Культиваторы

Культиваторы

Введение

Важную роль в создании благоприятных условий для возделывания сельскохозяйственных культур играет рациональная обработка почвы с использованием современных машин и приспособлений. Одно из важнейших агротехнических мероприятий получения высоких урожаев - предпосевная обработка почвы, которую осуществляют паровыми культиваторами.

Культиватор - сельскохозяйственная машина для обработки почвы. Культиваторы делят на па́ровые и пропашные. Паровые культиваторы служат для сплошной обработки почвы до посева, а пропашные - для обработки посевов. С помощью культиваторов осуществляется рыхление, борьба с сорняками, влагосбережение, окучивание. В отличие от плуга культиватор выполняет рыхление без оборота пласта.

Культиваторы могут быть с пассивными (неподвижными) ножами, совершающими работу за счет тягового усилия, а также с активными (приводными) ножами. По типу привода различают ручные культиваторы, мотокультиваторы, культиваторы, агрегатируемые с трактором.

По типу рабочих органов и выполняемых технологических операций культиваторы подразделяются на фрезерные (типа КФТ, КФУ и др.), широкозахватные (типа КШУ, КПЗ, КПН И ДР.), чизельные (типа КЧП, КГ и другие).

1. Обзор существующих конструкций

.1 Паровые культиваторы

Типичными представителем паровых культиваторов является культиваторы типа КПС.

Рабочие органы культиваторов - универсальные стрельчатые и рыхлительные лапы.

Культиватор КПС-4Г унифицирован в навесном и прицепном вариантах, оснащен приспособлением для навешивания борон. Ширина захвата 4 м, агрегатируется с тракторами класса14 кН, а с помощью сцепок (СП-11, СП-16) в широкозахватных агрегатах - класса 30 и 50 кН. Предназначен для предпосевной обработки почвы и паров с одновременным боронованием.

Рисунок 1.1 - Культиватор КПС-4Г: а-универсальная стрельчатая лапа; б-варианты положений лапы в вертикальной плоскости; в, ж-расстановка рабочих органов; г, д, е-рыхлительные лапы; з-общий вид культиватора; 1, 12, 15-наральники; 2, 11, 14-стойки; 3-болты; 4, 10-держатели; 5-штанга; 6-пружина; 7-упор; 8-грядиль; 9-лапа; 13-подпружинник; 16-пружина; 17-гидроцилиндр; 18-сница; 19-серьга; 20-подставка; 21-регулятор глубины; 22-рама; 23-угольник; 24-штанга с пружиной; 25-колесо; 26-рабочие органы; 27-понизитель; 28-приспособление для навески борон; 29-зубовая борона.

Культиваторы КШУ-4(8, 12, 16) выпускаются унифицированными в навесном и прицепном вариантах. Предназначены для предпосевной и паровой обработки почвы.

По устройству и комплектованию рабочими органами идентичны КПС-4Г. Дополнительно, в отличие от него, культиваторы КШУ комплектуются прутковыми катками, загортачами и лапами шириной захвата 150 мм. Культиваторы шириной захвата 8, 12 и 16 м исполнены секционными. Агрегатируются с тракторами класса 14…50 кН.

Риунок 1.2 - Широко-захватные секционные культиваторы: а - общий вид КШУ-12; б - схема рабочего процесса КШП-8; 1, 4-гидроцилиндры; 2, 18-стойки; 3-сница; 5, 12, 20-колеса; 6, 19-регуляторы глубины; 7, 17-рамы; 8-универсальная стрельчатая лапа; 9-зубовая боронка; 10, 15-крайние секции; 11, 14-средние секции; 13-центральная секция; 16-выравнивающий брус; 21-нажимная штанга с пружиной; 22-S-образный пружинный зуб; 23-прутковый каток.

Вертикально-фрезерный культиватор КВФ-2,8 предназначен для предпосевной обработки почвы на глубину до 14 см как по вспаханному, так и по невспаханному фону после прохода лущильника. Имеет 9 рыхлителей с вертикальной осью вращения.

