Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗУБОВЫЕ БОРОНЫ И КУЛЬТИВАТОРЫ
Назначение и разновидности
Назначение. Основные задачи дополнительной предпосевной обработки почвы сводятся к выравниванию поверхности поля, рыхлению и перемешиванию поверхностного слоя, уничтожению всходов сорняков. Главная цель - создать наиболее благо приятные условия для заделки семян на небольшую одинаковую глубину, дружного появления всходов и последующего роста и развития растений.
Необходимость в обработке почвы возникает и в период ве гетации растений. В это время рыхлят и перемешивают поверх ностный слой почвы в междурядьях и уничтожают сорняки.
Разновидности рабочих органов. Зубья (рис.1) - рабо чие органы борон. В зависимости от веса, приходящегося на один зуб, который определяют делением веса секции (звена) на число входящих в нее зубьев, различают легкие бороны (5...10 Н), средние (12...15) и тяжелые (16...20 Н). На тяжелых и средних боронах устанавливают зубья квадратного сечения (рис.1, а), на легких (посевных) - круглого (рис.1, б). Тяжелые бороны применяют для дробления глыб (пла стов) после вспашки, обработки лугов и пастбищ. Средние -для разбивания комьев, уничтожения всходов сорняков, боро нования всходов зерновых и технических культур. Легкие - для разрушения поверхностной корки, выравнивания поверхности поля перед посевом, заделки семян и минеральных удобрений. Чтобы комья и растительные остатки не забивали борону, длина (высота) зубьев должна быть в 2...3 раза больше глубины об работки почвы.
Рис.1 - Типы зубьев борон:
а – тяжелой и средней; б - легкой; в...д - сетчатых; е - прополочной; ж - луговой
Зубья сетчатых борон изготавливают из пружинной проволоки d = 8...10 мм l = 180...210 мм. Они бывают с заостренными (рис.1, в), ножевидными (рис.1, г) и тупыми (рис.1, д) концами. Благодаря шарнирному соединению они хорошо копируют неровности поля и поэтому применяются для бороно вания как гладких, так и гребневых посадок. Прополочными боронами с пружинными зубьями (рис.1, е) (высота 410 мм) рыхлят почву на посевах при высоте растений до 35 см. Луго выми боронами с ножевидными зубьями (рис.1, ж) проче сывают дернину (скосом вперед), рыхлят на небольшую глубину и прорезают дернину (скосом назад). Кроме того, в сочетании со скребками их применяют для разравнивания кротовин и дру гих неровностей почвы, а также растаскивания навоза. Зуб работает как двугранный клин. Переднее ребро его раскалывает почву, а грани раздвигают ее, сминая и перемешивая частицы. Зуб круглого сечения работает как сдвоенный клин, у которого угол у изменяется от 90° до нуля.
Лапы - рабочие органы культиваторов, плоскорезов-глубокорыхлителей, а также свеклокомбайнов и свеклоподъем ников. На культиваторах устанавливают лапы трех типов: по лольные (плоскорежущие), универсальные и рыхлительные. Ос новными параметрами лап, определяющими их форму и характер воздействия на почву, служат углы раствора у, крошения а, установки к горизонту е и заострения i; ширина захвата Ь. В зависимости от величины и соотношения этих параметров в большей или меньшей мере проявляется полольная или рыхлительная функция лап.
Полольные, или плоскорежущие, лапы разделяются на одно сторонние, или бритвы (рис.2, а), и стрельчатые (рис.2, б). Характерная особенность - малый угол α = 9...100 (ε = 15...180), вследствие чего почву они практически не крошат. Главная функция - подрезание сорняков, т. е. резание лезвием, а основной параметр - угол γ, так как от его значения зависит режим резания - со скольжением или без него. Ширина захвата бритв b = 8,5...16,5 см, угол раствора γ = 28...320 ; стрельчатых лап - b = 14,5...33 см, 2γ = 60...700. Угол заострения i = 12...150. Глубина обработки 4...6 см.
Рис.2 - Типы лап культиваторов:
а - односторонняя плоскорежущая (бритва); б - стрельчатая универсальная; в - долотообразная рыхлительная; г - оборотная; д - копьевидная; е - оку чивающая; 1 - наральник; 2 - лемех; 3 - грудь отвала; 4 - стойка; 5 - крыло отвала
Универсальные лапы (стрельчатые по форме) имеют значи тельно больший угол крошения (α = 16...180), ε = 25...300, благодаря чему не только подрезают сорняки лезвием, но и крошат почву. Ширина захвата b = 22,0…38,5 см, глубина обработки до 12 см; для работы на песчаных почвах 2γ = 75...800, для липких черноземных и глинистых - 55...600.
