Рефераты
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

РЕФЕРАТ Основные тенденции и перспективы совершенствования виброударных рыхлителей почвы

Москалевич В. Ю. – магистр по механизации сельского хозяйства

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Особенности вибрационного и импульсного воздействия рабочих органов на почву

2. Анализ конструкций вибрационных и виброударных рабочих органов для обработки почв

3. Анализ теорий

4. Перспективы совершенствования виброударных рыхлителей почвы

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Развитие научно-технического прогресса в сельскохозяйственном производстве и особенно в области его механизации неразрывно связано с усовершенствованием рабочих органов для обработки почвы. В условиях интенсивной системы возделывания сельскохозяйственных культур большое значение имеет научно-обоснованная разработка и применение рациональной обработки почвы. Главная цель рациональной обработки почвы заключается в том, чтобы увеличить и сохранить почвенное плодородие, создать благоприятный водный и воздушный режим почвы, уничтожать сорняки при рациональном использовании ресурсов и сохранении экологического равновесия.

Агрономической наукой и практикой установлено, что повышение урожайности полевых культур зависит на 25-30% от улучшения качества обработки почвы, предусматривающей сохранение потенциального и повышение эффективного плодородия [ ].

Обработка почвы – самый трудоёмкий, энергоёмкий и дорогой процесс в сельскохозяйственном производстве. В среднем на него приходится около 40% энергетических и 25% трудовых затрат от общего объёма полевых работ [ ].

Существующая серийная противоэрозионная техника уже не удовлетворяет возросшим требованиям современного производства. Некоторые машины имеют серьезные недостатки и требуют новых качественных решений, позволяющих снизить тяговое сопротивление рабочих органов и улучшить качественные показатели при обработке почвы.

К одному из направлений современной науки в развитии сельскохозяйственной техники следует отнести различные вибрационные методы интенсификации технологического процесса. Основы теории виброударных механизмов почвообрабатывающих машин разработаны при проведении бионических исследований [ ].

1 Особенности ВИБРАЦИОННОГО И ИМПУЛЬСНОГО воздействия рабочих органов на почву

Вибрационные воздействия используются главным образом для снижения внешнего и внутреннего трения в обрабатываемых материалах или элементах машины. Вибрация позволяет также уменьшить сопротивление упруговязкому деформированию. С увеличением интенсивности вибрации предел текучести резко падает. Вибрация рабочего органа не только снижает сопротивление от сил внешнего трения, но и облегчает пластическое деформирование. Вибрационные воздействия вызывают знакопеременные напряжения, что способствует разрушению материала при более низком среднем уровне разрушающих напряжений [ ].

В механике взаимодействия рабочих органов с сельскохозяйственными материалами в большинстве своем используются пассивные и активные методы [ ]. Пассивные методы предусматривают воздействие на почву машин с жесткими рабочими органами. Во время их эксплуатации происходит быстрое изнашивание рабочих элементов, некоторое ухудшение качественных показателей работы, значительно увеличивается тяговое сопротивление. В процессе работы они не приспосабливаются к изменениям обрабатываемой среды. В связи с этим возникла необходимость интенсификации методов взаимодействия, которые предусматривают использование активных рабочих элементов, реагирующих на изменения обрабатываемой среды. Под воздействием колебательной или импульсной нагрузки в почве возбуждаются и распространяются волны напряжений. При этом почвенный пласт разрушается при напряжениях, которые значительно меньше предела прочности при статических нагрузках. Если к почве, кроме постоянного усилия, приложить вибрационную нагрузку, то, вследствие диссипации энергии, сопротивление почвы разрушению резко снижается [ ]. Это дает возможность снизить тяговое сопротивление агрегата и улучшить качественные показатели работы.

Вибрационные и импульсные методы значительно упрощают почвозащитные мероприятия. Такие методы обработки эффективны как на склонах, так и на равнинных землях. Поэтому отпадает необходимость в применении дифференцированной системы почвозащитной обработки в зависимости от крутизны склона, типа эрозии. Вибрационная обработка обеспечит надежность, высокую агрономическую, почвозащитную и экономическую эффективность технологий [ ].

Вибрация рабочих органов в почве достигается путём использования упругих подвесок или принудительным наложением вибрационного фона. Упругие подвески рабочих органов реализуют периодические изменения сил сопротивления почвы [ ].

