3 ИСХОДНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАШИНЕ

Агрегат для запрессовки или извлечения шпалерных столбов должен содержать несущую раму, на которой должно быть установлено приспособление для монтажа столба с элементом его удержания или извлечения.

Агрегат должен обеспечивать запрессовку равномерных в широком диапазоне длин столбов от 2,1 до 3,5 м при наибольшем их сечении 110x110 мм как на равнине, так и на склонах при уменьшенных размерах прессующих механизмов, а, следовательно, при уменьшенной материалоемкости.

Агрегат должен работать на виноградниках с междурядьем от 2,5 до 4 м.

Устанавливать шпалерные столбы необходимо с повышенной точностью и без их излома, как при закладке молодого виноградника, так и при его ремонте без повреждения растений. Излом шпалерного столба или повреждение растений не допускаются.

Агрегат должен обеспечивать транспортировку виноградных кольев. Технические требования, предъявляемые к агрегату:

-  агрегатирование с тракторами класса 2;

-  тип - навесной;

-  производительность - до 300 кольев в час;

-  глубина запрессовки - до 70 см;

-  обслуживающий персонал - тракторист и 2 рабочих.

4 ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

Краткий анализ машин и приспособлений для установки и извлечения столбов показал, что в основном они являются менее производительными и более металлоемкими. Корректировка при установке и извлечении шпалерных столбов не производится, что влечет за собой повреждение столбов и увеличивает время его установки или извлечения.

С целью повышения точности установки столбов в шпалерном ряду и предотвращение их излома при извлечении предлагается использовать агрегат для установки, извлечения и транспортировки шпалерных столбов, который состоит из установленной на раме 1 трактора 2 стойки 3, выполненной в виде круглой полой трубы с продольными пазами 4 на ее противоположных стенках и закрепленной сверху заглушкой 5 (рис.4.1).

В стойке размещен гидроцилиндр 6, на штоке 7 которого установлена траверса 8. На свободных концах траверсы, пропущенных через вертикальные пазы стойки, закреплена подъемная втулка 9 с опорными секторами 10 и кронштейнами упорами 11, расположенными по обе стороны от оси симметрии для присоединения стабилизирующих пружин 12 (рис.4.2).

На секторах образованы отверстия 13 и гнездо 14 для размещения шарикового фиксатора 15 с пружиной 16. На втулке поворотно установлена нажимная консоль 17 с нижней горизонтальной пластиной 18, передним 19 и задним 20 ограничителями, выступами 21 для взаимодействия с упорами 11, ограничивающими поворот консоли, и зацепы 22 для присоединения пружин 12.

В консоли образованы отверстия 23, соосные с отверстиями 13 опорных секторов, в которые вводятся болты 24 для фиксации нажимной консоли в транспортном положении. На втулке консоль удерживается кронштейном 25, входящим своим плечом под один из секторов 10.

На нижней плоскости консоли образована лунка 26 для входа в нее фиксирующего шарика 16 и направленные вниз зубья 27. На нажимной консоли смонтирована каретка 28, выполненная в виде охватывающих ребро консоли и установленных на ее горизонтальной пластине 18 роликов 29, установленных на обойме, снабженной стабилизируюгцими роликами и зубьями, входящими во взаимодействие с зубьями 27 консоли при запрессовке столба.

На нижней плоскости обоймы образовано сферическое гнездо для взаимодействия с шаровой головкой держателя столбов, а также закреплен трос и соединенная с ним цепь с зацепом для образования захватывающей самозатяжной петли при извлечении столбов и держатель столбов.

Устройство работает следующим образом. Тракторист останавливает трактор 2 против места установки шпалерного столба, а рабочий устанавливает шпалерный столб в держатель и поворотом нажимной консоли 17 и перемещением каретки 28 по пластине 18 корректирует точное его место установки в шпалере. Затем включают установленные на раме 1 трактора 2 траверсу 8, подвижную втулку 9, осуществляют перемещение нажимной консоли 17, которая через каретку 28 и сферическое гнездо обоймы передает вдавливающее усилие на шаровую головку держателя столбов, обеспечивая его вдавливание в почву в точно определенном месте и строго вертикально. При вдавливании каретка поднимается в пределах зазора над зубьями и 27 и последние входят во взаимодействие, предотвращая перемещение каретки по нажимной консоли.

При извлечении столбов из почвы тракторист останавливает трактор 2 против подлежащего извлечению столба и охватывает его цепью и частью троса и зацепом образует на нем самозатяжную петлю. Самозатяжка обеспечивается тем, что масса цепи с зацепом превышает массу троса, а трение цепи о столб больше трения зацепа о трос. После этого гидроцилиндром 6 поднимают нажимную консоль 17 и ею через обойму каретки 28 извлекают столб из почвы.

