Разработка конструкции бороны дисковой тяжелой БДТ-3.0

Разработка конструкции бороны дисковой тяжелой БДТ-3.0

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

"Гомельский государственный технический университет

имени П.О. Сухого"

Кафедра: "Сельскохозяйственные машины"

Курсовой проект

по курсу "Сельскохозяйственные машины"

на тему: "Разработка конструкции бороны дисковой тяжелой БДТ-3.0"

Гомель 2011

Аннотация

Введение

. Анализ природно-климатических условий зоны эксплуатации

.1 Климат Беларуси

.2 Атмосферные осадки

.3 Снежный покров

.4 Влажность воздуха

.5 Облачность

.6 Ветровой режим

2. Краткие сведения об агротехнике возделывания

2.1 Подготовка почвообрабатывающей техники к работе

. Бороны

.1 Зубовые бороны

.2 Дисковые бороны

.3 Борона дисковая тяжелая БДТ-3.0

. Анализ конструкции рабочих органов. Достоинства и недостатки

.1 Рама

4.2 Устройство прицепное

.3 Батареи дисковые

.4 Механизм выравнивания рамы бороны

.5 Колеса транспортные

4.6 Аналоги конструкции бороны игольчатой. Достоинства и недостатки

5. Технологический и прочностной расчёты

.1 Расчёт дисков рабочих органов

.2 Тяговый расчёт

.3 Расчёт полуоси на прочность

Заключение

Список использованной литературы

Аннотация

Данный курсовой проект содержит 3 рисунка и одну таблицу. Также представлен почвенно - климатический анализ зоны эксплуатации бороны дисковой. Краткие сведения об агротехнике борьбы с вредителями и болезнями растений представлены во втором пункте данной расчётно - пояснительной записки.

Графическая часть курсового проекта содержит 3 листа формата А1: на первом листе изображён общий вид бороны дисковой, на втором листе изображены рабочие органы бороны дисковой, на третьем -деталировка.

Далее был произведен анализ конструкции рабочих органов и выведены их основные достоинства и недостатки. Для подтверждения технической правильности конструкторских решений были произведены технологический и прочностной расчеты некоторых элементов конструкции. В конечном итоге были сделаны выводы о проделанной работе, которые сведены в виде заключения в конце расчетно-пояснительной записки.

Введение

С древнейших времен земледелец совершенствует механизацию обработки почвы и посева. Эволюционный путь исторически прошел от простейшего "рухадло" до современного сложного плуга, от лукошка с семенами до высокопроизводительной автоматизированной сеялки, от отдельных однооперационных орудий до сложных комбинированных машин, выполняющих ряд технологических операций за один проход по полю машинно-тракторного агрегата.

Вопросы механизации и сегодня остаются важнейшими в системе агротехнических мероприятий по производству продуктов растениеводства.

В основные задачи обработки почвы и посева входят:

улучшить физические свойства почвы, тем самым создать благоприятные условия для протекания биологических, физико-химических и физических процессов, обеспечивающих повышение ее плодородия;

уничтожить максимальное количество сорняков, вредителей и возбудителей болезней растений;

заделать растительные остатки, минеральные и органические удобрения на определенную глубину, тем самым создать однородный пахотный слой, благоприятный для развития корневой системы растений;

подготовить мелкоструктурный выровненный посевной слой и подуплотненное ложе для семян, обеспечивающие благоприятные условия для заделки семян и их произрастания;

высеять семена на подуплотненное ложе, равномерно распределив их по глубине и площади поля.

От качества выполнения перечисленных задач во многом зависит судьба урожая возделываемых культур. Многочисленные исследования и многолетний опыт возделывания, например, зерновых показывает, что потери стеблестоя на единице площади поля могут достигать 60 %. Причины таких потерь связаны, прежде всего, с качеством подготовки почвы и сева, которые определяют уровень полевой всхожести, дружность всходов и выравненность растений. Чем дружнее всходы и более выровнены по мощности растения в начале вегетации, тем меньшее их количество выпадает из посева в дальнейшем развитии.

Техническую базу почвозащитной системы земледелия составляет комплекс машин и орудий, разработанный специально для зоны проявления ветровой эрозии почвы. Одним из орудий этого комплекса является ротационная игольчатая борона БИГ-3, используемая для ранневесенней и осенней обработки стерневых фонов, боронования озимых, пропашных культур и трав.

Подготовка бороновального агрегата к работе заключается в присоединении борон к сцепке, проверке звеньев. Проверяют зубовые бороны на площадке. При этом деформация рамы не допускается, разница в длине зубьев не должна превышать 10 мм, толщина заостренной части зуба - 2, отклонение зуба от вертикали- 5 мм. Все зубья должны иметь скос в одну сторону. Перед работой для глубокого рыхления их присоединяют скосом назад, для мелкого - вперед.

Основными способами движения бороновальных агрегатов считают челночный и диагональный. На полях с длиной гона до 200 м допускается круговое движение. Двуследное боронование лучше выполнять диагонально-перекрестным способом, при этом линию первого прохода провешивают не точно по диагонали, а со смещением влево на 0,7 м ширины захвата машино-тракторного агрегата.

