Лаб 4б (техн) культиватор

Лабораторно-практическая работа №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН ДЕФОРМАЦИИ ПОЧВЫ И РАЗМЕЩЕНИЕ

РЫХЛИТЕЛЬНЫХ ЛАП НА РАМЕ КУЛЬТИВАТОРА

Общие сведения. Зона деформации почвы, обладающей свойствами пластичности, не ограничивается зоной контакта с ней рабочего органа, а распространяется вперед и в стороны на значительное расстояние. На почвенный пласт, движущийся по рабочей поверхности лапы, действует нормальная сила N (рис.1) и сила трения F_max, которые в сумме дают равнодействующую , отклоненную от нормали на угол трения φ почвы о лапу.

С

Рис.1. Действующие силы и плоскости скалывания почвенного пласта в продольно-вертикальной плоскости

огласно теории наибольших касательных напряжений направления плоскостей H₁ и H₂, по которым может разрушаться пласт в результате скалывания (образуются трещины), располагаются симметрично относительно равнодействующей R под углом θ. Значение угла θ зависит от свойств почвы и ее состояния. Зона деформации почвы распространяется вперед от дна борозды к поверхности поля (рис. 2) на расстояние от носка

(1)

Ширина зоны деформации почвы b_p рыхлительной лапой в плоскости скалывания считается шириной захвата этой лапы.

Согласно схемы (рис. 2) ширина зоны деформации (захвата) лапы составит

, (2)

где b_о — конструктивная ширина лапы, мм; a — глубина обработки, мм; θ — угол между плоскостями, ограничивающими область деформации почвы, град.; α — угол вхождения лапы в почву.

Шаг расстановки лап , (3)

Ширина захвата рыхлительной лапы может быть определена графически. Расстановка рыхлительных лап на брусе производится с учетом перекрытия зон деформации почвы по ширине так, чтобы высота необработанных гребней была h ≤ 2/3а (рис. 2). При h = 2/3а шаг расстановки лап

. (4)

при этом перекрытие зон деформации

. (5)

При расстановке лап в 2 ряда и более уменьшается степень забивания растительными остатками и почвой.

Рис. 2. Зоны деформации почвы лапами культиватора в плоскости скалывания H – H.

Расстояние между рядами рыхлительных лап состоит из зоны продольной деформации l и выноса носка лапы относительно стойки l_o, то есть:

, (6)

Количество лап определяется шириной В захвата культиватора, то есть:

, (7)

При установке лап в два ряда их общее число должно быть нечетным, и во втором ряду устанавливается на одну лапу больше, чем в первом.

Содержание работы. Определить ширину захвата рыхлительной лапы, шаг расстановки, перекрытие, количество лап и расстояние между рядами лап при их расположении в 2 ряда и более. Графически определить зону деформации почвы рыхлительными лапами (сравнить с расчетными данными) и их расстановку.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить содержание работы.

2. Выполнить необходимые расчеты.

3. Определить графически ширину b_p зоны деформации почвы рыхлительной лапой, шаг расстановки лап t в поперечном направлении и величину перекрытия ∆b_p зон деформации соседними лапами, сравнить их с расчетными значениями.

Вычертить в плоскости скалывания H – H деформацию почвы (рис. 2), для чего:

а) построить схему рыхлительных лап, установленных на глубину обработки a в выбранном масштабе:

– провести на расстоянии a две горизонтальные линии (поверхности поля и дна борозды), отметить точку O (положение носка лапы на дне борозды), провести две вертикальные линии: OA и на расстоянии l_o и линию положения стойки лапы; затем линии: под углом α к дну борозды (линия положения лапы в борозде), перпендикулярно к ней прямую OB и под углом φ к ней прямую OC (линии скалывания почвы);

– построить зону поперечной деформации почвы лапой в плоскости H–H расположения прямой OC: перпендикулярно OC провести прямые линии, отметить на некотором расстоянии от точки O точку O₄ и на расстоянии b_о (конструктивная ширина лапы) отложить точку O₃, из точек O₃ и O₄ провести линии, параллельные прямой OС, до уровня поверхности поля, из этих же точек под углом θ/2 к ним –– линии O₄C₄ и O₃C₃, тогда из построения расстояние С₃C₄= b_p –– зона деформации почвы;

б) на продольно-вертикальной проекции деформации почвы отложить от дна борозды допустимую высоту необработанных гребней, равную высоте h=2/3a, на пересечении с линией OC обозначить точку E'₁. Провести через точку E'₁ линию (указано стрелками) до пересечения с прямой O₃C₃ и определить положение точки E;

в) по аналогии построить зону деформации почвы соседней лапой;

4. Определить необходимое количество рыхлительных лап, округлив полученные значения до большего целого числа при расстановке в один ряд, до большего целого нечетного числа при расстановке в два ряда, и уточнить шаг t расстановки и перекрытие Δb_p лап исходя из принятого числа лап.

