- •1.0. Обоснование основных параметров и анализ технологических свойств лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга
- •1.1. Способы образования лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга
- •1.3. Обоснование параметров направляющей кривой
- •1.4. Углы γ образующих со стенкой борозды и законы их изменения
- •2. Рабочее сопротивление плугов и определение числовых характеристик тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих машин
- •2.1. Сила тяги плуга
- •2.2. Определение коэффициентов формулы в.П. Горячкина на основе опытных данных
- •3. Обеспечение устойчивости хода навесного плуга по глубине и ширине захвата
- •3.1. Силы, действующие на плуг
- •3.2. Равновесие навесного плуга в вертикально-продольной плоскости
- •Основные показатели плугов с изменяемой шириной захвата
- •3.3. Уравновешивание плуга в горизонтальной плоскости
- •4. Основные технологические показатели работы почвенной фрезы
- •4.1. Уравнение движения ножа фрезы
- •4.2. Скорость резания и абсолютная скорость движения рабочего органа
- •4.3. Гребнистость дна борозды
- •4.4. Длина пути резания
- •4.5. Угол установки рабочего агрегата
- •4.6. Мощность, необходимая для работы фрезы
- •5. Изучение свойств зубового поля бороны
- •5.1. Назначение и основные типы борон
- •5.2. Агротехнические требования к размещению зубьев бороны
- •5.3. Обоснование формы зубового поля бороны
- •5.4. Обоснование основных параметров зубового поля бороны
- •5.5. Основные выводы
- •5.6. Компьютерная программа анализа зубового поля бороны
- •5.7. Контрольный пример работы по программе «Борона (Borona)»
- •Контрольные вопросы
- •6. Обоснование основных параметров дисковых рабочих органов почвообрабатывающих машин
- •6.1. Классификация и характеристика основных типов дисковых орудий
- •6.2. Обоснование параметров сферических дисков
- •6.3. Расстановка дисков в батарее
- •6.4. Тяговое сопротивление дисковых рабочих органов
- •6.5. Условия равновесия дисковых машин
- •6.6. Возможности компьютерной программы «Диски» при анализе работы сферических дисков
- •7. Обоснование основных параметров рабочих органов культиваторов
- •7.1. Обоснование формы лапы культиватора
- •7.2. Размещение лап на раме культиватора
- •8. Технологический процесс, осуществляемый центробежными дисковыми рабочими органами машин для внесения удобрений
- •8.1. Уравнение движения удобрений по лопасти диска
- •8.2. Определение дальности полета удобрений, рассеваемых центробежным диском
- •9. Технологический процесс, осуществляемый зерновой сеялкой
- •9.1. Истечение семян через отверстия питающих емкостей
- •9.2. Определение рабочего объема катушки, обеспечивающего заданную норму высева семян
- •9.3. Вынос семян катушечным высевающим аппаратом
- •9.4. Процессы бороздообразования и заделки семян в почву сошником
- •9.5. Устойчивость сошника
- •9.6. Динамическая модель сошника
- •9.7. Характеристика функций внешних возмущений, действующих на механическую систему в условиях нормального функционирования
- •9.8. Возможности компьютерной программы "Сеялка, (Sejlka)" при анализе работы посевных машин
- •1. Определение характеристик технологического процесса работы мотовила уборочных машин
- •1.2. Кинематика мотовила
- •1.3. Условие входа планки в хлебную массу и обоснование параметров мотовила
- •1.4. Совместная работа мотовила с режущим аппаратом
- •Определение величины пучка стеблей, захватываемых планкой
- •2. Анализ технологического процесса кошения растений
- •2.1. Обоснование скорости ножа при резании растений
- •2.2. Механизмы привода режущих аппаратов и их характеристика
- •2.2.1. Кривошипно-шатунный механизм
- •2.3. Диаграмма движения сегмента
- •2.4. Обоснование формы сегментов режущих аппаратов с возвратно-поступательным движением ножа
- •2.5. Анализ работы аппаратов для бесподпорного среза растений
- •2.6. Расчет мощности, необходимой для привода режущего аппарата
- •Литература
- •3. Анализ технологического процесса обмолота зерна
- •3.1. Физико-механические свойства колосовых культур
- •Пропускная способность молотильного аппарата
- •3.2. Динамическое уравнение барабана и его анализ
- •3.3. Скорость хлебной массы в подбарабанье
- •3.3. Модель процессов обмолота и сепарации зерна через решетку подбарабанья
- •4. Анализ технологического процесса выделения зерна на соломотрясе
- •4.1. Основные типы соломотрясов
- •4.2. Кинематические характеристики клавишного соломотряса
- •4.3. Основные уравнения соломотряса
- •4.3.1. Первое основное уравнение соломотряса
- •4.3.2. Второе основное уравнение соломотряса
- •4.4. Обоснование кинематического режима соломотряса
- •4.5. Уравнение сепарации зерна и определение потерь урожая при использовании соломотряса
- •Пример обоснования основных размеров соломотряса, для комбайна с пропускной способностью 5 кг/с.