Количество следов боронования определяют состоянием почвы и посевов. Двуследное боронование применяют на тяжелых, глыбистых почвах. Слабые посевы лучше обрабатывать ротационными мотыгами вдоль рядков. Посевы боронуют только густые, имеющие более 300 растений на квадратный метр.

направление движения должно быть под углом к вспашке, а при предпосевном бороновании - под углом к направлению рядков;

оценку качества боронования проводят по глубине обработки, выравненности поверхности и комковатости верхнего слоя;

прикатывание применяют для уплотнения верхнего слоя почвы, что снижает потери влаги, ускоряет физическую спелость почвы, прорастание семян;

не допускается уплотнение избыточно увлажненных участков поля.

1. Анализ природно-климатических условий зоны эксплуатации

.1 Климат Беларуси

Климат Беларуси умеренно-континентальный, переходный от морского к континентальному. В последние десятилетия отмечается уменьшение континентальности климата, что связано с потеплением в зимнее время года.

Основные климатообразующие факторы:

•расположением территории республики в умеренных широтах;

•отсутствием орографических преград, преобладанием равнинного рельефа;

•относительным удалением от Атлантического океана.

Расположение территории Беларуси между 56 и 51° северной широты определяет угол падения солнечных лучей, продолжительность дня и солнечного сияния, с чем связано количество поступающей солнечной радиации. В течение года угол падения солнечных лучей в полдень в Беларуси изменяется на 47°, продолжительность дня - более чем на 10 часов. Годовой приход суммарной солнечной радиации, увеличиваясь от северных к южным районам, составляет от 3500 до 4100 МДж/м².

Циркуляция атмосферы вызывает постоянную смену воздушных масс над территорией страны. В нижних слоях атмосферы преобладает западный перенос, приводящий к частым вторжениям богатых влагой воздушных масс, в восточных районах влияние океана уменьшается и усиливается континентальность климата. Однако в последние десятилетия различие температуры западных и восточных районов Беларуси уменьшилось на 1,0 - 1,5 °С. Усиление западного переноса в последние десятилетия приводит к ослаблению воздействия континентальных воздушных масс, которые приходят с востока, северо-востока или формируются на месте.

В последние годы более частым становится проникновение тропического воздуха в теплое время года.

Равнинный характер территории не препятствует приходу воздушных масс с соседних районов.

В зависимости от степени увлажнения различают автоморфные (нормально увлажнённые, занимают 57,5% общей площади РБ), полугидроморфные (длительно избыточно увлажнённые, 26,2%), гидроморфные (постоянно избыточно увлажнённые, 16,3%).

Подзолистые почвы формируются на хорошо дренированных водораздельных участках рельефа, сложенных бескарбонатными песчаными породами под хвойными лесами с моховым и лишайниково-моховым напочвенным покровом. Относятся к автоморфным почвам. В РБ встречаются повсеместно, чаще на юге и юго-западе. Характеризуются кислой реакцией среды по всему профилю и особенно в подзолистом горизонте, невысокой насыщенностью основаниями, бедны зольными элементами и азотом, имеют небольшие запасы гумуса. Дерново-подзолистые почвы формируются под лиственными и хвойно-широколиственными лесами с мохово-травяным или травяным наземным покровом на бескарбонатных почвообразующих породах. На территории РБ самые распространённые почвы. В составе пашни занимают 60,6%. Значительная их часть содержит мало гумуса (до 2%) и питательных веществ, имеет плохую аэрацию и непрочную структуру, подвержена эрозии.

Дерново-подзолистые заболоченные (болотно-подзолистые) почвы формируются под заболоченными лесами и лугами на равнинных и пониженных участках, где наблюдается периодическое избыточное увлажнение атмосферными водами. Наиболее распространены в Гомельской, Брестской и Витебской областях. В составе пашни занимают 38,1%. Их естественное плодородие низкое: они бедны питательными веществами, имеют высокую кислотность, неблагоприятные водно-физические свойства.

Дерновые заболоченные почвы формируются под широколиственными и широколиственно-хвойными лесами, под крупнозлаковыми и мелкоосоковыми лугами на песчаных и супесчаных породах под влиянием грунтового увлажнения, на глинистых, суглинистых и двучленных породах - под влияние поверхностных склоновых вод. В зависимости от химизма грунтовых и склоновых вод различают дерновые заболоченные, дерновые заболоченные железистые и дерновые заболоченные карбонатные почвы. Используются преимущественно под луга, реже под пашню. Имеют нейтральную или близкую к нейтральной реакцию среды (рН 6-7,5), высокую насыщенность основаниями (85-95%), мощные гумусовые горизонты (до 35 см). Верхние горизонты этих почв обладают хорошей структурой, высокой водоудерживающей способностью, наибольшей объёмной массой (0,9 - 1,2 г/см3). Недостаток - избыточное увлажнение, препятствующее использованию этих почв под пашню.

