Профилирование рабочей поверхности плужного корпуса

Лабораторная работа№1.

Профилирование рабочей поверхности плужного корпуса

Время 5 часов

Содержание работы:

1. Построить три проекции поверхности плужного корпуса по коор-динатам, определенным при помощи профиломера.

2. Определить тип лемешно-отвальной поверхности.

Указания к работе:

Большинство отвалов, изготавливаемых в настоящее время, относятся к группе отвалов с горизонтальными образующими. Их рабочая поверхность может быть построена перемещением прямолинейной образующей АВ (рис.1) параллельно дну борозды по некоторой направляющей кривой СД, расположенной в вертикальной плоскости CODE, перпендикулярной лезвию лемеха AB. Касательная к направляющей кривой СD, проведенная через лезвие лемеха (точку С ), в плоскости СODE образует с дном борозды угол ε_0, характеризующий установку лемеха к дну борозды. При движении образующей по направляющей кривой без изменения угла γ- между образующей и стенкой борозды в горизонтальной плоскости получается поверхность, называемая цилиндрической. Поверхность, у которой угол γмежду образующей и плоскостью стенки борозды изменяется в зависимости от высоты расположения над плоскостью дна борозды, носит название цилиндра. К цилиндроидальным поверхностям относятся культурные и полувинтовые отвалы.

Указанные типы отвальных поверхностей характеризуются значением углов, представленных в табл. I.

Таблица 1

Тип отвала	Значения углов, град.
ε γ0 γ0-γmin γmax-γ0
Культурная 25....30 40....45 1....2 5....7   Полувинтовая 22....27 35....40 2....4 1....15

Типы рабочей поверхности определяет с помощью профиломера В.П.Горячкина, который позволяет определить три координаты относительно трех, взаимно перпендикулярных плоскостей для любой точки, лежащей на рабочей поверхности корпуса.

Он состоит из рамы и горизонтальной плиты, вдоль передней кромки которой перемещается вертикальная стойка. На стойке имеется ползушка с иглой.

Если последовательно перемещать стойку вдоль плиты, поднимать или опускать ползун по стойке, выдвигать или убирать иглу, то легко можно совместить кончик иглы с любой точкой пространства под плитой.

Если кромку плиты принять за ось ОХ, стойку – за ось OZ, иглу - за ось ОУ и поместить на плиту корпус плуга, то можно замерить координаты любой точки отвальной поверхности.

Последовательность выполнения:

1. Поместить корпус плуга с накладкой так, чтобы лезвие лемеха было горизонтальным, а кривая обреза располагалась в плоскости, параллельной кромке плиты.

Правильность установки проверяется с помощью иглы. При горизонтальном расположении лезвия все его точки должны иметь одинаковые координаты Z,а при правильном положении по левого обреза – одинаковые У.

2. Наметить точки, координаты которых должны быть замерены (рис. 2). Для этого проводят секущие горизонтальные плоскости через характерные участки поверхности и в промежутках между ними с тем, чтобы расстояние между плоскостями по вертикали составляло 50-100 мм. Для цилиндроидальных корпусов достаточно в каждом горизонтальном сечении брать три точки, а для винтовых и других корпусов сложных очертаний по 5-7 точек.

3. По числу намеченных точек составляется таблица 2

Таблица 2

№ п/п

:

X

Y

Z

4. Замерить координаты, начиная с лезвия лемеха. Последовательно совмещаются точки 1,2,3, а затем игла остается неизменной. Необходимо следить за тем, чтобы игла при переходе от одной контурной точки к другой в том же горизонтальном сечении, не меняя своей установки по высоте.

Все характерные точки отвала я его поверхности, не попавшие в сечение, должны быть закоординированы особо. К таким точкам относятся: точки, характеризующие очертания носка лемеха и линии стыка лемеха с отвалом, верхняя точка кривой отвала, точки обреза крыла и. т.д.

По записанным координатам точек построим чертеж рабочей поверхности в трех проекциях (рис.3).