Одним из современных направлений науки является использование вибрационных органов, колебания которых происходят и зависят от неоднородности состава почвы. При этом достигается соответствие между колебаниями рабочего органа и изменением сопротивления почвы. Автоколебательный процесс таких рабочих органов расшатывает межагрегатные связи в почве и снижает её прочность. Наибольшее снижение сопротивления почвы достигается при колебаниях упругой стойки как в продольном, так и в поперечном направлении.

Вибрирующий лемех работает подобно инерционному транспортёру. Коэффициент внутреннего трения вибрирующей почвы при поступательном движении рабочего органа – величина переменная. Для снижения тягового сопротивления необходимо, чтобы скорость вибрирующих частиц почвы была бы больше скорости движения агрегата. Помимо лобового сопротивления, вибрирующий рабочий орган преодолевает силу трения, величина которой меньше, чем при пассивном движении [ ].

Вторым способом преодоления сил трения, действующих на рабочий орган, является создание несимметричных колебаний. Несимметричные колебания возбуждаются виброударными механизмами. При колебаниях лапы происходят периодические удары стойки об ограничители. При ударах возбуждаются высшие гармоники, которые благоприятно действуют на изменение физико-механических свойств почвы в желаемом направлении, что способствует снижению тягового сопротивления.

Использование виброудара в процессе обработки почвы позволяет снизить энергоемкость, выдерживать агротехнические и технологические требования, а также дает возможность выполнять такие технологические операции, которые не могут осуществлять машины с вибрационными и постоянно действующими усилиями.

2 Анализ конструкций вибрационных и виброударных рабочих органов для обработки почв

Проведенные патентные исследования позволили проследить тенденцию развития вибрационных и виброударных способов обработки почвы.

На рисунке представлен вибрационный рабочий орган для обработки почвы, который состоит из лапы, изогнутой стойки и держателя, закрепленного на раме [ ].

Почвообрабатывающий вибрационный рабочий орган (рис. ) состоит из установленных на раме двух пружинных стоек, на которых закреплены соответственно рыхлящие элементы, установленные с зазором относительно друг друга [ ].

Вибрационный рабочий орган (рис. ) состоит из рамы, шарнира, стойки, подпружиненной с помощью пружины, и закрепленного на раме упора, ограничивающего перемещение рабочего органа вперед через его элементы: винтовую тягу, гайку и стойку [ ].

Вибрационный рабочий орган для каменистых почв (рис. ) содержит дополнительную упругую стойку, расположенную перед основной упругой стойкой. Нижний конец дополнительной упругой стойки расположен с тыльной стороны лапы. Дополнительная упругая стойка соединена с основной упругой стойкой с возможностью смещения посредством паза [ ].

Почвообрабатывающий рабочий орган (рис. ) содержит установленные на раме посредством петлевого замка и пальца криволинейную упругую стойку с лапой и криволинейный упругий поддерживающий элемент. Упругая стойка связана с упругим поддерживающим элементом посредством стяжки со вставками и крепежными элементами. На раме установлены направители упругого поддерживающего элемента с дополнительными опорными пальцами, воздействующими с поддерживающим элементом [ ].

Вибрационный почвообрабатывающий орган (рис. ) содержит стойку, выполненную из верхней пружинной части и нижней жесткой части, и подрессорника. В виду того, что жесткость подрессорника меньше жесткости пружинной части, действующие дополнительные усилия значительно влияют на быстрый выход рабочего органа из строя [ ].

Рабочий орган почвообрабатывающего орудия (рис. ) имеет упругую стойку и лапу. Стойка выполнена из двух частей, которые имеют основание и участки, которые выполнены в виде пружины кручения. Витки пружины смещены в противоположные стороны от оси симметрии рабочего органа. Лапа закреплена к нижним концам рабочих частей при помощи болтового соединения [ ].

Рабочий орган культиватора [ ] (рис. ) состоит из двух подпружиненных стоек, установленных на раме с возможностью свободного вращения вокруг своих продольных осей, правостороннего и левостороннего крыльев, прикрепленных к нижней части каждой из стоек соответственно, и долота. При этом одна из стоек выполнена полой, другая стойка размещена внутри нее, и каждая из них имеет закрепленные в верхней части соответственно рычаги и с продольными прорезями. Рабочий орган снабжен средством для регулирования колебаний. С этой целью на раме установлен кронштейн с возможностью регулирований его положения в продольном направлении в прорези. К боковым сторонам кронштейна жестко прикреплены стержни, которые соответственно размещены в прорезях рычагов и имеют на свободных концах регулируемые упоры. На стержнях установлены упругие элементы в виде пружин, каждая из которых расположена между рычагом или и регулируемым упором соответственно. Между кронштейном и каждым из рычагов на стержнях установлены дополнительные регулируемые упоры соответственно. Все упоры выполнены в виде гаек, которые перемещаются по резьбе на стержнях.