Торфяно-болотные почвы развиваются при постоянном избыточном увлажнении грунтовыми и атмосферными водами под влаголюбивой растительностью. Относятся к гидроморфным почвам. В этих почвах процесс накопления органического вещества преобладает над его разрушением, что ведёт к образованию торфа. В зависимости от происхождения, растительности и условий водного питания делятся на торфяно-болотные низинные, верховые и пойменные почвы (почвы переходных болот близки к почвам верховых). По мощности торфа выделяют торфянисто-глеевые (слой торфа до 30 см), торфяно-глеевые (30-50 см), торфяно-болотные маломощные (50-100 см), среднемощные (100-200 см) и мощные (более 200 см). Наиболее распространены в Брестской, Минской и Гомельской областях. Обладают высоким потенциальным плодородием, которое может быть использовано только после регулирования водно-воздушного режима. В результате гидротехнической мелиорации в этих почвах меняются процессы почвообразования. Происходит минерализация органического вещества, сопровождающаяся постепенным уменьшением мощности торфа и обогащением почвы зольными элементами питания растений. Осушаемые торфяно-болотные почвы используют под пашню (32%), сенокосы и пастбища (68%).

Пойменные (аллювиальные)почвы развиваются в поймах рек на аллювиальных отложениях под влиянием продолжительного затопления в период половодий и летне-осенних паводков. Выделяют пойменные дерновые заболоченные (полугидроморфные) и пойменные торфяно-болотные (гидроморфные) почвы. Большинство их характеризуется высоким естественным плодородием. Используются как сенокосные и пастбищные угодья (при использовании под пашню нуждаются в регулировании водного режима). После мелиорацииции на них можно выращивать овощи.

Дерново-карбонатные почвы формируются под луговой и лесной травянистой растительностью в местах выхода на поверхность карбонатных пород (известняков, доломитов, мела, карбонатных глин, суглинков и песков). В Беларуси встречаются небольшими участками, чаще в Могилёвской, Витебской и Минской областях. Обладают высоким природным плодородием, интенсивно осваиваются под пашню. Пригодны для выращивания требовательных к почвенным условиям сельско-хозяйственноых культур (сахарная свёкла, пшеница, ячмень, горох, люцерна и другие).

Бурые лесные почвы развиваются преимущественно на остаточно-карбонатных и рыхлых породах богатого минералогического состава под дубово-грабовыми, елово-дубовыми и дубово-еловыми лесами. Леса на этих почвах высокопродуктивные. Практическое значение этих почв невелико из-за мелкоконтурности.

.2 Атмосферные осадки

Беларусь относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма атмосферных осадков зависит от рельефа местности и составляет 500 - 600 мм на низинах и 600 - 700 мм на равнинах и возвышенностях. Месячные суммы осадков имеют четко выраженный годовой ход с минимумом в феврале - марте и максимумом в летние месяцы. Около 70 % осадков выпадает в тёплую пору года (с апреля до октября) преимущественно в жидком виде.

.3 Снежный покров

Количество суток со снежным покровом увеличивается от 75 на юго-западе до 125 на северо-востоке. Максимальная высота снежного покрова (15 - 35 см) наблюдается в конце февраля - начале марта, увеличивается с запада на восток и на возвышенностях. За год отмечается 55 - 82 суток с выпадением снега, 15-35 с метелью, 8-25 суток с гололёдом, 11 - 30 с изморозью.

.4 Влажность воздуха

Значительное количество осадков, сравнительно невысокие температуры воздуха обусловливают повышенную влажность воздуха. В весенне-летний период днём влажность уменьшается и в 15 часов составляет 50 - 70 %. Минимальная относительная влажность наблюдается в мае. В отдельные годы в начале лета отмечается засуха. Высокая влажность воздуха обусловливает частые туманы. Среднее годовое число дней с туманом изменяется от 35 до 100 в зависимости от высоты местности над уровнем моря.

.5 Облачность

С высокой влажностью связана и значительная облачность над территорией Беларуси. В осенне-зимний период около 85 % времени преобладает пасмурное небо, в основном с плотными облаками нижнего яруса. В весенне-летний период облачность уменьшается, в мае - августе небо пасмурное 40 - 60 % времени. На большей части территории страны максимум ясных дней приходится на апрель - май, только на юго-востоке - на июль - сентябрь.

.6 Ветровой режим

Ветровой режим обусловлен общей циркуляцией атмосферы. Преобладает западный перенос, зимой чаще дуют ветры с юго-запада, летом - с северо-запада. Среднегодовые скорости ветра на открытых участках около 4 м/с, в котловинах около 3 м/с. Скорости ветра возрастают в холодный период. В году бывают только 5 - 10 суток, в которые на открытых участках наблюдается усиление скорости ветра до 15 м/с и более. Ежегодно можно ожидать в каждом пункте усиление ветра до 18 - 20 м/с, раз в 5 лет - до 20-26 м/с. Изредка отмечаются бури и смерчи.

Наиболее благоприятными с точки зрения климатических условий являются Брестская и Гродненская области. Климат Брестской области, где проходит Восточно-Европейская изотерма - умеренно-влажный с мягкой короткой зимой и умеренно-теплым продолжительным летом - самый мягкий и теплый в Белоруссии, практически это климат Европы. В этой же области в районе Белого озера находится самая теплая точка Белоруссии.