Построение нужно вести с нанесением осей координат: вверх идет- ось Z, вправо - ось У, влево - ось X; вниз ось X (или ось У).

Далее от нуля вверх на оси Z откладывают координаты секущих горизонтальных плоскостей и проводят образующие. В плоскости ZOY наносят координату У и получают контур, аналогично, в плоскости ZOX, откладывают координату X и описывают контур.

В плоскости XOY наносят положение образующих по координатным точкам (линии от секущих плоскостей). Они также представляют прямые линии, расположенные под определенными углами к оси X (или У). Аналогичным образом получают контур XОУ.

В плоскости XOY замерить изменение угла γ и определить тип лемешно-отвальной поверхности.

Лабораторная работа№2.

Время 1час

Содержание работы:

1.Определить углы трения и коэффициенты трения почвы по стале, дерево и стекло.

Указания к работе:

Рассмотрим частицу весом G,лежащую на поверхности (рис.1). В этом случае реакция опоры N=G и частица почвы находится в состоянии равновесия. Предпложим теперь , что, помимо силы на частицу еще действует горизонтальная сила Р, стремящаяся сдвинуть частицу по поскости. Состояние покоя не будет нарушено до тех пор, пока сила Р, не превзойдет некоторой определенной величины Р₀, т.е. Р ≥ Р₀. Силу Р₀=F₀ называют силой трения скольжения.

Для определения силы трения скольжения пользуются упрощоной формулой:

F= f*N (1)

где f –коэффициент трения скольжения.

Более точное уравнение для определения силы трения имеет следующий вид:

F=α*S_ф+β*N,

где α, β –константы трения;

S_ф – действительная площадь поверхности соприкосновения трущихся тел;

N– сила нормального давления.

Благодаря наличию трения, сила N¹ (равнодействующая сил)

оказывается отклоненной от направления нормали на угол φ, называемый углом трения :

Из уравнения I имеем:

тогда:

tgφ=f , (2)

Для определения коэффициента трения скольжения существуют различные методы.

Рассмотрим способ определения коэффициента трения скольжения с помощью горки Щучкина, т.е. с помощью наклонной плоскости (рис .2).

Суть способа заключается в том, что плоскость "ав" поднимают на такой угол ά, чтобы частица двигалась с равномерной скоростью. Этот угол математически выглядит так:

m*g*sinα = F = f*N = tgφ*m*g*cosα,

где m - масса частицы

g = 9,8 м/с² - ускорение свободного падения,

или же tgα = tgφ, (3)

откуда α = φ

На практике трудно получить равномерное движение почвы по наклонной поверхности.

Тогда угол ά задают больший, чем угол φ,

В этом случае тело движется с ускорением.

Уравнение можно написать: mj = m*g*sinα – f*m*g*cosα,

где j – ускорение частицы.

Откуда , (4)

Ускорение находят по формуле:

,

S – пройденный путь частицы, его замеряют;

υ₀ – начальная скорость м/с;

t – время прохождения частицы пути S, его также замеряют.

Если υ₀=0 то, после чего находится ускорение:

, (5)

Подставляя формулу получим:

; (6)

Последовательность выполнения:

1. Устанавливают горку в горизонтальную плоскость.

2. Три коробочки с почвой устанавливают на поверхность горки.

3. Плоскость поднимают до сдвига образцов и отмечают угол, при котором происходит начало движения каждого образца.

4. Опыт повторяют три раза, т.е. будет девять замеров.

Данные записываются в таблицу 1.

Закрепляя на плоскость разный листовой материал (железо, дерево, стекло), можно получить соответствующие углы и коэффициенты трения.

Таблица 1.