Рыхлительные лапы разделяются на долотообразные (рис.2, в), оборотные (рис.2, г) и копьевидные (рис.2, д). Характерная особенность - угол крошения изменяется по высоте лапы: α = f(z). У долотообразных b = 2,0 см, α0 = 400, глубина обработки до 16 см, они предназначены для обработки междурядий без вынесения влажной почвы на поверх ность. Оборотные лапы закрепляют на жестких или пружинных стойках; на жестких α0 = 40...450, глубина обработки до 25 см; на пружинных α0 = 25...300, глубина обработки до 12 см. Угол 2γ = 60...700, ширина захвата b = 35...65 мм. При из нашивании одного конца поворачивают другим. Копьевидные лапы (см. рис.2, д), имея аналогичные параметры, лучше вы чесывают сорняки.
Окучивающие лапы, или окучники (рис.2, е), предназ начены для окучивания культурных растений и уничтожения сорных путем засыпания почвой и подрезания. Окучник состоит из начальника 1, неразъемного двустороннего корпуса, вклю чающего право- и левооборачивающие лемеха 2 и отвалы 3, из стойки 4 и крыльев 5. Наральник сменный, крылья снабжены пазами, позволяющими регулировать высоту валика гребня в зависимости от высоты растений. Высота гребней достигает 25 см при глубине обработки до 16 см. Так как окучник не имеет открытой борозды и должен поднимать почву снизу и перемещать ее наверх гребня, то геометрическая форма его рабочей по верхности сложнее, чем плужного корпуса.
Аналогично устроены арычники-бороздорезы (бороздоделатели) и лапы-отвальники.
Размещение рабочих органов
Зубовые бороны. Для равномерной обработки почвы зубья борон необходимо располагать так, чтобы каждый зуб проводил самостоятельную бороздку и расстояние между соседними бо роздками было одинаковым. Чтобы уменьшить вероятность за бивания бороны глыбами и растительными остатками, зубья должны располагаться возможно дальше один от другого. Для устойчивого хода бороны необходимо, чтобы поперечные силы реакции почвы были одинаковыми с обеих сторон каждого зуба. Это достигается, когда с обеих сторон зуба находится нетро нутая почва или когда зуб проводит свою борозду между бо роздами, расположенными на одинаковом расстоянии от него.
Этим требованиям наиболее полно удовлетворяет размещение зубьев по разверткам многоходового винта (рис.3). Пусть АВ - развертка винтовой линии на плоскость. Тогда шаг винта t = AB cos α , где α - угол наклона винтовой линии к обра зующим цилиндра. У многоходового винта t = kb, где к - число ходов; b - смещение одной развернутой винтовой линии отно сительно другой.
Через точки пересечения разверток винтовых линий с обра зующими цилиндра, расположенными на равном расстоянии одна от другой (рис.3, а), можно провести наклонные линии CD, которые можно рассматривать как развертки винтовых линий обратного направления с числом кг ходов и шагом t1.
При построении зубового поля зубья размещают в точках пересечения разверток винтовых линий с образующими цилиндра (поперечными планками), расположенными на одинаковом рас стоянии одна от другой (см. рис.3, а), или в точках пе ресечения разверток винтовых линий прямого и обратного на правления (рис.3, б). В первом случае получают борону «зигзаг», во втором - тяжелые и средние скоростные зубовые бороны. Каждый зуб проделывает отдельную бороздку, когда число М поперечных планок и число k ходов взаимно простые, т.е. не имеют общего множителя. Как правило, М = 5, k = 3. Так как M = k + k1, то k1 = 2.
Число междурядий на отрезке b (см. рис.3, а) равно числу М поперечных планок (рядов зубьев). Следовательно, b = Ма, где а - расстояние между соседними следами (между рядье). Каждая борона состоит, как правило, из трех одина ковых звеньев, соединенных общей вагой и цепями.