Самым теплым месяцем в году в тих областях является июль, самым холодным - январь. Средняя месячная температура июля колеблется в пределах 18 град. тепла, января - от 5 до 6 град. мороза. Абсолютный максимум температуры воздуха составил 35-37 град. тепла. Абсолютный минимум температур воздуха зимой достигал 35-38 град. мороза. Однако следует отметить, что такие высокие и низкие температуры воздуха наблюдаются редко.

Теплый период (период с положительной средней суточной температурой воздуха) длится в северо-восточных районах 242-243 дня, в юго-западных- 253-265 дней. Годовое количество осадков колеблется от 550 до 650 мм, уменьшаясь в направлении с северо-востока на юго-запад. Основное количество осадков выпадает в теплый период. Продолжительность вегетационного периода 195-205 суток.

Зима в этих областях короткая. Устойчивый снежный покров образуется в основном в третьей декаде декабря и разрушается в первой декаде марта. Средняя высота снежного покрова - 15-22 см. Наблюдаются зимы, когда устойчивый снежный покров по области не образуется.

В течение года на территории Брестской и Гродненской областей господствуют западные ветры. В теплый период преобладающими ветрами являются западные и северо-западные, в холодный период - западные и юго-западные.

Климат Минской и Могилёвской областей можно сравнить с климатом центральной части России. Здесь средняя температура в январе составляет -6,8°С, в июле +17,5° С. Продолжительность вегетационного периода (с температурой выше 5 °С) 185-195 суток.

Самый суровый климат в Витебской области - это климат с более резко выраженной континентальностью, нежели в южных районах Белоруссии. На западе этой области климат мягче, чем в её восточной части.

2. Краткие сведения об агротехнике возделывании

2.1 Подготовка почвообрабатывающей и посевной техники к работе

Любая сельскохозяйственная машина, какой бы совершенной не была, не сможет обеспечить требуемое качество выполнения технологического процесса, если она должным образом не подготовлена к работе и не отрегулирована.

В процессе эксплуатации машины происходят износ и деформация рабочих органов, увеличиваются зазоры в сопряжениях деталей и нарушаются регулировочные параметры, которые приводят к неустойчивой работе орудия, к неравномерной глубине обработки почвы и заделки семян и удобрений, неполному подрезанию сорных растений и образованию огрехов. И только тщательная подготовка, и регулировка машин до начала работ (в поле производится только корректировка регулировок при первых рабочих проходах) сможет обеспечить высокое качество выполнения операций в сжатые агротехнические сроки и будет способствовать более эффективному использованию агрегатов.

Все работы, связанные с подготовкой и регулировками машин, должны проводиться на специальных выровненных горизонтальных площадках с твердым покрытием. На поверхности площадок наносятся линии разметок для проверки правильности расстановки рабочих органов машин. Расстояния между линиями разметок принимаются в каждом конкретном случае в зависимости от типа и конструкции машины.

Основной перечень и последовательность выполнения работ по подготовке машин к весенним полевым работам включает:

-установку машин на специальную площадку таким образом, чтобы в ее черте находились рабочие органы и опорные колеса;

-проверку давления в шинах пневматических колес и доведения его в соответствии с техническими требованиями;

установку рамы машины в горизонтальном положении с тем условием, чтобы псе рабочие органы касались опорной поверхности;

-поверку схемы расстановки рабочих органов по линиям разметки площадки;

-проверку состояния и степень износа рабочих органов, сопряженных деталей и механизмов регулировок;

-проверку состояния резьбовых и сварных соединений;

-смазку подшипников и сопрягаемых (трущихся) пар;

проведение регулировок, предусмотренных конструкцией машины;

-корректировку регулировок в полевых условиях перед началом работ.

3. Бороны

Бороны применяют для рыхления верхнего слоя почвы, выравнивания поверхности поля, разрушения почвенной корки, крошения комьев почвы, уничтожения сорняков, заделки семян и удобрений. Бороны бывают дисковые и зубовые.

.1 Зубовые бороны

Рабочий орган зубовых борон - зуб, работающий как двухгранный клин: передним ребром раскалывает почву, а боковыми раздвигает, сминает и перемешивает ее частицы, разрушает крупные почвенные комья. Зубья крепятся на жесткой или шарнирной раме, составленной из отдельных, шарнирно соединенных между собой звеньев. Шарнирную раму имеют сетчатые и луговые бороны. Такие бороны имеют хорошую приспосабливаемость к рельефу поля, а также обеспечивают равномерное заглубление зубьев в почву.

По конструкции зубья бывают прямые (рис 1, А, Б, В, Д, Е), лапчатые Г и изогнутые Ж с пружинящей стойкой. По форме сечения различают зубья с квадратным А, круглым Б, овальным В и прямоугольным Е, Ж сечением. Конец зуба с квадратным сечением имеет косой срез. Зубья, которые расположены косым срезом в сторону, противоположную движению, заглубляются глубже, чем зубья, которые расположены косым срезом по ходу движения агрегата. Это обусловлено тем, что во втором случае вертикальная составляющая реакции почвы возрастает и стремится вытолкнуть зуб из почвы.