№ п/п	Трущииеся поверхности	φi	δi = φ - φi	(δi)2	m	σ	φист.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Для того, чтобы оценить проведенные замеры, математически отрабатывают полученные данные в следующей последовательности:

1.Находят среднее арифметическое значение угла трения

, (7)

где n – количество замеров

2.Определяют отклонение отдельного замера (погрешность каждого опыта)

, (8)

3. Определяют в каких пределах колеблется среднее арифметическое (погрешность всех замеров)

, (9)

4.Находят φ_ист= ± m, (10)

5. Определяют коэффициент вариации

, (11)

6.Определяют точность проведенного опыта

, (12)

7. Определяют коэффициент трения для соответствующего материала

№ п/п	Трущииеся поверхности	φ1	φ2	φ3	φi
	Дерево
	Сталь
	Стекло

Рис.2.1

Рис.2.2

Лабораторная работа №3.

Время 1 час

Содержание работы:

1. Определить зависимость между внешней нагрузкой и линейной величиной деформации почвы при вдавливании в нее твердого тела.

2. Определить коэффициент объемного смятия почвы и величину работы смятия.

Указания к работе:

Твердомер позволяет с некоторым приближением судить о функциональной зависимости, существующей между величиной линейной деформации сминаемой почвы и давлением между почвой и сминающим ее телом.

Твердомер состоит из штанги, посредством которой можно вдавливать в почву специальные насадки, определенных размеров и любой формы (цилиндрической, сферической, конической я др.) (рис. I)

Давление на штангу, а через нее и на посадку передается при нажиме на рукоятки через пружину; величина сжатия пружины зависит от давления вдавливаемой насадки на почву. Величины линейной деформации пружины У и почвы L записываются в виде диаграммы. На оси абцисс - величины давления насадки на почву. Лини ОАВСD нанесенная пишущим механизмом твердомера, характеризует зависимость между величинами смятия почвы L и давления на нее Р (рис. 2).

При внедрении в почву насадка твердомера величина деформации пружины, соответствующая линейной деформации почвы L, может быть либо замерена, либо записана в виде диаграммы.

Исследованиями установлено, что при внедрении в однородную по твердости почву насадка, имеющая форму цилиндра с плоским основанием, на диаграмме прибора отчетливо различимы три характерных участка (рис.2), соответствующие трем фазам деформации почвы. Начальная фаза деформации почвы характеризуется тем, что сопротивление почвы вдавливанию в нее насадки, приближенно, прямо пропорционально ее линейной деформации. Первая фаза деформации заканчивается при незначительном погружении насадки в почву на глубину L_а. Вторая фаза деформации почвы характеризуется затуханием, нарастания сопротивления ее вдавливанию насадка - участок АВ.

В этот момент впереди основания цилиндра образуется конусообразный нарост, который при дальнейшем внедрении в почву расклинивая ее. Третья фаза деформации почвы характеризуется тем, что при дальнейшем погружении насадка в почву сопротивление деформации остается почти постоянным (участок ВС ).

Глубина L_с погружения насадка при этом будет равна толщине пахотного горизонта. Дальнейшее внедрение насадка по вертикали сопровождается ростом сопротивления деформации почвы (участок СD), что объясняется большей твердостью подпахотного горизонта.

Последовательность выполнения:

1. Получить указанным выше способом твердомерную диаграмму, на которой представлена зависимость прилагаемого усилия от деформации почвы.

Численное значение давления определяется произведением калибра прибора на величину деформации пружины, что соответствует величине ординаты. Калибр твердомера определяется заранее и известен исполнителю данной работы.

Полученные диаграммы позволяют в первом приближении сделать вывод о том, что линейные деформации почвы пропорциональны

давлению на единицу поверхности сминаемой почвы; такое соотношение действительно до тех пор, пока удельное давление на почву не достигнет некоторого предела, при котором деформация почвы начинает возрастать без дальнейшего увеличения давления на нее. Этот предел удельного давления на почву можно назвать пределом сопротивления почвы.

Таким образом, в пределах прочностного сопротивления почвы зависимость линейной деформации почвы от удельного давления приближенно можновыразить уравнением:

q = q_о ·L, (1)

где q– удельное давление в H/см²,

q_о = р/V, (2)

q₀ – размерный коэффициент H/см²,

L - линейная деформация почвы в см.

