Сопротивление почвы при культивации

Тяговое сопротивление рабочих машин

Общий метод расчета тяговых сопротивлений орудий основывается на результате экспериментальных исследований. Во время работы тяговое сопротивление плугов зависит от их массы, типа и механического состава почвы, скорости движения агрегата, типа рабочих органов и др. Для лемешных плугов на сельскохозяйственных полях и приравненных к ним условиям академиком В.П. Горячкиным была предложена формула, которая учитывает три составляющие: сопротивление трения при перемещении плуга в борозде (R₁); сопротивление почвы (R₂); сопротивление, возникающее в результате сообщения кинетической энергии частицам почвы при отбрасывании их в сторону (R₃). В практических расчетах допускается принимать R₃=0,1 R₂.

Тяговое сопротивление плуга (R_пл, Н) определяется по формуле:

где f – коэффициент, учитывающий трение плуга о дно и стенку борозды и трение колес (0,25-0,70);

G_пл – сила тяжести плуга, Н;

К_п – удельное сопротивление почвы, Н/см 2 (приложение 40);

а – глубина вспашки, см;

В_пл – ширина захвата плуга, см;

V – скорость движения плуга, м/с.

При бороновании, лущении и прикатывании почвы тяговое сопротивление орудия (R_о, Н) определяется по формуле:

где К_о – удельное сопротивление орудия, Н/м (приложение 41);

В_о – ширина захвата орудия, м.

При эксплуатации данных орудий на более рыхлых и влажных почвах принимаются меньшие значения удельных сопротивлений и наоборот.

Учитывая, что зубовые бороны, лущильники и другие орудия имеют сравнительно небольшие тяговые сопротивления, то при большей мощности трактора (если позволяют условия) в МТА добавляют несколько орудий, чтобы трактор был полностью загружен. В таких случаях составляют широкозахватные МТА со сцепками.

Определяют коэффициент использования тягового усилия, оптимальное значение которого для данного вида работ составляет у гусеничных тракторов 0,90-0,95, у колесных – 0,80-0,85.

В зависимости от вида культивации тяговое сопротивление культиватора (R_к) определяется по следующим формулам:

— при сплошной культивации

или ,

— при междурядной обработки рядового посева или посадки

где f_к – коэффициент сопротивления качению культиватора (приложение 42);

G_к – сила тяжести культиватора, Н;

К_р.о – удельное сопротивление рабочих органов, Н/см 2 (приложение 43);

К_к – удельное сопротивление культиватора, Н/см 2 (приложение 43).

В_к – ширина захвата культиватора, см;

n₁ – число основных рабочих органов;

В_з.з – ширина защитной зоны, см.

Число основных рабочих органов у культиватора принимается студентами самостоятельно, исходя из ширины захвата орудия и необходимой величины перекрытия зоны рыхления.

Тяговое сопротивление сеялки состоит из сил сопротивления при ее перемещении, сопротивления сошников с заделывающими органами, сил трения в передаточных механизмах и высевающих аппаратах. Оно зависит в основном от массы сеялки и конструкции сошников, типа почвы и ее состояния во время посева. В практических расчетах тяговое сопротивление сеялки можно определить по следующей формуле:

где f_с – коэффициент сопротивления качению сеялки (прилож. 42);

G_э.с – эксплуатационная сила тяжести сеялки (с семенами, органоминеральной или микоризной смесью), Н;

R_сош – тяговое сопротивление одного сошника, Н (анкерные сошники – 50-70; дисковые – 80-100).

Тяговое сопротивление лесопосадочной машины можно определить по формуле:

где f_саж – коэффициент сопротивления качению сажалки (0,18-0,22);

G_э.м – эксплуатационная сила тяжести лесопосадочной машины, Н;

К_п – удельное сопротивление почвы, Н/см 2 (приложение 40);

К_попр – поправочный коэффициент (в зависимости от состояния почвы и типа рабочих органов при работе на нераскорчеванных вырубках равен 2,5-4,5);

а_с – глубина хода сошника, см;

b_с – ширина сошника, см;

n_с – число сошников посадочной машины.