Зубовыми боронами обрабатывают почву на глубину 3..10 см, при этом диаметр комков почвы после обработки не должен превышать 5 см. глубина борозды составляет 3..4 см. Зубовыми и сетчатыми боронами весной производят обработку посевов озимых культур: рыхлят поверхностный слой почвы и удаляют отмершие растения. Количество поврежденных растений не должно составлять более 3%. Луговыми боронами прочесывают травостой, разрезают дернину, измельчают и растаскивают кротовины на лугах и пастбищах.

Рисунок 1 Бороны зубовые: А - зуб квадратного сечения, Б - зуб круглого сечения, В - зуб овального сечения, Г - лапчатый зуб, Д - зубья сетчатой бороны, Е - ножевые зубья луговой бороны, Ж - зуб пружинной бороны; а - БЗТС - 1.0, б - сетчатая БСО-4, в - шлейф борона ШБ-2.5, г - игольчатый диск; 1,2 - планки рамы, 3 - зуб, 4 - устройство прицепное, 5 - брус навески, 6 - стойка, 7 - палец, 8, 13 - цепи, 9 - кронштейн, 10 - тяга, 11 - рамка, 12 - сетчатое полотно, 14 - шлейф, 15 - рычаг, 16 - вага, 17 - нож, 18 - грабли.

Зубовая борона составлена из прямоугольных 2 (рис 1, а) и корытообразных 1 планок, на пересечении которых закреплены зубья 3. зубья на раме располагают так, чтобы каждый зуб проводил свою борозду. Расстояние между бороздами зависит от типа бороны и может изменяться от 22 до 49 см. чтобы борона не забивалась комками и растительными остатками, соседние зубья в одном ряду закрепляют на расстоянии не менее 15 см друг от друга. Квадратные зубья располагают ребрами по направлению движения, овальные - закругленной стороной, прямоугольные - узкой или широкой гранью.

Зубовые бороны агрегатируют посредством сцепок СГ-21, С-18 и других и тракторами тягового класса 9-60 кН или присоединяют к плугам, культиваторам и сеялкам. Каждая секция бороны снабжена прицепным устройством в виде крючков, к которым присоединяют поводки или цепи.

.2 Дисковые бороны

Дисковые бороны бывают легкие (полевые и садовые) и тяжелые. Легкие бороны применяются для обработки зяби, послепахотного рыхления задернелых пластов, лущения стерни, освежения слабо задернелых лугов. Садовые бороны предназначены для обработки почвы в междурядьях садов. Глубина обработки садовых борон до 10 см. Тяжелые бороны используют для разделки задернелых пластов после вспашки целинных и залежных земель, дискования заболоченных почв, обработки лугов и пастбищ, заделки удобрений и пожнивших остатков. Глубина обработки до 20 см.

Рабочий орган легких дисковых борон - стальной заостренный сферический диск диаметром от 450 мм до 510 мм (рис 2,а). Тяжелые дисковые бороны имеют вырезные диски диаметром 660 мм (рис 2, б), которые хорошо заглубляются в почву и интенсивно измельчают растительные остатки. Несколько дисков, смонтированных на оси, образуют батарею. Диски на оси располагают на некотором расстоянии один от другого, а между ними вставляют распорные шпульки. Ось устанавливают в подшипниках 11 и батарея во время движения вращается.

Рисунок 2 Диски: а. диск легкой бороны, б - диск тяжелой бороны.

Батареи на раме закрепляют в два ряда под углом к направлению движения. Передние батареи работают вразвал, задние - всвал. Для лучшего крошения почвы диски задних батарей смещены относительно дисков передних батарей. Угол между плоскостью вращения диска и линией направления движения бороны называется углом атаки. Его можно изменять от 0 до 21 градуса. При обработке сухих и твердых почв угол атаки увеличивают, при дисковании влажных и легких почв - уменьшают.

При движении бороны, диски сцепляются с почвой и вращаются. Режущая кромка диска отрезает пласт почвы и поднимает ее на внутреннюю сферическую поверхность. Затем почва падает с некоторой высоты и отводится диском в сторону. В результате перемещения по диску и падения почва крошится, частично оборачивается и перемешивается. С увеличением угла атаки диски глубже погружаются в почву, крошение ее возрастает. Глубину обработки почвы устанавливают изменением угла атаки и давления дисков на почву. Давление регулируют, изменяя массу балласта или силу сжатия нажимных пружин.

Дисковые бороны по сравнению с зубовыми меньше забиваются, перерезают тонкие корни и перекатываются через толстые. Для работы на каменистых почвах диски не пригодны, так как их лезвия выкрашиваются.

3.3 Борона дисковая тяжелая БДТ-3.0

Борона дисковая тяжелая БДТ-3.0 предназначена для разработки пластов первичной вспашки, поднятых кустарнико-болотными плугами на минеральных почвах и торфяных, кроме того, борона может быть использована для ухода за лугами и пастбищами, а также разделки глыбистой вспашки.

Борона применяется во всех почвенно-климатических зонах. Борона должна обеспечивать хорошее рыхление пластов на глубину до 16 см на минеральных почвах, а на торфяных до 25 см за два прохода. Второй проход рекомендуется проводить под углом к направлению первого прохода (поперечная обработка). Работать с бороной на каменистых почвах запрещается.

Таблица 1. Технические характеристики бороны БДТ-3.0

Две передние батареи работают "вразвал", две задние - "всвал". Глубина обработки 6-18 градусов регулируется изменением угла атаки батареи. Угол атаки выбирается в зависимости от условий работы: чем больше угол атаки, тем больше глубина обработки и полнее подрезание растительных остатков.

К раме 4 (рис 3) посредством кронштейнов крепят четыре дисковые батареи 11. Батареи составлены из сферических вырезных дисков диаметром 660 мм, насаженных на круглую ось. Передние и правая задняя батареи имеют по семь дисков, левая задняя - восемь. Дополнительнйый диск батареи подрезает огрехи, остающиеся между передними батареями. Диски очищаются скребковыми чистиками 10.

Равномерность заглубления дисков регулируют с помощью механизма выравнивания рамы. Соединенный с ней рычаг 5 связан регулировочным винтом 2 с прицепным устройством 1, а тягой 6 - с кулаком 9 коленчатой оси 8. при вращении винта 2 рычаг 5 перемещает тягу 6, которая кулаком 9 поворачивает ось с опорными колесами.

Глубину обработки регулируют изменением угла атаки дисков (12, 15 и 18 градусов), раздвигая или сдвигая внешние концы батарей.

В транспортное положение борону переводят гидроцилиндром 7, опуская вниз колеса 3.

Рисунок 3. Борона дисковая тяжелая БДТ-3.0 1 - устройство прицепное, 2 - регулировочный винт, 3 - колесо, 4 - рама, 5 - рычаг, 6 - тяга, 7, 5 - гидроцилиндры, 8 - коленчатая ось, 9 - кулак, 10 - чистик, 11 - батареи.

Ширина захвата бороны 3 м , производительность 1.75 га/ч, рабочая скорость 8-10 км/ч, глубина обработки до 20 см.

Борона агрегатируется с тракторами тягового класса 3-4 т.

4. Анализ конструкции рабочих органов. Достоинства и недостатки

Борона состоит из следующих узлов: рамы, устройства прицепного, батареи передней правой, батареи передней левой, батареи задней правой, батареи задней левой, механизма выравнивания рамы бороны, колес транспортных и распорки. Все узлы бороны установлены на раме.

.1 Рама

Рама предназначена для установки узлов и механизмов агрегата для их совместной работы. Рама представляет собой сварную конструкцию из четырех продольных и трех поперечных брусьев квадратного сечения.

На переднем поперечном брусе имеются ушки для соединения рамы с прицепом и механизмом выравнивания рамы бороны. На среднем поперечном брусе имеется ушко для подсоединения гидроцилиндра. На продольных брусьях рамы приварены кронштейны для навешивания дисковых батарей бороны.

4.2    Устройство прицепное

Устройство прицепное служит для присоединения бороны к трактору. Прицепное устройство представляет собой сварную конструкцию треугольной формы. В передней части - серьга для присоединения к трактору. На заднем брусе имеются две петли для присоединения прицепа к переднему брусу рамы. Также приварены кронштейны для присоединения прицепа с механизмом выравнивания рамы бороны.

4.3        
 Батареи дисковые

 Являются основным рабочим органом агрегата. Каждая дисковая батарея может устанавливаться на угол атаки от 6 до 18 градусов. Батареи вращаются в двух подшипниковых узлах, имеющих конические роликовые подшипники. Батареи набираются из сферических дисков, одеваемых на круглую ось. Между дисками устанавливаются шпульки и два подшипниковых узла. Батарея стягивается гайкой, навертываемой на нарезной конец круглой оси. От самооткручивания гайки стопорятся специальным замком.

На стойках батарей крепится скребковое устройство, предназначенное для очистки дисков от налипшей земли и растительных остатков.

К раме батареи крепятся двумя стойками, которые отличаются друг от друга формой опорной площадки.

.4 Механизм выравнивания

Механизм выравнивания рамы бороны позволяет производить регулировку заглублений батарей (задних относительно передних,), а также в дальнем транспорте распределяет равномерно клиренс между передними и задними батареями.

Механизм состоит из регулировочного винта, соединяющего прицеп с рамой, тяги и щек.

Выравнивание рамы бороны во время работы, а также при дальнейшей ее транспортировки производится вращением винта.

4.5   
 Колеса транспортные

Транспортные колеса используются при переездах бороны к месту работы, а также для выглубления дисковых батарей в конце гона и при поворотах. В рабочем положении колеса находятся на некотором расстоянии от поверхности почвы. На цапфах коленчатой оси, на конических роликоподшипниках установлены ступицы. К ним специальными болтами крепятся пневматические колеса. Ось с колесами крепится к раме бороны и соединяется с тягой механизма выравнивания.

4.6 Аналоги конструкции бороны дисковой БДТ-3.0. Достоинства и недостатки

Аналогом бороны дисковой тяжелой БДТ-3.0 является борона дисковая навесная БДН-3. Борона БДН-3 предназначена для лущения стерни, рыхления поверхности полей, покрытых стерневыми и другими пожнивными остатками, выравнивания неровностей от предшествующей обработки, весеннего боронования озимых и пропашных культур и ухода за многолетними травами.

