Эн. Тех. Почвообрабатывающие машины

Скольжение колес (катков). Если путь l, пройденный центром колеса О колеса (катка) за n оборотов равен длине дуги окружности колеса (2πrn), то такое движение принято считать качением без скольжения и буксования. Когда l > 2πrn, то качение происходит со скольжением. Такое движение характерно для катков, ведомых и приводных колес. Скольжение катков (колес) оценивают коэффициентом скольжения: формула 6. Если качение ведущего колеса сопровождается буксованием, то есть путь меньше теоретического. Коэффициент буксования равен: формула 7. Величина коэффициента равна 0…1. Условие отсутствия скольжения комка: формула 8. Соотношение между радиусами коска и катка для предотвращения сгруживания почвы: формула 9.

19.04.2013

Рабочие органы посевных и посадочных машин.

Способы посева: рядовой, перекрестный, узкорядный, широкорядный (пунктирный), ленточный, гнездовой, квадратно-гнездовой, разбросной. Посев – это равномерное размещение семян по площади поля, а также относительно его поверхности (рядковый и разбросной – основные). Норма посева Q [кг/га, млн. шт./га]. Способы посева по поверхности: гладкий, на гребнях, на грядах, в борозды, по стерне. Агротехнические требования к посеву:

1. Отклонение фактической нормы высева семян от заданной – не более 3%, удобрений – не более 10%.

2. Семена должны быть равномерно распределены по поверхности поля. Отклонение высева отдельными высевающими аппаратами для зерновых не более 6% для зернобобовых 10%, для трав 20%.

3. Рабочие органы сеялок не должны повреждать семян более 0.2% зерновых и 0.7% зернобобовых.

4. Отклонение глубины заделки семян от средней – не более 15%.

5. Отклонение ширины стыкового междурядья от ширины основного – не более ±5 см.

Классификация сеялок:

По способу посева: рядовые, пунктирные, разбросные, гнездовые. По назначению? Универсальные, специальные, комбинированные. По компоновке рабочих органов: моноблочные, раздельно-агрегатные, секционные. По способу агрегатирования: навесные и прицепные. По виду семян: зернотуковые, стерневые (сеялки-культиваторы, сеялки прямого посева), зернотравяные, пропашные, свекловичные, овощные. Процесс высева состоит из следующих операций: истечение семян из бункера, дозирование семян, образование бороздок, распределение семян по бороздкам, заделка семян почвой.

Расчет катушечного аппарата (схема 1). На схеме а –зоны движения семян, б – распределение скоростей движения семян в «активном слое». Рабочий объем формула 1. Объем семян в желобках: формула 2. Объем семян активного слоя: формула 3. Объем, высеваемый катушкой за один оборот приводного колеса: формула 4. Рабочая длина катушки: формула 5.

Расчет дискового аппарата (схема 2). Расчет движения семян в семяпроводе. Уравнение движения семян при свободном падении: формула 6.

Применение методов математической статистики для оценки качества посева и посадки. Семена укладываются в почву неравномерно по длине и ширина рядка. Поэтому определяются средние значения шага посадки а_i и ширины междурядья b_i: формула 7. Среднеквадратическое отклонение: формула 8. Коэффициент вариации: формула 9.

25.04.2013

Посадка картофеля.

Перед посадкой клубни сортируют на фракции. Для выращивания продовольственного картофеля предпочтительна фракция 30-45 мм. Картофелесажалка СН-4Б, дисково-ложечный высаживающий аппарат. Расчет дисково-ложечного аппарата. Заданы поступательная скорость машины и шаг посадки картофеля. Находим частоту вращения дисков омега (формула 1).

Рассадопосадочная машина. Частота закладки рассады в рассадодержатели: формула 2.Период закладки рассады: формула 3. Показатель кинематического режима: формула 4.

Применение методов математической статистики для оценки качества посева и посадки. Семена укладываются в почву неравномерно по длине и ширине рядка. Поэтому определяются средние значения шага посадки а_i и ширины междурядья b_i: формула 5. Среднеквадратическое отклонение: формула 6. Коэффициент вариации: формула 7.

