Проектирование фрезы для мини-трактора

Проектирование фрезы для мини-трактора

Содержание

Введение

. Назначение и обзор аналогов проектируемой фрезы

. Описание устройства проектируемой машины, описание технологического процесса, регулировок и установок проектируемой машины

. Технологические расчеты

.1 Принятые обозначения

.2 Выбор радиуса фрезерного барабана

3.3 Определение основных технологических и кинематических показателей работы фрезы

.4 Построение траектории абсолютного движения лезвий 2-х ножей, следующих друг за другом

.5 Определение мощности, необходимой для работы фрезы

4. Расчет деталей на прочность

.1 Расчет вала

.2 Расчет колеса

.3 Расчет стойки колеса

. Техника безопасности при работе машины

Список используемой литературы

Введение

Основная задача механической обработки почвы - создание благоприятных условий для развития культурных растений, с целью получения высоких и устойчивых урожаев.

В процессе механической обработки почвы уничтожают сорняки, насекомых вредителей, заделываю почвенные остатки, а также для внесения органических и минеральных удобрений, создают условия для накопления влаги.

В земледелии различают 3 вида обработки почв: 1)основная 2)специальная 3) поверхностная.

Основная обработка почв - это вспашка плугом с предплужником, с оборотом пласта на глубину 20-35 см. В районах подверженных ветровой эрозии (разрушение и выдувание плодородного почвы слоя почвы под действием ветра) основная обработка почвы состоит в рыхлении плугами - рыхлителями или культиваторами - плоскорезами на глубину 16-30 см. без оборота пласта. При такой обработке, на поверхности сохраняется стерня, которая защищает почву от ветровой эрозии - разработка академика Мальдева.

Специальная обработка почв - включает в себя вспашку деленных и болотных почв, плантажную вспашку, глубокое рыхление, фрезерование почвы, бурение ям под посадку деревьев.

Поверхностная обработка почв - предусматривает следующие операции:

·   лущение

·   боронование

·   культивацию

·   прикатывание почвы

·   окучивание

·   планировка почвы (микровыравнивание)

1. Назначение и обзор аналогов проектируемой фрезы

Луга и пастбища с большим количеством кочек после вспашки плохо разделываются тяжелыми дисковыми боронами. Более эффективно обрабатывать такие угодья фрезерными почвообрабатывающими машинами. Основной рабочий орган фрезы - барабан 7 (рис. 29) с закрепленными на нем ножами. Барабан получает принудительное вращение от двигателя трактора через вал отбора мощности (ВОМ). При движении машины барабан ножами последовательно отделяет частицы почвы (стружку) на установленной глубине и отбрасывает их назад. Ножи размещены равномерно по окружности дисков. Набор таких дисков и образует фрезерный барабан. Типы и размеры ножей различны в зависимости от назначения фрезы и условий ее работы. Чаще всего используются сильноизогнутые / или слабоизогнутые // ножи и полевые крючки ///, укрепленные жестко на диске фрезы. Ножи применяют для обработки почв с растительными остатками. Полевые крючки хорошо рыхлят почву.

Наибольшее распространение в производстве получили навесные фрезы ФБН-1,5 и ФБН-2,0, а также прицепная ФБ-2,0. Фреза ФБН-1,5 навешивается на трактор ДТ-75, а другие агрегатируются с трактором Т-ЮОМБГС. Выпускаются также машина для глубокого фрезерования МТП-42А и кочкорез КПД-2. На сварной раме из четырех дуг и поперечин смонтированы основные детали и механизмы, а также привод к фрезерному барабану. Впереди рамы установлена подвеска для присоединения к верхней и нижним тягам навески трактора. Сзади рамы установлены грабли для удержания крупных комков почвы. Фрезерный барабан состоит из вала и шестнадцати секций дисков с ножами. Секции соединены между собой дисками трения, которые сжаты пружинами. Сжатие пружин можно регулировать концевыми гайками. Количество ножей на рабочих дисках можно менять от 4 до 8. Правый конец вала барабана (по ходу агрегата) смонтирован в двухрядном сферическом шарикоподшипнике; левый - шлицами связан с втулкой зубчатого колеса редуктора. Цилиндрический редуктор передает крутящий момент от ВОМ трактора посредством карданной передачи / и конического редуктора на вал фрезерного барабана. Барабан закрыт кожухом, препятствующим разбрасыванию почвы. Фреза опирается на два колеса, перестановкой которых можно изменять глубину фрезерования почвы (до 26 см). На почвах с небольшой несущей способностью рекомендуется опорные колеса оборудовать уши-рителями. Частота вращения барабана регулируется от 200 до 290 об/мин.