Рис.3 - Схемы размещения зубьев на секции (звене) бороны:
а – в точках пересечения разверток винтовых линий с по перечными планками; б - то же, прямого и обратного на правлений
Культиваторы. По назначению культиваторы разделяют на орудия для сплошной обработки (паровые), для междурядной обработки (пропашные) и универсальные. На паровых культи ваторах, чтобы увеличить расстояние между смежными лапами в ряду, их размещают на раме в два или три ряда. При этом расстояние между смежными лапами в ряду увеличивается по сравнению с расстоянием между их следами в 2...3 раза. Односторонние и стрельчатые полольные и универсальные лапы для полного подрезания сорняков устанавливают с перекрытием Δb = 50...70 мм, а рыхлительные лапы - с недорезом, с учетом распространения зоны деформации почвы на все пространство между смежными следами лап (рис.4).
Расстояние lр между рядами лап выбирают из условия пред отвращения забивания культиватора растительными остатками с учетом зоны распространения деформации почвы по ходу лапы. При этом величина lр должна быть больше, чем расстояние L, на которое распространяется деформация почвы по ходу лапы. Обычно значение lр принимают равным 350...550 мм. Как правило, для выравнивания нагрузки на лапы переднего и заднего рядов во втором ряду устанавливают лапы большей ширины захвата, чем в первом, т. е. b2 > b1 (рис.4, а).
В пропашных культиваторах лапы на раме размещают с учетом ширины S междурядий и защитной зоны е (рис.4, б и в). Ширина междурядья зависит от особенностей сельскохозяйст венной культуры и зоны ее возделывания, размер защитной зо ны - от развития корневой системы культурных растений, типа рабочих органов и глубины обработки.
Лапы можно размещать в два (см. рис.4, в) и три (см. рис.4, б) ряда. Когда в одном междурядье располагают стрельчатые лапы и бритвы, то первые устанавливают впереди вторых (бритв). При таком размещении получаются более равно мерная глубина и ровная поверхность взрыхленного междурядья. Подкормочные ножи устанавливают в первом ряду, полольные лапы - во втором. Чтобы растения не засыпались почвой, осо бенно при работе на повышенных скоростях, устанавливают за щитные диски и щитки.
Ширину захвата лап можно выбрать, исходя из следующих выражений (см. рис.4):
при трехрядном размещении
b1 + 2b2 = S + 2 (Δb - e); (1)
при двухрядном размещении
b1 + b2 = S + Δb - 2e); (2)
Рис.4 - Схемы размещения лап культиваторов:
а - парового; б - пропашного, трехрядное; в - то же, двухрядное
Как правило, ширина захвата культиватора должна равняться ширине захвата сеялки, производившей посев. Тогда на крайних секциях, предназначенных для обработки стыковых междурядий, устанавливают неполный комплект лап (на одну меньше).
Колеса размещают под рамой или перед ней. Установка перед рамой отрицательно влияет на равномерность глубины хода лап, особенно последнего ряда. При размещении под рамой диаметр колес должен быть небольшим, что приводит к образованию глубокой колеи и увеличению тягового сопротивления культи ватора. В пропашных культиваторах колеса размещают так, чтобы продольные оси их симметрии совпадали с осями между рядий и расстояние от края обода до оси. рядка было не мень ше 15 см.
Способы крепления рабочих органов к раме
Различают жесткое и шарнирное соединения рабочих органов с рамой. Жесткое характерно для зубовых борон, шарнирное - для культиваторов.
Система жесткого крепления отличается простотой конст рукций. При таком соединении копирование рельефа в продоль ном направлении зависит от длины рамы, в поперечном - от ширины захвата орудия. При жестком соединении недостаточно копируется микрорельеф поля, не выдерживается постоянная глубина хода рабочих органов по ширине захвата.
Шарнирные соединения могут быть одно- и многошарнирными. Одношарнирное характеризуется тем, что стойки (рис.5, а) вместе с рабочим органом 7 и поводком 2 шарнирно связаны с брусом 1 рамы машины. Различают индивидуально-поводковую и секционную одношарнирную системы крепления. При индивиду ально-поводковой системе к каждому поводку присоединяют по одному рабочему органу (лапы культиваторов для сплошной обработки почвы, а также сошники зерновых и универсальных сеялок), а при секционной - несколько рабочих органов (навесные хлоп ковые культиваторы, лущильники и т. д.).
Рис.5 - Схемы крепления рабочих органов к раме:
а - одношарнирное; б - четырехзвенное; 1 - брус рамы; 2 - поводок; 3 - двуплечий рычаг; 4 - нажимная пружина; 5 - штанга; 6 - стойка; 7 - рабочий орган; 8 - колесо рамы; 9 и 11 - звенья параллелограммного механизма; 10-опорное колесо секции
Рабочий орган заглубляется под действием силы тяжести Gc секции, вертикальной составляющей реакции Rxz на рабочие органы, а также силы сжатия Fn нажимной пружины 4. Макси мальная глубина ограничивается упорами штанг 5, ребордами (полозками) или каточками.