Рисунок 4 Борона дисковая навесная БДН-3. а - общий вид, б - батареи; 1 - навеска, 2 - батарея, 3 - рама, 4 - брус боковой, 5 - ось, 6 - диск, 7 - шпулька, 8 - кронштейн, 9 - штырь, 10 - чистики, 11 - подшипник.

Борона БДН-3 имеет четыре батареи с изменяемым числом дисков. Ширина захвата бороны 3 или 2 м. В первом случае на трех батареях установлено по девять дисков, а на задней левой - десять. Дополнительный диск рыхлит необработанную полосу, образованную между крайними дисками передних батарей. Во втором случае три батареи имеют по шесть дисков, а четвертая - семь. Перемещая по брусу 4 кронштейны 8 и фиксируя их штырями 9, можно установить углы атаки 12, 15, 18 и 21 град. Для переоборудования бороны на ширину захвата 2м боковые брусья сближают, смещая их по поперечным брусьям, и присоединяют батареи с меньшим числом дисков.

Глубину обработки регулируют изменением угла атаки дисков и массы балласта, загружаемого в ящики.

Агрегатируется борона с тракторами тягового класса 3-4.

С учетом выше изложенной характеристики, можно сказать, что борона дисковая БДН-3 имеет возможность регулирования ширины захвата, что невозможно при работе с бороной БДТ-3.0. Однако, борона БДТ-3.0 имеет меньшую массу, что обуславливает меньшее воздействие ее на почву. Также, стоит отметить, что борона БДН-3 имеет больший угол атаки дисковых батарей, следовательно, она имеет большую глубину обработки почвы. По этим причинам, борона БДН-3 получила большее распространение, по сравнению с бороной БДТ-3.0.

5. Технологический и прочностной расчёты

5.1 Расчет дисковых рабочих органов

Почвообрабатывающие диски лущильников, борон и плугов представляют собой часть сферы радиусом R, отсеченную плоскостью SS. Большое влияние на технологические показатели работы диска оказывают его параметры: диаметр D, угол заточки i, а также связанный с ним задний угол резания б.

Заточка режущей кромки определяется углом , находящимся между образующей конуса заточки и секущей плоскостью  (здесь  - половина центрального угла сферического сектора).

Рассчитываем диаметр диска исходя из заданной глубины обработки и коэффициента пропорциональности.

.

 мм,

где k - коэффициент пропорциональности.

Большие значения коэффициента к принимают при обработке твердых почв при малых углах атаки и больших скоростях работы орудия.

Диаметр диска D = 660 мм.

Рассчитываем радиус сферы диска.

Диаметр диска и радиус сферы связаны соотношением

 из этой формулы следует что:

Вычисляем теоретическую высоту гребней , расстояния между гребнями s и степень неравномерности глубины обработки почвы, %.

По агротребованиям для дисковых плугов допускается  для лущильников  для борон

В нашем случае для бороны

a - глубина обработки из условия равна 200 мм.

.

.

Принимаем мм.

Высота гребней  на дне борозды, образованной диском, зависит от диаметра диска , угла атаки  и расстояния между дисками .

,

мм.

Находим расстояние между дисками исходя из следующего условия:

.

мм.

Находим теоретическую высоту следующим образом:

.

Рассчитываем  для различных диапазонов угла атаки (в соответствии с вариантом задания), в нашем случае:

.

Рассчитываем  для угла атаки

,

мм.

Рассчитываем  для угла атаки

,

мм.

Рассчитываем  для угла атаки

,

мм.

Рассчитываем  для угла атаки

,

мм.

Принимаем общее число дисков для 3 м ширины захвата. Число дисков 29.

Качество работы дисковых орудий оценивают по равномерности обработки почвы по глубине:

.

Рассчитываем значение для каждого из значений .

;

;

;

.

Подсчитываем расстояние между вершинами гребней

мм.

Расчет геометрических параметров дискового рабочего органа

Проведенные ранее расчеты позволили получить значения диаметра диска D и радиуса кривизны сферической поверхности R.

Радиус кривизны рабочей поверхности диска является одним из важнейших параметров, определяющих качество обработки почвы. Чем меньше радиус кривизны, тем диск интенсивнее воздействует на почвенный пласт, лучше его оборачивает и сильнее разрушает.

Угол  находим из выражения:

Толщина сферических дисков (в мм) определяется эмпирической зависимостью:

мм.

Принимаем мм.

.2 Тяговое усилие бороны

Усилие, необходимое для перемещения бороны при вспашке, называют тяговым сопротивлением. Оно зависит от формы, размеров и технического состояния рабочих органов, ширины захвата и глубины обработки, состояния и типа почвы, скорости движения агрегата, а также от массы бороны. Усилие, необходимое для выполнения непосредственно процесса боронования, называют полезным сопротивлением, а усилие необходимое для перекатывания лущильника, и преодоления сил трения дисков о пласт почвы называют вредным сопротивлением .

 Н,

где f-коэффициент пропорциональности, зависящий от типа почв и агрофона ().