Закустаренные осушенные торфяники обрабатывают фрезерными машинами МТП-42А, МТП-44Б, которые одновременно измельчают кустарник высотой 3-5 м, перемешивают его с почвой до глубины 35-45 см, уничтожают кочки и прикатывают почву. Для измельчения древесины и заделки ее в почву на глубину 23-25 см используют и фрезерные кусторезы ФКН-1,7.

Наличие разных видов кочек на лугах и пастбищах снижает их продуктивность, затрудняет уборку трав. Слабозадернелые, мелкие кротовые и муравьиные кочки уничтожают с помощью пастбищных борон, волокуш. Более крупные и сильнозадернелые кочки уничтожают с помощью болотных фрез, тяжелых дисковых борон, рельсовых волокуш. На торфяниках осоковые кочки высотой 40- 70 см срезают кусторезами (КПД-2) или бульдозерами. Работы по уничтожению кочек проводят осенью или рано весной, чтобы не повреждать растения.

После уничтожения кочек поверхность луга выравнивают, прикатывают и подсевают травы.

Для улучшения воздушного режима и физических свойств почвы, активизации в ней деятельности микрофлоры при омоложении травостоя проводят боронование, дискование, фрезерование и другие приемы.

Омоложение травостоя на лугах с корневищными растениями осуществляют с помощью однократного фрезерования или двукратного дискования на 6-8 см с одновременным внесением удобрений и последующим прикатыванием почвы.

На лугах и пастбищах с легко- и среднесуглинистыми почвами при несомкнутом травостое почву рыхлят на глубину 5-6 см, используя пастбищные бороны типа ПБЛ-5. На пойменных заливных лугах с дерниной средней мощности и корневищными злаками обработку выполняют боронами БПШ-3,1, БМШ-2,3. Для обработки сенокосов и пастбищ с плотной дерниной, со средне- и тяжелосуглинистыми почвами на глубину 8-10 см в двух направлениях используют тяжелые дисковые бороны (БДТ-3, БДТ-7).

На пойменных лугах при отложении ила весной его рыхлят и разравнивают с помощью пастбищных борон; на суходолах с несомкнутым травостоем боронование проводят ранней весной для сохранения влаги.

Коренное улучшение предусматривает повышение продуктивности природных кормовых угодий за счет полной замены естественного травостоя посевами новых высокоурожайных сортов и видов многолетних трав. Коренное улучшение проводят при сильной изреженности травостоя лугов, пастбищ, когда в нем содержится менее 25-30 % ценных в кормовом отношении трав и при значительном покрытии (более 20 %) угодий кустарником, кочками, заболоченности территории.

Система мероприятий по коренному улучшению включает расчистку участка от кустарника, мелколесья, удаление пней, камней, уничтожение кочек, первичную обработку дернины, ее разделку, внесение удобрений, основную обработку почвы, предпосевную подготовку (выравнивание, планировка, прикатывание) и посев трав.

Первичную обработку почвы проводят для измельчения дернины, лишения ее жизнедеятельности, уничтожения сорняков, созданияглубокого пахотного слоя с высокой биологической активностью и благоприятными почвенными условиями для посева и роста трав.

Выбор приемов обработки зависит от типа луга, крутизны склона, мощности дернины и гумусового слоя, засоренности почв и других условий.

На низинных лугах, осушенных торфяниках и других угодьях, заросших мелким кустарником высотой до 2 м, вспашку без предварительного его среза проводят с полным оборотом пласта. Для этого используют кустарниково-болотные плуги ПБН-75, ПКБ-75, ПБН-6-50. Для лучшей заделки кустарника глубина вспашки должна быть не менее 25-27 см на минеральных почвах и 30-35 см на торфяных.

Сильнозадернелые луга и торфяники, свободные от кустарника, перед вспашкой обрабатывают болотными фрезами ФБН-1,5, ФБН-2, комбинированными фрезерными агрегатами АЗ-2,4, АЗ-3,6 или несколько раз дискуют на 8-10 см в перекрестном направлении тяжелыми дисковыми боронами. Измельчение дернины, торфяного слоя ускоряет их разложение и улучшает качество вспашки.

При запашке мощной дернины и кустарника в последующие 2- 3 года проводят безотвальную обработку, чтобы не извлекать их на поверхность.