Размерный коэффициент указывает, на сколько единиц силы возрастаем реакция почвы при смятии, когда ее объемная деформация возрастет на единицу объема, например, при вытеснении одного кубического сантиметра почвы путей вдавливания в нее постороннего тела.

Размерность коэффициента становится вполне очевидной, если принять, что сила реакции почвы при вдавливании в нее постороннего тела пропорционально сминаемой площади и глубине проникновения тела в почву, т.е. пропорционально объемной деформации почвы, выраженной в кубических единицах.

2. Отметить на диаграмме точку А - предела прямой пропорци-ональности. Измерить по оси Р величину деформации пружины в пределах прямой пропорциональности (расстояние от оси О до точки А)

Измерить величину L в см – деформацию почвы в пределах прямой пропорциональности, соответствующей точке А.

3. Определить объем сминаемой почвы:

V=S·L, cм² (3)

где S- площадь плунжера, см²

4.По величине Y (P) и калибру σ прибора найти усилие: P = δУ , Н.

Величина калибра указана в паспорте прибора δ=9н/мм².

5.Определить коэффициент объемного смятия почвы по формуле

𝑞₀ = P/V, Н/см³ (4)

6.Определить работу деформации почвы в пределах прямой пропорциональности (до точки А) по формуле:

A₁ = PL/2, Н·см. (5)

Численная величина работы имеет наименьшее значение в пределах прямой пропорциональности. В пределах текучести почвы (на диаграмме за точкой А) работа смятия почвы резко возрастает. Так, например, при деформации почвы на величину L_с полная работа смятия почвы выразится формулой:

A₂ = PL₁/2+P(L₂ – L₁), Н·см. (6)

Отчет о работе составить по таблице.

У, см	Р=δ·у, Н	L1, cм	S, см2	V=S·L, cм3	qо, Н/см3	А1, H см	L2, см	А2, H см
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Лабораторная работа№4.

Время 1 час

Содержание работы:

1. Определение рабочего объема катушки, объема желобков и объема

активного слоя.

2. Определение толщины активного слоя.

3. Построение графиков зависимостей указанных выше параметров от длины катушки.

Указания к работе:

Технологический процесс катушечного высевающего аппарата протекает следующим образом. В зоне I (рис.1) семена движутся свободно сверху вниз под действием силы тяжести, в зоне П попавшие в желобки катушки семена движутся принудительно вместе с катушкой, в зоне Ш, именуемой "активным слоем", движение семян вызывается силами внутреннего трения, которые возбуждаются ребрами катушки и передаются от одного слоя семян к другому.

Рабочим объемом катушки называется объем семян, высеваемых катушкой за один оборот. Рабочий объем катушки складывается из объема семян, вынесенных желобками катушки, зона П и объема семян, прошедших в активном слое, зона Ш, т.е.

V= V_ж + V_ак (1)

Экспериментально рабочий объем катушки определяется по формуле:

см³ (2)

где G - вес семян, высеваемых катушкой за n - оборотов;

γ - объемная масса семян, для пшеницы 0,8 г/см³;

n₀ - число оборотов катушки, n₀ = 20.

Объем желобков определяется по формуле:

V_ж=Sl_рZ, см³ (3)

где S – площадь поперечного сечения желобка, см²

l_р – рабочая длина катушки, см

Z – количество желобков, Z=12.

Площадь сечения желобка определяется его профилем. Наиболее распространен профиль желобка, изображенный на рис.3, из которого видно, что

, (4)

где

;

=толщина перемечки между желобками

ширина желобка.

Для зерновых культур при d_к = 50, площадь поперечного сечения желобка S = 0,41см²

Толщину активного слоя находят из следующих соображений. Скорость семян в активном слое может быть выражена следующей зависимостью (рис.2):

_x = _к* (5)

где V_к – линейная скорость катушки;

m₁ – показатель степени, определяемый опытным путем (для пшеницы и ячменя -2,6; овса – 2,5; проса – 1,4 и.т.п.);

X- координата слоя семян, для которого определяется скорость.