5. Построить схему расстановки рыхлительных лап и зон деформации в горизонтальной плоскости при сплошной обработке по аналогии со схемой на рис. 3:

а) при расстановке в один ряд от осевой линии культиватора при нечетном числе лап провести осевые линии лап на расстоянии шага расстановки лап –– уточненного значения t, при четном числе лап –– на расстоянии равном половине шага расстановки лап, т.е. ½ t, и далее провести осевые линии лап на расстоянии t;

б) при установке лап в два ряда и более в первом ряду вычертить меньшее количество лап, а во втором большее; второй ряд лап от первого и последующие между собой разместить на расстоянии L.

Рис. 3. Размещение рыхлительных лап культиватора в один ряд (а) и в два ряда (б), а также зон деформации почвы в горизонтальной плоскости при сплошной её обработке.

Содержание отчета: краткое содержание работы, необходимые расчеты и построения: зоны деформации и расстановка лап (согласно рис. 2 и 3), вывод.

Контрольные вопросы:

1. Какие силы действуют на почвенный пласт, движущийся по рабочей поверхности лапы?

2. От чего зависит расположение плоскостей скалывания почвы?

3. Что принято считать шириной захвата рыхлительной лапы?

4. Как определить ширину зоны деформации лапы ?

5. Как определить шаг расстановки лап в ряду на раме культиватора?

6. Чем определяется расстояние между рядами рыхлительных лап?

7. Что определяет число лап на культиваторе?

Таблица 1. Исходные данные для расчета параметров культиватора

Вариант	Параметры культиватора*
	B, м	a, см	bo, мм	α, º	φ, º	θ, º	lo, мм	f
1	4	10	20	35	28	40	155	0,60
2	3	11	45	30	30	45	125	0,51
3	3	12	50	25	32	50	155	0,55
4	4	13	60	25	34	50	140	0,60
5	3	14	63	30	33	45	155	0,40
6	4	15	20	45	31	42	140	0,37
7	3	16	45	40	29	40	205	0,38
8	4	10	56	25	35	50	140	0,51
9	3	12	60	30	31	44	125	0,53
10	4	13	63	30	33	46	125	0,57
11	4	14	20	40	30	48	150	0,47
12	4	15	45	40	32	50	160	0,40
13	3	16	50	35	34	48	145	0,49
14	4	18	60	35	31	46	150	0,53
15	3	14	63	40	30	44	205	0,60
16	4	18	20	30	28	42	155	0,61
17	3	12	45	25	32	45	125	0,54
18	4	14	50	40	29	40	150	0,43
19	3	10	60	25	33	50	125	0,61
20	4	12	20	30	35	50	145	0,57
21	3	14	45	40	34	48	150	0,57
22	4	12	50	25	32	46	140	0,60
23	3	10	60	30	29	44	100	0,53
24	4	26	20	40	27	42	145	0,47
25	3	14	45	25	26	40	155	0,55
26	4	12	50	30	25	40	125	0,59
27	3	10	60	40	32	45	150	0,60
28	4	14	63	30	35	50	155	0,53
29	3	15	30	35	33	48	160	0,49
30	4	16	40	45	31	44	170	0,42

* Обозначение: B — ширина захвата культиватора; a — глубина обработки; b_о — конструктивная ширина рыхлительной лапы; α — угол вхождения лапы в почву; φ — угол трения почвы по материалу лапы; θ — угол между плоскостями, ограничивающими область деформации почвы; l_o — вылет носка лапы относительно стойки; f — коэффициент трения почвы о лапу.

Литература

1. Кленин, Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. –– М.: Колос, 1994.

3. Практикум по сельсохозяйственным машинам: для с.-х. вузов по спец. «Механизация сел. хоз-ва»/ И.Р. Размыслович [и др.] –– Мн.: Ураджай, 1997.

4