Рисунок 1.3 - Почвообрабатывающие фрезы: а -рабочий процесс фрезы с горизонтальной осью вращения; б -рабочий процесс фрезы с вертикальной осью вращения; в -общий вид болотной фрезы ФБН-2; г -общий вид вертикально-фрезерного культиватора КВФ-2,8; 1, 4-ножи; 2-вал; 3-диск; 5-ротор фрезы; 6, 7, 14-редукторы; 8-кожух; 9-грабельная решетка; 10-барабан; 11, 17-регуляторы глубины; 12-колесо; 13, 21-навески; 15-рыхлитель; 16-рама; 18-зубчатый каток; 19-выравнивающий брус; 20-корпус главного привода.

1.2 Культиватор - плоскорез широкозахватный КПШ - 5

Этот культиватор используют для основной и предпосевной обработки почвы с сохранением стерни в зонах, подверженных ветровой эрозии. Может работать с пятью или тремя стрельчатыми лапами.

Рисунок 1.4 - Культиватор - плоскорез КПШ - 5: Культиватор - плоскорез состоит из рамы центральной 3 и двух рамок боковых 7, двух механизмов опорных колес 5, пяти корпусов 8, гидроцилиндра 9, световозвращателя 6, который крепится к раме центральной.

2. Анализ технологического процесса

2.1 Культиваторы типа КПС

Копьевидный наральник универсальной стрельчатой лапы прикреплен к жесткой стойке. Угол наклона лезвия к горизонтальной плоскости 23…30о, угол между лезвиями 60…65о, ширина захвата 270 и 330 мм. Универсальные лапы хорошо рыхлят почву и подрезают сорняки. Их используют для обработки почвы на глубину до 12 см.

В долотообразных наральниках рыхлительных лап две режущие кромки с углом раствора 60…70о. Наральники закреплены на пружинных или жестких стойках. Двухсторонние наральники после износа одного конца поворачивают на 180о.

Лапы с пружинными стойками шириной захвата 20…50 мм служат для рыхления почвы на глубину до 16 см, вычесывания корнеотпрысковых сорняков, культивации почвы повышенной влажности. Во время работы они вибрируют и самоочищаются от нависших на стойки растительных остатков. Лапы с С-образными стойками применяют на всех почвах, кроме засоренных камнями. Лапы с S-образными стойками используют на каменистых почвах. Лапы с жесткой стойкой шириной захвата 35…65 мм применяют для обработки почв на глубину до 25 см в садах, виноградниках и под хлопчатник.

2.2 Культиватор КПС-4Г

Комплектуется стрельчатыми универсальными лапами шириной захвата 270 и 330 мм (КПС-4Г) или рыхлительными лапами шириной захвата 50 мм на С-образной стойке (КПС-4Г-01). Стрельчатые лапы располагаются в шахматном порядке двух рядах. Для обработки слабозасоренных почв в переднем ряду на коротких грядилях закрепляют лапы 270 мм, а в заднем на длинных грядилях - 330 мм. Рыхлительные лапы располагают в трех поперечных рядах. На коротких грядилях закрепляют по одной лапе, а на длинных при помощи сдвоенных держателей - по две. Расстояние между бороздками 167 мм.

Таблица 2.1 - Технические характеристики культиваторов КПС - 4Г и КПС-4Г-01

2.3 Вертикально-фрезерный культиватор КВФ-2,8

Фрезерование может выполняться как по вспаханному, так и по невспаханному полю после прохода лущильника. Культиватор снабжен главным приводом, редуктором , вертикальными фрезерными рыхлителями , выравнивающим брусом, зубчатым катком и навеской . Главный привод состоит из полого корпуса, зубчатой передачи, смонтированной в полости корпуса, центрального и боковых шпинделей и крышки. Корпус главного привода одновременно служит несущей рамой, на которой смонтированы сборочные единицы культиватора. Шпиндель представляет собой вал, на верхнем конце которого закреплена шестерня, а на нижнем - рыхлитель. Верхний конец вала центрального шпинделя соединен с ведомым валом конического редуктора. Число шпинделей и рыхлителей.

Рыхлитель состоит из держателя и двух ножей, закрепленных болтами на концах держателя. Хвостовик ножа имеет два отверстия для крепления нового ножа в верхнем положении и изношенного по длине на 30...40 мм в нижнем. Соседние держатели ножей вращаются навстречу друг другу и по направлению лезвий ножей. Частота вращения рыхлителей 295 об/мин.

Во время работы рыхлители вращаются, ножами измельчают почву и доводят ее до мелкокомковатого состояния, брус выравнивает рыхлый слой почвы, а каток уплотняет его и дробит комки. Культиватор может быть укомплектован легким трубчатым катком. Глубину фрезерной обработки в пределе 5... 14 смт изменяют винтом регулятора.