Задача. Коэффициент скольжение колес эпсилон колес сеялки в процессе работы равен 0.07. На какую расчетную норму высева семян Q_р нужно настроить сеялку, чтобы обеспечить высев с заданной нормой Q = 180 кг/га, по формуле 8.

Задача. Определить массу семян, высеваемых за один оборот колеса сеялки при следующих исходных данных: норма высева Q = 180 кг/га, расстояние между рядками a = 0.15 м, диаметр ходового колеса сеялки равен 1.2м, передаточное отношение от оси ходового колеса к валу высевающего аппарата t = 0.5, коэффициент проскальзывания эпсилон = 0.07. Формула 9.

Задача. Определить максимальную допускаемую по условиям качества рабочую скорость картофелесажалки СН-4Б с ложечно-дисковым высаживающим аппаратом, если расстояние между клубнями в рядке равно 35 см. Максимальная частота вращения диска омега = 3.6 рад/с, число ложечек на диске 12. По формуле 10.

Задача 1 из д/з по формуле 11. Задача 2 по формуле 12.

26.04.2013

Рабочие органы машин для внесения удобрений.

Виды удобрений. Минеральные: прямого действия, мелиоранты. Удобрения прямого действия: простые, смешанные NPK. Органические: торф, навоз, компосты, сидераты. Способы внесения удобрений. По срокам внесения удобрения: основное, при посеве, подкормка. По характеру распределения удобрений на поле: разбросной, рядковый, локальный.

Технологические свойства удобрений:

1. Плотность изменяется в пределах 0.8-1.7 т/м³.

2. Размеры гранул от 1 до 5 мм. С увеличением размеров больше 5 мм прочнгость гранул уменьшается, что приводит к их разрушению и ухудшению высева.

3. Сыпучесть характеризует способность удобрений проходить через отверстия. Она измеряется количеством туков, высыпающихся через единицу площади отверстия за единицу времени.

4. Рассеиваемость минеральных удобрений – это их способность проходить через высевающие аппараты с узкими выходными целями.

5. Слеживаемость – свойство минеральных удобрений образовывать прочные глыбы в процессе хранения.

6. Гигроскопичность – это способность поглощать влагу из воздуха.

Технологические свойства удобрений.

1. Плотность изменяется в зависимости от влажности и степени разложения. Так, плотность свежего навоза 0.3-0.6 т/м³, полуперепревшего 0.6-0.7, перепревшего 0.7-0.8 и перегноя 0.8 т/м³.

2. Липкость.

Расчет дискового аппарата. В разбрасывателях минеральных удобрений движение гранул по диску имеет две фазы – до встречи с лопастью и после. Условие движения в первой фазе F_c>F_тр или формула 1. Откуда частота вращения диска должна быть по формуле 2. Затем гранулы удобрений движутся вдоль лопастей. При сходе с лопасти под действием силы инерции гранула получает абсолютную скорость формула 3. Система уравнений движения гранулы после схода с диска: система 1. Время полета гранулы: формула 4. Уравнение траектории: формула 5. При высоте H диска над полем дальность полета: формула 6.

Расчет дискового аппарата разбрасывателя минеральных удобрений. Для двухдискового аппарата ширина рассеивания равна формула 7. Современные разбрасыватели имеют следующие параметры: список 1.

Разбрасывающие рабочие органы. В разбрасыватель органических удобрений используются роторные устройства с горизонтальной и вертикальной плоскостью. Рабочим органом является барабан в виде полой трубы, на которой рабочие элементы (шнек, лента, лопатки) размещены влево и вправо от центра по винтовой линии с левой и правой навивками. Диаметр барабана 280-320 мм, длина 1.6-1.8 м.

Расчет скорости транспортера разбрасывателя твердых органических удобрений. Секундная подача удобрений по формуле 8, секундная подача удобрений с учетом заданной дозы удобрений формула 9. Скорость транспортера формула 10. Диапазон изменения скорости транспортера 0.06-0.6 м/с. Ширина зоны разбрасывания. Для повышения производительности стремятся увеличить ширину полосы разбрасывания удобрений. Максимальная величина ширины получается при угле 45⁰. Ширина разбрасывания зависит от дальности полета удобрений: формула 11. У существующих разбрасывателей при Н=1.6-1.7м, t = 0.16-01.17.