При корчевании пня корчевательной машиной с опущенными в почву клыками и горизонтально прикладываемой к пню силы рабочее сопротивление (R_кор, Н) вычисляется по формуле:

где f_к.м – коэффициент сопротивления перемещению машины (0,3-0,8);

G_к.м – сила тяжести корчевательной машины, Н;

К_пн – удельное сопротивление пня корчеванию, учитывающее разрыв корней и рыхление почвы, равное в зависимости от типа почвы, диаметра пня и породы 5-50 Н/см 2 ;

а_к – глубина погружения клыков корчевательной машины в почву (при диаметрах пня 24, 28, 30 см составляет соответственно 28, 32 и 50 см);

В_к.м – ширина захвата отвала корчевательной машины, см;

λ_р – коэффициент неполноты рыхления почвы за счет расстояния между зубьями-клыками (0,40-0,75);

G_п – сила тяжести перемещаемого отвалом машины пня и грунта (3000-4000 Н для корчевательных машин типа ДП-25);

f_п – коэффициент сопротивления перемещению пня и грунта (0,4-1,1).

Сопротивление тракторного кустореза (R_кус, Н) с пассивным рабочим органом, скользящим при работе по поверхности, определяется по формуле:

где К_д.р – удельное сопротивление древесины резанию, принимаемое для мягколиственных пород 1200-1500 Н/см 2 ; для твердолиственных пород 1800-2200 1500 Н/см 2 ;

D_ср – средний диаметр стволиков, подлежащих резанию (4-12 см);

n_ст – среднее число стволиков, соприкасающихся с режущей кромкой ножа в момент резания, шт;

λ – коэффициент, учитывающий неодновременность процесса перерезания (0,5-0,9);

f_о.п – коэффициент трения рабочего органа о почву, принимаемый в среднем 0,5;

G_кус – сила тяжести кустореза (без трактора), Н.

Тяговое сопротивление подборщиков сучьев и кустарника (R_п.с, Н) можно определить по формуле:

где G_о – сила тяжести орудия без трактора, Н;

G_пач – сила тяжести пачки сучьев, собираемых зубьями при движении, Н;

f_пач – коэффициент сопротивления перемещения зубьев с пачкой сучьев (1,20-1,75);

К_рых – удельное сопротивление рыхления грунта зубьями (9-19 Н/см 2 );

а_рых – глубина рыхления зубьями (5-8 см);

Тяговое сопротивление студент рассчитывает для каждой рабочей машины, входящей в систему, необходимой для выполнения технологического процесса с законченным циклом производства.

Источник

Сопротивление почвы при культивации

Культивация агрегатами Т-150К и КПС-4

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Агротехнические требования

Агротехнические требования к культивации следующие. Сохранение 90% стерни за один проход агрегата при обработке на глубину до 16 см и до 75% стерни при обработке на глубину до 30 см.

Обеспечение заданной глубины рыхления и равномерности глубины хода рабочих органов. Допускается отклонение средней глубины от заданной не более ±1 см при обработке на глубину до 16 см и ±2 см — на глубину до 30 см; колебания глубины от средней не более 3—4 см при обработке до 16 см и 4—5 см при глубине до 30 см.

Поверхность поля после обработки должна быть без глубоких разъемных борозд и высоких гребней. На стыках проходов лап машин допускаются гребни (валики) высотой не более 5 см, а в местах прохождения стоек — борозды шириной поверху не более 15—20 см;

Корни сорных растений должны быть полностью срезаны на глубину хода рабочих органов. Огрехи на стыках смежных проходов не допускаются. После вспашки загонки должны быть обработаны поворотные полосы.

