Расчет высевающего аппарата сеялки СЗ-3,6

Большое применение нашли и пневматические зерновые сеялки. Подобные агрегаты по типу высевающих систем подразделяются:

1. С централизованной высевающей системой;
2. С индивидуальными дозаторами.

Сеялки с централизованной высевающей системой имеют общий катушечный дозатор, который при помощи пневматического распределителя направляет семена по всем сошникам. Равномерность распределения семян по сошникам в основном зависит от работы турбулизатора (смешивателя). В случае изменения ширины междурядий можно перекрывать часть семяпроводов. Лишние семена сбрасываются обратно в бункер. Дозатор имеет привод от опорных колес сеялки.

Агрегаты с индивидуальными дозаторами имеют подобные устройства на каждый сошник.

В пневматических сеялках путем регулировки катушек дозатора можно установить минимальную норму высева 2 кг семян на 1 га. Норму высева можно довести до 400 кг на 1 га.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ЗЕРНОВОЙ СЕЯЛКИ

 

Катушечно-желобчатый высевающий аппарат.

При расчете этого аппарата определяют размеры рабочей катушки; массу семян, высеваемых за один оборот катушки; частоту вращения катушки на единицу длины  пути сеялки. Учитывают механические свойства семян, требуемые нормы высева на единицу площади или пути и т.д. Основные размеры желобка – ширины b1 и глубина h (рисунок 1, а).

Принимают h =2d0, м, где d0 – средний поперечный размер семени, м Принимаем d0 = pbз2/4, где bз=2,7

h = 2·5,7 = 11,4мм

d0 = 3,14·2,72/4 = 5,7мм

Ширину желобка, м, делают больше глубины, b1 = (1,5-2,5)h.

b1 = 2·11,4 = 22,8мм

Рисунок 1. Расчетная схема высевающего аппарата: а- катушечного.

 

Диаметр катушки dк, м, определяют как диаметр описанной окружности правильного многоугольника, имеющего nж сторон, т.е. желобков. Тогда

,

                                     

    (1)

        

 

где l0 = b1 + D - длина стороны многоугольника (здесь D = 0,0016м – величина ребра между соседними желобками).

 

l0 = 0,021 + 0,0016 = 0,0226 м.

 

Здесь, град.,  .

                       

град.                                      (2)

 

Для исключения пульсаций принимают nж = 10.

Радиус желобка r, м, в зависимости от угла a1 находят из расчетной схемы

 

.

 

 (3)

 

Углы a0 и a1 определяют из построения, учитывая, что расстояние от оси катушки (точка 0) до точки пересечения прямых, формирующих плоскую часть стенок желобка.

Площадь сечения желобка, м2, находят как сумму площадей трех фигур: S1 и S3 – двух круговых сегментов, S2 – равнобедренной трапеции (рисунок 1), т.е.

 

fж = S1 + S2 + S3

                        fж = 1,9 + 0,16 + 0 = 2,06                         (4)

 

,

                

      (5)

 

   

,        

  (6)

 

где b = 180 - 2·100 = 20 град.

Отсюда

.

  (7)

 

 

Определяющей характеристикой высевающего аппарата служит его рабочий объем, м3, т.е. объем семян, высеваемых за один оборот катушки (рисунок 2),

 

 

 

 

 

                    

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Схема для определения объема активного слоя семян

 

  , 

 

  (8)

 

где Q = 4 – норма высева семян, шт/га; b = 0,125 – величина междурядья, м; D = 0,5 – диаметр опорно-приводного колеса сеялки, м; d = 40 – масса 1000 зерен, г; (d = 38-44 г); i = 0,402 – передаточное отношение; g = 750 –  плотность семян, кг/мм3; h – коэффициент проскальзывания колеса  (h = 0,9).

Уточняем величину передаточного числа i,

nв =  nк × i, 

            nв =  100,7× 0,402 = 40,48 мин-1      (9)

где nв и nк - частота вращения вала высевающей катушки (диска) и опорно-приводного колеса, мин-1,  

nк = 60nh/pD,

nк = 60·2,93·0,9/3,14·0,5 = 100,7 мин-1

где D – диаметр ходового колеса сеялки, м, размеры которых указаны в технических документациях по эксплуатации посевных машин.