Производительности разбрасывающего устройства. Разбрасыватель органических удобрений работает надежно, если производительность разбрасывающего устройства не превышает секундную подачу транспортера, то есть формула 12. Частота вращения разбрасывающего барабана должна быть больше: формула 13.

Энергоемкость машин для разбрасывания удобрений. Суммарная мощность: формула 14. Сопротивление перекатыванию машины: формула 15. Мощность на привод ВОМ: формула 16. Удельная мощность разбрасывания удобрений: формула 17. Удельная мощность разбрасывателей твердых минеральных удобрений составляет 3-7 кВт/м.

17.05.2013

Лекция 13.

Машины для уборки картофеля и корнеклубнеплодов (комбайн ККУ-2А, комбайн КПК-3, копатель КСТ-1.4).

Технологические свойства картофеля. Размеры и масса куста: масса клубней 0.25-1.67 кг, ширина куста 10-38 см, глубина залегания 24 см, объемная масса клубней 570-770 кг/м³. Коэффициент формы клубней по формуле 1. Классифицируется по коэффициенту: округлая <1.2, округло-овальная 1.2-1.29, овальная 1.3-1.39, удлиненно-овальная 1.4-1.49, удлиненная больше 1.5. Прочностные характеристики клубней: прочность кожуры на срыв 0.35-5.1 кПа, прочность на сжатие и растяжение и изгиб, допустимая высота падения на твердую поверхность 0.1-0.2 м.

Рабочие органы картофелеуборочных машин. Подкапывающие устройства: лемехи, диски, шнеки и роторы. Сепарирующие устройства: прутковые элеваторы, грохоты, сепараторы. Устройства для разрушения комков, отрыва клубней и удаления примесей: комкодавители, горки, переборочные столы.

Подкапывающие рабочие органы. Пассивные лемехи – плоские, неподвижно закрепленные на раме заостренные пластины. Активные лемехи – секционные лемехи с колебательным движением боковин. Дисковые копачи – вращающиеся диски с неподвижными отвалами. Комбинированные копачи – диски с шнеками или битерами.

Параметры активного лемеха копателя. Ширина куста картофеля определяет ширину лемеха b_л = 500 мм. Глубина установки лемеха равна глубине залегания нижних клубней h. Угол гамма – из условия резания со скольжением: гамма<= пи – 2фи_к = 80-100⁰, где фи_к – угол трения корней растений по металлу. Угол альфа – из условия скольжения почвы по металлу: альфа <= пи/2 – фи_п = 25-35⁰, где фи_п – угол трения почвы по металлу. Активный колеблющийся лемех совершает сложное движение по пилообразной траектории. Относительно машины лемех движется по дуге l_л со скоростью омега, и вместе с машиной поступательно со скоростью v. С учетом того, что A<<l_л движение лемеха можно принять прямолинейным под углом альфа + бетта к горизонту. Тогда высота пилообразной траектории равна: формула 2. Процесс работы лемеха состоит из двух фаз: резания и подбрасывания. Угол эпсилон между направлением резания и горизонтом является переменным. Значение угла бетта = 10-15⁰, радиус кривошипа А = 25-27 мм, частота вращения омега = 500-650 мин^-1.

Расчет подачи почвы и клубней на сепарирующие устройства. Подача клубненосной массы: формула 3. Подача клубней в копатель с учетом урожайности А_к, т/га, картофеля: формула 4. Параметры пруткового элеватора. Прутковый элеватор из поперечных прутков диаметром d с шагом t. T-d<=d_k, где d_k – наименьший диаметр клубней картофеля. Угол наклона элеватора альфа = 20-22⁰. Скорость u элеватора должна быть в 1.3-1.6 раз больше поступательной скорости v машины. Эллиптический встряхиватель имеет соотношение осей b/a=0.6-0.7. Схема 1.