При этом в случае неточности установки трактора против столба консоль под действием горизонтальных составляющих сил поворачивается вокруг оси, а каретка, перемещаясь по пластине 18, занимает положение вертикального

Размещения троса. В нерабочем положении благодаря стабилизирующим пружинам 12, установленным на упорах 11 и зацепах 22, нажимная консоль 18 занимает положение, перпендикулярное движению трактора, и фиксируется в этом положении шариковым фиксатором 15 с пружиной 16, который входит в лунку 26 консоли.

В транспортном положении консоль фиксируется на секторе 10 при помощи болтов 24, проходящих отверстий 23 консоли в отверстия 13 втулки стойки 3.

В результате поворотной установки нажимной консоли на втулке стойки и установки средства извлечения столбов на консоли с возможностью перемещения его по ней исключается поломка шпалерных столбов при извлечении из почвы, что дает возможность их повторного использования и повышает точность установки столба в шпалерном ряду за счет корректировки неточности остановок трактора.

Техническая характеристика
Тип машины навесная
Агрегатируется с трактором Т-70В
Производительность, кольев в час до 300

Обслуживающий персонал:

Тракторист 1 рабочие 2

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ

5.1 Расчет на прочность нажимной консоли

Нажимная консоль предназначена для вдавливания или вытягивания шпалерных столбов с некоторым усилием (рис.5.1).

♦

Рис. 5.1 - Схема работы нажимной консоли:

1 - трактор; 2 - рама; 3 - стойка с гидроцилиндром; 4 - нажимная консоль; 5 - каретка; 6 - держатель столбов; 7 - шпалерный столб

Рассчитаем прочность консоли в напряженной точке А (край консоли) при вдавливании шпалерного столба из условия прочности, который В свою очередь оказывает некоторое усилие сопротивления на вдавливание [7]:

Где <тшах - максимальное напряжение;

[сг] - допускаемое напряжение для материала консоли сталь 45, [а] = 20x104 кН/м2.

Максимальное напряжение определяется по формуле:

Мг

Изг

W

(5.2)

Где Мизг- максимальный изгибающий момент консоли, кН/м;

)тх - момент сопротивления сечения консоли при ее изгибе, м.

Максимальный изгибающий момент нажимной консоли в ее напряженной точке А равен:

Мизг=Рх1,(5.3)

Где Р - усилие, необходимое на вдавливание шпалерного столба, Р = 10 кН; / - рабочая длина нажимной консоли, / = 0,95 м.

В нашем случае консоль изготавливается из металла прямоугольного сечения, тогда момент сопротивления сечения консоли при ее изгибе будет равен:

(5.4)

Bh2wx =

Где Ъ и h - ширина и высота нажимной консоли в поперечном ее сечении (рис. 5.2), 6 = 0,16 ми h = 0,08 м.

С учетом формул (5.2), (5.3) и (5.4) максимальное напряжение будет равно:

6Р1 6x10x0,95

= 5,6x10 кН/м2

Bh2 0,16х0,082

Сравнивая допустимое и действительное напряжение видно, что условие прочности выполняется, Т. е.:

^max ^ Н

5,6 х 104 кН/м2 < 20 х Ю4 кН/м2

Рис. 5.2 - Сечение нажимной консоли

Данные расчеты показали, что условие (5.1) выполняется, и принятый в конструкции консоли ее размер 0,16 х 0,08 м позволяет выдержать усилие, создаваемое при вдавливании шпалерных столбов.

5.2 Расчет пружины упора держателя на прочность

Цилиндрические винтовая пружина, используемая в конструкции держателя столбов, а именно в упоре (рис.5.3), испытывает сжимающие нагрузки в рабочем состоянии при удержке штамбового столба. Рассчитаем пружину на прочность по касательным напряжениям.

Условие прочности пружины [7]:

К(5.5)

Где т - расчетное напряжение в поперечном сечении витка;

К— коэффициент, учитывающий влияние кривизны витков:

4с+ 2

К =

Ас -3(5.6)

Где с =

А)

D

Индекс пружины;

F - сила, сжимающая пружину, Н; D0 - средний диаметр пружины, мм; d - диаметр проволоки, мм.

1 - пружина; 2 - основание упора; 3 - упор; 4 - гайка

Допускаемое касательное напряжение [т] зависит от класса и разряда пружины и от материала проволоки. Для пружин из стальной углеродистой проволоки принимаем:

Н = 0,4<7, (5.7) где су - предел прочности для углеродистой проволоки, сг= 1300.. .1650 МПа.

Выбираем для пружины стальную углеродистую проволоку III класса по ГОСТ 9389-95 и находим по формуле (5.7):

[г] = 0,4x1400 = 560 МПа.