Обработку нужно проводить в установленные агротехнические сроки, желательно при влажности почвы 16—22%, когда пласт хорошо крошится, а рабочие органы идут устойчиво как по глубине, так и по ширине захвата. При этом происходит наименьшее распыление почвы без образования мелких, легко выдуваемых фракций.

3.2 Аналитический расчет агрегата

Устанавливает оптимальное соотношение между тяговым усилием трактора и сопротивление машины можно разными способами: практическим, аналитическим, графическим, при помощи таблиц и тп.

В курсовом проекте производят аналитические расчеты состава машинотракторного агрегата выполнения заданной операции определенной маркой агрегата.

Таблица 3.1 – Техническая характеристика трактора Т-150К

Часовой расход топлива

Таблица 3.2 – Техническая характеристика культиватора КПС-4

3.2.1 Расчет тягово-приводного агрегата для посева.

Для посева берем трактор Т-150К и культиватор КРН-4

1. Выбор диапазона агротехнической скорости 8-12 км/ч

2.Такому диапазону соответствуют передачи: 4 и 5.

Vт на 2 передаче = 10,08 км/ч

Vт на 3 передаче =11,4 км/ч

1. Согласно с нормативами агротехнических скоростей на этой операции
движение агрегата допускается в пределах 6. 12 км/год.

2. Такому диапазону скоростей отвечают вторая и третья передачи
тракторов.

(3.2.1)

Тяговое усилие тракторов на этих передачах

(3.2.2)

Тяговое усилие трактора на второй и третьей передачах с учетом конкретных условий, кН

З. Определям рабочую скорость на соответствующих передачах за формулой

4. Определяем максимальную ширину захвата на второй и третьей передачах

Где Ртк — тяговое усилие трактора, кН;

Я„ — сопротивление сцепления, которое определяем за такой формулой:

F — коэффициент сопротивления качения (f = 0,2);

I — Величина подъема (I = 0,06).

Kv — Удельное сопротивление грунта (Ко= 1800 Н/м,).

Удельное сопротивление с поправкой на скорость определяют за формулой

Где Ко — Удельное сопротивление при скорости 5 км/год (берем Ко =1,8кН/м);

П — коэффициент прироста удельного сопротивления П = 0,025;

Vp — Рабочая скорость агрегата;

5. Определяем количество культиваторов в агрегате

Где Вк — Конструктивная ширина захвата одного культиватора, м (Вк=4).

(принимаем 2 культиватора)

6. Определяем тяговое сопротивление агрегата, кН

7. Определяем коэффициент использования тягового усилия трактора

8. определяем сменную продуктивность

Где Вр — Рабочая ширина захвата агрегата, м

Де Вк — Конструктивна ширина захвату машини, м;

F! — Коефіцієнт використання ширини захвату (для культиваторного агрегату F! = 0,96);

П — Кількість машин в агрегаті.

Тр — Рабочее время смены

T — Коэффициент использования времени смены (для культивации Т = 0,8)

9. Определяем затрату топлива за формулой, кг/га

Где Qр ;Qx ; Q3 — Соответственно часовая затрата топлива при выполнении работы, холостом движении, на остановках с работающим двигателем, кг/год

Тр ;Тх;Тз — соответственно время работы, холостых движений, остановок, час.

Анализируя результаты, берем агрегат, что состоит из трактора Т-150К, культиваторов КПС-4 — 2 шт. и сцепки СП-11. Трактор выполняет данную работу на третьей передаче, дополнительная вторая.

3.3 Подготовка агрегата к работе

При подготовке агрегата к работе надо не забывать, что от этого зависит качество выполнения работ на высоком уровне.

Подготовка трактора к работе: а) проверяют комплектацию трактора; б) проверка наличия дополнительных устройств, если такие имеются; в) проведение технического обслуживания; г) осмотр технического состояния.

Подготовка культиватора : а) наладка рабочих органов на глубину обработки; б) установление вылета маркера или следоуказателя; б) проверка технического состояния; в) проведение технического обслуживания.