- •5. Анализ технологических показателей и обоснование режимов работы грохота уборочных машин
- •5.1. Взаимодействие плоского решета с обрабатываемой средой при просеивании компонентов смеси
- •5.2. Уравнение движения рабочей поверхности грохота
- •5.3. Дифференциальные уравнения относительного перемещения вороха по поверхности решета
- •5.3.1. Дифференциальное уравнение относительного перемещения вороха для правого интервала
- •5.3.2. Дифференциальное уравнение относительного перемещения вороха для левого интервала
- •5.4. Анализ дифференциальных уравнений относительного перемещения материала по грохоту
- •5.4.1. Условия сдвигов вверх по решету
- •5.4.2. Условия сдвигов вниз по решету
- •5.4.3. Условия отрыва вороха от решета
- •5.5. Скорость относительного перемещения материала по поверхности грохота
- •5.6. Толщина слоя вороха на решете грохота
- •Литература
- •6. Вентиляторы, их теория и расчет
- •Влияние формы лопастей вентилятора на основные показатели его работы
- •Основные соотношения вентиляторов
- •Механическое подобие вентиляторов
- •Характеристики вентиляторов
- •Универсальные характеристики
- •Пример расчета основных параметров вентилятора методом подобия
- •7. Анализ технологического процесса сушки сельскохозяйственных материалов
- •7.1. Характеристика свежеубранного зерна
- •7.2. Зерно как объект сушки
- •7.2.1. Влажность зерна и формы связи влаги с семенами
- •7.2.2. Теплофизические свойства семян и зерновой массы
- •7.3. Основные свойства воздуха как агента сушки
- •7.3.1. Влажность воздуха
- •7.3.2. Теплофизические характеристики влажного воздуха (теплоносителя)
- •7.4. Взаимодействие воздуха и высушиваемого материала
- •7.4.1. Статика процесса сушки
- •7.4.2. Кинетика процесса сушки
- •7.4.3. Динамика процесса сушки
- •7.5. Определение основных технологических показателей процесса сушки
- •Литература
- •8. Составление схемы очистки семян сельскохозяйственных культур
- •8.1. Требования, предъявляемые к семенному и продовольственному зерну
- •8.2. Основные принципы и приемы очистки и сортирования зерна
- •8.3. Закономерности изменения физико-механических свойств семян
- •8.4. Составление схемы очистки семян
- •8.5. Определение вероятностных характеристик очистки семян
- •9. Анализ технологических свойств цилиндрического триера
- •9.1. Форма ячеек триера
- •9.2. Движение зерна внутри ячеистого цилиндра
- •9.2.1. Определение границ зоны выпадения семян из ячеек
- •9.2.2. Движение частиц после отрыва от ячеистой поверхности
- •9.2.3. Зависимость формы траекторий от показателя кинематического режима работы триера
- •9.3. Обоснование основных размеров триера
- •Пример обоснования размеров цилиндрического триера
2. Рабочее сопротивление плугов и определение числовых характеристик тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих машин
2.1. Сила тяги плуга
Рациональное использование механической энергии на пахоту ставит задачей изучение тягового усилия, расходуемого плугом в различных условиях работы. Данные динамометрических измерений силы тяги лежат в основе испытаний плугов, поскольку в значительной мере характеризуют их качество. К сожалению, результаты измерения сопротивления почвы плугу не отличаются постоянством, что может вызвать и ошибочные выводы. Нужно дополнительно знать размеры обрабатываемого пласта, тип почвы, ее состояние и т.д. А поскольку никогда не может повториться вся сумма условий опытов, то результаты тяговых измерений могут быть сопоставимы только при одновременных сравнительных испытаниях.