Рабочий орган почвообрабатывающего орудия [ ] (рис. ) состоит из рычага, установленного на верхнем конце поворотной стойки, и пружины. Один конец пружины закреплен на рычаге, а другой - в кронштейне, способном перемещаться вдоль продольной оси, проходящей через ось поворотной стойки с помощью регулировочного винта. В нижней части стойки симметрично относительно рычага закреплена лапа с двумя крыльями. Подшипник поворотной стойки закреплен на раме.

Глубокорыхлитель-щелерез [ ] (рис. 1к) состоит из стойки, долота и вибратора, соединенного с долотом посредством двуплечего рычага, спиральной пружины и плоской пружины. Долото выполнено в виде криволинейного тетраэдра, внутри которого имеется полость для размещения плоской пружины. В верхней части стойки выполнена камера для размещения вибратора и вертикальный паз для крепления стойки к раме орудия (не показано).

а) Виды вибрационных рабочих органов1  б) Виды вибрационных рабочих органов2  в) Виды вибрационных рабочих органов3  г) Виды вибрационных рабочих органов4

д) Виды вибрационных рабочих органов5  е) Виды вибрационных рабочих органов6  ж) Виды вибрационных рабочих органов7

з) Виды вибрационных рабочих органов8  и) Виды вибрационных рабочих органов9  к) Виды вибрационных рабочих органов10

Рис. 1 - Виды вибрационных рабочих органов

а) Виды виброударных рабочих органов1  б) Виды виброударных рабочих органов2  в) Виды виброударных рабочих органов3

Рис. 2 - Виды виброударных рабочих органов

Почвообрабатывающее орудие (рис. 2а) состоит из рамы и закрепленных на ней подпружиненных рабочих органов, каждый из которых может быть выполнен, например, в виде пружинной стойки с рыхлящими элементами [ ].

Виброударная рыхлительная лапа (рис. 2б) состоит из стойки с подпятником, к которому крепятся шарнирами через полубашмаки зубчатые лемехи. Среднее долото крепится к полубашмаку с перекрытием лемехов. Концы правого и левого лемехов соединены шарнирно со штоками, между которыми размещён виброударный механизм. Последний выполнен из упругих элементов и жёстких звеньев, которые чередуются, простейших форм (шар, цилиндр, эллипсоид вращения), заключённых в корпусе. Степень сжатия упругих элементов изменяется при помощи регулировочного приспособления. Режущие кромки зубов лемехов в горизонтальной плоскости выполнены по логарифмической кривой (3), симметричной относительно середины лапы, что способствует равномерному распределению давлений режущих лезвий лемехов на почву по всей ширине захвата лапы. [ ].

Виброударный рабочий орган глубокорыхлителя (рис. 2в) состоит из установленного на стойку при помощи направляющей зубчатого ножа с вырезами по форме логарифмической спирали с увеличением её кривизны снизу вверх [ ]. В верхней части зубчатый нож подвижно соединён со стойкой при помощи виброударного механизма, который состоит из цилиндрических звеньев, которые чередуются, и упругих элементов, размещённых в корпусе стойки. В нижней части нож при помощи двуплечего рычага, эллиптического шарнира, клинового распорного механизма и виброударных механизмов, закреплённых на подпятнике стойки, шарнирно соединён с правым и левым подвижными зубчатыми лемехами. Штоки виброударных механизмов подвижно соединены с клиновым наконечником двуплечего рычага при помощи конических толкателей. Носки подвижных лемехов перекрыты долотом, закреплённым на башмаке. Двуплечий рычаг совершает колебания около оси кронштейна, закреплённого на подпятнике основания стойки. Боковая часть подвижного соединения зубчатого ножа с основанием стойки закрыта защитными кожухами.

К недостаткам перечисленных вибрационных и виброударных рыхлителей почвы следует отнести сложность изготовления, повышенную металлоёмкость и низкую эксплуатационную надёжность.