Дисковые орудия

1. Цель работы. Определить значение угла атаки и тяговое сопротивление дискового орудия.

2. Теоретическая часть.

Дисковые лущильники применяются для лущения стерни на глубину до 10 см.

Дисковые бороны используют для разделки задернелых пластов и глыб после основной обработки почвы на глубину до 15 см.

Батареи дисковых лущильников устанавливаются в один ряд (рис. 2.1), а батареи дисковых борон –– в 2 ряда со смещением на половину расстояния между дисками.

Рис. 2.1. Схемы размещения батарей на дисковых орудиях:

а, б –– лущильники; в, г –– дисковые бороны

Угол α между направлением движения орудия и плоскостью расположения лезвий дисков называется углом атаки (рис. 2.2).

Для лущильников α = 20…35º, для дисковых борон α = 8…24º. От величины этого угла зависит глубина a и качество обработки, которое по агротехническим требованиям оценивается высотой h гребней, образуемых между проходами двух соседних дисков. Для лущильников h ≤ 0,5a, для борон

h ≤0,4a.

Высота гребней h зависит от диаметра диска D, расстояния между дисками b и угла атаки α. Диаметр диска и расстояние между дисками постоянные. Угол атаки α –– регулируемый, и его значение влияет на высоту гребней h.

При однорядном расположении дисков (рис. 2.2) расстояние S = S'.

Рис. 2.2. Схема расстановки дисков в батарее лущильника

Расстояние между вершинами гребней (из Δ E₂C₁C₂)

(1)

из Δ A₁B₁E₁

. (2)

Откуда

, (3)

где D_h –– длина хорды диска на уровне вершин гребней,

.

Следовательно, при однорядном расположении дисков

, (4)

а угол атаки

. (5)

При двухрядном расположении дисков (рис.2.3) допустимая величина b в два раза больше:

, (6)

а угол атаки –– меньше и определится выражением:

. (7)

Рис. 2.3. Схема расстановки дисков в батарее бороны (в два ряда)

Так как , учитывая выражение (3), теоретическая высота гребней

(8)

Расстояние между дисками из условия незаклинивания пласта должно быть b≥1,5a.

Качество работы дисковых орудий оценивают по равномерности обработки почвы по глубине:

(9)

При максимально возможной высоте гребней h, равной глубине обработки а, равномерность обработки по глубине равняется 0,5 и является предельной.

3. Содержание работы. Определить аналитически угол атаки дискового орудия и высоту гребней. Построить горизонтальную и поперечно-вертикальную проекции дискового орудия. Определить перекрытие и высоту гребней, сравнить с расчетным значением. Построить график зависимости высоты гребней от угла атаки. Уточнить значение угла атаки, соответствующее конструкции орудия (для дисковых борон –– 8, 12, 16, 20, 24^о; для лущильников –– 20, 25, 30, 35^о). Определить тяговое сопротивление одного диска и рабочих органов дискового орудия.

4. Исходные данные: тип дискового орудия (лущильник или борона); условия работы (легкие или тяжелые); D –– диаметр дисков, мм; b –– расстояние между дисками, мм; а –– глубина обработки, см; R_c –– радиус сферы диска, мм; см; z –– число дисков в каждой батарее, шт.; Z –– число батарей в дисковом орудии, шт. Варианты исходных данных приведены в табл. 2.1.

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Изучить содержание работы.

5.2. Записать исходные данные в соответствии с заданным вариантом.

5.3. Определить по выражениям (5) или (9) угол атаки орудия, значение высоты гребней в зависимости от типа орудия, глубины обработки и в соответствии с агротехническими требованиями.

5.4. Построить в масштабе горизонтальную и поперечно-вертикальную проекции дискового орудия (лущильник, рис. 2.2) или бороны (рис. 2.3).

Для построения горизонтальной проекции:

• в соответствии со схемой (рис. 2.2 или рис. 2.3) провести окружность диаметром D и ось симметрии окружности под углом α, рассчитанным в

п. 5.3;

• на оси симметрии отложить значение h, отметить точки A и B на окружности и провести линии параллельно оси симметрии;

• построить горизонтальную проекцию трех (рис. 2.2) или двух

(рис. 2.3) сферических дисков с радиусом сферы R_c на расстоянии b между ними.