Но и при таких исследованиях невозможно добиться одинаковых условий. Могут отличаться от заданного фактические размеры пласта, скорости агрегата, причем очень часто различия в сопротивлении вполне соизмеримы с неравномерностью условий испытания.
В связи с необходимостью приведения опытных данных к сопоставимым результатам возникла необходимость в установлении зависимости между технологическими показателями вспашки, такими как размеры пласта, тяговое сопротивление, скорость машины и свойства почвы.
В качестве первой попытки обобщения многочисленных опытных данных динамометрирования плугов было использование формулы, распространенной тогда в теории резания металлов [1]:
,
где Р - сила сопротивления резанию;
a, b - глубина пахоты и ширина пласта;
A, α, β - коэффициенты, устанавливаемые опытным путем.
К сожалению, аналогия между процессом резания металлов и вспашкой оказалась неудачной по следующим причинам:
1. Геометрия рабочих органов плуга и резца значительно отличается, поскольку цель обработки у них разная. То, что является отходом при точении (стружка), при вспашке составляет цель всей работы. Отсюда, особые требования к продуктам обработки.
2. Плуг необходимо перемещать по полю, следовательно, на расход энергии и тяговое сопротивление будет влиять масса орудия, в то время как масса резца никакой особой роли играть не может.
3. Формула не учитывает скорость резания, т.е. справедлива лишь для узкого диапазона скоростей, при которых получены опытные данные. Без учета скорости формула превращается в более или менее удачную эмпирическую зависимость, описывающую результаты опытов.
Для более точного выяснения состава формулы сопротивления почвы движению плуга необходимо выявить природу важнейших компонентов этого сопротивления с физической точки зрения.
Так, имеется три основных составляющих силы сопротивления почвы [1]:
,
где Р - горизонтальная составляющая сила тяги плуга;
Р1 - сила сопротивления перемещению плуга по полю, включающая в себя силы трения почвы о рабочие органы, сопротивление перекатыванию колес и т.д.;
Р2 - сопротивление почвы деформации;
Р3 - сила, необходимая на отбрасывание пласта в сторону с некоторой скоростью, пропорциональной скорости движения агрегата.
Анализ Р1 показывает, что вообще говоря, все виды сопротивления на перемещение плуга по полю зависят от силы веса плуга, т.е.
, (2.1)
где f - коэффициент, по своей природе напоминающей коэффициент трения, хотя состав его гораздо более сложен, чем в обычном трении.
Второй член формулы Р2 по общим законам сопротивления материалов пропорционален площади поперечного сечения деформируемой среды:
, (2.2)
где k - коэффициент сопротивления почвы деформации.
Третий член формулы учитывает необходимое сообщение кинетической энергии отбрасываемому пласту. Пусть около рабочих органов в единицу времени проходит почва с массой и отбрасывается в сторону со скоростьюV1, пропорциональной скорости агрегата, т.е.
.
Кинетическая энергия пласта
.
Но Т - это работа в единицу времени (в одну секунду), т.е.
,
где l1 - путь, проходимый машиной в единицу времени, то есть скорость V, тогда
,
или
.
Масса почвы, обрабатываемая плугом в единицу времени, будет равна:
,
где γ - объемный вес почвы, тогда
.
Если ввести обозначение
,
то
. (2.3)
Таким образом, формула для определения тяги, необходимой для преодоления всех видов сопротивлений почвы, определится так:
. (2.4)
Часто эту зависимость называют рациональной формулой В.П.Горячкина. При ее выводе, идеализируя явления, пренебрегают трением почвы о корпус, работой лезвия, разной скоростью полета частиц почвы, зависимостью сопротивления деформации от скорости, различаем коэффициентов трения качения (для колес) и скольжения (для лезвий лемехов и полевых досок), отличием реакций на опорах полунавесного или прицепного плугов и т.д.