друг к другу под углом Q симметрично к с иле R. Угол Q=40…50°.

При работе плоскорежущей лапы область деформации ограничивается прямой mn, расположенной под углом ц к нормали nn'. С боковой стороны деформация ограничена плоскостями 2-6 и 1-3, расположенными под углом Q/2 к прямым 2-5 и 1-4. Истинная величина площади плоскости скалывания при ширине захвата лапы - а, высоте L=nm и ширине плоскости на поверхности поля, равной А, выражается трапецией 1-2-6-3. При глубине рыхления h ширина деформации почвы на поверхности поля - А равна [23]:

А=а+2L*tg Q/2, (мм), (2.2)

где а - ширина захвата лапы; L=nm - высота лапы со стойкой; Q/2 - угол деформации.

Из треугольника mnK (рисунок 3.5) находим L:

L = , (мм). (2.3)

Получаем:

А = а + , (мм), (2.4)

где а=1600 мм - ширина захвата лапы; h=160…300мм - глубина рыхления; б=18° - угол входа рабочего органа в почву; ц=30° - угол трения почвы о металл; Q=40°.



Рисунок 2.5 - Расчетная схема к определению расстояний между лапами в ряду и между рядами лап плоскореза

плоскорез глуборыхлитель почва эрозия

А=1600+=1877,1 мм.

Чтобы не было скручивания почвы, при расстановке лап выдерживается условие отсутствия положения плоскостей скалывания, то есть:

В?А. (2.5)

Следовательно, расстояние между лапами в ряду должно быть равно:

В?1877,1 мм.

Во избежание огрехов лапы плоскорезов следует расставлять на раме в два или даже три ряда. Второй ряд от первого и третий от второго должен располагаться на расстоянии L0, равном:

L0?. (2.6)

Из треугольника mnK имеем:

, (мм). (2.7)

Следовательно:

L0 = 1, (мм), (2.8)

где 1 = 200 мм - вылет лапы плоскореза; = 10°.

При определении числа рядов лап необходимо учитывать и величину перекрытия С. Величину перекрытия лап определяем по формуле [17]:

С=L0, (мм), (2.9)

где =7…9° - угол случайного отклонения от прямой.

L0=300*tg (18+10)+200=359,5 мм.

С=tg 8°*359,5=50,5 мм.

2.4 Расчет количества лап плоскореза

Число рабочих органов плоскореза определяется:

n=, (шт), (2.10)



где Вк - ширина захвата плоскореза, м; - ширина лапы плоскореза, м; С - перекрытие лап, м.

Получаем следующий результат:

n==2.

Колеса относительно лап располагаются так, чтобы в рабочем положении они перемещались вне зоны деформации почвы и был обеспечен свободный проход взрыхленной почвы [20].



3. Конструкторская разработка

3.1 Комплекс почвозащитных машин для основной обработки почвы

В состав группы почвообрабатывающих противоэрозионных средств механизации включают орудие для глубокой обработки почвы (глубокорыхлители), культивации (плоскорезы, культиваторы) поверхностного рыхления стерневых полей (игольчатые бороны) [8].

Культиватор-плоскорез-глубокорыхлитель КПГ-250 предназначен для осеннего глубокого рыхления стерневых полей и обработки паров с оставлением пожнивных остатков на поверхности поля в целях защиты от ветровой эрозии. Орудие агрегатируется с тракторами класса 3 и 5 т.с. Глубина обработки устанавливается с помощью двух опорных колес.

Глубокорыхлитель КПГ-2-150 навешивается на трактор К-700, имеет две лапы захватом по 160 см. Конструкция, регулировки и агротехнические показатели не отличаются от КПГ-250.

Полунавесной культиватор-плоскорез широкозахватный КПШ-9 с 9 лапами предназначается для основной, паровой и предпосевной обработки почвы с сохранением стерни при агрегатировании с тракторами К-700, Т-150 и Т-4А. Наибольшая глубина обработки 18 см. Сохраняет до 80 % стерни при осенней обработке со скоростью 8,5 км/час и 65 % при весенней обработке. В отличие от лап КПГ-250 , лапы этого культиватора имеют меньший угол раствора лезвий, толщину лезвий, направленных сверху и толщину стойки. Ограничение глубины хода лап, их заглубляемость регулируется так же, как в КПГ-250.

Орудие для безотвальной обработки пласта многолетних трав ОПТ-3-5 может быть применено для основной, паровой и предпосевной обработки почвы под зерновые культуры. Агрегатируется с тракторами К-700, Т-4А, Т-150 и ДТ-75. Может работать с тремя и пятью лапами, имеющими примерно такие же параметры, как и лапы КПШ-9, но с усиленными стойками, что позволяет обрабатывать пласт до глубины 22 см. Рама машины состоит из трех секций. Средняя секция опирается на два пневматических колеса, имеет три лапы и навешивается на трактор с помощью автосцепки. Для транспортировки машины обе крайние секции одновременно поднимаются вверх с помощью одного гидроцилиндра.

Культиватор-плоскорез прицепной КПП-2,2 предназначен для основной и предпосевной обработки почвы, а также для летней обработки стерневых паров с оставлением на поверхности поля стерни в целях защиты почвы от ветровой эрозии. Угол раствора лезвий лемехов 75є. Ширина захвата одной машины 220 см. С мощными тракторами применяется по два или три культиватора. Орудия агрегатируются с тракторами всех классов: одна секция с тракторами класса 1,4 т.с.; три секции с помощью сцепки СП-15 с тракторами класса 5 т.с.

Культиватор штанговый КШ-3,6А предназначен для уничтожения сорняков и сплошного рыхления почвы при второй и последующей обработке пара в чередовании с культиваторами-плоскорезами. Может применяться для предпосевной обработки под озимую пшеницу или яровые культуры на рыхлых почвах. После прохода штангового культиватора на поверхность почвы извлекается засыпанная предыдущими орудиями стерня, выравнивается поверхность почвы, эрозионные частицы просыпаются сверху под штангу, тем самым создается более ветроустойчивая поверхность парового поля. Штанговый культиватор является простой машиной с небольшим удельным сопротивлением (1,9-2,0 кН/м) и высокой продуктивностью. За один проход уничтожает 100 % сорняков. Эта машина является прекрасным дополнением плоскорезов.

Культиватор может работать в навесном и прицепном вариантах: одни с тракторами МТЗ; два со сцепкой СП-11 или СП-16 с ДТ-75, Т-150; три - Т4А и четыре со сцепкой СП-16 с тракторами К-700 или К-701.

Для предпосевной обработки почвы, паровой и основной на глубину до 16 см с оставлением стерни на поверхности поля создан тяжелый противоэрозионный культиватор КПЭ-3,8. Глубина обработки культиватора ограничивается опорными пневматическими колесами.

Вибрация лап культиватора на пружинных стойках способствует подъему сорняков по стойкам лап вверх, что освобождает лезвия лап от нависших на них корней, предотвращает их забивание.

На предпосевной обработке это орудие работает со штанговым приспособлением ПШН-3,8 или КШП-3,8 , которое состоит из штанги квадратного сечения с приводом от блока игольчатых дисков. Вращаясь в сторону, обратную качению колес культиватора, штанговое приспособление выравнивает поверхность почвы и также извлекает на поверхность не только стерню, но и подрезанные лапами сорняки с мелкой корневой системой, что исключает их приживаемость.

Это орудие без штангового приспособления хорошо работает на уплотненных почвах и особенно на запыренных полях, уничтожая сорняки с мелкой корневой системой путем подрезания и вычесывания их на поверхность. Один культиватор КПЭ-3,8 агрегатируется с тракторами класса 3 т.с. и два орудия с помощью универсальной сцепки СП-16 с тракторами К-700 [10].

Игольчатые бороны - орудия для ранневесеннего и осеннего рыхления полей со стерней. Для этих операций не пригодны обычные зубовые бороны, которые имеют низкую проходимость на полях со стерней. Это потребовало создания орудий со специальными рабочими органами. Как показали исследования, наиболее полно соответствует агротехническим требованиям по рыхлению стерневых полей игольчатые диски, катящиеся под некоторым углом атаки.

В настоящее время разработано несколько типов орудий, рабочие органы которых выполнены в виде игольчатых дисков. Промышленность изготавливает игольчатые бороны БИГ-3. Это двухследовое орудие состоит из четырех батарей плоских игольчатых дисков, закрепленных на раме по Х - образной схеме. Рабочий орган имеет 12 игл, загнутых в плоскости вращения по спирали. Один конец иглы приваривают к диску, а другой рабочий имеет ножевидное заострение. Диаметр диска 510 мм. Диски в батарее размещаются на квадратной оси с интервалом 169 мм. Для этого используются дистанционные втулки, аналогичные втулкам дисковых лущильников. Вращаются батареи на двух подшипниках качения с сезонной смазкой. Рама сварена из угловой стали, опирается на два пневматических колеса. Через коленчатую ось и рычаг, закрепленный на раме, гидроцилиндр обеспечивает заглубление орудия и его подъем. Угол атаки регулируют от 5 до 18є. Горизонтальное положение рамы регулируют с помощью винтового устройства, установленного на снице орудия. Общий захват бороны 3 м.

Агротехнические требования на процесс поверхностного рыхления полей со стерней включают обработку на глубину 4…6 см. При этом величина отдельных комков не должна превышать 5 см. Недопустимо, чтобы поверхность имела глыбистое строение, высота отдельных неровностей может достигнуть 5 см. Для защиты почв от эрозии важно, чтобы после прохода орудия в слое 0…5 см не увеличивалось количество пылеватых фракций, а стерни оставалось не менее 75 %. Не допускаются огрехи, а перекрытие между смежными проходами агрегата не должно превышать 25…30 см.

Перечисленные показатели являются оценочными характеристиками качества работы игольчатых борон типа БИГ-3.

Игольчатая борона на базе ЛДГ-10, ЛДГ-15 в отличие от бороны БИГ-3 имеет односледное расположение рабочих органов. В результате этого снижена удельная металлоемкость машины, упростилась конструкция, технологическое и техническое обслуживание. Рабочий орган бороны имеет диаметр 510 мм. Радиус кривизны дисков 600 мм.

Лущильник ЛДГ-10 является базовой моделью семейства унифицированных дисковых орудий с разной шириной захвата для тракторов класса 14; 30 и 50 кН.

Последнее орудие 2ЛДГ-10 состоит из сцепки двух базовых лущильников. Конструктивно они соединяются просто - с помощью соединительных шарниров, сцепных устройств, тяг.

Каток кольчато-шпоровый 3ККШ-6 прицепной, двухбарабанный, самоочищающийся. Он предназначен для ранневесеннего предпосевного и послепосевного прикатывания почвы, рыхления верхнего и уплотнения предповерхностного выравнивания поверхности поля. Состоит из трех секций с шириной захвата по 2,09 м. Общая ширина захвата 6,1 м. Рабочая скорость 13 км/час, масса 1400 кг. Агрегатируется с тракторами МТЗ, Т-40, а с помощью сцепок с тракторами ДТ-75, Т-4А и К-700 секции могут использоваться отдельно.

Кольчато-зубчатый каток 3ККШ-2,8 трехсекционный, прицепной. Он предназначен для тех же целей, что и 3ККШ-6. Ширина захвата одной секции 2,8 м, а трех-8,4 м. Обеспечивает рыхление почвы на глубину 4 см и уплотнение почвы на глубину до 7 см. В каждую секцию входят надетые на одну ось 10 клинчатых колес диаметром 350 мм и 9 зубчатых - диаметром 366 мм. Агрегатируется с тракторами в комбинированных агрегатах шириной захвата от 2,8 до 8,4 м.

Культиватор-плоскорез-удобритель КПУ-2,2 предназначен для равномерного внесения гранулированных минеральных удобрений по ширине захвата рабочих органов на глубину рыхления. Орудие агрегатируется с тракторами класса 3 т.с.