На слабозадернелых суходольных и пойменных лугах с мощностью гумусового слоя более 15-17 см целесообразна вспашка плугами с предплужниками на глубину гумусового слоя.

На низинных заболоченных лугах и почвах временного избыточного увлажнения с наличием оглеенного горизонта эффективна вспашка плугами с вырезными корпусами на глубину 32-35 см. При использовании этих плугов происходят оборачивание верхнего гумусового слоя (15-18 см) и одновременное рыхление подпахотного, что улучшает аэрацию и окультуривание почвы.

Безотвальная обработка целесообразна на суходольных лугах, расположенных на склоновых землях с малой мощностью гумусового слоя (менее 15-17 см), а также В районах с ветровой эрозией. Она включает многократную обработку дисковыми боронами на глубину гумусового слоя и (или) однократную фрезерную обработку. Затем проводят безотвальное рыхление на 30-35 см, используя рыхлители РВШ-0,8, чизельные орудия ПЧ-4,5, ПЧ-2,5. При глубоком рыхлении улучшаются физические свойства, водопроницаемость, накопление влаги.

Для защиты почв от эрозии склоновые земли с крутизной участка более 8° распахивают и залужают полосами шириной 15-20 м, чередуя их с нераспаханными. Через два года освоения, когда сеяные травы хорошо укоренятся, распахивают и залужают оставшиеся полосы.

После вспашки разделку пласта осуществляют многократным дискованием на глубину 14- 16 см, используя тяжелые бороны в агрегате с зубовыми. Обработку ведут в поперечном и диагональном направлениях по отношению к направлению вспашки. Интенсивное крошение пласта на некаменистых почвах осуществляют фрезы и фрезерные культиваторы КФГ-3,6. Перед посевом поверхность почвы выравнивают с помощью паровых культиваторов, зубовых борон, волокуш и прикатывают кольчато-шпоровыми катками, а на торфяных почвах - гладкими водоналивными катками.

Фреза для мини - трактора предназначена для обработки почвы и уничтожения сорной растительности в междурядьях ягодных кустарников, на приусадебных участках и малых фермерских хозяйствах. Фреза может быть использована для обработки почвы под овощные культуры.

Аналогами мини фрезы МФ-0,55 являются следующие фрезы:

·   Фреза садовая навесная ФЭМ-0,95 - предназначена для рыхления почвы и уничтожения сорных растений в межствольных полосах садов и междурядьях ягодников, а также, одновременно с этим для внесения органических удобрений.

·   Фреза садовая ФА-0,76 - предназначена для обработки почвы и сорной растительности в межствольных полосах плодовых садов. Фреза может работать на участках, засаженных деревьями с высоким и низким штамбом, где междурядья позволяют беспрепятственному прохождению трактора.

·   Фреза садовая ФЛШ-200 - фреза с переменной шириной захвата, предназначена для обработки почвы и уничтожения сорных растений в междурядьях ягодных кустарников и молодых садов. Фреза может быть использована для обработки почвы под овощные культуры.

2. Описание устройства проектируемой машины, описание технологического процесса, регулировок и установок проектируемой машины

рис 2.1 Схема проектированной фрезы

1. Рама

2. Кожух кардана

3. кардан

4. ступица

5. привод к барабану

6. Промежуточный привод

7. Барабан

8. Кожух барабана

9.      Соединяющее звено

10.    Стойка

. Колесо

. Регулировочное устройство

Рабочим органом машины является фрезерный барабан. На вал барабана насажаны диски, к дискам прикреплены ножи. Ножи имеют Г-образный изгиб в правую и левую сторону. Ось барабана вращается на двух подшипниках, смонтированных на кожухе. Кожух представляет собой сваренный из уголков каркас, закрытый сверху стальным листом. Кожух снабжен опорными полозками, ограничивающие заглубление фрезерного барабана в почву.

Глубина обработки почвы фрезой регулируется изменением высоты положения полозков относительно оси вала. Для этого на стойках полозков имеется ряд отверстий.

Кожух барабана на продольных уголках имеет кронштейн для шарнирного соединения фрезерного барабана к раме подъемника. Такое крепление кожуха позволяет барабану копировать рельеф поля в поперечном направлении.

Фреза навешивается на трактор с помощью автосцепки. Фрезерный барабан при работе получает вращение от ВОМ трактора.