При одношарнирной системе лучше, чем при жестком крепле нии, копируется рельеф поля.
В четырехзвенной системе крепления (рис.5, б) стойка 6 (звено BC вместе с рабочим органом 7 прикреплена к брусу 1 (звено AD) рамы машины через поводки 9 и 11 (звенья АВ и DC). Чаще всего применяется четырехзвенная система с параллелограммным механизмом, в котором звено АВ параллельно DC, a AD параллельно ВС. Опорное колесо 10 секции копирует мик рорельеф поля. Движение колеса по неровностям приводит к относительному перемещению звена ВС. При этом угол установки рабочего органа к поверхности поля не изменяется. Параллелограммная система применяется для крепления лап в пропашных культиваторах, сошников в свекловичных и кукурузных сеялках, а также в посадочных машинах. При такой системе лучше копи руется микрорельеф поля и рабочие органы выдерживают задан ную глубину хода.
Заглубление рабочих органов определяется силой тяжести Gc и реакцией Rxz. Положение звеньев АВ и DC механизма влияет на заглубление и на реакцию Rкс, действующую на колесо.
Четырехзвенная система крепления рабочих органов более громоздкая, чем жесткая или одношарнирная, многошарнирность снижает устойчивость хода рабочих органов в горизонтальной плоскости.
Угол установки рабочих органов во всех системах крепления достигается поворотом стойки относительно поводка. В параллелограммной системе можно изменять длину верхнего звена АВ, что влияет и на угол установки.
Настройка, требования к качеству обработки, энергоемкость процесса
Настройка на заданные условия работы. Настройка пропаш ных культиваторов включает установку их на заданную глубину обработки почвы и расстановку лап для обработки междурядий, а паровых - ограничивается лишь первым мероприятием. Чтобы установить на заданную глубину как пропашной, так и паровой культиватор, его нужно разместить на ровной площадке, под опорные колеса подложить бруски толщиной а - (2...4) см, раму перевести в горизонтальное положение. Плоскорежущие и универсальные стрельчатые лапы своими лезвиями должны опираться на площадку, а в процессе настройки на обработку тяжелых почв - наклоняться вперед на 2...30 (наклон в об ратную сторону не допускается). При расстановке лап в меж дурядьях учитывают соотношения (1) и (2).
Требования к качеству обработки. При бороновании рыхлят верхний слой почвы и крошат комья, выравнивают поверхность поля, разрыхляют поверхностную корку на посевах озимых, уничтожают сорняки, заделывают семена и удобрения, вычесы вают отмершие растения на лугах. После боронования поле должно быть ровным, глубина обработки - 3...4 см, размер комьев - до 5 см, глубина борозд - не более 3 см, количество поврежденных растений - до 5%.
Культивацию проводят, как правило, на глубину 6...12 см поперек вспашки, каждую последующую - перпендикулярно к предыдущей. Предпосевную культивацию выполняют на глубину заделки семян. После культивации верхний слой почвы должен быть мелкокомковатым, поверхность поля и дно борозды - ров ными, все сорные растения - срезанными. Высота гребней взрыхленного слоя не должна превышать 4 см, неравномерность глубины обработки ± 1 см.
Энергоемкость процесса обработки почвы. Глубина обработки почвы зубовыми боронами и культиваторами изменяется в отно сительно узком диапазоне и значительных изменений тягового сопротивления не вызывает. Поэтому, как правило, их тяговое сопротивление определяют ориентировочно по формуле, не учи тывающей изменения глубины обработки:
Р = КВ, (3)
где К - удельное сопротивление орудия, кН/м; В - ширина его захвата, м.
Величина К зависит от механического состава и состояния почвы, рабочей скорости и других факторов.
Ориентировочные значения удельного сопротивления орудий, К, кН/м
|
Бороны: зубовые средние зубовые тяжелые сетчатые пружинные луговые с ножевидными зубьями |
0,4…0,7 0,6…0,9 0,45…0,65 1,5…4,0 1,5…2,3 |
|
Культиваторы: паровые с полольными лапами штанговые |
1,2…2,4 1,6…2,6 |