Способы уборки корнеклубнеплодов. Однофазный – подкапывание и извлечение из почвы комбайном корнеплодов с отделением ботвы. Погрузка корнеплодов и ботвы в разные транспортные средства. Двухфазный – скашивание ботвы уборочной машиной и ее вывоз, выкапывания свеклы корнеуборочной машиной и погрузка в транспортное средство. Трехфазный: уборка ботвы, выкопка свеклы корнеуборочной машиной с укладкой в валок, сбор, доочистка и погрузка корнеплодов подборщиком-погрузчиком в транспортное средство. Технологические процессы уборки свеклы: срезание ботвы с головками корней, выкапывание или выжимание корней, подача корней на сепарирующие органы для очистки от почвы и примесей, укладка в валки с последующим подбором в бункер или транспорт. Ботвоуборочная машина БМ-6Б, корнеуборочная машины КС-6Б.

23.05.2013

Комбинированные почвообрабатывающие машины и агрегаты.

Уплотнение почвы колесами тракторов и сельскохозяйственных машин.

Площадь покрытия поля отпечатками (следами) сельскохозяйственных машин до 82 %. Площадь почвы без вспашки – 46%. Возможность совмещения операций и применения комбинированных почвообрабатывающих машин: при совпадении сроков проводимых работ, при необходимости проведения работ в сжатые сроки, при повышении эффективности одновременного проведения нескольких операций, при наличии различных орудий, допускающих совмещение их работы.

Способы комбинирования почвообрабатывающих рабочих органов:

1. Агрегаты из нескольких простых машин (плуг + катки, культиватор + бороны, культиватор + сеялка).

2. Машины с однооперационными рабочими органами на одной раме (культиваторные лапы + диски + катки + сошники сеялки).

3. Машины с комбинированными рабочими органами (специальные корпуса плугов – вырезные, с вращающимися отвалами; плоскорезы-глубокорыхлители-удобрители).

Классификация комбинированных почвообрабатывающих машин: совмещение основной и дополнительной обработки почвы, совмещение нескольких операций предпосевной обработки почвы, совмещение обработки почвы с внесением удобрений или пестицидов, совмещение предпосевной обработки и посева, комплексные комбинированные машины (машины для одновременного выполнения полного завершенного цикла операций). Комплексные машины состоят из отдельных машин, согласованных по основным параметрам.

Безотвальная почвозащитная обработка почвы и подготовка к посеву. Культиватор-плоскорез универсальный КПУ-3.6 предназначен для основной и предпосевной обработки почвы осенью или весной без оборота пласта на глубину 20 см, по стерневым и вспаханным агрофонам. Один проход выполняет: рыхление почвы, подрезание сорняков, мульчирование верхнего слоя. Имеет прицепное устройство для сеялки СЗП-3.6. Культиватор-плоскорез игольчато-роторный КПИР-3.6 предназначен для предпосевной подготовки почвы под любые культуры за один проход без вспашки. Имеет прицепное устройство для сеялки СЗП-3.6. Агрегат почвообрабатывающий посевной АПП-7.2. Сцеп почвообрабатывающим орудия АПК-7.2 и двух сеялок СЗП-3.6А. Агрегат АПП-7.2 применяется весной для посева по зяби или стерневому фону, посева озимых культур по чистому или раннему пару, посева по стерне.

Совмещение обработки почвы с посевом. Обработка почвы и посев за один проход агрегата: обработка глубокорыхлителем, крошение почвы ротационным культиватором, уплотнение и выравнивание катком, посев семян сеялкой, окончательное выравнивание бороной.

Требования к тракторам и комбинированным машинам: повышенная мощность и тяговое усилие трактора, использование комбинированных машин приводит к увеличению тягового сопротивления, во избежание снижения скорости и ширины захвата машин, тракторы должны быть достаточно энергонасыщенными. Комбинированные машины должны обеспечивать: возможность подготовки почвы для посева за один проход, универсальность работы на любых типах почв при различной влажности и глубине обработки, легкость и простоту конструкции вместе с достаточной надежностью, достаточно хорошую приспособленность к неровностям рельефа поля, совместимость рабочих органов отдельных машин, позволяющую их комбинировать.

24.05.2013

Машины для защиты растений от вредителей и болезней.