Культиватор-плоскорез-прицепной КПП-2,2 предназначен для основной и предпосевной обработки почвы, а также для летней обработки стерневых паров с оставлением на поверхности поля стерни в целях защиты почвы от ветровой эрозии. Ширина захвата одной машины 220 см. Глубина обработки 8…16 см. Угол раствора лезвий лемехов 75є. Орудия агрегатируются с тракторами всех классов: одна секция с трактором класса 1,4 т.с.; три секции с помощью сцепки СП-15 с тракторами класса 3 т.с.; пять секций с тракторами класса 5 т.с.

Культиватор-плоскорез-глубокорыхлитель-удобритель КПГ-2,2 прицепной, предназначенный для безотвальной обработки почвы на глубину 12…25 см с одновременным внутрипочвенным внесением минеральных удобрений в количестве от 40 до 400 кг/га. Агрегатируется с тракторами ДТ-75, Т-150 и Т-4А. Сцепка из двух КПГ-2,2 агрегатируется с тракторами К-700 и К-701 [28].

3.2 Инженерные расчеты

3.2.1 Силы, действующие на лапы плоскореза

В процессе работы со стороны почвы на лапу плоскореза действует большое количество элементарных сил реактивного сопротивления. Точно учесть силовое взаимодействие рабочего органа с почвой практически невозможно. Поэтому условно принимают, что все элементарные силы можно представить с помощью двух сил сопротивления Rx и Rz (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Силы, действующие на лапу

Rx=*n*k*a*b, (Н), (3.1)



где k - удельное сопротивление почвы, Н/м; a - глубина обработки почвы, b - ширина захвата лапы, м; - КПД = 0,6…0,8 для навесных орудий; n - число рабочих органов.

Получаем следующий результат [4]:

Rx=0,8*2*7*10*0,3*1,6=53760 Н.

Вертикальная составляющая реактивного сопротивления выражается в долях от Rx:

Rz=*Rx, (Н), (3.2)

где - коэффициент пропорциональности.

Получаем:

Rz=-0,1*53760=-5376 Н.

Равнодействующая сил сопротивления равна:

Rxz===53786 Н.

3.2.2 Энергетический расчет плоскореза-глубокорыхлителя

Сила сопротивления почвы равна:

Рс=В*g, (Н), (3.3)

где В = 3100 мм - ширина захвата плоскореза-глубокорыхлителя; g = 7000 Н/м.

Получаем:

Рс=7000*3,1=21700 Н.

Тяговое усилие найдем по следующей формуле [34]:



Рт=, (Н), (3.4)

где =0,8…0,95.

Принимаем =0,9.

Рт==24111Н=24,111 кН.

Данный плоскорез может агрегатироваться с тракторами тягового класса 3 (трактора Т-150К, Т-150, ДТ-75).

3.2.3 Расчет рабочих органов на прочность

Рисунок 3.2 - Силы, действующие на лапу

Изгибающий момент в сечении А-А (рисунок 3.2) равен [12]:

Ми=2Rzx*Hґ, (Н·м), (3.5)

где Нґ=Н - плечо силы Rzx; Rx - горизонтальная составляющая равнодействующей; ц = 10° - угол наклона равнодействующей.

Равнодействующая находится по формуле:

Rzx=Rx/cosц=g*B/n*cosц, (Н), (3.6)



где g=(6850…7850) Н/м - сопротивление почвы на 1 м ширины захвата; n=2 - число рабочих органов; В=3100 мм - ширина захвата плоскореза.

Получаем:

Ми=2*g*В*Н?/n*cosц, (Н·м). (3.7)

Считаем изгибающий момент:

Ми=2*7000*3,1*0,7/2*cos10°=15,424 кН/м.

Крутящий момент в сечении А-А (рисунок 3.3) равен [2]:

Мкр=Р*d,(Н·м). (3.8)

Рисунок 3.3 - Схема к расчету лапы на прочность

Р=Р1*cos, (Н), (3.9)

где =45°.

Р1=а*в*k, (Н), (3.10)

где а=300 мм - глубина обработки; в = 1600 мм - ширина захвата лапы; k=0,44*10.

Р1=0,3*1,6*0,44*10=21054 Н.

Р=21054*cos45°=14887 Н.

Мкр=14887*0,37*3=16524,57 Н·м.