Для упрощения расчетов объема семян, высеваемых активным слоем, скорость движения семян принимают постоянной и равной линейной скорости ребер катушки, а вместо действительной толщины активного слоя понятие приведенной толщины. Приведенная толщина активного слоя h_n определяется из условия, что объем семян, высеваемых слоем приведенной толщины, равен объему семян, высеваемых в действительном активном слое за один оборот катушки. Связь между действительной и приведенной толщиной активного слоя определяется из выражения:

(6)

(7)

При известных толщине активного слоя h_n рабочей длине катушки l_p и окружной скорости V_к находим объем семян, выбрасываемых из активного слоя в единицу времени

V_ж= h_n* *l_p , (8)

Время одного оборота катушки 60/n_к , а линейная скорость

Тогда объем семян, выбрасываемых из активного слоя за один оборот катушки:

(9)

Последовательность выполнения:

1. Ознакомиться о установкой для проведения опытов.

2. Изучить визуально работу катушечного высевающего аппарата.

3. Произведя 20 оборотов валика привода катушечного высевающего аппарата, определить вес семян при следующих значениях рабочей длины катушки:

l_p = 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 см.

Данные занести в таблицу 1.

4. Для установленных значений рабочей длины катушки определить объем желобков, рабочий объем катушки, объем активного слоя и толщину активного слоя. Данные занести в таблицу 2.

5. Построить графики зависимостей

Таблица 1

Длина рабочей части катушки; см.	Номер высевающего аппарата.	Вес семян, выброшенных за 20 оборотов	Средний вес семян, г.
1,0 ...   3,0

Таблица 2

, см.	V, см3.	Vн, см3.	Vж, см.3.	hn, см.	h, см.
1,0 …   3,0

Лабораторная работа № 5.

Время 5 часов

Содержание работы:

1. Найти расчетным путем длину рабочей части катушки.

2. Произвести оценку высевающих аппаратов сеялки на равномерность высева.

Катушечный высевающий аппарат работает по смешанному принципу. В нем сочетается самопроизвольное перемещение зернового потока с принудительным его движением и движением активного слоя семян находящегося над катушкой.

Зерно из отверстия семенного клика под действием силытяжести поступает в семенную коробку, заполняя одновременно желобки катушки. Сужение прохода семенной коробки приводит к тому, что в сечении прохода, равном критическому, самопроизвольное движение зерна прекращается. Зерно, заполнившее желобки катушки (объем желобков).при ее вращении перемещается принудительно и одновременно ребра катушки, передавая свой импульс верхнему слою зерна, лежащему под ним, приводит в движение всю толщину активного слоя зерна посредством, трения

(объем активного слоя).

Последовательность расчета

1.Определяют массу семян g, выбрасываемых одним высевающим аппаратом за один оборот колеса

(1)

где Q - норма высева зерна, кг/га;

D - диаметр приводного колеса, м;

m - ширина междурядий, см

2. Находят количество семян g, высеваемых одним аппаратом за один оборот катушки.

(2)

где i – передаточное число от колеса сеялки к валу высевающего аппарата

– коэффициент скольжения колеса

3. Находят общий объем семян V, высеваемых каждой катушкой за один оборот:

(3)

где γ_с - объемная масса семян, г/см³

4.Находят рабочую длину катушки. Как уже отмечалось, объем катушки состоит из объема желобков V_ж и объема активного слоя V_ак т.е.

V=V_ж+V_ак , см³ (4)

Они подсчитываются по следующим формула

V_ж=S·L_p , cм³ (5)

где S = 5,8 см² – площадь поперечного сечения желобков катушки

l_р – рабочая длина катушки, см.