D = 0,5 м.

 

Рабочая длина катушки, м,

         

 

                 

     (10)

 

Рабочий объем Vo = 1,05

Для определения объема желобков Vж, м3, необходимо знать площадь поперечного сечения одного желобка fж, число желобков nж и рабочую длину катушки lр:

           

                     (12)

  

Объем активного слоя, м3,

 

               Vа = Vо - Vж

    Vа = 1,05 – 0,6 = 0,45     

 

При настройке сеялки на норму высева требуется учитывать наличие активного слоя, который можно оценить по его толщине, м.

 

                            co = c (m+1)=0,91(2.6+1)=3,276м   (13)

 

где с  - толщина условного (приведенного) слоя семян, м; m – опытный коэффициент (для пшеницы и тритикале m = 2,6; для льна m = 1,7; для проса m = 1,4)

Тогда

-   

 

     

–   (14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 СИЛОВОЙ АНАЛИЗ СОШНИКОВОЙ  ГРУППЫ

 

Назначение сошника – создание борозды определенной глубины, укладка в нее семян или клубней и закрытие их почвой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Типы сошников сеялок

 

На сошник действует сила тяжести, составляющая от силы натяжения пружины, реакция почвы и равнодействующая всех сил сопротивления.

Для дискового сошника (рисунок 4, а) равновесие будет соблюдаться, когда равнодействующая сила проходит через ось подвеса при выполнении следующего условия:

R × m = G × h + F × n = 0,    (15)

где R – равнодействующая всех сил сопротивления, приложенных к сошнику, кН; G – сила тяжести сошника вместе с поводком, кН; F – сила давления пружины на поводок сошника, кН; m, h и n – расстояния (плечи) от точек приложения соответствующих сил относительно оси подвеса, м.

Однако условие устойчивости сошниковой группы нарушается ввиду изменения величины и направления силы R, зависящей от физико-механических свойств почвы и микронеровностей рельефа поля.

С учетом действующих сил и моментов, при допущении, что переменная составляющая R1 реакции почвы R изменяется по гармоническому закону, положение сошниковой группы можно характеризовать углом наклона поводка  

 

Рисунок 4. Расчетная схема сошников посевных и посадочных машин

 

            (16)

где p  - частота изменения составляющей R1, 1/с; I  - момент инерции сошниковой группы относительно оси подвеса, кг м2; w0 – собственная частота колебаний сошниковой группы, 1/с; g - коэффициент жесткости пружины, кН/м.

Тогда, квадратичная функция w, 1/с2,

 

,     (17)

 

Коэффициент жесткости пружины сошника

 

(18)

 

Где -коэффициент пропорциональности или демпфирования,кН/м/с

Трубчато- лаповый сошник должен в процессе работы находится в вертикальном положении. В противном случае возрастают колебания сошника и семена будут располагаться в недопустимой зоне разброса: в сухом слое почвы, раскрытой бороздке. Поэтому необходимо обеспечить соответствующее натяжение пружины(Рисунок 3б).

Реакция почвы на копирующее колесо находится на плане скоростей, совмещенного с нижним звеном параллелограммного механизма. Результирующую силу определяют из силового многоугольника, принимая для условия устойчивости параллельность ее звеньям механизма подвеса сошника.

Наиболее простой случай – обеспечение устойчивости хода одноповодковой системы.

Для расчетов необходимо применять значение горизонтальной составляющей   реакции почвы равной,кН,

 

                                                                            (19)

 

 

Где - удельное сопротивление машины,кН/м; В – ширина захвата машины, м;  -  число сошниковых групп; δ- коэффициент пропорциональности(δ- 0,25-0,35).

Силовой анализ механизма перемещения сошнтков из рабочего в транспортное положение, служит для определения требуемого усилия на исполнительном механизме (например, гидроцилиндре) при переводе рабочих органов(навесной машины) из рабочего положения в транспортное. Для этого необходимо иметь кинематическую схему механизма, выполненную в масштабе или реально существующий механизм.

Удельное сопротивление машин,кН/м, при скорости до 2,8 м/с, указано в таблице 4. 