Построить поперечно-вертикальную проекцию дисков (эллипсы):

• разделить участок окружности AC (сектор) на равные отрезки (через 15°или 30°);

• отметить точки А, 1, 2, 3 и их высоты a₁, a₂, a₃ относительно центра диска;

• на поперечно-вертикальной проекции провести ось дисков, отложить от нее высоты a₁, a₂, a₃ и провести прямые;

• перенести точки А, 1, 2, 3 с сектора окружности сначала на горизонтальную, затем на поперечно-вертикальную проекцию (порядок переноса указан стрелками) и получить точки А′ ,1′ 2′, 3′;

Таблица 2.1

Варианты исходных данных расчета параметров дискового орудия

№ вар.	Параметры дискового орудия
	Тип орудия	Условия работы	D	b	а	Rc	z	Z
1	Лущильник	Легкие	450	150	5,0	600	10	4
2	Лущильник	Легкие	510	160	6,0	600	10	8
3	Борона	Тяжелые	510	180	5,0	600	8	8
4	Борона	Тяжелые	560	220	6,0	600	7	4
5	Борона	Тяжелые	610	230	7,0	600	8	4
6	Борона	Легкие	510	220	9,0	640	5	4
7	Борона	Тяжелые	510	240	10,0	660	7	4
8	Борона	Тяжелые	660	210	12,0	660	7	4
9	Лущильник	Легкие	510	180	7,0	630	10	4
10	Борона	Тяжелые	600	190	9,0	630	8	4
11	Борона	Тяжелые	710	230	10	630	7	4
12	Борона	Тяжелые	610	220	7,0	630	8	4
13	Борона	Тяжелые	560	220	12,0	600	8	4
14	Борона	Тяжелые	610	240	14,0	610	8	8
15	Борона	Тяжелые	660	230	15,0	620	7	8
16	Борона	Тяжелые	510	200	10,0	630	7	4
17	Борона	Тяжелые	620	220	6,0	650	7	4
18	Борона	Тяжелые	630	220	8,0	650	7	8
19	Борона	Легкие	450	200	8,0	620	5	4
20	Лущильник	Тяжелые	560	140	7,5	660	10	4
21	Лущильник	Тяжелые	450	180	6,5	600	10	8
22	Лущильник	Легкие	510	180	6,0	600	10	4
23	Борона	Тяжелые	660	195	9,0	610	8	4
24	Борона	Тяжелые	670	220	10,0	600	7	4
25	Борона	Легкие	510	195	4,0	600	5	4
26	Борона	Тяжелые	600	195	5,0	610	8	4
27	Лущильник	Легкие	610	200	5,5	620	10	8
28	Борона	Легкие	450	200	8,0	620	8	4
29	Борона	Тяжелые	600	195	6,0	600	10	4
30	Борона	Тяжелые	610	195	4,0	610	8	4

• соединить точки А', 1', 2', 3' плавной кривой, вырезать из плотной бумаги шаблон этой кривой и построить поперечно-вертикальные проекции дисков (рис. 2.2 и 2.3 ).

Если в варианте дискового орудия – борона, то между дисками, обозначенными на поперечно-вертикальной проекции сплошными линиями, наносят контуры дисков второго ряда (штриховые линии) (рис. 2.3).

5.5. Провести на поперечно-вертикальной проекции линию поверхности поля (рис. 2.2 и 2.3), отложив от дна борозды глубину обработки а. Определить величину перекрытия дисков Δb, высоту гребней h, их соответствие агротехническим требованиям и расчетам, по результатам расчетов для различных вариантов построить графики зависимости высоты гребней от угла атаки h = f (α); уточнить значения угла атаки α в соответствии с конструкцией орудия (для дисковых борон –– 8, 12, 16, 20, 24^о; для лущильников –– 20, 25, 30, 35^о).

5.6. Определить тяговое сопротивление диска, для чего:

• на поперечно-вертикальной проекции (рис. 2.4) отметить участок поперечного сечения пласта, обрабатываемого одним диском, и перенести на миллиметровую бумагу;

Рис. 2.4. Схема действия сил на сферический диск

• подсчитать его площадь F и определить силу R_x как

, (8)

где k –– удельное сопротивление почвы, равное (2…4)10‾² МПа при работе на старопахотных почвах (легкие условия) и (4…8)10‾² МПа при работе на тяжелых задернелых почвах (большее значения коэффициента k соответствует большим углам атаки α).

Определить силы: поперечную горизонтальную

(9)

и вертикальную

, (10)

где n и m –– экспериментальные коэффициенты, n = 1,2…0,7 для борон и

n = 0,8…0,2 для лущильников, соответственно m = 1,4…1,9 для борон и

m = 0,2…0,8 для лущильников.

Тяговое сопротивление рабочих органов дискового орудия

, (11)

где z и Z –– соответственно число дисков в каждой батарее и число батарей в дисковом орудии.

6. Содержание расчётно – графической работы

Название и цель работы.

Краткое изложение теоретической части.

Исходные данные по заданному варианту.

Расчеты и построения.

Выводы: о соответствии рассчитанного значения угла атаки агротехническим требованиям, график зависимости высоты гребней от угла атаки и уточненные значения угла атаки.

Самостоятельная работа 3