Расчет вылета маркера по формуле

Bp-ширена захвата агрегата

Ш — ширена междурядий посевов

A — расстояние между серединами колес

»+»-для левого колеса

»-»-для правого колеса

3.4 Подготовка поля к работе

Эффективное использование агрегатов и качество выполняемой работы зависит от правильной подготовки поля, поэтому следует выполнить следующие операции:

1-произвести осмотр поля и освобождение от посторонних предметов;

2-участок разбивают на загоны, отбивают поворотные полосы;

3-выбирают способ движения в данном случае – гоновый петлевой;

4-опасные участки ограждают.

Разметка поворотных полос. Для гонового способа движения на концах загонов нужно оставлять полосы для холостого заезда. Ширина поворотных полос зависит от состава агрегата и видов поворотов.

Примерную длину поворотной полосы определяем по формуле

Rmin-минимальный радиус поворота

La-кинематическая длина агрегата

K-количество проходов агрегата

Eопт=6*5,6=33,6 м Принимаем 33 м.

Разбиваем поле на загоны

L-длина загона, 800 м;

Wсм — сменная производительность агрегата, 20,5 га/см;

2- продолжительность работы в загоне, смен.

Ширину загона принимаем кратной ширине захвате культиватора:

Определяем Сопт =92*Вр = 92*5,6 = 515,2 м.

Берем два полных загона, в которых Сопт = 515,2 м и один неполный, в котором Сопт = 219,6 м. Остаток вполне достаточный для работы агрегата.

C = 515,2*2+219,6 = 1250 м.

3.5 Робота агрегата в загоне и контроль качества

Перед началом работы агрегат устанавливают на поворотной полосе и при выезде на контрольный участок приводят в рабочее положение. После контрольного прохода если все требования соблюдены, то начинают посев, способ движения выбирают гоновый петлевой.

При первом проходе, проехав 20…30м, останавливаются и проверяют качество выполнения операций соответственно с агротехническими условиями, при дальнейшей работе следят за состоянием рабочих органов.

В конце загона, на поворотной полосе проверяют агрегат для дальнейшей его работы. При необходимости рабочие органы очищают от земли и бурьяна.

После окончания работы производят посев поворотных полос.

Для лучшего использования техники надо: загружать трактора чтоб небыли недогруженных тракторов, совмещать операции тем самым экономить топливо, используемая техника должна отвечать нормам.

3.6 Охрана труда и противопожарные средства

При работе надо соблюдать технику безопасности.

На культиваторах должны быть предусмотрены приспособления для контроля с места водителя за работой высевающих аппаратов и уровнем семян в ящиках.

На прицепных сеялках, сажалках должны быть предусмотрены поручни на семенных ящиках, подножные доски шириной 350 мм с передним предохранительным бортиком высотой 100 мм, перила высотой 900мм, чистики для очистки рабочих органов и лопатки разравнивания семян.

Рабочие органы разрешается очищать только после остановки трактора. При использования прицепной машины, то между прицепщиком и трактором устанавливают двухсторонняя сигнализация. Тракторист не имеет право начинать движение не получив ответного сигнала.

Перед началом работы посевных машин необходимо убедится в их исправности, соответствуют ли они требованиям безопасности и есть в наличие: защитные очки, рукавицы, респираторов, лопаток для разравнивания протравленного зерна в сеялках и средств очистки рабочих органов. Во время движения посевных агрегатов запрещается заправлять вручную машины посевным материалом, садится на семенные ящики, опускать и поднимать маркеры. Маркеры должны подниматься и опускаться с рабочего места тракториста.

3.7 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды это значит надо следить за выхлопами, производить постоянно наладку выхлопной системы, устанавливать дополнительные фильтры для лучшей доочистки выхлопных газов в атмосферу. Так же чтоб не происходили утечки горюче смазочных материалов из-за этого резко происходит потеря почвой плодородного слоя. Связи с этим надо все наладки производить на отведенном участке, а не на поле.

Источник