Болезни и вредители культурных растений, а также сорняки являются причиной снижения урожайности и качества зерна. Доказано, что если на 1 м² находится 100-200 растений сорняков, то в этом случае с га поля теряется до 140 кг калия. На образование 1 кг сухого вещества сорняков может расходоваться за сезон 250-1000 л воды. Вносимые минеральные удобрения расходуются на выращивание сорняков. Примерно 40 млн га в России обрабатывается различными химическими веществами для защиты от сорняков и болезней.

Методы защиты растений – это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение потерь урожая от вредителей, болезней и сорняков. Агротехнический метод – это научно-обоснованные севообороты, системы обработки почвы, внесения удобрений, подготовки посевного материала, выбор сортов растений, устойчивых к болезням и вредителям. Химический метод – это применение химических веществ – пестицидов против вредителей и болезней. Биологический метод – это применение против вредителей, болезней и сорной растительности из естественных врагов и бактериальных препаратов. Физический метод – это применение физических эффектов (высоких и низких температур, ультразвука, токов высокой частоты) для повышения жизненных сил растений и угнетения вредителей и болезней. Интегрированные методы – сочетание химических, агротехнических, биологических и других методов. Различные методы защиты растений не заменяют и не исключают, а дополняют друг друга. Основными являются агротехнический и химический методы.

Инсектициды – для защиты от вредных насекомых. Фунгициды – от грибковых болезней растений. Гербициды – от сорняков (избирательного и сплошного действия). Дефолианты и десиканты – для опадения листьев и для подсушки растений. Классификация опрыскивателей. По типу распределительного устройства: штанговые, вентиляторные, брандспойты. По степени дисперсности распыла: полнообъемные, малообъемные, ультрамалообъемные.

Опрыскивание	Диаметр камель, мкм	Норма внесения, л/га
		Полевые культуры	Многолетние насаждения
Полнообъемное	150-350	300-600	800-2000
Малообъемное	50-250	10-200	100-500
Ультра-малообъемное	25-125	1-5	5-25

Штанговые распределительные устройства: горизонтальные, вертикальные, ярусные, арочные.

Типы распыливающих наконечников: полевой, центробежные, щелевой, дефлекторный, эжекционный, дисковый, дисковый с электрозарядкой капель.

Расчет расхода жидкости для штангового опрыскивателя. Расход жидкости через один распылитель: формула 1. Ширина захвата опрыскивателя – формула 2.

Выбор режима опрыскивания. Для штанговых опрыскивателей используются следующие рекомендации:

Тип пестицидов	Количество капель на 1 см2 (не менее)	Тип распылителя	Заданный расход рабочей жидкости, Qз, л\га	Рабочее давление (для распылителей типа DG и с эжекцией воздуха, p, бар
Гербициды	20	Щелевой	50-150	1-3
Инсектициды	40		75-200	3-4
Фунгициды	60		200-400	3-4

Перевод единиц давления: 1 атмосфера = 1 бар ≈ 0.1 МПа.

Расходы q_i, л/мин, отдельных распылителей не должны отличаться от среднего значения q(среднее) более чем на ±10%.

Задача: определить минутную подачу q ядохимиката распыливающ9им наконечником при боработке посадок картофеля с нормой внесения Q_з = 400 л/га, если ширина захвата B_p = 21.7 м, скорость агрегата v = 1.9 м/с и расстояние между наконечниками T = 70 см. Решение 1.

Задача: определить фактическую норму Q_ф расхода рабочей жидкости опрыскивателем при скорости движения v = 1.9 км/ч, если ширина захвата опрыскивателя B_p = 28 м, на штанге установлены n = 41 распылитель, каждый из которых подает q = 1 л/мин рабочей жидкости. Решение 2.

Регулировка высоты установки штанги. При правильно выбранной высоте установки штанги следы распыла соседних распылителей перекрывают друг друга ровно наполовину. Схема 1.