(6)

где А = 0,4…0,55 г

= 0,10…0,12 г/см – опытные коэффициенты, характеризующие высев семян активным слоем

Рабочая длина катушки

, см

Исходные данные для расчета представлены в таблице № 1

Таблица 1

Тип сеялки	Q, кг/га	, г/см3	m, см	D, м	i
СЗП – 3,6 СЗП – 3,6 ---     СЗП – 2,1		0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65	22.5 22.5 22.5 22.5 22.5	0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55	0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42

Данные , полученные расчетным путем, заносятся в таблицу № 2.

Таблица 2

Ιс, г/см3	0,85	0,80	0,75	0,70	0,65
V, см3
Lp, см

По полученным данным нужно построить график. L_p=f(γ_с)

2. Основными показателями, которые характеризуют качество работы зерновых сеялок являются: дробление семян (гранул);

неустойчивость общего высева; неравномерность высева отдельными аппаратами .

В соответствии с агротехническими требованиями для высевающих аппаратов зерновых сеялок:

дробление семян не более 1%;

отклонения нормы высева семян не более ±3%, гранулированных удобрений не более ±10%

неравномерность высева между отдельными аппаратами не более ±3%, трав ±8%,

неравномерность высева каждым высевающим аппаратом не более 2%.

Оценка высевающих аппаратов на точность высева производится по рекомендации В.П.Горячкина методом наименьших квадратов, основанным на статистической обработке результатов ряда измерений и определений основных характеристик процесса.

В настоящей работе приводится порядок оценки качества работу высевающих аппаратов с целью их выбраковки, с дальнейшей их заменой, ремонтом, регулировкой на стационаре.

Необходимо помнить, что в полевых условиях в качестве экспресс-метода оценки высеващих аппаратов следует пользоваться упрощенным способом, сущность которого заключается в следующем:

1. Определить вес семян, высеваемых каждым аппаратом в отдельности g;

2. Определяют среднее значение по числу аппаратов ;

3. Определяют относительную погрешность высева каждым аппаратом: %;

(1)

Равномерность высева считают удовлетворительным, если δ = ±3%,

для зерновых; δ = ±4%,

для зернобобовых, δ = ±8%, для трав.

Конструкция катушечных высевающих аппаратов позволяет производить индивидуальную регулировку их на норму высева.

Последовательность выполнения:

1. Повернуть колесо на 3-5 оборотов до заполнения высевающих

аппаратов семенами.

2. Опорожнить ящички и опять установить под семяпроводы.

З. Равномерно вращая колесо, сделать 30 оборотов.

4. На технических весах с точностью до 0,5 г определить вес семян

g_i высеянных каждым из 9 аппаратов и данные занести в таблицу 3.

Таблица 3

№ п/п						gi
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Примечание: δ _i2 и δ _i2² – определяется после предварительной выбраковки.

5.Определить среднеарифметическое значение

(2)

6.Определить среднеквадратическое отношение или погрешность каждого опыта

(3)

7.Определяем ошибку всех измерений

(4)

Результаты измерений записываем так

(5)

8. Определяем точность опыта в %

(6)

9. Определяем коэффициент вариации

(7)

10. Определяем количество опытов

(8)

11. Если точность, определенная по пункту 8 больше 2-5%, то в пункте 110 подставляем значения Р = 2-5% и определяем количество опытов для выбранной нами точности.

Согласно теории вероятности возможна ошибка т. е.

(9)

Данные, которые не попали в эти границы, выбрасывают.

12. Регулировкой высевающих аппаратов добиться, чтобы неравномерность высевающим аппаратом не превышала порядок выбраковки.

а) проверяют условие наиболее вероятной ошибки

б) цифры, которые далеко отличаются от пределов, предварительно выбраковывают и определяют и m без них.

в) если , то цифру выбраковывают окончательно, если то цифру оставляют, здесь – предварительно выбракованная величина, - средняя после выбраковки.

Лабораторная работа №6.

Время 5 часов

Содержание работы:

1. Построить теоретическую траекторию планки мотовила.

2. Проанализировать траекторию планки мотовила, полученную

опытным путем.

Указания к работе:

Мотовил