Ширина захвата культиватора 2,7 м, рабочая скорость 6...9 км/ч. Его агрегатируют с тракторами МТЗ-80/82 с противовесами, МТЗ-102 и ДТ-75М.

паровой культиватор боронование орган

3. Подготовка машины к работе

Вертикально-фрезерный культиватор КВФ - 2.8.

Рабочий орган фрезы - ротор или барабан, вращающийся от ВОМ трактора вокруг горизонтальной или вертикальной оси. На барабане закреплены Г-образные ножи 1, а на роторе - прямые ножи 4 с заостренными режущими кромками, расположенными параллельно оси вращения. В рабочем положении ножи фрез участвуют одновременно в двух движениях: вращательном вместе с барабаном (ротором) и поступательном вместе с машиной.

Двигаясь в почве, каждый нож отрезает сегментовидный почвенный пласт (стружку) толщиной А и активно на него воздействует в ограниченном пространстве закрытой борозды. В результате пласт крошится на мелкие частицы, размеры которых зависят от кинематического режима фрезы и свойств почвы. Интенсивность крошения почвы растет с уменьшением толщины А пласта и наоборот. Параметр А называют подачей на нож.

Подача А на нож зависит от назначения фрезы и агротехнических требований на фрезерование почвы. Универсальные фрезы снабжают многоступенчатым редуктором для изменения скорости вращения фрезы.

Культиватор КПС- 4.

Расстановку рабочих органов, их регулировку и установку проводят на ровной площадке. Культиватор переводят в рабочее положение и под его колеса подкладывают бруски. Шток гидроцилиндра переводят в крайнее положение. Винтом механизма регулирования глубины обработки раму опускают до соприкосновения лап с опорной поверхностью. При этом плоскость переднего бруса рамы должна быть параллельна опорной поверхности, а головки штанг грядилей - опираться на вкладыши. Если отдельные лапы не касаются поверхности площадки, то переставляют болты в нижнее отверстие нижних концов штанг или перемещают в держателе стойку вниз.

Окончательную настройку культиватора проводят в полевых условиях. После прохода агрегата 50 - 100 м проверяют правильность его регулировок. Если рабочие органы, идущие по следу трактора, обрабатывают почву на меньшую глубину, их заглубляют увеличением сжатия пружин.

Культиватор КШУ - 12.

Подготовка к работе заключается в следующем: проверяют правильность установки рабочих органов и добиваются, чтобы они находились в одной горизонтальной плоскости.

Стойки лап крепят к грядилям, шарнирно присоединенным к брусу рамы. Копьевидный наконечник универсальных стрельчатых лап закрепляется болтами к жесткой стойке. Носок рыхлительных лап с помощью болтов крепится к жесткой или пружинной стойке. Лапы шириной захвата 35 - 65 мм на жесткой стойке применяют для обработки почвы на глубину 25 см в садах и перед посевом хлопчатника. Лапы шириной захвата 50 мм на пружинной стойке используют для рыхления почвы повышенной влажности на глубину до 16 см и вычесывания корнеотпрысковых сорняков.

При повышенной влажности почвы лапы, движущиеся по колее трактора, опускают ниже на 2 - 4 см по сравнению с остальными.

4. Анализ недостатков машины

1)      Культиватор КПС-4Г

сравнительно небольшая ширина захвата;

большая металлоемкость;

сложная конструкция.

) Культиватор КШУ - 12

небольшая глубина вспашки;

возможно плохое подрезание сорняков;

образование гребнистой поверхности;

) Вертикально-фрезерный культиватор КВФ - 2.8

можно применять только для тяжелых почв, т.к. при применении фреза на легких почвах возможно распыление;

сложная конструкция машины;

5. Усовершенствование сельскохозяйственной машины

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к культиваторам - растениепитателям.

Известен культиватор, включающий раму стойки и рабочие органы.

Наиболее близким техническим решением из известных является культиватор - растениепитатель, включающий брусья, валы качалок, кронштейны понизителей, предколесные стойки с шарнирно закрепленными на них параллелограммными механизмами, состоящими из верхних и нижних звеньев, и опорные колеса.