Контроль качества опрыскивания. Проверяют соблюдение заданной технологии приготовления рабочей жидкости при заправке опрыскивателя. Контролируют соблюдение заданной нормы расхода жидкости на гектар обрабатываемой площади, равномерность опрыскивания и режим работы агрегата (скорость движения, давление и ширину захвата). Бак заполняют определенным количеством ядохимиката V, л и полностью его используют при опрыскивании растений. Затем замеряют обработанную площадь S, га. Фактический расход рабочей жидкости: формула 3. Фактический средний минутный расход, л/мин, одним из n наконечников за время t, мин: формула 4.

Протравливание семян. Протравливание семян зерновых, бобовых и технических культур – для борьбы против возбудителей заболеваний семян и для улучшения посевного потенциала. Протравливание производится водными суспензиями ядохимикатов. По данным министерства сельского хозяйства России за счет проведения предпосевного протравливания семян урожайность зерновых культур повышается на 15-20%.

Производительность протравливателя. Производительность шнекового протравливателя: формула 5. Скорость продольного перемещения: формула 6. Средняя скорость движения зерна пшеницы v = 0.017-0.027 м/с.

31.05.2013

Досрочный экзамен четверг 14:00.

Машины для мелиоративных машин.

Мелиорация – комплекс мероприятий, направленных на коренное улучшение почвенно-климатических и гидрологических условий земель сельскохозяйственного назначения для получения высоких и устойчивых урожаев. Мелиоративные машины: специальные, сельскохозяйственные, землеройные и дорожные.

Формула профессора Н.Г. Домбровского для определения тягового сопротивления: формула 1. Для практических расчетов рекомендуется использовать упрощенную формулу: формула 2. Удельное сопротивление копанию всегда больше удельного сопротивления резанию, так как чистое резание – это процесс отделения грунта от массива, характеризующийся отсутствием призмы волочения, а процесс копания включает в себя перемещение грунта в ковше и призме волочения.

Параметры рабочих органов землеройных машин: зубья, ножи с отвалами, ковши.

Разновидности машин. Механический способ производства земляных работ предусматривает последовательное выполнение следующих процессов: отделение от естественного массива и выемка грунта; транспортирование к месту укладки и разгрузки; разравнивание, уплотнение. Некоторые машины выполняют два процесса (разработку и транспортирование грунта). Их называют землеройно-транспортными (бульдозеры, скреперы, грейдеры и т.п.).

Бульдозеры относятся к землеройно-транспортным машинам и осуществляют разработку грунта и транспортировку его на расстояние 100-140м. Типы бульдозеров: бульдозер с неповоротным отвалом, с неповоротным отвалом.

Потери заглублением ножа: формула 3. Объем призмы волочения зависит от размеров отвала и свойств грунта: формула 4.

Скреперы предназначены для выполнения землеройных работ с транспортированием грунта до 500 м для прицепных. Вместимость ковша – основной параметр скрепера. Различают скреперы малой (до 3 м³), средней и большой вместимости. По способу агрегатирования их на прицепные.

Машины для полива. Полив – это распределение оросительной воды по площади поля и превращение ее из состояния тока в состояние почвенной влаги посредством впитывания.

Способы полива:

1. Полив напуском – вода распределяется по поверхности поля самотеком по бороздам, полосам или чекам.

2. Дождевание – вода разбрызгивание по полю в виде капель размером 0.5-2 мм.

3. Внутрипочвенный способ – воды поступает в почву через рабочие органы почвообрабатывающих машин или трубки-увлажнители, заложенные в нее на глубине 0.5-0.7 м.

4. Капельный способ – вода подается под каждое растение или на локальный участок поверхности поля в виде отдельных капель диаметром 1-2 мм.

5. Аэрозольное дождевание искусственно созданный туман (кали размером 10-500 мкм) увлажняет слой воздуха над землей, наземную часть растений и поверхностный слой почвы.

6. Комбинированные способы представляют собой различные сочетания вышеназванных способов.

Процессы впитывания и фильтрации. Инфильтрация влаги почвой включает впитывание и фильтрацию. Впитывание воды в почву – это процесс заполнения ею свободных пор и пустот под воздействием гравитационных и капиллярных сил, возникающих на границе смачивания. Фильтрация – перемезение воды под действием гидростатического напора. Скорость фильтрации по закону Дарси: формула 5.