Обоснование средств механизации возделывания кормовой свеклы в СПК "Орловский" с разработкой зубового рыхлителя (стр. 17 из 22)

Рисунок 4.1 - Установка рыхлителя на секции культиватора вершиной угла α раствора боковых планок назад (а) и вперед (б).

4.3 Расчет параметров зубового рыхлителя

4.3.1 Расчет зоны рыхления зубьями в поперечной плоскости, обоснование шага расстановки зубьев

Зададимся исходными данными для расчётов.

а) Глубина обработки -

б) Угол скатывания почвы в поперечной плоскости -

[9].

в) Число зубьев бороны -

(С учетом одной рыхлительной лапы. Будем считать, что удельное сопротивление лапы, равно удельному сопротивлению зуба).

г) Ширина зуба -

д) Коэффициент удельного сопротивления почвы деформации (для зубьев) -

е) Расстояние между зубьями в продольном направлении -

ж) Максимальная ширина захват рыхлителя -

Рассчитаем следующие параметры.

1. Расстояние между бороздами зубьев.

. (4.1)

2. Рассчитаем тяговое сопротивление зубьев рыхлителя.

(4.2)

3. Выберем материал и размер боковой планки рыхлителя.

С учетом расстояния между зубьями в продольном направлении, расстояния между бороздами, а также между креплениями планки, места для установки ботвоотвода, примем длину боковых планок равной 640 мм.

Учитывая длину необходимой боковой планки и размер сечения зубьев, выберем заготовку для планки. Для планки возьмем квадратную трубу

Схема зубового рыхлителя и его основные расчётные размеры приведены на рисунке 4.2

4.3.2 Расчет тягового сопротивления стрельчатой универсальной лапы

а) Глубина обработки -

б) Количество стрельчатых лап -

в) Ширина захвата лапы -

г) Коэффициент удельного сопротивления почвы деформации (для стрельчатой лапы) -

Тяговое сопротивление лапы рассчитаем по выражению 4.3.

(4.3)

где а – глубина обработки почвы, м;

l - рабочая ширина захвата лапы, м;

k – удельное сопротивление почвы, Па;

z – число лап, шт.

Па

4.3.3 Расчет тягового сопротивления рыхлителя

Общее тяговое сопротивление рыхлителя равно сумме тяговых сопротивлений зубьев рыхлителя и стрельчатой лапы. Определим общее тяговое сопротивление по выражению 4.4

(4.4)

4.3.4 Расчет прочности зуба на изгиб

Выберем материал, из которого будет сделан зуб.

Материл зуба – квадрат

а. Сила, действующая на 1 зуб

б. Ширина зуба -

в. Длина свободной части зуба -

Будем считать, что максимальная концентрация сил действующих на зуб будет приложена к острию зуба.

В этом случае по [20] величина наибольшего нормального напряжения будет равна

. (4.5)

МПа

Пределы выносливости стали У7 при изгибе:

МПа.

Рисунок 4.3 – Схема сил, действующих на зуб при изгибе

В нашем случае

В связи с этим можно говорить о том, что зуб боронки имеет достаточную степень прочности даже для того чтобы выдержать удар о небольшой камень и при это не сломаться, и не получить сильную пластическую деформацию.

4.3.5 Расчет центрального болта, стягивающего поперечные планки рыхлителя

Болт поставлен в отверстие без зазора.

Рисунок 4.4 – Расчётная схема крепления и силы, действующие на болт при срезе

В связи с этим расчет будет производиться по формуле из [21]:

(4.6)

где Q – сила нагрузки на болт, Н;

S - площадь поперечного сечения болта, см2;

z – число болтов, шт.

При этом

(4.7)

мм2

- диаметр не нарезанной части болта, мм;

- номинальный диаметр резьбы, мм;

- число плоскостей среза

Тогда

Условие прочности выполняется

Для болтов с резьбой

- предел прочности. В данном случае для стали Ст 3 ГОСТ 1050-74 он равен

Принимаем диаметр болта

4.3.6 Расчёт пальца крепления лапы-стабилизатора на срез

При закреплении рыхлительной лапы-стабилизатора к секции культиватора используется палец диаметром 15мм. Его необходимо рассчитать на срез. Для расчётов используем представленную на рисунке 4.5 схему.

Условие прочности при работе пальца на срез имеет вид [22]:

, (4.8)

где τср – касательное напряжение, возникающее под действием срезающей силы, Па;

Р – сила, действующая в рассматриваемом сечении, Н;

[τср] – допускаемое касательное напряжение на срез, Па;

Рисунок 4.5 – Схема нагрузки пальца

Аср – площадь сечения пальца, мм2.

Минимальная допустимая площадь сечения пальца определяется

, (4.9)

где d – диаметр пальца, м.

В нашем случае по формуле (4.8)