На основании формулы (5.6), задавшись индексом пружины с = 8 и вычислив коэффициент:

/ 4x8 + 2 11-7

К =------------------------------------------------------------ = 1,17

4x8-3

Находим диаметр проволоки:

7^ Ј8Fc 1,17x8x150x8
а > А—г =------------------------------------------------------------ = 2,53мм

V яг[г] V 3,14x560 где F2- сила сжатия пружины в рабочем состоянии, F2 =150 Н

F2 = 1,2xi? l =1,2x125 = 150 Н, (5.8) где F] - сила, действующая на пружину в свободном состоянии, F; = 125Н. Принимаем d = 2,8 мм; D0 = с х d = 8 х 2,8 = 22,4 мм. Определяем число рабочих витков пружины по формуле:

Z = ^, (5.9)

Где G— модуль сдвига, для стали G = 8 х 10 МПа; Я - осадка пружины:

3x150

Я - 3^

F2-Fl 150-125

(5.10)

Тогда

 

Z =

8х104х2,82х18

8х150х22,43

Принимаем Z = 7 витков. Полное число витков определим по формуле:

Z1=Z + 2 = 7 + 2 = 9mT

Определим шаг пружины по формуле:

6,6

(5.11)

1

T = d + — + SP =2,8+ ^ + 0,1x10 = 5,8 мм.

(5.12)

Определяем высоту пружины при полном сжатии по формуле: H3=(Z - 0,5) х d = (9 - 0,5) х 2,8 = 23,8 мм.

(5.13)

Определяем высоту свободной пружины по формуле:

Я0 = Я3 + Z(t - d) = 23,8 + 9 х (5,8 - 2,8) = 50,8 мм. Вычисляем отношения Н0/ D0 = 50,8/22,4 = 2,3 Так как условие устойчивости пружины удовлетворяет требованию:

(5.14)<2,6,

(5.15)

То проверка пружины на устойчивость не требуется.

5.3 Расчет сварного соединения на прочность

Рассмотрим сварное соединение основания упора с основанием держателя (рис.5.4)

Условие прочности сварного шва имеет вид [7]:

Р

Т =

/х 0,7/i

(5.16)

Где Р - усилие, действующее на шов, Р= 0,15 МПа; / - длина шва, / = 2лР = 2 х 3,14 х 0,04 = 0,25 м; 0,7Ъ— наименьшая ширина площадки среза; h - ширина шва, h — 10x10" м; [тш] - допускаемое напряжение на срез швов.

Допускаемое напряжение [тш ] для шва принимают в зависимости от типа используемых электродов, обычно:

[rJ = 0,5...0,7H, (5.17)

Где [а] - допускаемое напряжение на растяжение основного свариваемого металла.

<

Т =

В нашем случае стойка изготавливается из Ст. З, для которой [а] = 160 МПа. Тогда:

0,15

0,5...0,7[а];

\-3

0,25x0,7x10x10"

85,7 МПа< 96 МПа Условие прочности сварного шва выполняется. Значит, выбор шва был сделан правильно: сварной шов по ГОСТ 5264-90.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенной работы можно сделать вывод о том, что агрегаты для установки и извлечения шпалерных столбов являются менее производительными и маневренными при выполнении данной операции.

Предлагаемый агрегат позволяет точно устанавливать столбы и предотвращать их излом при извлечении. Проведенные расчеты предлагаемого агрегата, а именно его основных составляющих свидетельствуют о том, что данная предлагаемая конструкция может быть изготовлена в мастерских хозяйства и больших капитальных вложений не потребует.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Научно обоснованная система земледелия республики Крым / Е. В. Николаев, В. П. Гордиенко. - Симферополь: Ред. отдел Крымского комитета печати. 1994. - 352 с.

2.  Рационализаторы - виноградарям: Справ. изд./ Сост. Беренштейн И. Б. Симферополь: Таврия, 1985. - 112 с, ил.

3.  А. С.№933045 СССР, МКИ A01G17/16. Агрегат для запрессовки столбов / В. В. Бычков, Б. Ш. Кишневский. Заявлено 10.09.80; Опубл.

07.06.82, Бюл.№21,-4с.

4. А. С.№ 1014523 СССР, МКИ A01G17/16. Устройство для запрессовки
шпалерных столбов. / Е. П. Гопанов. Заявлено 16.10.83; Опубл.

30.04.83, Бюл.№16, 4 с.

5.  А. С.№1436936 СССР, МКИ A01G17/16. Агрегат для установки шпалерных столбов. / К. П.Таушанжи, П. И.Островский, А. В.Сулима. Заявлено 16.02.87; Опубл. 15.11.88, Бюл.№42, 4 с.

6.  А. С.№978779 СССР, МКИ A01G17/16. Агрегат для установки шпалерных столбов. / В. П. Райлян, А. И. Милыптейн, Н. Е. Кирпич и Р. П.Хачатурян. Заявлено 06.06.77; Опубл. 07.12.82, Бюл.№42, 4 с.

7.  Биргер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник - М.: Машиностроение, 1979 - 630 с.