Технологическое обслуживание представляет собой комплекс обязательных операций, выполняемых в установленные сроки с целью поддержания нормальной работоспособности машин и обеспечения постоянной их готовности к работе. Для обеспечения нормальной работы сельскохозяйственных машин и механизмов предусмотрена плановая система технического обслуживания. Она обеспечивает постоянную исправность и бесперебойную работу машин, экономию топлива и смазочных материалов, наличие запасных частей и увеличивает производительность машин.

Ежемесячное Т.О. машин включает в себя главным образом очистку машин от почвы, растительных остатков, подтяжку креплений, технического состояния всех частей и механизмов. Проверяют и при необходимости подтягивают крепления рабочих органов, прицепного устройства и механизмов привода.

3. Технологические расчеты

Задание

.1 Принятые обозначения

- глубина обработки, м;- ширина захвата машины, м;_c - ширина стружки, м;- коэффициент пропорциональности;- диаметр фрезерного барабана, м;- коэффициент сопротивления перекатыванию;- вес фрезы, Н;- передаточное число;

к - коэффициент, учитывающий скалывания почвенной структуры;- удельное сопротивление фрезы;_c- число секций, шт.;_c - число ножей в секции, шт.;- число ножей, следующих дуг за другой, шт.;

ω - угловая скорость барабана,;- радиус фрезы, м;- линейная скорость фрезы, м/с;_m - рабочая скорость машины, м/с;- показатель использования размеров фрезы;_Z- подача на нож, м;_t - шаг фрезы, м;- время, с;

λ - показатель кинематического режима;- частота вращения барабана,;

δ - толщина стружки, м;- мощность, кВт;

ρ - плотность почвы, кг/.

.2 Выбор радиуса фрезерного барабана

Радиус барабана R выбираем из условия оптимального использования размеров фрезы, чтобы в момент входа ножей в почву горизонтальная составляющая абсолютной скорости ножа была равна нулю, ступицы барабана и другие детали перемещались над поверхностью поля с минимальным просветом 50…60 мм. Это достигается при показателе использования размеров фрезы m= 0,75…0,8, где m= a/R, отсюда:

R=   (3.1)

Где a-глубина фрезерования, м.показатель использования размеров фрезы,= 0,75…0,8.=0,75=0,20 м

R= =0,25 м

.3 Определение основных технологических и кинематических показателей работы фрезы

Основными показателями качества работы фрезы является степень крошения почвы и равномерность ее обработки по глубине. Степень крошения почвы определяется подачей на нож и толщиной стружки. Подача на нож Хг - это перемещение машины за время поворота барабана фрезы на угол 2n/Z, равный центральному углу между ножами, где Z - число левых (или правых) ножей, присоединенных к диску.

Если количество ножей в секции Zc нечетное, то Z= Zc.

Если количество ножей в секции Zc четное, то ножи можно располагать как с одной стороны диска (Z= Zc), а также с правой и с левой сторон диска (Z= ZJ2).

Подача может быть определена как отношение:

X_Z=  (3.2)

Где Х_Т- шаг фрезы - перемещение машины за время одного оборота барабана, м.

X_z = =0,07 м.

Z=Z_c, Z=3

X_T= V_mt= V_m  (3.3)_T=0,7м.

Где V_m-рабочая скорость машины, м\с.

- угловая скорость вращения барабана, сек^-1,- время одного оборота барабана, с.

=П      (3.4)

=3,14,сек^-1.

Где n - частота вращения барабана,

Х_Т=60   (3.5)

Х_Т=60 м.

Практикой установлено, что требуемое крошение почвы обеспечивается при подаче на нож: X_z = 3...6 см для задернелых почв и Х_г= 10... 15 см для старопахотных почв.

Толщина стружки определяется для конкретных условий работы фрезы.

В процессе работы каждой секции ножи вращаются в продольно - вертикальной плоскости, последовательно входят в почву и отрезают почвенную стружку определенной (переменной) толщины.

В процессе отрезания стружки ножом фрезы ее толщина непрерывно уменьшается от максимального значения до нуля. Наибольшую толщину стружка имеет на уровне входа в почву.

Приближенно=

=R-Rsin=1-,

где, В свою очередь m=a/R. Тогда sin и, следовательно cos.

Подставив в выражение вместо его значение, получим:

=X_Z ,  (3.6)

=0,07=0,15 м.

О равномерности глубины обработки почвы фрезой судят по высоте гребней, образуемых на дне борозды. Гребни образуются в силу того, что петли соседних циклоид концов ножей пересекаются на некоторой высоте от уровня нижних точек циклоид.

По агро требованиям высота гребней должна быть:

     (3.7)