Максимальные изгибающие моменты, перенесенные в центр тяжести стойки, будут равны:

Мих=Р*Н*sin=14887*0,7*sin50°=7982Н·м, (3.11)

Миу=Р*Н*cos=14887*0,7*cos50°=6698 Н·м, (3.12)

где Р - равнодействующая всех сил, Р = 14887 Н; Н = 700 мм - высота стойки.

Приведенные моменты вычисляем по формулам:

Мпрх===18,35 кН·м. (3.13)

Мпру===17,88 кН·м. (3.14)

Сечения стойки устанавливают по максимальному приведенному моменту. Выбираем стойку с размерами:

Толщина а = 30 мм.

Ширина в = 300 мм.

Расчет на прочность проведем по следующим формулам [2]:

мах=, (МПа), (3.15)

где Р=14887 Н, =0,7 м.

мах==27,79 МПа.



[мах]мах. (3.16)

40 МПа27,79 МПа.

мах===19,52 МПа, (3.17)

где =0,333 - коэффициент, зависящий от отношения сторон, =в/а.

[мах]мах. (3.18)

20 МПа19,52 МПа.

Полученный результат подтверждает выбранные размеры стойки.

3.2.4 Расчет болтов крепления стойки к раме

Расчет болтов на прочность будем вести в месте крепления стойки лапы к раме. Материал изготовления болтов - сталь 45 [2].

Рисунок 3.4 - Расчетная схема к болтовому соединению

в=224 мм; =700 мм; R=53760 Н; FR=R/2.



Болты стоят без зазора.

FR=R/2=53760/2=26880 Н. (3.19)

Т=R*=53760*700=376,3*10 Н·мм. (3.20)

r1=r2=в/2=224/2=112 мм. (3.21)

Fт1=Fт2===55997 Н. (3.22)

F1=F2=Fr+Fт2=26880+55997=82877 Н. (3.23)

Определяем диаметр болта:

[]=0,4*т=0,4*360=144 МПа. (3.24)

d===27,5 мм. (3.25)

Принимаем d=30 мм [2].

4.2.5 Расчет сечения рамы

Для сечения рамы из уголков:

Рисунок 3.5 - Схема для расчета сечения рамы из уголков



Момент сопротивления изгиба:

=105,95. (3.26)

Для сечения рамы из проката:

Рисунок 3.6 - Схема для расчета сечения рамы из проката

Момент сопротивления изгиба:

=103,43. (3.27)

Моменты сопротивления рамы из проката и из уголков почти равны [2].

3.2.6 Предложение по обеспечению надежности и долговечности стойки плоскорезной лапы

Многолетний опыт эксплуатации плоскорезов-глубокорыхлителей в зонах, подверженных ветровой эрозии, показывает, что несовершенство конструкции рабочих органов требует дальнейшего их совершенствования. В частности, речь идет о долговечности работы и износостойкости одного из главных элементов - стойки. Опыт показывает, что чем больше в почве абразивных включений, тем интенсивнее происходит износ в нижней части стойки на уровне глубины обработки (рисунок 3.7). Интенсивность износа также зависит от скоростных режимов движения почвообрабатывающих агрегатов. При движении в почве стойка испытывает большие нагрузки, так как работает на отбрасывание частиц в стороны и чем больше скорость, тем больше разрушение почвенного пласта. Агрегатирование плоскореза-глубокорыхлителя с энергонасыщенными тракторами дает возможность работать на повышенных скоростях. Поэтому во избежание истирания стойки целесообразно применить сменную накладную пластину (рисунок 3.8), принимающую на себя лобовые сопротивления почвенного пласта. Такая пластина должна быть изготовлена из более прочного материала. Внедрение такой разработки позволит повысить ресурс работы стойки в 2-3 раза, а также снизить тяговое сопротивление за счет клинового исполнения этой пластины. Накладная пластина должна быть съемной, поэтому она крепиться болтами. Для этого в стойке с торца высверливаются два отверстия под резьбу (М12), а в накладной пластине пазы под головки болтов. Такая пластина легко меняется при выработке своего ресурса, не требуется снимать стойку и потом опять регулировать плоскорез. Эти операции, занимающие много времени, становятся ненужными. Все это говорит об эффективности и целесообразности данной разработки [4].

...