Полезное сопротивление можно представит в виде двух составляющих: сопротивления P₂, возникающее при деформации пласта, и сопротивления P₃ возникающей при отбрасывании пласта и приданию ему кинетической энергии.

H,

где  - коэффициент характеризующий сопротивление пласта, равен 20000…50000 Н/м²; - глубина вспашки, м; - ширина захвата одной секции, м;

Сопротивление  пропорционально площади поперечного сечения отбрасываемых пластов и квадрату скорости движения агрегата:

 H,

где - коэффициент характеризующий форму рабочей поверхности корпуса диска и свойства почвы, Нс²/м⁴;  - скорость движения агрегата.

Общее, тяговое сопротивление бороны:

 Н.

Анализируя выражение, можно сказать, что сила  пропорциональна значению поперечного сечения пласта. С повышением скорости тяговое сопротивление возрастает по параболической кривой.

5.3 Расчет полуоси на прочность

Для проведения прочностного расчета полуоси построим схему нагружения рамы бороны. Это позволит найти нагрузку на полуоси.

На рисунке 4.1 точка  соответствует месту сцепки бороны с трактором, точка  - месту крепления опорных колес к раме, точка  - центру тяжести бороны, точка  - заднему габариту.

Рисунок 4.1. Схема нагружения рамы бороны.

Найдем силу тяжести G:

Н,

где m - масса бороны (для БДТ-3.0 =1200 кг), g - ускорение свободного падения (g=9,81м/с²).

Составим уравнение равновесия относительно точки :

;

Найдем реакцию RA из условия равновесия относительно точки :

;

 H.

Составим уравнение равновесие для проверки правильности расчета:

;

.

Условие равновесия выполняется, следовательно расчет произведен верно. Найдем нагрузку на одну ось:

 H.

Построим схему нагружения оси (рисунок 4.2). На рисунке 4.2. точка А соответствует расположению 1-го подшипника (D1=35 мм.), точка В - 2-й подшипник (D2=35 мм.), точка С - 1-е закрепление, D - 2-е закрепление.

Рисунок 4.2. Схема нагружения полуоси.

Нагрузка на одну ось N равна сумме реакций RA и RB. Примем значения RA и RB пропорционально соответствующим диаметрам:

 H;

 H.

Составим уравнение равновесия относительно точки C. Условие равновесия:

;

 Н.

Составим уравнение равновесия относительно точки D. Условие равновесия:

;

 Н.

Составим уравнение равновесие для проверки правильности расчета:

;

.

Условие равновесия выполняется, следовательно расчет произведен верно.

Построим эпюру изгибающих моментов (рисунок 4.3.):

 Н·мм;

 Н·мм;

 Н·мм;

 Н·мм.

Рисунок 4.3. Эпюра изгибающих моментов.

Опасное сечение находится в точке С. Выполним расчет сечения С на сопротивление усталости:

Осевой момент сопротивления сечения:

агротехника почвообрабатывающий борона полуось

мм³ .

Амплитуда напряжений цикла:

 МПа.

Определим коэффициент запаса прочности:

где σ_-1 - предел текучести (для стали 18ХГТ σ_-1=410 МПа), K_σD - суммарный коэффициент (K_σD =3,89):

.

Коэффициент запаса прочности S=1,68>1, следовательно сопротивление усталости полуоси в сечении С обеспечивается.

Заключение

Целью данного курсового проекта была разработка конструкции бороны дисковой тяжелой БДТ-3.0.

В процессе выполнения курсового проекта были определены основные узы данной машины, рабочие органы. Был произведён анализ почвенно-климатических условий зоны эксплуатации, подготовка бороны к работе, условия эксплуатации, сборка бороны, порядок работы, техническое обслуживание. Было выяснено, что данная борона относится к классу машин для ранневесенней обработки почв и прикатывания. В зависимости от условий работы, батареи дисков борон БДТ-3.0 могут устанавливаться на углы атаки 6, 10, 14 и 18° (при увеличении угла возрастает степень рыхления почвы). Также был произведён расчёт дисковых рабочих органов, в котором определили диаметр рабочего диска, а также высоту гребней для каждого угла атаки, произвели расчёт геометрических параметров рабочего органа, расчёт тягового сопротивления бороны, расчёт полуоси на прочность.

Литература

1. Сельскохозяйственные машины, В. М. Халанский, И. В. Горбачев Изд: КолосС, 2004 г.

. Сельскохозяйственные машины. Конструкция, теория и расчет,

Е. И. Трубилин, В. А. Абликов, Л. П. Соломатина, Учебное пособие, Краснодар, 2008г., 200с.

. Техническое обслуживание и ремонт сельскохозяйственных машин, Пучин Е.А., Энергетика. Промышленность, 2004 г.

. Статьи журнала "Тракторы и сельскохозяйственные машины"

. Сельскохозяйственные машины, А.Н. Устинов, Изд: Академия, 2009 г., 264с.

. Сельскохозяйственные машины, Халанский В.М., Карпенко А.Н., Изд: Колос, 1979 г., 495с.

. Руководство по эксплуатации "Мекосан 2500-18" ОАО "Мекосан", 2009г.