Недостатком этих культиваторов является сложность конструкции и большая металлоемкость.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и снижение металлоемкости.

Это достигается тем, что в предколесных стойках выполнены вертикальные пазы, при том верхние звенья параллельных механизмов одними концами жестко соединены с валами качалок, а другие их концы размещены в вертикальных пазах предколесных стоек и снабжены фиксаторами их вертикального положения, причем нижние звенья выполнены в виде плоских пружин и своими обоими концами жестко соединены с кронштейнами понизителей и предколесными стойками.

На рисунке 5.1 показан культиватор - растениепитатель в рабочем положении, вид сбоку. На рисунке 5.2 - показан культиватор - растениепитатель в транспортном положении. На рисунке 5.3 - вид культиватора сзади с установленным на нем одним средним параллелограммным механизмом (грядилем).

Рисунок 5.1 - Культиватор - растениепитатель в рабочем положении, вид сбоку: 1 - брус, 2 - трактор, 3 - вал, 4 - гидроцилиндр, 5 - звено, 6 - паз, 7 - предколесная стойка, 8 - фиксаторы, 11 - штанга, 12 - кронштейн понизителя, 13 - плоская пружина

Рисунок 5.3 - вид культиватора сзади с установленным на нем одним средним параллелограммным механизмом (грядилем): 2 - трактор, 5 - звено, 6 - паз, 7 - предколесная стойка, 11 - штанга

Культиватор - растениепитатель состоит из бруса 1, навешанного на трактор 2. На брусе 1 расположен вал 3, который приводится в движение гидроцилиндром 4. К валу 3 жестко закреплено звено 5, которое другим своим концом входит в паз 6 предколесной стойки 7. На звене 5 установлены фиксаторы 8, а на конце его закреплены стержень 9 с пружиной 10, причем его конец соединен со штангой 11. На нижней части бруса 1 закреплен кронштейн понизителя 12, а к нему и предколесной стойке 7 жестко присоединена плоская пружина 13.

Работает культиватор - растениепитатель следующим образом.

При движении трактора 2 тяговое усилие грядиля осуществляется через плоскую пружину 13 и звено 5. При вертикальных колебаниях стойки 7 пружина 10 поджимает штангу 11. Для подъема грядиля в гидроцилиндр 4 подают давление, и он поворачивает против часовой стрелки вал 3, который увлекает жестко соединенное с ним звено 5 и производит подъем штанги 11. Наличие паза 6 в предколесной стойке 7 и плоской пружины 13 способствует вертикальному подъему и заглублению штанги 11 с имеющимися на ней рабочими органами.

Заключение

У известных на данный момент культиваторов есть существенные недостатки. Они имеют сложную конструкцию и большую металлоемкость.

Данное изобретение отличается упрощенной конструкцией и сниженной металлоемкостью.

Культиватор - растениепитатель, содержащий брусья, валы качалок, кронштейны понизителей, предколесные стойки с шарнирно закрепленными на них параллелограммными механизмами, состоящими из верхних и нижних звеньев, и опорные колеса, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения металлоемкости, в предколесных стойках выполнены вертикальные пазы, при этом верхние звенья параллелограммных механизмов одними концами жестко соединены с валами качалок, а другие их концы размещены в вертикальных пазах предколесных стоек и снабжены фиксаторами их вертикального положения, причем нижние звенья выполнены в виде плоских пружин и своими концами жестко соединены с кронштейнами понизителей и предколесными стойками.

Список литературы

1.     Устинов А.Н. Сельскохозяйственные машины, 2-е издание, М.: ИРПО; «Академия», 2000г.

2.      Воронов Ю.И. Сельскохозяйственные машины, М. Высшая школа; 1972г

.        Антышев Н.М., Бычков Н.И. Справочник по эксплуатации тракторов М.: Россельхозиздат, 1985.

.        Бубнов В.З., Кузьмин М.В. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: Колос, 1980.

.        Орманджи К.С. и др. Правила производства механизированных работ в полеводстве. М.: Россельхозиздат, 1983.

.        Поляк А.Я. и др. Справочник по скоростной сельскохозяйственной технике. М.: Колос, 1983.

.        Эксплуатация машинно-тракторного парка: Учебное пособие / Под общ. ред. Р.Ш. Хабатова. - М.: ИНФРА-М, 1999.

8. Методические указания по курсовой работе Ю.Н. Дементьев.