Наименование машины	Удельное сопротивление , Кн/м
Сеялки: Зерновая прицепная Зерновая навесная Овощная навесная Свекловичная навесная Кукурузная навесная Картофелесажалка навесная	1,0-1,5 0,96-1,4 0,5-0,8 0,8-1,2 1,1-1,4 3,0-3,5

Методика определения требуемого усилия изложена в курсовой работе по расчету параметров почвообрабатывающих машин.

Динамика движения сеялки определяется по режиму работы сошника, который должен заделывать семена на глубину, а величина которой должна изменяться в пределах агротехнических требований, при выполнении  следующего условия:

 

                                                                                         (20)

 

 

Где R- результирующая сил сопротивления почвы, H; G – сила тяжести сошника совместно с поводком, H;F – сила давления пружины на поводок сошника, H I, L, h – соответственно плечи сил R, G, F – относительно оси вращения.

Условие нарушается ввиду изменения величины и направления силы R, зависяшей от технологических свойств почвы и микронеровностей рельефа поля. Значения параметров I, h,L определяют из технических параметров сеялки и условий ее эксплуатации в процессе посева заданной с/х культуры или травосмеси. Здесь I- расстояние от места крепления поводка сеялки до точки приложения силы F.

Сила реакции почвы для данных условий имеет переменное значениеR(t). Под действием этой силы сошник изменяет свое положение, что приводит к изменению глубины посадки а. Например, при увеличении силы R(t) сошник выглубляется и поворачивается на угол γ относительно рамы сеялки в точке О. это приводит к деформации пружины до величины силы, необходимой для восстановления равновесия, т. е.

F(t)=F + c∆X?

Где F – сила предварительного сжатия пружины,кН; с – жесткость пружины,кН/м; ∆X –деформация пружины.

F=cX где с=19,6 кН/м, X – предварительное сжатие пружины, 

X – размер пружины в свободном состоянии, см; - длина пружины в 1 положении ограничителя ( расстояние между отверстиями на штанге пружины – 25 мм), количество отверстий – 4.

Тогда ∆X=I

Для малых углов , поэтому F(t)=F+clγ………………….(21)

Таким образом, сошник находится под действием момента возмущающихся сил, который сообщает сошнику угловую скорость и угловое ускорение. При этом возникают инерционный момент М и момент от силы сопротивления от почвы.

Где I- момент инерции сошника с поводком относительно оси вращения, кН*м*с

Момент от силы сопротивления почвы вертикальным перемещением сошника пропорционален скорости поворота сошника,т.е

Где d – коэффициент затухания колебаний сошника,кН*м*с.

Момент сопротивления всегда действует в сторону, противоположную перемещению сошника.

Так как сила R(t) постоянно меняется, то в данный момент времени нельзя указать величину и направление ее действия. Приняв колебания сошника по гармоничному закрну можно определить величину момента инерции сошника с поводком

 

.                                                                                               (22)

Где γ – коэффициент сопротивления перемещению сошника,1м/с; w- собственная частота колебаний сошника, 1м/с.

При р=0 cos  рt=1, тогда формула(54) принимает вид

При p=1 cos pt=1, с=4000 H/м, γ=10 1/с,тогда формула(54), записывается в виде

 

 

 

 

Из анализа формулы (54) следует, что

- при возрастании силы G или F увеличивается глубина хода сошника а;

- с увеличением момента инерции  сошника I и жесткости с пружины улучшается устойчивость его хода по глубине( уменьшается γ);

- сила R(t) в уравнении  (54) случайная величина, следовательно, глубина хода сошника а(t) пропорциональна углу γ отклонения поводка от положения равновесия и имеет переменную случайную функцию.

Характеристика величины с принимают равными 2000-5000 с интервалом 500.

Пневматические высевающие аппараты характеризуются тем, что в процессе посева каждое единичное семя присасывается к отверстию в непосредственной близости от всасывающего аппарата.

Таблица 5

Коэффициент жесткости пружины сошника, Н*м

С

2000;3000;4000;5000.

 

Условие захвата и выноса единичного семени воздушным потоком (рисунок 1,б).

На семя действуют: