Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
В период ускорения научно-технического прогресса, реализации реформы общеобразовательной и профессиональной школы и перестройки высшей школы особое внимание уделяется развитию детского технического творчества. Особая роль при этом отводится производственно-техническим кружкам, среди которых для сельских школ и внешкольных учреждений ведущее место занимает кружок конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники. Число таких кружков и ученических конструкторских бюро, занимающихся конструированием малогабаритных сельскохозяйственных машин, непрерывно увеличивается. Это главным образом обусловлено переходом к интенсивным методам развития сельскохозяйственного производства, ростом числа приусадебных, пришкольных и садово-огородных участков, на которых традиционные сельскохозяйственные машины использовать невозможно или экономически неэффективно. В то же время проведенные специалистами различных сельскохозяйственных научно-исследовательских учреждений страны испытания многих образцов отечественной и зарубежной сельскохозяйственной минитехники показали ее исключительную эффективность на небольших земельных участках, повышенную производительность труда по сравнению с ручным садово-огородным инструментом в 5—10 раз, а на отдельных операциях — в 20—30 раз.
В последние годы значительно активизировалась работа по налаживанию серийного выпуска малогабаритных сельскохозяйственных машин, в первую очередь мотоблоков, микротракторов с набором навесных и прицепных орудий. Однако этой техники пока явно недостаточно для удовлетворения спроса. Ее созданием в большинстве своем занимаются самодеятельные конструкторы в кружках технического творчества школ и внешкольных учреждений. °
Учебная работа в кружке планируется на основании типовой программы «Кружки конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники». Рекомендации по изучению малогабаритной сельскохозяйственной техники и ее конструированию проходят через все занятия кружка. В пособии излагаются вопросы методики проведения занятий в кружке, дается краткое описание современных сельскохозяйственных машин и орудий, в том числе
изготовленных в кружках, указаны перспективы развития сельскохозяйственной техники, рассматриваются вопросы частной методики расчета и конструирования некоторых машин и их узлов; приводится литература, рекомендуемая для изучения методики конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники и организации работы кружка.
Материал настоящего пособия полностью охватывает все темы программы, хотя названия тем и последовательность их изложения в пособии в ряде случаев изменены. Пособие предназначено дл兄 руководителей технических кружков, работающих в школах, внешкольных учреждениях и СПТУ, а также для учителей трудо- вого обучения. Пособие может быть полезным для студентов общетехнических и индустриально-педагогических факультетов йедвузов.
Г лава 1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ КРУЖКАИ ПОРЯДКЕ КОНСТРУИРОВАНИЯ НОВЫХ ОБРАЗЦОВСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ КРУЖКА
Сельские школьники с раннего возраста приобщаются к сельскохозяйственному труду: к работе в поле, на огородах, пришкольных и приусадебных участках, садах, виноградниках, в теплицах» на животноводческих фермах. Они хорошо понимают важность и необходимость облегчения этого труда, повышения его эффективности путем применения различных средств механизации. Вполне естественна их тяга к технике, интерес к конструированию и изготовлению средств механизации и автоматизации сельскохозяйственных работ.
Цель занятий кружка состоит в том, чтобы удовлетворить интересы школьников к практическому конструированию различных технических устройств, привить им навыки разработки и изготовления машин, приспособлений, орудий, способствующих повышению качества и эффективности сельскохозяйственного труда, способствовать стремлению школьников к поиску рациональных путей повышения производительности труда.
Основным содержанием деятельности кружка является конструирование и создание средств малой механизации сельскохозяйственных работ и действующих моделей сельскохозяйственной техники. 、
Работа кружка рассчитана на три года занятий.
На первом году занятий в кружке школьники знакомятся с требованиями агротехники к средствам малой механизации сельскохозяйственного труда, устройством сельскохозяйственных машин и орудий. Руководитель кружка (обычно это учитель трудового обучения или специалист колхоза или совхоза) демонстрирует на занятиях образцы прототипов изделий, которые будут проектироваться ребятами; составляются рисунки и эскизы изго* товляемых деталей и узлов: Он обращает внимание на конструктивные и технологические недостатки этой техники, обсуждает возможные пути устранения этих недостатков. Кружковцы строят действующие модели существующих сельскохозяйственных машин, совершенствуют их узлы и механизмы, а также встречаются со специалистами, обсуждают принятые ими конструктивные рёше- ния. Руководитель кружка, специалисты учат и помогают освоению навыков работы с двигателями внутреннего сгорания и
электродвигателями, знакомят с требованиями безопасности труда.
Проведение занятий на уроках кружка и трудового обучения должны быть взаимосвязанными. На занятиях кружка учащиеся решают более сложные, чем на уроках трудового обучения, задачи по конструированию деталей и механизмов сельскохозяйственных машин. Занятия включают задачи на изменение конструкций деталей, способов их соединения, создание оригинальных конструкций машин и орудий для выполнения трудоемких сельскохозяйственных работ. Целесообразно, чтобы конструкторская задача была не абстрактной, а опиралась на знания, полученные в школе нлн на предыдущих занятиях кружка.
На втором году занятий школьники продолжают освоение технических и агротехнических знаний, необходимых для успешного решения конструкторских задач, которые значительно усложняются. Значительно расширяется перечень объектов сельскохозяйственной техники, над которыми могут работать кружковцы. Уча- тнеся конструируют и создают различные малогабаритные транспортные средства, строят мотоблоки и микротракторы с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателями, конструируют навесные орудия для них, создают приборы и оборудова- ине для контроля за качеством выполнения различных сельскохозяйственных работ, проектируют теплицы, оранжереи и устрой- ства для создания в них искусственного климата. На примерах использования для конструируемой техники узлов и деталей списанных и устаревших сельскохозяйственных машин руководитель кружка знакомит учащихся с такими понятиями, как унификация н стандартизация, их важностью и эффективностью в создании надежных и качественных изделий.
“В ходе занятий кружков, наряду с известной в сельском хозяйстве и уже используемой на практике техникой, школьники изобретают, конструируют, изготовляют модели и образцы машин, которых в сельском хозяйстве еще нет или они только начинают внедряться. Такими машинами могут быть установки для мосто- вого метода земледелия, различные автоматизированные системы теплиц, оранжерей, животноводческих ферм, установки и машины для использования солнечной энергии и энергии ветра и др.
р кружке учащиеся знакомятся с основами рационализаторской и изобретательской деятельности, с уставом Всесоюзного общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР), Кружков- пн должны знать и жить нуждами колхоза, совхоза. Для этого онн знакомятся .с тематическими планами рационализаторской и изобретательской работы организации ВОИР, действующей в колхозе, совхозе.
Содержание работы кружка на третьем году занятий может развиваться по пути дальнейшего совершенствования малогабаритной сельскохозяйственной техники, создания приборов и аппа- ратов для проведения агротехнических и агрохимических исследований. Созданная в кружке сельскохозяйственная техника в по-
следующем должна использоваться для работы на пришкольных участках, теплицах, фермах базового хозяйства в ученической производственной бригаде. -
В период летних полевых работ из числа кружковцев может быть сформирована бригада юных механизаторов как составная часть ученической производственной бригады.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА КРУЖКА
Работа кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники организуется на базе школьных мастерских и на участке мастерских базового предприятия, выделенного кружку. Для работы кружка необходимы помещения для конструирования и выполнения чертежных работ с оборудованными рабочими местами конструктора, лаборатория для изготовления моделей, макетов и деталей натурнь/х образцов малогабаритной сельскохозяйственной техники, помещения для хранения деталей, разборки и очистки машин и механизмов, производства сборочных работ, отведенные места для запуска и опробования работы двигателя и полигон для испытания машин, В школьных мастерских могут заниматься учащиеся первого года обучения в кружке. При наличии участка в мастерских колхоза, совхоза на нем занимаются кружковцы второго и третьего года обучения, конструирующие и изготовляющие сельскохозяйственную технику.
Эффективная работа кружка во многом будет зависеть от оснащенности его материальной базы станками, инструментами, наличия материалов, готовых унифицированных узлов и деталей, необходимых для изготовления проектируемой машины. Велика и степень участия в работе кружка родителей кружковцев. Опытный руководитель кружка, проявляющий повседневную заботу по обеспечению кружка необходимыми материалами, постоянно информирует родителей о том, чем заняты их дети, какие нужды испытывает кружок и чем могут помочь родители.
Основная база для работы кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники ——школьные мастерские. Во многих школах мастерские состоят из двух-трех помещений, в которых располагаются столярный, слесарный и механические участки. Иногда слесарный и механический участки совмещены. Для работы кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники целесообразно иметь помещение, в котором можно было бы производить механическую обработку металла и дерева, столярные, слесарные и электромонтажные работы. Помещение должно быть снабжено вытяжной вентиляцией, силовое питание станков осуществляться через распределительный щит, для электромонтажных работ необходимо использовать напряжение 36 В.
По такому образцу, например, устроена лаборатория кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники средней школы № 5 станицы Прочноокопской Краснодарского
края, где кружком руководит заслуженный учитель школы РСФСР В. Ш. Микеев. Кружок работает в помещении общей площадью около 70 м2, в котором установлены 12 школьных универсальных верстаков, токарные, фрезерные, сверлильные и заточный станки. Школьные универсальные верстаки позволяют изменять высоту стола, снабжены слесарными тисками, которые легко откидываются под стол, превращая верстак в столярный или в стол для выполнения электромонтажных работ. Большое внимание уделено подбору и размещению слесарного, столярного инструмента и оборудования. Инструмент и все оборудование хранится в индивидуальных настенных планшетах, изготовленных самими кружковцами. Каждая вещь имеет свое, очерченное по контуру и окрашенное, постоянное место на планшете или в помещении, отсутствие какого-либо предмета сразу заметно.
Чтобы выполнять задачи по изготовлению малогабаритных сельскохозяйственных машин и орудий, кружок должен располагать, кроме токарного, фрезерного, сверлильного станков, сварочным аппаратом, простым кузнечным оборудованием. Из материалов в наличии должны быть ДВС (от мопеда, мотоцикла, мотороллера), электродвигатели, различные узлы и детали списанных и устаревших сельскохозяйственных машин (коробки пере- 区aq, редукторы, колеса, детали управления, трансмиссии и др.), сортамент проката (уголки, швеллера, прутки и т. д.), деревянные бруски, фанера, металлический листовой материал.
Все эти материалы следует хранить в помещении гаражного типа или под навесом. В этом же помещении можно разбирать списанные машины, сортировать, подбирать и комплектовать де- талн и узлы для будущей машины. Здесь же может осуществляться сборка машины. В ряде случаев сборочные операции проводят в мастерских базового предприятия, где для кружка отводится специальный участок. При необходимости выполнения сварочных работ их проводит руководитель кружка или специалист базового предприятия.
Испытания машины целесообразно проводить на пришкольном участке или полевом стане ученической производственной 6рнга・ дн. В месте, отведенном для испытания машины, должны быть предусмотрены меры противопожарной безопасности. Руководитель кружка должен заботиться, чтобы на всех рабочих местах были соответствующие инструкции и красочные плакаты по охране труда.
Чертежные работы, расчеты, эскизы должны выполняться на специально оборудованном рабочем месте конструктора — в школьном кабинете черчения. Если имеется возможность, то рабочее место конструктора оборудуется и при лаборатории, где изготовляют модели и образцы машин. Правильно оборудованное и оснащенное рабочее место конструктора способствует созданию творческой обстановки, психологически настраивает кружковцев на серьезное отношение к процессу конструирования и расчетам.
Т а б л и ц а 1.1
Основные размеры рабочего места конструктора
Рост кружковца
Высота
Разность высоты стола
стола
сидеиья
и сиденья
140—149
150—159
一 160-169
170-179
67,5
73,5
46,5
21
23,5
27
31
Рабочее место конструктора оборудуется кульманами или универсальными чертежными столами, позволяющими выполнять гра” фические работы как сидя, Так и стоя. Рабочее место за кульманом или чертежным столом должно не только обеспечивать удобство выполнения графических работ, но и создавать условия для правильного физического развития.
Для кружковцев с разным ростом рекомендуются следующие размеры (см) высот чертежного стола и стула (табл. 1.1.)-
Наиболее целесообразный наклон доскн при работе сидя равен 30° от горизонтальной плоскости, при работе стоя на вертикальной доске — 60—82°.
Чертежная доска кружковца должна быть оборудована чертежным прибором или «плавающей» рейсшиной. На рабочем месте должны находиться готовальня, угольники, лекала, транспортир, прибор для заточки л правки карандашей, карандаши марки 《М》и《Т》，резинка.
Важным фактором является освещенность рабочего места конструктора, которая при выполнении чертежных работ должна быть до 1000 люкс. Лучшие условия для работы создает естественное дневное освещение. При необходимости использования искусственного освещения рекомендуется комбинировать люминесцентные лампы с обычными лампами накаливания, которые добавляют к спектру тепловые тона, смягчая холодный свет люминесцентных ламп.
Особое внимание уделяется окраске стен и оборудования. Установлено, что правильно подобранные цвета для окраски стен, мебели, оборудования могут повышать работоспособность, снижать усталость, поднимать настроение. Стены лаборатории и оборудование желательно окрашивать в светлые тона голубого, зеленого, желтого цвета или их оттенков.
На рабочих местах конструктора должны быть необходимые справочные материалы, выписки из стандартов, образцы чертежных шрифтов, эскизы й чертежи унифицированных и стандартных деталей, микрокалькуляторы. *
Для кружка целесообразно оборудовать от трех до пяти рабочих мест конструктора, что вполне приемлемо при общей численности кружка до 15 человек.
КОМПЛЕКТОВАНИЕ И ПЛАНИРОВАНИЕ ЗАНЯТИЙ
В кружок привлекаются учащиеся V—VIII классов средней школы, проявившие углубленный интерес к конструкторской деятельности в области совершенствования и создания новых образцов сельскохозяйственной техники.
Типовой программой для кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники рекомендуется комплектовать его учащимися VI—VII классов. Опыт работы многих кружков конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники показывает, что в.ряде случаев для работы в них могут привлекаться учащиеся и V классов, иногда IV классов, проявившие большой интерес к технике и ее конструированию. В кружке, как правило, продолжают заниматься учащиеся VIII—IX классов.
Привитие интереса к конструированию должно начинаться с первых уроков трудового обучения, а в кружках — с технического моделирования. Естественным продолжением и углублением этих знаний является кружок конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники, а также школьное конструкторское бюро, которое может быть организовано иа базе этого кружка из учащихся второго и третьего года обучения в нем.
Вовлечению школьников в кружок предшествует большая пропагандистская, воспитательная работа, которую проводят учителя и специалисты базового предприятия.* Во многих школах эта работа связана с подготовкой и проведением в начале учебного года недели науки, техники и производства. В это время младшие школьники принимают участие в конкурсах, связанных с использованием технической игрушки, в конкурсах по скоростной сборке разных технических устройств, учащиеся V—VI классов — в кон- ''курсах по решению конструкторских и технологических задач. Проводятся выставки лучших работ учащихся, организуются выступления юиых конструкторов, защита наиболее интересных проектов. В период проведения дней знаний, науки, техники и производства, когда наиболее полно раскрываются способности и возможности ребят, организуется запись в кружок конструирования малогабаритной сельхозтехники. Проводит ее руководитель кружка. В кружок первого года обучения набирается до 20 учащихся V—VI классов. Опыт показывает, что отсев учащихся из кружков с конструкторским уклоном наиболее интенсивно проходит в первые 2—3 месяца, а оставшиеся 12—15 кружковцев активно в нем занимаются иа втором и третьем годах обучения, а иногда вплоть до выпуска из школы. Главной причиной отсева ребят из кружка в первые месяцы его работы является неудовлетворенность их жажды активной творческой практической деятельности, особенно при чрезмерном увлечении руководителя кружка теоретическими занятиями. Это должно быть учтено руководителем кружка при составлении плана работы на год.
Во многих школах при. комплектовании кружка принимают всех желающих, независимо от их физических и умственных спо-
собностей, успехов в учебе и дисциплине. Такой принцип формирования кружка позволяет привлечь к занятиям 《трудных》, потерявших интерес к учебе ребят, и если в кружке царит атмосфера творчества, раскованности, ненавязчивой воспитательной работы (что целиком зависит от руководителя кружка), то успех и хорошие результаты в работе обеспечены. .
План работы кружка ——основной документ, определяющий характер и направленность его учебно-воспитательной работы. Его структура и содержание зависят от года занятий кружка, материальной базы, опыта руководителя, развития технического творчества в школе и отношения к нему руководителей школы и учителей, от взаимоотношений школы с базовым предприятием и степени участия его специалистов в работе кружка. План работы кружка рассматривается на техническом совете школы и утверждается ее директором. План тесно связан с планом работы секции ВОИР школы или первичной организации ВОИР базового предприятия.
Готовясь к занятиям, составляя план работы кружка, руководитель должен тщательно и вдумчиво подобрать теоретический материал, увязав его с практическими работами. К занятиям в кружке и составлению плана его работы следует привлекать учителей физики, математики, черчения, специалистов базового предприятия. Например, для объяснения принципа действия электропривода целесообразно привлечь учителя физики, для изучения особенностей и отличий различных ДВС ——специалистов базового предприятия, известных механизаторов.
При планировании примерно четвертую часть учебного времени отводят на теоретические занятия, в том числе на проведение экскурсий, остальное время ——на практические занятия. В плане кружка формулируется цель каждого года занятий, определяются программа, темы, количество учебных часов, указывается место проведения занятий по теме, время проведения конкурсов и выставок, привлечение к занятиям в кружке специалистов базового предприятия.
'Учебный год в кружке продолжается с сентября по май, включая осенние, зимние и весенние каникулы. Ои может быть продолжен летом в ученической производственной бригаде, где будет использоваться сельскохозяйственная техника, сконструированная и изготовленная в кружке.
Кружки первого года работают два раза в неделю по 2 % т. е. 144 ч в год. Продолжительность занятий второго (VI—VII классы) и третьего (VII—VIII классы) года составляет 6 ч в неделю (два занятия по 3 ч), по 216 ч в год.
Успешная работа кружка во многом зависит от степени участия и заинтересованности в ней родителей кружковцев. В плане кружка должно предусматриваться проведение родительских собраний 1——2 раза в учебный год. В начале учебного года руководитель знакомит родителей с программой, задачами, планами кружка. Родители, поддерживая увлечения своих детей, помогают
работе кружка советами, принимают участие в изготовлении некоторых узлов и деталей, способствуют в передаче для нужд кружка оборудования, инструмента, списанных и устаревших сельскохозяйственных машин.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДАПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРОМАШИНАМИ
Организуя работу в кружке, его руководитель и школьники должны знать и соблюдать правила безопасности труда. При этом руководитель кружка руководствуется утвержденными правилами техники безопасности и производственной санитарии [26]. При использовании электрифицированного инструмента при работе с электрическими машинами необходимо хорошо усвоить правила их технической эксплуатации и техники безопасности.
Руководитель кружка, планируя работу, должен учитывать» что электро- и газосварочные работы не могут поручаться учащимся, они могут быть выполнены им самим или на базовом предприятии. Работать с электроинструментом могут только учащиеся старших классов при напряжении до 42 В с использованием диэлектрических перчаток или коврика.
Работа на станках должна проводиться в спецодежде, застегнутой на все пуговицы или завязанной, волосы убираются под головной убор, обязательно пользоваться защитными очками. На каждом рабочем месте и у станка должна находиться красочно, наглядно и понятно выполненная инструкция с мерами безопасности. Перед началом работы руководитель кружка каждый раз инструктирует учащихся, напоминает им о необходимости соблюдения мер безопасности.
Правила техники безопасности запрещают привлекать к работам учащихся моложе 15 лет, связанным с переноской и передвижением тяжестей. При переноске тяжестей вручную масса груза не должна превышать: для юношей и девушек 15 лет — 8,2 и 5 кг соответственно, для юношей и девушек 16——18 лет— 16,4 и 10,2 кг соответственно. Грузы массой более 20 кг поднимаются и перемещаются только подъемными механизмами.
При конструировании малогабаритной сельскохозяйственной техники и ее изготовлении в кружке необходимо позаботиться» чтобы она отвечала общим требованиям по технике безопасности и требованиям эргономики. Рукоятки рычагов управления изготовляют из теплоизоляционного материала. На защитных ограждениях, а также около узлов машин, опасных для обслуживающего персонала (режущий аппарат жаток, теребильные органы и др.), должны быть сделаны надписи, предупреждающие об опасности. Движущиеся, вращающиеся части машины (карданные, цепные, ременные, зубчатые и г. п.) должны быть ограждены защитными кожухами, обеспечивающими безопасность обслуживающего персонала. Защитные кожухи окрашиваются в цвет, 12
отличный от общей окраски машины. Внутренняя поверхность кожухов должна быть окрашена в красный цвет.
Двигатель не должен иметь течи топлива, масла и воды, пропуска выхлопных газов в соединениях выхлопного коллектора с двигателем и выхлопной трубой. Лопасти вентилятора окрашивают в цвет, отличный от 口вета окраски двигателя. В двигателях с воздушным охлаждением воздухозаборное отверстие должно быть защищено металлической сеткой.
Техническое состояние рулевого управления, а также рычагов управления рабочими органами сельскохозяйственных машин и орудий должно обеспечивать легкость, надежность и безопасность управления. Соединительные пальцы тяг фиксируют стандартными шплинтами, не бывшими еще в употреблении. Рычаги управления рабочими органами машины и орудия должны иметь надежные фиксирующие устройства. Рабочие части фрез и ротационных культиваторов необходимо закрывать кожухами.
Техническое состояние электрооборудования должно исключить возможность искрообразования и пробивания тока в проводах и клеммах. Электропроводка должна быть предохранена от механических повреждений, а вблизи нагретых частей двигателя и в местах, где возможно попадание на нее масла и топлива, должна быть надежно защищена. Аккумуляторные батареи должны быть надежно укреплены, закрыты крышкой и не должны иметь течи электролита.
Особое внимание следует обратить на безопасность труда при работе с электрическими машинами.
При подготовке к проведению инструктажа учащихся руководителю кружка рекомендуется использовать Правила технической эксплуатации электроустановок, Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок, а также Правила устройства электроустановок.
Основное условие техники безопасности на занятиях кружка —исключить возможность случайного прикосновения к токоведущим частям. Выводы обмоток электродвигателей и места присоединения проводов и кабелей к зажимам должны быть закрыты защитными коробками. Работа электродвигателя без защит* ных коробок запрещается. Не допускается применение в электро* установках открытых рубильников, рубильников с кожухами, имеющими прорези для рукоятки, открытых плавких вставок предохранителей и других аппаратов с открытыми токоведущими частями.
Категорически запрещается определять наличие напряжения на элементах установки, прикасаясь к ним руками. Для этой цели можно использовать специальный электроизмерительный прибор, приборы со встроенной в них неоновой лампой и добавочным сопротивлением или контрольную лампу.
Все двигатели должны иметь защиту от коротких замыканий автоматическими выключателями с максимальной защитой либо предохранителями. Если двигатели могут перегружаться по усло-
виям технологического режима, они должны, кроме того, иметь защиту от перегрузки. В качестве последней могут применяться тепловые реле, встроенные в магнитные пускатели и автоматические выключатели.
При пуске любого из электродвигателей на зажимах других работающих электродвигателей напряжение не должно снижаться более чем на 20% номинального напряжения сети.
Необходимо иметь в виду, что работа с электрическими машинами может осуществляться только при наличии исправных индивидуальных защитных средств, таких, как диэлектрические резиновые рукавицы и перчатки, а также галоши и боты, резиновые дорожки и коврики, изолирующие подставки и монтерский инструмент с изолированными ручками.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ
На занятиях кружка применяются различные методы обучения, которые обеспечивают получение учащимися необходимых знаний, умений и навыков при конструировании малогабаритной сельскохозяйственной техники, активизируют нх техническое мышление, развивают и поддерживают интерес к технике.
На занятиях кружка могут быть применимы следующие методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивные, алгоритмические и эвристические, 『
Объяснительно-иллюстративный метод включает: беседу или рассказ с демонстрацией слайдов, плакатов, моделей, макетов изделий; инструктирование и консультирование; защиту принимаемых конструктивных решений и проектов; экскурсии на машинный двор базового предприятия, фермы, теплицы и оранжереи, в НИИ, конструкторские бюро и т. д. Этот метод широко используется на всех годах занятий кружка.
Репродуктивные методы обучения включают совместные действия руководителя и кружковцев по воспроизведению в рисунках, чертежах, моделях и макетах тех машин, механизмов и технических устройств, которые они конструируют. Эти методы применимы для решения конструкторских задач как на первом году занятий в кружке, когда учащиеся конструируют и строят модели сельскохозяйственных машин, так и на втором и третьем годах занятий при конструировании и изготовлении образцов машин.
Алгоритмическим методом пользуются при поиске новых технических решений, решении изобретательских задач, проведении эвристической беседы. При этом под алгоритмом понимается совокупность приемов, логических правил, четкое и последовательное выполнение которых может привести к новому техническому решению, а в ряде случаев к изобретению. Примером использования алгоритмического метода является алгоритм решения изобретательских задач—АРИЗ.
Эвристические методы, являясь частью проблемного обучения, реализуются частичио-поисковой беседой. При этом учащиеся проводят отдельные элементы поиска. При проведении эвристической беседы учитель выдвигает проблему, планирует шаги поиска (составляет алгоритм поиска), расчленяет решение проблемы на ряд вопросов. Учащиеся, дтвечая иа взаимосвязанные вопросы, подсказанные руководителем кружка, анали-зируют известные им факты, сравнивают и сопоставляют их и иа этой основе находят новое техническое решение.
Алгоритмические и эвристические методы поиска конструктивных решений наиболее приемлемы для учащихся второго и третьего годов занятий в кружке. 。
Выбор метода обучения зависит от содержания занятий и года обучения. Не следует на занятиях кружка увлекаться рассказом и беседой. Их продолжительность не должна превышать 10— 15 мин. Основное время при работе кружка используется на практические занятия. На первом году занятий руководитель кружка главным образом инструктирует кружковцев, на втором и третьем годах занятий он больше консультирует, советует, оказывает помощь в работе с технической литературой, справочниками, чертежами. При этом кружковцы готовят свои проекты, решают кон- структорские задачи и затем защищают их перед товарищами.
В зависимости от того, над какой темой работают кружковцы» занятия могут проводиться со всеми учениками одновременно или по звеньям. Так, теоретические занятия, беседы, экскурсии, работы, связанные с испытаниями техники, защита проектов проводятся со всеми кружковцами.
На втором и третьем годах занятий кружковцев, когда они конструируют и изготовляют сложные технические устройства и машины (мотоблоки, микротракторы и др.), разделяют на звенья (конструкторские бригады) по 3—4 человека в каждом. Необходимость такого разделения вызвана трудоемкостью работ. В этом случае обеспечивается также широкий фронт работ и быстрее виден конечный результат. Руководитель может больше уделить внимания индивидуальной работе с каждым кружковцем, более полно используется материальная база кружка, когда часть учащихся работает в мастерских, часть — на рабочих местах конструктора.
Сложность тематики и акцент на выполнение индивидуальных работ заставляют проводить занятия в кружках по звеньям. Рабочие места при этом и время, отведенное на занятия, разбиваются между звеньями. Вначале работает первое звено. За 15 мин до окончания занятия приходят _ кружковцы второго звена, и руководитель одновременно для всех излагает теоретический материал.
На выбор методов обучения существенно влияет материально- техническая база кружка: наличие рабочих мест и производственных площадей, материалов, оборудования, инструмента; во многом он зависит от стиля работы и личных качеств руководителя.
Правильная постановка учебного процесса, четкое соблюдение межпредметных связей, умелое сочетание разных методов обучения способствуют успешной работе кружка.
МЕТОДИКА ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Конструирование малогабаритной сельскохозяйственной техники в условиях кружка связано с созданием новых или совершенствованием существующих сельскохозяйственных машин, орудий, приспособлений. Задачи, стоящие перед конструированием и созданием этих машин, должны вытекать из анализа перспектив и тенденций развития сельскохозяйственной техники. Успешное решение этих задач связано с хорошим знанием и пониманием агротехнических условий и технологий применения сельскохозяйственной техники.
Каждая из созданных и построенных кружковцами машин является для них новой, на опыте ее конструирования у учащихся формируется техническое мышление и некоторые навыки в поиске технических решений.
В настоящее время достаточно много внимания уделяется описанию методики обучения конструированию и поиску новых технических решений [1, 14, 48, 49].
В поиске новых технических решений наиболее распространенным, хотя и малоэффективным, является метод «проб и ошибок». При этом поиск, как правило, ведут наугад. Выдвигается идея, затем следует ее теоретическая или практическая проверка. Одна идея оказалась неудачной — выдвигается вторая, третья. Опыт показывает, что большая часть неудачных проб направлена в сторону, противоположную правильному решению. Это связано с тем, что над изобретателем довлеет предыдущий опыт, традиционные решения, так называемая инерция мышления.
Усовершенствованный метод «проб и ошибок», представляющий один из эвристических методов решения новых задач, известен под названием метода «мозгового штурма». Для применения этого метода руководитель кружка разделяет ребят на две группы. Одна «генерирует» идеи, другая группа (это кружковцы, имеющие уже опыт конструирования) анализирует поданные идеи.
Применение метода «мозгового штурма» требует предварительной подготовки. Определяется ведущий «мозгового штурма》. Им может быть наиболее эрудированный кружковец или сам руководитель. Для участия в 《мозговом штурме» приглашаются младшие школьники, специалисты базового предприятия. Одним нз условий проведения такого штурма является запрещение кри- тнкн выдвигаемых идей. Идеи должны только выдвигаться и фиксироваться, а накопленные варианты решения задачи передаются группе аналитиков.
Поиски новых технических решений связаны с определением и последующим устранением ряда технических противоречий.
Обычное совершенствование машины заключается в том, что, совершенствуя один из параметров, проигрывают в чем-то другом. Например, чтобы повысить тяговую способность мотоблока, зависящую от сцепления колес с почвой/ увеличивают его массу, навешивая балластные грузы. Однако это приводит к дополнительным затратам мощности двигателя и увеличению расхода топлива. Новое техническое решение, обеспечивающее повышение сцепления колес с почвой без увеличения массы мотоблока, привело к изобретению приспособления, позволяющего изменять угол резания почвозацепов. Уменьшение угла приводит к увеличению сцепления, которое нужно при пахоте или культивации» а увеличение угла до 180° уменьшает сцепление, что необходимо в транспортном варианте мотоблока.
Часто главным в работе конструктора становится умение обнаружить техническое противоречие, и когда удается его устранить, обычная конструкторская задача переходит в разряд изобретательских. Руководитель кружка, знакомя учащихся с понятиями об «идеальной машине» и технических противоречиях, учит их упорядочению поиска новых технических решений и подводит к решению изобретательских задач.
Одним из эвристических методов поиска новых технических решений является метод «черного ящика». При использовании этого метода, как правило, известна конечная цель поиска. Иногда известны вход и выход, и необходимо выбрать наиболее оптимальный вариант решения задачи, т. е. найти содержание «черного ящика».
Схематично метод «черного ящика» выглядит так:
ЗАДАЧАЗАДАЧА? РЕШЕНИЕ? РЕШЕНИЕ
ЗАДАЧА
ЗАДАЧА
? РЕШЕНИЕ
? РЕШЕНИЕ
Опыт показывает, что для использования этого метода в работе с учащимися требуется подсказка, помогающая преодолеть «инерцию мышления». Подсказка оформляется в виде таблицы [14], применение которой способствует возрастанию числа предлагаемых вариантов решения задачи.
Используя изложенные методы поиска новых технических решений, руководитель кружка может провести творческую игру с ситуациями, приближенными к работе кружка, конструирующего малогабаритную сельскохозяйственную технику. Такую игру можно провести под названием «Конструкторское бюро》. При этом ставится задача на создание определенного технического устройства. Например, как должен быть устроен механизм внутри корпуса 2 (рис. 1.1), чтобы при постоянной частоте вращения вала / вал 3 вращался с такой же частотой при включении рычага 4 в положение Д, в два раза быстрее вала / в положении В и останавливался в положении 6?
Указанная задача является примером метода «черного ящика». Для ее решения руководитель кружка распределяет среди
2 Заказ № 2019 17
Рис. 1.1. Пример конструкторской задачи, решаемой методом «черного ящика»Рис. 1.1. Пример конструкторской задачи, решаемой методом «черного ящика»Рис* 1.2. Вариант решения конструкторской задачи:/, 5 — валы； 2—корпус： 4 — рычаг;6 — скользящий зубчатый блок; 6 — зубчатые колесаРис* 1.2. Вариант решения конструкторской задачи:/, 5 — валы； 2—корпус： 4 — рычаг;6 — скользящий зубчатый блок; 6 — зубчатые колесаучащихся роли： начальника КБ (главного конструктора), изобретателя (придумщика вариантов решения), оппонента (критика вариантов) и др. Если кружковцы решить задачу затрудняются, можно привлечь других учащихся, вынести ее на урок трудового обучения и попробовать найти решение методом «мозгового штурма». Одновременно могут решаться несколько конструкторских задач, для чего создаются КБ-1, КБ-2 и т. д. При этом организуется соревнование между КВ.
Рис. 1.1. Пример конструкторской задачи, решаемой методом «черного ящика»
Рис. 1.1. Пример конструкторской задачи, решаемой методом «черного ящика»
Рис* 1.2. Вариант решения конструкторской задачи:
/, 5 — валы； 2—корпус： 4 — рычаг;
6 — скользящий зубчатый блок; 6 — зубчатые колеса
Рис* 1.2. Вариант решения конструкторской задачи:
/, 5 — валы； 2—корпус： 4 — рычаг;
6 — скользящий зубчатый блок; 6 — зубчатые колеса
При решении подобных конструкторских задач кружковцы учатся логическому, творческому мышлению. Например, решая задачу (рис. 1.2), можно поставить следующие вопросы:
Как осуществить передачу вращения от вала J к валу 3? Это можно сделать с помощью различного типа передач. Перечисляют типы передач, анализируют степень их пригодности для использования в заданном устройстве. .
Какую передачу наиболее целесообразно использовать? Можно использовать зубчатую или фрикционную. При необходн' мости обеспечения постоянства передаточного числа использует* ся зубчатая передача.
Как осуществить переключение для изменения частоты вращения и остановки вала <?? Это можно сделать, используя сколь- зящий зубчатый или фрикционный блок, применить фрикционные или зубчатые муфты.
Так шаг за шагом можно прийти к решению, показанному на рисунке 12 、
Методика лоиска новых технических решений постоянно со、 вершенствуется, что способствует, ускорению научно-технического
прогресса, значительному росту рационализаторских предложений, изобретений и открытий. Определенную долю в это вкладывают и учащиеся, занимающиеся в кружках детского технического творчества. Учить применению приемов и способов при конструировании технических устройств ——одна из важнейших задач кружка технического творчества.
ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ОПРЕДЕЛЕННЫЕ СТАНДАРТАМИ
Организуя работу в кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники, руководитель кружка должен придерживаться общепринятых, правил и последовательности проектирования технических изделий. Этапы выполнения конструкторских работ и стадии разработки конструкторской документации установлены ГОСТ 2.103-68.
В соответствии с этим стандартом производственная деятельность конструктора и процесс проектирования разделены на четыре стадии: техническое предложение (ГОСТ 2.118-73); эскизный проект (ГОСТ 2.119-73); технический проект (ГОСТ 2.120-73); рабочее проектирование (рабочая конструкторская документация) . /
Обсуждая на кружке объекты для конструирования, после его выбора, прежде чем начать проектирование, определяют требования, предъявляемые к конструкции в процессе ее эксплуатации.^ Эти требования оформляются в виде технического задания, в котором указывается назначение и применение изделия, дается обоснование необходимости его изготовления, приводятся основные элементы и параметры. В техническое задание входят принципиальная, кинематическая и другие схемы. Техническое задание может предусматривать разработку технического предложения, которое выявляет дополнительные или уточненные требования к изделию. Для этого производится сравнительная оценка различных вариантов возможных решений с учетом патентных материалов. „
На этапе эскизного проектирования проводят предварительные расчеты, в результате которых определяют геометрическую форму и основные размеры узлов и деталей, выбирают способ изготовления, вычерчивают отдельные узлы, устанавливают их расположение и общую компоновку изделия. При необходимости разрабатывают различные варианты общих видов изделия и из них выбирают оптимальный вариант.
При разработке малогабаритной сельскохозяйственной техники, для изготовления которой большей частью используют унифицированные узлы и детали списанных и устаревших машин и механизмов, этап эскизного проекта — один из важнейших В этом случае отдельные элементы конструкции выбирают без расчета, если их работа будет протекать в условиях, близких к тем/ в которых они использовались ранее.
На этапе технического проекта выполняются чертежи общих вндов и сборочные чертежи всех узлов изделий, уточняются конструкции деталей, способы их соединения. Целью технического прректа является выявление окончательных1 технических реше- нн备 дающих полное представление о конструкции изделия. При необходимости изготовляют и в испытывают макеты изделия. На основании испытаний выбирают оптимальный вариант составных частей изделия.
Технический проект содержит уточненную техническую характеристику изделия и краткую объяснительную записку, в которой приводятся данные расчета и технико-экономические показа/ели изделия. В ходе работы над техническим проектом проводят расчеты на прочность, износостойкость, надежность и долговечность, тепловой расчет и др.; уточняют форму и геометрические размеры узлов и деталей.
На стадии рабочего проектирования разрабатывают рабочие чертежи деталей и рабочие сборочные чертежи. При этом устанавливают окончательную конструктивную форму деталей, размеры и технические требования на их изготовление. После разработки рабочей конструкторской документации изготовляют и испытывают образец изделия. По результатам испытаний осуществляют корректировку конструкторской документации.
Стадии проектирования и конструирования определяются сложностью и новизной объекта конструирования. Конструирование простых объектов может ограничиваться составлением эскизов или рабочих чертежей.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ ВОИР
Создание первичной организации, офор мле- нне членства. Школьная организация ВОИР — высшая ступень развития детского технического творчества. Она объединяет, координирует и направляет деятельность школьных технических кружков. ВОИР в школе не столько «техническая» организация, сколько воспитательная.
Школьные организации ВОИР могут быть самостоятельными первичными организациями, которые созданы непосредственно в школах (это особенно характерно в настоящее время для Краснодарского края), или входить на правах цеховых в состав первичной организации ВОИР базового предприятия.
Деятельность школьной организации регламентируется уставом ВОИР [44]. Согласно уставу общества его членами могут быть школьники, желающие участвовать в совершенствовании техники и технологии производства, содействующие разработке, испытанию и внедрению рационализаторских предложений в производство и учебный процесс.
Инициатором создания первичной организации ВОИР в школе должно стать организационное бюро, состоящее из представите- 20
лей администрации, комитета комсомола и педагогического коллектива. Это бюро проводит среди учащихся и учителей разъяснительную работу, знакомит их с уставом и задачами ВОИР, опытом работы в других школах. Желающие вступить в ВОИР подают заявление в организационное бюро.
Первичная организация создается в школе при наличии 10—— 15 членов и пополняется ежегодно за счет учащихся и работников школы. Для создания первичной организации ВОИР организационное бюро созывает организационное собрание, которое обычно проводится в торжественной обстановке, с приглашением знатных рационализаторов, изобретателей, новаторов производства базового предариятия. Одновременно организуется выставка лучших работ, выполненных учащимися в школьных технических кружках. Собрание выносит решение о создании первичной орга^ низации ВОИР. На собрании проводят выборы совета, который руководит текущей работой. Совет избирается сроком на один год. Совет первичной организации ВОИР состоит из председателя, секретаря, казначея и членов совета, одним из которых является представитель базового предприятия. При численности менее 15 человек руководство первичной организацией ВОИР осуществляет один человек ——организатор первичной шгюльной организации ВОИР. Обычно совет избирается из 5—7 человек, председателем избирается учитель трудового обучения или наиболее активный и авторитетный учащийся.
Для того чтобы новая первичная организация была верно оформлена юридически, протокол первого организационного собрания общества ВОИР высылается в краевой (областной) совет ВОИР. Краевой (областной) совет ВОИР, зарегистрировав создание новой первичной организации ВОИР, выдает членские билеты, нагрудные значки ВОИР, а также документацию, необходимую для работы.
Школьная организация ВОИР с числом членов более 50 человек имеет право составлять смету расходов на проведение мероприятий за счет районного (городского) или краевого (областного) совета ВОИР.
В первичной организации ВОИР школы должна вестись следующая документация: заявления о вступлении в общество, списки членов ВОИР, план работы совета ВОИР, протоколы собраний организации и заседаний совета, журнал учета членских взносов и членских билетов, финансовые документы и копии отчетов, документация по проводимым мероприятиям.
Порядок составления тема тического и рабочего планов. Основой для тематического планирования работы школьной организации ВОИР являются перспективы и тенденции развития сельскохозяйственной техники, нужды школы и базового предприятия. При составлении тематического плана могут быть учтены задания юным техникам для рационализаторской и конструкторской работы, предложенные оргкомитетом Все-
союзного смотра «Юные техники, натуралисты и исследователи — Родине» [14].
Для составления тематического плана в школе создается комплексная творческая группа, в состав которой входят консультанту из учителей, специалисты базового предприятия и члены школьного совета ВОИР. В качестве первоначального варианта рассматриваются темы, предложенные базовым предприятием, краевым штабом ученических производственных бригад, учителями и школьниками. Тематический план вывешивается для всеобщего ознакомления, обсуждается и утверждается на общем собрании первичной организации ВОИР. Для его популяризации используются стенная печать, лозунги, призывы, устная пропаганда. Руководящим документом в организационно-практической деятельности школьной организации ВОИР является план работы совета ВОИР.
Школьная организация ВОИР делится на секции. Одной из секций может быть кружок конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники. Учитывая, что секция состоит из учащихся разных возрастных групп, с неодинаковым уровнем технической и конструкторско-технологической подготовки, план работы секции целесообразно составлять не более чем на месяц. При конструировании и изготовлении сложных изделий планирование следует вести поэтапно, на каждую производственную операцию. Примерный месячный план работы кружка конструирования малогабаритной техники приведен в таблице 2.1.
Некоторые работы, предусмотренные планом секции, можно выполнять и во время уроков, например составление эскизов и чертежей на уроках черчения, изготовление некоторых деталей и моделей на уроках по трудовому обучению.
Правила составления заявок и оформления рационализаторских предложений. В практике работу школьных организаций ВОИР особое внимание должно уделяться разъяснению школьникам и работникам школы сущности рационализаторского предложения, а также правил составления заявок на его оформление.
Рационализаторским предложением признается техническое решение, являющееся новым и полезным для предприятия, кото- рому оно подано, и предусматривающее изменение конструкции изделия, технологии производства и применяемой техники или изменение состава материала. Только наличие всех трех составляющих признаков решения — технический характер, новизна и полезность ——дает возможность предполагать о наличии рациона^ лизаторского предложения.
Для признания предложения рационализаторским автор подает письменное заявление с описанием сущности предложения, прилагает в необходимых случаях чертежи, схемы, эскизы. Представляемые материалы должны содержать достаточные данные Для практического осуществления предложения. Заявление на рационализаторское предложение подается тому предприятию, к
Таблица 2.1
Примерный месячный план работы кружка
X Й
Месячное задание по каждому из звеньев
1
2
3
4
1
2
3
4
Установ( навесных
Составить эскиз модели однокорпусного плуга
Изготовить модель плуга, подготовить его чертежи Подбор материала. Изготовить раму, подогнать узлы крепления лемеха
Продолжен логическим звеньям
Изготовить крепежные детали, подогнать узлы, провести сварочные работы и сборку узлов
)чный групповой малогабаритных с
Подготовить эскизы узлов двухрядной сеялки
Изготовить модель сеялки, составить чертежи Изготовить высевающий аппарат семенного ящика
ие изготовления картам. Инди!
Изготовить сошиики прицепного устройства, провести сварочиые работы и сборку узлов
инструктаж по разр орудий к микротракт
Подготовить эскизы бороны зубовой, шлейф-боро- нн, катка для прикатывания почвы Изготовить модель катка, борон
Изготовить детали зубовой бороны по эскизу
деталей и узлов п шдуальные и групг
Подогнать детали и провести сборку зубовой бороны, шлейф-бороиы и катка
аботке конструкции ОРУ
Составить эскиз культиватора из трехстрельчатых лап
Изготовить модель культиватора, подготовить его чертежи Изготовить раму культиватора, подобрать рабочие органы
э чертежам, техно- ювые инструктажи
Изготовить рабочие органы культиватора, изготовить его прицепное устройство
Примечание. В конце каждой недели подводятся итоги, заслушиваются отчеты звеньевых. В конце месяца подводятся итоги за месяц н дается оценка работы, юные конструкторы обмениваются опытом.
деятельности которого относится предложение, независимо от того, работает автор на этом предприятии или нет. Заявление на рационализаторское предложение должно быть рассмотрено и по нему принято решение в течение 15 дней.
Решение о признании предложения рационализаторским и о принятии его к использованию либо о его отклонении принимает руководитель предприятия или соответствующего подразделения, на которое это возложено приказом по предприятию.
После вынесения решения о признании предложения рационализаторским и принятия его к использованию в течение месяца каждому из соавторов предложения предприятие, принявшее решение, выдает удостоверение на рационализаторское предложение и выплачивает соответствующее вознаграждение. Кручение удостоверений и выплату вознаграждений целесообразно проводить в торжественной обстановке. '
ОСВОЕНИЕ МЕТОДИКИ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Практическое освоение методики поиска новых технических решений осуществляется весь период обучения школьников в кружке. С первого дня занятий в кружке учащиеся с помощью руководителя выбирают объект для конструирования. Это могу! быть модели различных технических устройств или машин, натурные образцы малогабаритных сельскохозяйственных машин, усовершенствование их узлов, механизмов и систем и др. Задания на конструирование могут браться из тематического плана школьной организации ВОИР. Выбор методики поиска технического решения зависит от характера проектируемого объекта, года занятий в кружке и степени подготовленности учащегося к решению поставленной задачи.
Подготовка и обучение учащихся принятию новых технических решений ведется на всех этапах технического творчества [48]. С каждым последующим этапом задания и решения, принимаемые учащимися, постепенно усложняются. Развитие технического творчества идет от кружков — к школьным организациям ВОИР; от моделей, копирующих существующую технику, через модернизацию и усовершенствование ее отдельных узлов — к созданию малогабаритной сельскохозяйственной техники для обработки пришкольных и учебно-опытных участков.
На первом году обучения в кружке, когда учащиеся в основном разрабатывают модели машин и технических устройств, они осваивают методику поиска новых технических решений и правил проектирования на примерах решения несложных конструкторских задач [28]. Такие задачи должны решаться на уроках трудового обучения с учащимися VI——VIII классов и в усложненном виде на занятиях кружка технического творчества.
Например, в совхозе им. Г. И. Котовского Тернопольской области разрабатывалась школьниками картофелерезка для подготовки картофеля к посадке. Поиск конструкции велся коллективно, ребята предлагали различные варианты технического решения. После анализа вариантов поданных идей выбрали наиболее оптимальный. Рассчитали конструкцию, промоделировали ее основные части и изготовили опытный экземпляр [48]. Ее внедрение значительно повысило производительность труда.
В кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники учащиеся выполняют роль конструкторов, а руководитель кружка — главного конструктора. Для конструирования сложных изделий кружковцы разделяются на звенья (конструкторские бригады). Руководит звеном один из опытных кружковцев——ведущий конструктор. Каждая бригада проектирует свою часть машины.
В кружке конструкторами являются учащиеся первого и второго года занятий, т. е, ученики VI——VII классов. Ведущими конструкторами назначаются наиболее способные учащиеся второго или третьего года обучения в кружке. В ряде случаев ими могут
быть ученики IX или X класса. Метод организации конструкторской бригады (звена) из учащихся разных возрастов хорошо себя оправдал. Младшие школьники учатся и тянутся за старшими. Старшеклассники относятся к занятиям более ответственно и гордятся своей ролью обучающих. Соблюдается преемственность возрастных групп в кружке.
В последующих главах пособия на конкретных примерах конструирования различных машин и орудий показаны приемы и способы принятия новых технических решений, необходимых расчетов узлов и механизмов.
Глава 2.
ПОНЯТИЕ О ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОРУДИЯХ
Перед началом выполнения работ с почвообрабатывающими машинами руководителю кружка необходимо разъяснить учащимся понятие о почве и ее плодородии, рассмотреть факторы, ведущие к снижению плодородия. Особое внимание желательно обратить на способы обработки почвы, конструкции машин и орудий, предназначенных для ее обработки. Такой подход позволит воспитать у будущего земледельца чувство бережного и любовного отношения к земле, стремление к сохранению и повышению плодородия почвы.
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОРУДИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Руководитель кружка разъясняет учащимся роль и значение механизации и электрификации сельскохозяйственного труда при выполнении полевых работ в агротехнические сроки. Объемы этих работ огромны, так как наша страна располагает самыми большими в мире площадями (более 227 млн. га), на которых ведется обработка почвы и выращивается урожай культур. Обработка почвы регулирует ее водно-воздушный режим и тем самым создает благоприятные условия для развития растений. При этом уничтожаются сорные растения, вредители и возбудители болезней.
жению ее плодородия：жению ее плодородия：С учетом почвенно-климатических условий и агротехнических требований существуют различные виды вспашки, боронования, культивации, лущения, прикатывания и других работ. Так как каждая из них имеет определенное значение, то возделывание культур связано с многократными проходами по полям различных тяжелых почвообрабатывающих агрегатов, что в свою очередь способствует интенсивному разрушению структуры почвы и сни
жению ее плодородия：
жению ее плодородия：
Все виды этих работ выполнить своевременно возможно механизированным путем, применяя различные плуги, бороны, культиваторы, лущильники, фрезы, комбинированные агрегаты, катки и другие орудия. Их современный парк насчитывает более НО наименований, а общее число в совхозах, колхозах и других предприятиях——миллионы единиц. Однако конструкции этих орудий и их рабочих органов в основном мало отличаются от уже давно известных. Например, виды вспашки совершенствуются, а принцип действия плужного корпуса неизменно основан на резании, крошении, перемешивании и отваливании пласта в открытую борозду. Это ведет к большим затратам энергии (около 30—35% от энергоемкости всех полевых работ), распылению верхнего и уплотнению нижнего горизонтов почвы, что не отвечает современным агротехническим и техническим требованиям, а также требованиям экономики. При вспашке одного гектара перемещается без всякой пользы около 7 т почвы. Высокими энергозатратами и чрезмерным разрушением структуры почвы характеризуется и поверхностная ее обработка.
Для более четкого понимания учащимися назначения, устройства и работы различных машин и орудий для обработки почвы руководитель кружка должен привести их классификацию по ряду общих признаков.
В зависимости от способа обработки почвы они бывают для основной (плуги, культиваторы-плоскорезы, фрезы, роторные рыхлители, комбинированные агрегаты), специальной (кустарниковоболотные, ярусные, плантажные, оборотные, садовые и другие плуги) и поверхностной (бороны, культиваторы, катки, лущильники) обработки.
По назначению они делятся на пахотные, рыхлительные, бороновальные, лущильные, для культивации, прикатывания, поделки борозд и др.
Способ соединения с энергетическими средствами делит их на прицепные, навесиые, полунавесные и самоходные.
По способу использования энергии рабочими органами они бывают пассивными (лемешно-отвальные, лапчатые, дисковые, игольчато-дисковые, барабанные), активными (роторы, фрезы) и комбинированными.
Рабочие органы этих орудий имеют различные геометрические формы, но одинаковые режущие элементы, в основе конструкций которых лежат двух- либо трехгранные клинья с прямолинейными либо криволинейными гранями. Сохраняя по существу неизменным принцип действия, они режут почву, рыхлят и перемешивают ее, при необходимости оборачивают пласт, одновременно подрезая сбрняки, тем самым выполняют свое назначение.
Анализ тенденций развития обработки почвы показывает, что на ближайшую перспективу остается старый, механический способ, с использованием мобильных тяговых средств (тракторы, мотоблоки, энергоблоки, самоходные шасси н другие устройства). В плугостроении идет создание типажа унифицированных конст-
рукций орудий с использованием модульного принципа построения pwt а также изменением ширины захвата и регулированием геометрии лемешно-отвальных поверхностей корпусов.
Наряду с отвальной пахотой более широко будут применяться безотвальная, минимальная (поверхностная) и другие способы обработки почвы. Внедрение таких способов потребует более интенсивного совершенствования существующего комплекса машин и орудий и разработки их новых образцов. Для этого необходимо глубоко изучать существующую технику, рабочие органы и процессы почвообработки, которые они выполняют. На основании выявленных недостатков строится гипотеза поиска новых конструктивных решений. Проверку^ сложившейся новой либо усовершенствованной конструкции рабочего органа, орудия или машины целесообразно вести с помощью действующей модели, которую легко выполнить из подручных материалов в кружке. Таким образом, понятие об этих машинах и орудиях тесно связано с процессами обработки почвы.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПЛУГОВ, БОРОН,КУЛЬТИВАТОРОВ И ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ФРЕЗ
Изучение устройства и работы серийных моделей почвообрабатывающих машин и орудий учащиеся начинают на уроках трудового обучения. В кружке эти знания углубляются с целью понимания технологических принципов механической обработки почвы, конструктивных особенностей и схем рабочих органов.
Обработка почвы осуществляется выполнением определенного перечня технологических операций: резания, крошения (рыхления), оборачивания, перемешивания^ подрезания .и выдергивания сорняков, уплотнения, поделки гребней, борозд и лунок, выравнивания поверхности поля и др,, обеспечивающих благоприятные условия для вегетации культурных растений. Поэтому руководитель кружка должен помогать учащимся обобщенно рассматривать вопросы назначения, устройства и работы существующих машин и орудий, с анализом их конструкций, выяснением соответствия агротехническим требованиям выполняемой работы и предложениями по совершенствованию или созданию принципиально новых рабочих органов и орудий.
Обработка почвы начинается вспашкой, которая имеет несколько видов: взмет пласта, культурная с предплужниками, винтовая, ромбическая, скоростная с почвоуглублением, ярусная, с укладкой пласта на дно собственной борозды, гладкая, с рыхлением нижнего и оборотом верхнего слоев почвы, плантажная и др. Однако любой ее вид предусматривает подрезание, крошение, перемешивание, смещение вбок, оборот и укладывание в соседнюю борозду пласта почвы. Выполняются же эти процессы в каждом случае по-разному, в зависимости от агротехнических требований, типов почв, климатических условий зоны, энергетн-
ческих возможностей, конструктивных особенностей рабочих органов и других факторов. Это привело к разработке и созданию большого многообразия плугов различного назначения.
Руководствуясь общими признаками, тракторные плуги классифицируют: по назначению — плуги общего назначения и специальные; по виду тяги — конные, тракторные, самоходные и на канатной тяге; по числу корпусов — одно-, двух-, трех-, пяти-, шести-, восьми- и девятикорпусные; по конструкции плужного корпуса—лемешно-отвальные, дисковые, роторные и комбинирован- иые； по виду вспашки — обычные, с почвоуглубителями, плантажные, скоростные, ярусные, для гладкой вспашки и др.
Руководитель кружка совместно с учащимися сравнивает конструкции и рабочие процессы этих машин и орудий, анализирует их, выясняя достоинства и недостатки.
Плуги предназначены для вспашки почв. Это простые и надежные в эксплуатации орудия, однако очень энергоемкие (удельное сопротивление почв в зависимости от механического состава 20—130 кПа). Плуг любой конструкции состоит из рабочих органов, вспомогательных узлов и механизмов. Рабочие органы плуга (рис. 2.1) — корпус 5, предплужник 2, дисковый нож /, почвоуглубитель 4 ——обеспечивают технологический процесс пахоты. Нож / отрезает пласт почвы, равный ширине захвата корпуса 3. Предплужник 2, установленный перед корпусом 5, снимает верхний слой почвы, покрытый растительными остатками, сорняками и их семенами, укладывает его на дно борозды, образованной при предыдущем проходе. Корпус 3 подрезает снизу пласт почвы, равный ширине своего захвата, отрывает его от невспаханного ноля, оборачивая и кроша, перемещает в сторону и сбрасывает в борозду. Почвоуглубитель 4 сзади корпуса рыхлит подпаханный слой почвы, не выбрасывая его на поверхность. В процессе вспашки участвуют три рабочих органа. Вспомогательные узлы и механизмы плугов обеспечивают технологический процесс вспашки, выполняемый рабочими органами орудия, В зависимости от назначения и способа агрегатирования число вспомогательных узлов механизмов на этих орудиях меняется. К ним относятся рама, навеска или прицепное устройство, механизм регулировки глубины пахоты g опорным колесом, предохранители, специальные механизмы, автомат или выносной цилиндр, кронштейн для борон' или катков.
Используя принципы сходства и различия конструкций разных типов серийных плугов, кружковцы изучают их назначение, устройство, работу.
Способ соединения плугов с тракторами влияет на распределе-" ние их силы тяжести в агрегате. У прицепных плугов в транспортном положении сила тяжести полностью передается на их колеса (бороздное, полевое и транспортное). Полунавесной плуг в транспортном положении часть силы тяжести переносит на трактор, а другую часть — на заднее колесо. Навесной плуг отличается от предыдущих тем, что в транспортном положении сила его 28
тяжести полностью передается на трактор. Он проще в устройстве и легче лрицепного либо полунавесного плугов. Пахотный агрегат с навесным плугом имеет меньший радиус поворота, лучшую маневренность, отчего холостые проходы у него сокращаются.
Прицепные плуги выпускаются в основном для специального назначения (плантажные, кустарниково-болотные, ярусные и др.)- Прицепной плуг ПЯ-3-35 предназначен для двухъярусной пахоты почв с целью улучшения заделки пожнивных остатков и увеличения глубины плодор,одного слоя. Рабочие органы плуга ——верхние и нижние корпуса. Вспомогательные механизмы и узлы — рама, механизмы полевого и бороздового колес, механизм заднего колеса, гидравлический механизм подъема с приводом от гидросистемы трактора, прицепное устройство. Верхние корпуса подрезают верхний пласт почвы и сбрасывают его на дно борозды, образованной впереди идущим корпусом. Нижний корпус извлекает нижний пласт и покрывает им верхний. Таким образом, нижние, более плодородные слои почвы, без семян сорняков, оказываются на поверхности. 。
Полунавесной девятикорпусный плуг ПТК-9-35 (рис. 2.2) предназначен для пахоты почв под полевые культуры, не засоренных камнями. К его рабочим органам относятся корпуса /, предплужники 5 и дисковый нож 2. Во вспомогательные узлы и механизмы входят: рама 7, два передних колеса 8 с механизмами регулировки глубины пахоты 9, транспортный механизм 5 с пневматическими колесами 4 и гидроцилиндрами 6, приспособление для присоединения борон или катка, гидроцилиндр поперечного бруса и навеска. Плуг может работать в девяти-, восьми- и семикорпусной комплектации. Для этого снимаются девятый и восьмой корпуса, а дисковый нож устанавливается перед последним корпусом.
При пахоте правое (по ходу плуга) колесо должно подниматься вверх с помощью гидроцилиндра.
Навесной пятикорпусный плуг ПЛН-4-35 (рис. 2.3) предназначен для пахотц почв, не засоренных камнями. Его рабочие органы: корпуса 3, предплужники /, дисковый нож 4. Вспомогательные узлы и механизмы: рама 5, навеска 7, опорно-ходовое колесо 2 с винтовым механизмом регулировки глубины пахоты 6. Из транспортного в рабочее положение и обратно плуг переводится механизмом гидросистемы трактора.
Оборотный навесной двухкорпусный плуг ПОН-2-30 предназначен для гладкой пахоты почв (без разъемных борозд и свальных гребней), не засоренных камнями. Он состоит из двух правооборачивающих и двух левооборачивающих корпусов, предплужников и дисковых ножей, закрепленных противоположно на раме плуга. Здесь же крепятся опорно-регулнровочное колесо, навеска и механизм поворота с гидроцилиндром. В конце каждого гона раму плуга поворачивают гидроцилиндром и шестеренчатым механизмом для работы право- или левооборачивающими корпусами и предплужниками. Перед этим плуг выглубляют с помощью навески трактора. Кроме этого, для гладкой пахоты разработаны клавишная, балансирная и другие схемы плугов.
Последовательное ступенчатое расположение корпусов чрезмерно увеличивает длину плугов такого типа, а это ухудшает равномерность их хода по глубине, делает плуги тяжелыми и громоздкими, сдерживает увеличение ширины захвата.
Изготовление кружковцами моделей многокорпусных плугов может убедить их в изложенных доводах; кроме того, они увидят, 寸то увеличение числа корпусов на орудии ведет к возрастанию соотношения его длины и ширины.
В устройстве рабочих и вспомогательных органов описанных выше моделей корпусных плугов немало сходства. Это, прежде всего, корпус как главный рабочий орган, предплужники, ножи, а также некоторые вспомогательные механизмы и узлы. Однако многие из них имеют собственные конструктивные особенности и различия принципов действия, вытекающие из технологических требований почвообработки, кинематических и энергетических условий, а также возможностей материала, из которого они изготовлены. Например, назначение плужных корпусов различных конструкций одинаково, так как они имеют общий принцип действия. Между ^тем многообразие физико-механических свойств форм почв, их состояние и вытекающая из этого необходимость применения того или другого вида их вспашки обусловливают частные конструктивные особенности этого рабочего органа и назначение орудия, где он устанавливается, о чем говорилось раньше. Леме犬 и оТвал корпуса образуют его общую лемешно-отвальную поверхность определенной геометрической формы, которая обеспечивает необходимую степень крошения и оборота пласта. Некоторое изменение формы этой поверхности изменит степень крошения и оборота пласта.
Рнс. 2.4. Разновидности лемешно-отвальных поверхвостей и плужных корпусов
31
Наибольшее распространение получили цилиндрическая (рис. 2.4, а), культурная (рис. 2.4,6), полувинтовая (рис, 2.4,8)и винтовая (рис. 2.4, г) геометрические формы лемешно-отвальных поверхностей корпусов. Большинство плугов общего назначения укомплектовывается корпусами с культурной лемешно-отвальной поверхностью, которые хорошо крошат, но недостаточно полно оборачивают пласт и поэтому применяются для обработки старо- паханных почв. Корпуса с полувинтовой лемешно-отвальной , поверхностью лучше оборачивают, но хуже рыхлят пласт. Их применяют для обработки задернелых старопаханных, осушенных торфяных и болотных почв. Корпусами с винтовыми лемешно-отвальными поверхностями обрабатывают целинные, залежные, луговые и другие тяжелые почвы, так как они хорошо оборачивают пласт. Разработаны конструкции корпусов со сменной грудью (рис. 2.4, Oj, вырезной (рис. 2А,е), дисковый (рис. 2.4,况)，роликовый (рис. 2.4,з), с ротором (рис. 2.4,〃)，воздушной или водяной струями на отвале и др. '
Каждая поверхность корпуса имеет свои преимущества и недостатки. Например, роликовый отвал снижает потери на трение, но он сложен по устройству. Ромбические отвалы корпусов дают ровную пахотную поверхность, они менее энергоемки и поэтому перспективны. Скоростные отвалы корпусов интенсивно крошат почву, плотно укладывают ее на поверхность поля, что приводит к пойышению энергозатрат.
Так как конструктивные формы и принципы действия корпусных рабочих органов существенно не меняются, что сохраняет односторонность их рабочего процесса и бесполезное перемещение отрезанного пласта при его обороте, то только этим сдерживаются увеличение ширины захвата плугов, повышение их рабочих скоростей и качество пахоты, снижение энергозатрат и другие показатели работы этих орудий.
Перспективными являются, например, новые рабочие органы, которые отрезают пласт почвы, оборачивают его на 160—180° и укладывают пласт почвы на дно собственной борозды без бокового смещения, что позволяет выполнять ровную и гладкую пахоту [50]. Выполняется она двухпластовой секцией (рис. 2.5), состоящей из право- 9 и левооборачивающих 3 -лемешно-отвальных поверхностей корпусов, между которыми установлены право 10 и левооборачивающие 2 шнеки с продольными осями и за- плужниками с право- 7 и левооборачивающими 5 крыльями. Впереди секции устанавливается три дисковых ножа 7. Основные корпуса и заплужник крепятся к раме фронтально с помощью стоек 4, 6, & Шнеки приводятся от ВОМ трактора, их частота вращения должна соответствовать скорости поступательного движения секции. При глубине вспашки 27 см и ширине захвата секции 1200 мм полный радиус заглубления шнека равен 300 мм. Минимальный зазор между витками шнека и отвальной поверхностью корпуса 100 мм. Высота осей шнека над дном борозды 468 мм. При движении секции дисковые ножи разрезают пахот-
Рис. 2.5. Двухпластовая секцияРис. 2.5. Двухпластовая секцияРис. 2.6. Типы лемеховРис. 2.6. Типы лемехов
Рис. 2.5. Двухпластовая секция
Рис. 2.5. Двухпластовая секция
Рис. 2.6. Типы лемехов
Рис. 2.6. Типы лемехов
ный слой на пласты,風емехи их подрезают в горизонтальной пло* скости. Одновременно с этим конусные вершины шнеков врезаются в поверхность пластов, помогают им продвигаться по лемешно-отвальным поверхностям. Когда отрезанные пласты повернутся на 90° навстречу друг другу, действие шнеков на них прекращается. Дальше пласты перемещаются под давлением почвы между отвалами основных корпусов и заплужника, поворачиваясь дополнительно на 70—90°. Таким образом, независимо от скорости секции разрыхленные почвенные пласты, без подъема над дном борозды, переворачиваются на 160—180° и укладываются в собственные борозды. При работе со скоростью 12 км/ч шнековый плуг качественно выполняет вспашку, при этом энергоем' кость у него снижается в 2—3 раза по сравнению с роторным плугом, так как он не перемещает почву с одного на другое место.
Лемех, отрезая пласт почвы и направляя его на отвал, работает в сложных условиях, быстро изнашивается и ломается. Лемех (рис. 2.6) имеет носок /, лезвие 2 и пятку 3. Наибольшее рас* пространение получили трапецеидальные (рис. 2.6, а) и долотообразные (рис. 2.6, б) конструкции лемехов. Зубчатые лемехи (рис. 2.6,0) снижают тяговое сопротивление корпуса, так как на отрыв пласта почвы требуется меньшее усилие, чем на ее срез. Для работы в особо тяжелых условиях применяются лемехи с приваренной щекой в передней части (рис, 2.6,6). Лемехи с выдвижным долотом (рис. 2.6,2)применяют при обработке особо плотных почв или глубокой пахоте. Существуют также различия в конструкциях полевых досок и стоек корпусов, которые обусловлены определенными требованиями или условиями.
Немало сходства и различий можно найти в плужных рамах, навесках, механизмах регулировки и других вспомогательных устройствах.
33333 Заказ № 2019
33
33
Все большее применение для основной обработки почвы находят также дисковые и роторные плуги, фрезы и комбинированные агрегаты. В отличие от корпусных плугов на этих машинах в качестве рабочих органов используются сферические диски, вертикальные роторы, фрезы, некоторые из них принудительно приводятся в движение. Хотя они в большинстве случаев за один проход могут подготовить почву к посеву, одаако при этом допускается интенсивное разрушение ее структуры (юмочков), что способствует ветровой и водной эрозии и снижению плодородия, а также высоким энергозатратам.
Дисковый плуг (рис. 2.7) применяют для обработки переувлажненных или пересушенных и особо тяжелых почв на глубину до 30 см. Рабочими органами этого плу!^ являются сферические диски / диаметром 600——800 мм, которые устаяавляваются под углом 15—20° к горизонтальной оси и 40——45° к направлению движения агрегата, предплужники 2, половые диски 3 и стойки- рыхлители 4. Вспомогательными органами у дискового плуга являются рама 6, навеска 5 я механизм регулировка глубины пахоты 7 с опорным колесом 5. При движении плуга диски, вращаясь под действием сил трения, врезаются в вочву, каждый из иих отрезает лласт к увлекает его за собой. Поднимаясь по внутренней сфере диска, пласт рыхлится, оборачивается и св ал ива- ется в борозду, образованную предыдущим диском. Тяговое усилие у дисковых и корпусных плугов хючти одинаковое.
Навесные роторные плуги обеспечивают ннз^жш旨вое рыхл-еяйе почвы. Их рабочими органами являются лопастные, лопаточные, барабанние, шнековые и другие конструкции роторов. Различно и расноложеиие осей вращения роторов ва машинах. Некоторые конструкции рабочих органов могут обт^адть поступательное движение машины, так как они приводятся во вращение от ВОМ трактора или автономным двигателем, а сила реакции пласта в этом случае направлена в сторону движения агрегата. Высокая энергоемкость и повышенное распыливание почвы не позволяют широко распространять эти машины.
Широко применяются навесные почвообрабатывающие фрезы. Рабочим органом этих машин является фрезбарабан, на котором жестко или шарнирно закрепляют ножи различной формы ——прямые, изогнутее, крючкообразные, долотообразные и др,
В почвозащитной технологии основным приемом является безотвальный способ обработки почвы, который включает глубокое рыхление без оборота пласта, чизелеваяие, щелевание и другие работы. Эти виды обработки почвы быстро распространяются в нашей стране. Д^я их выполнения выпускается комплекс машин, включающий плоскорезы-глубокорыхлители, чизельные плуги, культиваторы-плоскорезы, штанговые культиваторы, игольчатые бороны и другие орудия и машины.
Навесной культиватор-олоскорез-глубокорыхлитель КПГ-250 (рис. 2.8) рыхлит почву на глубину до 30 см без перемешивания слоев, с сохранением на поверхности поля более 70% стерни. Его 34
3*
Рис. 2.9, Рабочие органы чизельных плугов
Рис. 2.10. Детали комбинированного агрегата РВК-3,6:
/ и 3 — пружинные лапы； 2 — каток;
4 — брус для выравнивания почвы; 5 — кольчато-шпоровый каток
плоскорежущие ножи / с шириной захвата до НО см каждый крепятся к раме 6 с двумя опорно-регулировочными колесами 7 и навеской 8. Нож состоит из вертикальной стойки 5 с пяткой 2, к которой крепится башмак с долотом 4 и двумя лемехами 3.
Испытания чизельных плугов и культиваторов показали, что они лучше, чем отвально-лемешные, способствуют накоплению и сохранению влаги в почве, разуплотняют подпахотный слой. Все &т0 улучшает водно-воздушный режим почвы, увеличивает корнеобитаемую зону растений и обеспечивает повышение урожайности культур. Эти плуги имеют большую ширину захвата, что повышает их производительность и снижает расход горючего. Рабочие органы чизельных плугов бывают прямые (рис. 2.9, б) или наклонные (рис. 2.9, н). Жесткие стойки обеспечивают рыхление почвы на глубину до 40——45 см.
Все более распространяется минимальная обработка почвы, которая обеспечивает существенное снижение энергетических и трудовых затрат путем уменьшения числа основных предпосевных м междурядных обработок, замены глубоких обработок мелкими, совмещения нескольких* технологических операций в одном рабочем процессе. Поэтому перспективны разработка и создание комбинированных почвообрабатывающих агрегатов, которые за один проход по полю выполняют несколько работ и готовят почву под посев культур. Комбинированный агрегат РВК-3,6 (рис. 2.10) выполняет глубокое рыхление почвы, дробит глыбы, вторично рыхлит почву, выравнивает ее и уплотняет. Возможны другие комбинации рабочих органов и создание новых комбинированных агрегатов.
Однако кружковцам следует иметь в виду, что простое суммирование рабочих органов или соединение различных орудий приводит к созданию громоздких, тяжелых и низкоманеврениых агрегатов. Рациональны поиски новых агрегатов и рабочих органов, совмещающих различные технологические приемы, а также совершенствование существующих с целью повышения их универсализации, Например, новым направлением совершенствования 36
традиционного отвального корпуса плуга является рыхлительныи корпус, сочетающий его достоинства с чизельной стойкой. Стойка нового корпуса-рыхлителя устанавливается с боковым наклей ном 25°. Сбоку стойки шарнирно крепится рыхлительныи щиток [40]. Это резко снижает ее тяговое сопротивление.
Руководитель кружка поясняет учащимся, что орудия для по* верхностной обработки почвы (бороны-лущильники, культиваторы, фрезы, катки) имеют общее назначение, но различные конструкции и принципы действия. Их рабочие органы выполняют технологические процессы резания, рыхления, перемещения, оборачивания почвы, пожневных остатков и сорняков, работу которых следует рассматривать с позиции как агротехнических требований обработки почвы, так и энергетических, экономических, эргономических и др.
Зубовые бороны (БЗТС-1,0, БЗССЛ,0 и др.) предназначены для разбивки глыб, рыхления и выравнивания почвы, уничтожения сорняков и вычесывания пожнивных остатков. Рабочими органами у них являются стальные зубья (рис. 2.11, а) квадратного, ромбовидного, крестовидного, эллипсовидного или круглого сечения. Зубья крепятся на зигзагообразных планках так, чтобы каждый из них образовывал отдельную бороздку на поверхности поля.
Пружинная борона БП-12 предназначена для рыхления каменистых почв. На раме устанавливаются поворотные валики с пружинными зубьями (рис. 2.11,6). Глубина обработки почвы регулируется рычажным механизмом.
Шлейф-борона ШБ-2,5 применяется для ранневесеннего выравнивания и рйхления поверхности поля. Звено бороны состоит из рамы, к которой крепятся плоский нож, угольник-гребенка и четыре металлических угольника или деревянных бруска.
Сетчатая облегченная борона БСО-4А предназначена для разрушения корки на посевах и уничтожения сорняков в фазе их прорастания. Рабочим органом бороны является круглый пружинный зуб с тупым или заостренным концом (рис. 2.11, б). Каждая пара зубьев соединяется меисду собой шарнирно, образуя сетку, которая хорошо приспосабливается к поверхности поля, обрабатывая его.
Игольчатые бороны специальными дисками (рис. 2.11, г) разрушают почвенную корку на посевах, рыхлят почву до появления или после всходов растений, что предохраняет интенсивное испарение влаги.
Дисковые бороны применяются для рыхления почвы на глубину 8——1 令 см, крошения глыб, выполнения других работ. По назначению они делятся на полевые, садовые и болотные (БД-10, БДСТ-2,5, БДТ-7 и др.).
Бороны бывают прицепные и навесные, симметричные и несимметричные. Их рабочими органами являются сферические диски целые или с вырезами по периферии (рис. 2.11,3). Диски с вырезами лучше дробят пласт, комья и сорняки. Из дисков составля-
Рис, 2.11. Рабочие органы борон
< Л "
Рис. 2.12. Рабочие органы культиваторов
ются батареи, которые устанавливаются по двухследной схеме, при этом выпуклость дисков направляется в разные стороны. Диски устанавливается под углом 12—15* по направлению движения агрегата. Глубина обработки регулируется изменением угла атаки и балластным грузом.
Дисковые и корпусные лущильники предназначены для лу、 щенйя стерни, предпосевной обработки почвы с оборотом пласта, для заделки семян сорняков с целью их провоцирования, а также для разделки пластов, разрушения глыб и других работ. У лу^ щильника ППЛ-10-25 рабочими органами являются плужные корпуса, которые крепятся на двухсекционную раму с ходовой частью, механизмами регулировки и подъема с прицепом. Рабочие органы дискового прицепного лущильника ЛДТ-20 ——сфери* ческие диски. Они собраны в батареи и по односледной схеме прикреплены к раме, которая опирается на ходовые колеса; на лущильнике установлены силовые гидроцилиндры, с помощью которых регулируют глубину обработки почвы и переводят секции в транспортное положение. Батареи дисков можно устанавливать с различными углами атаки (15, 20, 30, 35°), что влияет как на глубину обработки почвы, так и на степень оборота пласта.
Культиваторы применяются для рыхления почвы на глубину до 25 см, уничтожения сорняков и внесения минеральных удобрений, окучивания. Промышленностью выпускаются культиваторы для сплошной обработки (паровые, садовые, противоэрозиониые) и междурядной обработки почвы (пропашные). Рабочие органы культиваторов делятся на подрезающие, рыхлящие, окучивающие и предохраняющие, К подрезающим рабочим органам (рис. 2.12, а, 6) относятся стрельчатые лапы и односторонние лапы-бритвы. Стрельчатые лапы устанавливаются на пропашных и паровых культиваторах, бритвы ——только на культиваторах для междурядной обработки почвы. К рыхлящим органам культиватора относятся долота (рис. 2.12,8), игольчатые диски (рис. 2.12, е), пружинные зубья (рис. 2.12, г, ж) и штанга (рис. 2.12, д). Лапы-окучники и отвальчики (рис. 2.12, з, и, к) рыхлят почву в междурядьях и присыпают в ранних фазах развития сорняки в рядках. Предохраняющие устройства (рис, 2.12, м) применяются для защиты растений от присыпания и поломок во время работы культиватора. Рабочие органы соединяются с рамой культиватора шарнирно с помощью радиального или па- раллелограммного устройств, что обеспечивает копирование рельефа поля и сохранение заданной глубины обработки.
На пропашные культиваторы устанавливают тарельчато-ди' сковые и тарельчато-скребковые туковысевающие аппараты для внесения минеральных удобрений.
Вращающаяся мотыга применяется для разрушения почвенной корки в защитных зонах растений и уничтожения сорняков в райних фазах их развития. Ее рабочие органы — игольчатые диски (см. рис. 2.11, г) . Они же устанавливаются на пропашных культиваторах.
Рис. 2.13. Схема культиватора-растениепитателя КРН-5,6
Культиватор скоростной для сплошной обработки почвы КПС-4 рыхлит почву на глубину 12 см с одновременным боронованием. Модификации этого орудия комплектуются различными рабочими органами — стрельчатыми рыхлительными лапами или S-образными зубьями. Культиватор может использоваться в навесном и прицепном вариантах. К вспомогательным органам относятся рама, прицепная спица, ходовые колеса, приспособления для крепления зубовых или пружинных борон и винтовые механизмы для регулировки глубины хода рабочих органов.
Культиватор-растениепитатель навесной КРН-5,6 (рис. 2.13) предназначен для междурядной обработки и подкормки восьмирядных посевов кукурузы, обработки и подкормки подсолнечника и клещевины. Основные рабочие органы культиватора — плоскорежущие полольные лапы 6 (односторонние бритвы), стрельчатые лапы 5, рдлительные зубья и подкормочные приспособления с ножами 7. В комплект дополнительных рабочих органов входят игольчатые диски, прополочные боронки, окучники и арыч- ники, лапы-отвальчики, защитные щитки и диски. К раме культиватора 3 через параллелограммный механизм 9 крепятся культиваторные секции с набором рабочих органов. Каждая секция имеет опорный каток 8. К раме крепятся опорные колеса 7, навеска 2 и туковысевающие аппараты 4. Глубина хода рабочих органов регулируется параллелограммным механизмом. Туковысевающие аппараты приводятся в движение через цепную передачу 10 от ходовых колес.
Культиватор штанговый КШ-3,6 А предназначен для обработки почв, подверженных ветровой эрозии, на глубину 5—10 см. Рабочий орган — квадратная штанга сечением 25义25 мм вращается в сторону, обратную вращению колес культиватора, с частотой один оборот на 1,1 м пути. Балластный ящик с грузом обеспечивает заглубление штанги в почву. Он выпускается в прицепном и навесном вариантах.
Культиватор фрезерный навесной КФ-5,4 предназначен для обработки междурядий сахарной свеклы и других культур на сильно уплотненных и засоренных участках, где культиваторы с пассивными рабочими органами не обеспечивают требуемого ка-
чества обработки. К раме культиватора шарнирно крепятся рабочие секции с фрезерными барабанами, на которых закреплены ножи Г-образной формы. Фрезерные барабаны закрываются фартуками, что создает безопасные условия работы. Приводятся в движение они от вала отбора мощности трактора через трансмиссию. Частота вращения фрезерного барабана равна 430 об/мин.
Конструктивные схемы почвообрабатывающих машин и орудий и их рабочие органы как для основной и специальной, так и для поверхностной обработки почвы должны использоваться кружковцами при изготовлении моделей, а также разработке малогабаритных орудий к мотоблокам и микротракторам. При этом они могут просто копироваться и совершенствоваться. На основе анализа существующих конструкций могут разрабатываться новые рабочие органы, орудия и машины. Модели рабочих органов, орудий и машин следует выполнять по их действительным образцам в принятом масштабе.
ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА РУЧНЫХ ОРУДИЙ
Ручные орудия для обработки почвы появились давно. Ими пользовались еще древние земледельцы. По мере совершенствования их начали применять с живой тяговой силой (лошади, волы) и, наконец, с энергетическими машинами (тракторы,而。то блоки и др.). Однако до настоящего времени они не утратили своего значения, их конструкций продолжают изменяться с целью более полного и качественного выполнения почвообрабатываю- щих процессов, а также улучшения эргономических и энергетиче' ских показателей. Поэтому в кружке целесообразно рассмотреть особенности устройства ручных почвообрабатывающих орудий, поискать пути их улучшения либо создания новых.
В настоящее время имеется много различных ручных орудий и инструментов для обработки почвы ——лопаты, тяпки, культиваторы, катки, рыхлители и др.
Основную обработку почвы (глубокое перекапывание) на небольших участках (сады, клумбы, огороды, ягодники и т. д.) выполняют ручными лопатами. При такой обработке почва крошится, перемешивается и рыхлится на глубину до 20 см. Эта очень утомительный для человека труд. Поэтому с целью облегчения труда и повышения производительности конструкции этого орудия постоянно совершенствуются (рис. 2.14). Например, для улучшения рыхления почвы на задней стороне лезвия лопаты иногда приваривают несколько зубьев (рис. 2.14, а). Отбрасывание отрезанного пласта почвы можно облегчить, установив с задней стороны лезвия лопаты плоскую пружину (рис.^ 2.14, б), а та^же если лопату шарнирно соединить с подставкой-треножником (рис. 2.14,8). С этой же целью к лопате шарнирно прикрепляется дополнительное лезвие (рис. 2.14, г). Оба лезвия усилием пружины прижаты друг к другу. После погружения их в почву
Рис. 2.14. Типы ру*шых лопат
ногой надавливают на педаль, и дополнительное лезвие с отрезанным пластом появы поднимается вверх. Если лезвие лопаты расположить перпендикулярно черенку, то получим тяпку (рис. 2.14,0). Дополнительная ручка к лопате позволяет более равномерно распределять нагрузку на обе руки (рис. 2.14, е). Для удобства переноски или транспортирования лопат их делают складными или с телескопическими черенками (рис. 2.14,宛).Такне конструкции лопат можно выполнить в кружке, используя подручные материалы.
Поверхностную обработку почвы с целью ее рыхления, аэрации, уничтожения сорняков и сохранения влаги выполняют тяпками, граблями, культиваторами и другими орудиями (рис. 2.15).
Рабочей частью тяпки является лезвие с металлической пластиной любой геометрической формы. К этой пластине приваривается или приклепывается втулка, в которую затем вставляется черенок. Отработанная веками схема орудия приобретает различные конструктивные решения, которые в равной степени помогают и уменьшить ее массу, и сделать удобнее в работе, так как лезвию криволинейной либо зубчатой формы легче входить в почву (рис. 2.15, а). Тяпку можно сделать плоскорезом (рис. 2.15,6), и тогда без особых усилий можно подрезать сорняки и рыхлить почву без ее перемешивания и оборачивания. При этом лезвие орудия может иметь самую различную форму. Удобна н комби-
Рис. 2.15. Ручные инструменты для обработки почвы
нированная тяпка с рабочими концами различной конфигурации (рис. 2.15,6). Если прямолинейная часть рабочего органа может служить прямому назначению, то противоположной заостренной частью можно разрушать комья, делать лунки, бороздки для посадки или полива растений.
Распространение получили ручные культиваторы, которые по сравнению с тяпками повышают производительность и облегчают труд. Так, например, с ручным культиватором, показанным на рисунке 2.15, г, работают сразу два человека. Один направляет его рабочий орган между рядками обрабатываемой культуры, а второй его передвигает. В качестве рабочих органов этого культиватора могут быть окучники с регулируемыми отвальчиками, стрельчатая лапа, бритва с игольчатыми дисками и др. С их помощью выполняются культивация и окучивание. Такие культиваторы можно изготовить по типу серийных орудий. Рабочий орган соединяется с направляющей штангой и тягой. Установка опорного колеса перед рабочим органом ручного культиватора (рис. 2.15, d) облегчает управление им и позволяет точно выдерживать глубину обработки почвы.
Орудие, состоящее из лезвия и игольчатых дисков (рис.2.15,е), применяется для борьбы с сорняками и рыхления почвы. Его, так же как и все перечисленные выше орудия, несложно изготовить в условиях кружка из подручного материала.
' Для поверхностного рыхления почвы в междурядьях, под кустарниками и деревьями применяют различный мелкий инструмент—скребки (рис. 2.15, ж), которые можно изготовить из стального прутка диаметром 8 мм. Скребки могут быть одно-, двух- и трехзубыми.
Уплотнение почвы после ее рыхления выполняют ручными катками (рис. 2」5,з). Их можно изготовить различного размера из деревянной колоды, металлической банки, куска трубы и других материалов. Масса катка может достигать 20 кг.
Все известные типы ручных почвообрабатывающих орудий могут быть изготовлены кружковцами в необходимом для школы количестве, чтобы учащиеся своевременно и качественно обработали цветочные клумбы, грядки овощей, приствольные круги, междурядья кустарников и опытные делянки. При этом орудия и инструменты следует постоянно совершенствовать, а возможно, и изменять с целью повышения производительности и качества выполняемой работы, а также удобства пользования ими учащихся. Материалом для создания таких орудий и инструментов могут служить части и детали списанных сельскохозяйственных орудий и машин, старые трубы, дерево.
В ближайшие годы перспективным станет электрифицированный садово-огородный и хозяйственный инструмент. При этом возможно создание многоцелевых технологических наборов таких инструментов с переставным энергомодулем мощностью около 1 кВт. Например, набор ручных электрифицированных инструментов для обработки почвы включает культиватор, рыхли-
тель, борону, полольник, окучник, каток и грабли. Подобные модули с набором инструментов могут стать интересным объектом в кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники.
РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕНАВЕСНЫХ ОРУДИЙ И ИХ МОДЕЛЕЙ
На микротракторах и мотоблоках для обработки почвы используются в основном навесные орудия различных конструкций. Подобные устройства серийно выпускаются как у нас в стране, так и за рубежом. Конструкции рабочих органов даже у орудий одинакового назначения различны, так как на них влияет ряд факторов, изложенных выше.
При разработке и изготовлении малогабаритных навесных орудий и их моделей руководитель кружка рассказывает учащимся, что основоположник земледельческой механики академик В. П. Горячкин доказал, что, несмотря на большое разнообразие рабочих органов почвообрабатывающих орудий, геометрическая форма поверхности каждого из них сводится к клину. В этом легко убедиться, если внимательно посмотреть на корпус плуга, лапы культиватора, зубья и диски борон и другие рабочие органы. Перед проектированием ■ этих рабочих органов с определенными качественными показателями для обработки почвы целесообразно кратко рассмотреть геометрическое построение некоторых из них и убедиться в том, как влияют отдельные параметры на технологические свойства. 。
В основе конструкции корпуса плуга лежит трехгранный клин АВСО (рис, 2.16,а), имеющий углы а, Р й у. Угол а, расположенный в продольно-вертикальной плоскости, способствует крошению пласта почвы. Чем больше его значение, тем больше изгиб и крошение почвы. Угол 0 расположен в поперечно-вертикальной плоскости, чем больше его значение, тем больше поворот пласта в этом направлении. Угол % расположенный в горизонтальной плоскости, способствует перемещению пласта в сторону. При этом он изгибается и крошится. Трехгранный клин АВСО совместным воздействием углов any разрушает и перемещает пласт, а с помощью угла р оборачивает его. Изменение каждого из углов влияет на технологические свойства клина. Углы связаны между собой определенной зависимостью. Из рисунка 2.16 видно, что 04 == OB tg q = ОС tg р, но °С= OB tg % тогда tga=tg ptgy. Следовательно, в трехгранном клине можно произвольно изменять лишь два угла, а третий определяется по значениям первых двух.
Перестройку плоского трехгранного клина в клин с криволинейными гранями легко проследить, если изменять значения углов а (рис. 2.16,8), р (рис. 2.16,а), ? (рис. 2.16,6). Таким образом, поверхность трехгранного клина, в зависимости от из-
менента того ил^ иного ее ft畫раметра, кгажет ггр^оврестя лелгеш- но-отвальнукт яоверхясють корпуса гглуга опредалеяного типа «с隨.рис. 2.4, а—d)【цилиндрическую при развитии угла а, винтовую при развитии угла р, циливдровдальнукх при развитии углов а и у. У стандартных плужных корпусов ао—30°, &тах= =90—1«Г, Ро=35°, ртах=12Г, То=42®, ?№=50°.
Известно несколько стособав построения лемешко-отвальных поверхностей плужных корпусов гглутов [30]. Наиболее простой из них предусматривает движение горизонтальной образующей АБ по двум направляющим параболам /—1 и 2—2 (рис. 2.16, J), которые располагаются соответственно в плоскости стенки борозды и в плоскости, параллельяой ей, на расстоянии ширины захвата корпуса. Для выбора параметров направляющих необходимо одними данными задаться, другие определять расчетным или опытным путем.
Установлено, что некоторые параметр反 корпуса плуга зависят от пшрины обрабатываемого пласта, удельного сопротивления и плотности почвы, скорости движения и других факторов. Исходя из этого длниа лемеха
⑵1)⑵1)g
⑵1)
⑵1)
Yeos2a (tga+tg(p)
где R — удельное сопротивление потеы при вспашке; &=-^ коэффициент, зависящий от формы" клина л свойств во^вы (Т ——плотность почвы» g — ускорение свободного пакенн®); а —
поступательная скорость; а ——угол наклона переднего ребра корпуса (угол крошения пласта); ф ——угол трения почвы по рабочей поверхности клина;(р=26°.
Пользуясь формулой (2.1), можно определить длину лемехов и других пассивных подкапывающкх pa&mix органов.
Для нормального оборота пласта при вспашке необходимо, чтобы у проектируемого корпуса ширина его захвата 8 была больше возможной глубины вспашки а, т. е. &/а=1,5. Применение предплужника уменьшает это соотношение. Но на малогабаритных орудиях предплужники не применяются. Пользуясь предложенными теоретическими предпосылками, можно разработать корпуса различных конструкций к малогабаритным навесным плугам для всташки различных псчв. При этом необходимо использовать геометрические параметры серийного прототипа, а также образцы выпускающихся к мотоблокам МТЗ-0,5 и М-5 малогабаритных плугов различных конструкций (ряс. 2.17,。——в).
Как покааали исследования, серийные малогабаритные орудия не полностью отвечают агротехническим требованиям при работе в различных аючвенис-климатляескга зовз^
При разработке рабочих органов малогабаритных навесных орудий для то^еркноттной обрабожн почвы целесо^разно также руководстжатьея их серийными протоишамн и агротелннчески- ми требованиями. Однако, учитывая влияние их геометрлческих параметров на качество выполняемой работы, оправдан поиск их оптимальных параметров в малогабаритных вариантах.
Основными геометрическими параметрами различных культи- ваторшлх ллаз, шределяющмми ак форму и характер воздействия на почву, являются (см. рис. 2.12, а, б) углы раствора у, крошения а, установки к горазонту £ и заострения i; ширина захвата & Значение и соотношение этих параметров в большей или меньшей степени оказывает влияние на полольные или рыхли- тельные способности этих рабочих органов. Так, полольные или плоскорежущие лапы (односторонние бритвы и лалы стрельчатой формы) характеризуются малыми значениями углов а=9—10° и 8 — 15—18°, что почти исключает крошение почвы- Главная их функция — подрезание сорняков зависит от значения угла 诏 который составляет 28——35° Ширина захвата у этих лап в— = 145—330 мм, а глубина обработки почвы — 4—6 см. Универсальные стрельчатые л алы имеют большие значения углов: а=16—18°; е=25—30°; у=28—40°. Ширина захвата s = = 220—385 мм, а глубина обработки почвы до 12 м.
У рыллмтельных лал (долотообразных) а=45° или изменяется по BHCoie в сторму увеличения. Угол раствора у не превышает 30—35°, ^= 35—65 мм Она рыхлят почву яа глубину до 16 см.
■Зубья малогабаритных 6"он по форме н размерам не отличаются от о^кйшх (см- ряс. 2.11). Их и следует использозать прл разработже этих орудай.
Рис. 2.17. Типы навесных малогабаритных плугов:Рис. 2.17. Типы навесных малогабаритных плугов:а~.однокорпусный оборотный плуг ПСН-Ы8； б — двухкорпусный оборотный плуг; 6 — однокорпусный плуг ПЛ-1а~.однокорпусный оборотный плуг ПСН-Ы8； б — двухкорпусный оборотный плуг; 6 — однокорпусный плуг ПЛ-1Рис. ,2.18. Малогабаритные орудия для поверхностной обработки почвыРис. ,2.18. Малогабаритные орудия для поверхностной обработки почвы
Рис. 2.17. Типы навесных малогабаритных плугов:
Рис. 2.17. Типы навесных малогабаритных плугов:
а~.однокорпусный оборотный плуг ПСН-Ы8； б — двухкорпусный оборотный плуг; 6 — однокорпусный плуг ПЛ-1
а~.однокорпусный оборотный плуг ПСН-Ы8； б — двухкорпусный оборотный плуг; 6 — однокорпусный плуг ПЛ-1
Рис. ,2.18. Малогабаритные орудия для поверхностной обработки почвы
Рис. ,2.18. Малогабаритные орудия для поверхностной обработки почвы
、 К мотоблокам выпускаются малогабаритные культиваторы (рис. 2.18, а), рыхлители (рис. 2.18,6) и бороны (рис. 2.18, в), которые могут также служить прототипами при разработке новых образцов орудий и их форм. При этом необходимо руководство- ' ваться агротехническими требованиями (см, гл. 3).
Для обработки почвы широко применяются дисковые рабочие органы (см. рис. 2.11), используемые на малогабаритных орудиях. Основными геометрическими параметрами плоских и сферических дисков, которые определяют их технологические показатели, являются диаметр Д, радиус кривизны г (у плоского диска равен бесконечности), угол £卜 равный половине центрального угла дуги диаметрального сечения диска. Установлено, что с увеличением диаметра диска резко снижается его заглубляемость в почву. Следовательно, диаметр диска должен быть минимально допустимым для условий работы. Его значение зависит от заданной глубины обработки почвы а и должен быть больше удвоенного ее значения: 〃=^а, где 々——коэффициент; для борон и лущильников 、 々=4—6. У сферического диска его крошащую и оборачивающую способность определяет радиус кривизны г. Чем радиус меньше, тем интенсивнее крошится и оборачивается обрабатываемый
пласт, что отвечает конструктивным особенностям малогабаритных орудий. В этом случае диаметр диска
D — 2r sin £i・
Для лущильников и борон г= 109——220 мм, при этом угол £【= =22—32°. На технологические свойства диска большое влияние оказывают угол заточки его кромки i=10—20° и установочные углы между плоскостью вращения и направления движения орудия (углы атаки), а также плоскостью вращения и вертикальной плоскостью. Их значения соответственно равны 10—35° и 15—25°.
FIrh обработке почва режется и разрушается под действием сжатия и растяжения. Установлено, что при разрушении почвы растяжением требуется сила почти в 10 раз меньшая, чем сила при разрушении ее сжатием. Большинство рабочих органов (лемешно-отвальные корпуса, сферические диски и др.) имеют вогнутую сферическую поверхность, которая разрушает почву ее сжатием. Руководитель кружка должен обратить внимание учащихся на этот фактор и поставить задачу конструктивного поиска рабочих органов с выпуклой сферической поверхностью, которая позволит резко снизить тяговое сопротивление и затраты энергии на обработку почвы.
Для агрегатирования малогабаритных плугов, культиваторов, рыхлителей, борон и других орудий с мотоблоком разработано унифицированное навесное устройство с механизмами регулировки глубины и ширины захвата (см. рис. 2.17).
При разработке малогабаритных почвообрабатывающих орудий следует учитывать конструкции имеющихся в кружке минитракторов и мотоблоков, их мощность, а также почвенно-климатические условия и агротехнические требования к выполняемым ими работам. Изготовлять навесные орудия или их модели можно из деталей серийных машин, а также деталей, разработанных и изготовленных кружковцами в школе или в базовом хозяйстве. Для этого используют различные материалы — дерево, пластмассы, сталь, сплавы.
После изготовления рабочих орудий проводят их полевые ис- пытания, выявляют конструктивные и технологические недостатки, которые затем устраняют.
Глава 3.
СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРУДА
Юные техники нашей страны начали создавать средства малой' механизации для сельского хозяйства еще в 20——30-е годы. Однако это направление технического творчества для сельских школьников и сегодня остается ведущим. Совершенствуются,
49494 Заказ № 2019
49
49
разрабатываются й создаются малогабаритные энергетдаеские 嗯 технологические машина 裂 орудая для Gp总ботта почвы, посева, посадки, ухода и уборки культур аа неудобных, мелкоконтурных участках, опытных полях, грядках и газонах, общая площадь которых составляет мллйояы гектаров,.就 также оборудование и ир исоосабл е ни я для метаетзацми жиютнсж) дств а 目 других отраслей. Их перечень уже превышает тысячу наименований и включает микротракторъа и мотобжки с наборами навесных и првделных машш я орудий, мотокультиваторы и мотокоеилки, ветровые и солжчжые эяергегичеткие у^оновкк, тележки, опры- скйвателл, имельтатели, шсосы, ми$фО1шрвики и теилвды, ручные почвообрабатывающие, режущие и июсевтае орудия, инструменты и др. Применение соответствую晔龙 техяшки обесжчивает повышенна произюдательйоста труда по сраваеиню е ручным садЪвкы)городаым инвентарем в 5—10 р近з.
Работа школьников в области малогабарнтшх сельскохозяйственных машин помогает решать млэтие задачи но завершению комплексной мехаиизаади и автоматизации нроизводства отрули. Ова ©осйитывает у 旷望盘犯皿ся теортесше отг^шен№ к труду, повышает их 配хж簟ажу呼 культуру, иолшкительио влиаст на выбор профессии и закрепление молодежи s еельашхшяйстаенном
Руководатель поясняет уч^шимся, что первая стадия 駅роекта- роважя ж разработки люб<^[ мал<м^бармтш^ машигаи, орудая или установки начинается с анализа ях назтачеимя, агрттехни- чееких иля эоотешичесшх тре&)ванйя, устр◎宓ста盜 м работы существующих серийных образцов либо подобных аналогов.
ПЕРСПЕКТИВЫ М ТЕНДЕНЦИИ АДЗВШИЯСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
“Сельское хозяйстэ — одна из самых дрш^вх на Земле отраслей деятельности человека. Для облегчения ©елскюхозяйственно- го труда и повышения era лфотзводательюсти люди с незапамятных времея применнл'и различные ору期购 а затем я машины. Тем не менее сегодня актуально и остро стоит воирос о совершенствовании существующих и создании новых, более производительных сельскохозяйственных машин, которые позволяют снизить долю ручного труда, повысить урожайность, продуктивность животноводства, будут оказывать меньшее разрушающее воздействие на почву и окружающую природу.
Руководитель кружка должен указать 弘 на те проблемы, которые сегодня надо решать с целью совершенствования сельскохозяйственной техники и уменьшения ее вредного влияния на окружающую среду.
Недостатками мвогих ссшремемных селъск-ожозяйетаишых ма+ шии являются иж громхэздюоспэ, неолравданшя сложность и ма- дая н^дежвоста^ выссжая материал о- и энергоемкость, использо-
ванне в качества основного источника энергии жидкхм'о топлива：, ресурсы которого на Земле иссякают. Отдельные технологические продеесы 职笫血це не механизирдаавы; ветнка двш ручного труда на малых участках, садах и мсфедах* При использовании сельскоаозивйктветгой т^хшки п^сйладакУЕ мобильны® процессы, когда машина, передвигакжяяся по волям или животноводческим фермам, наносит вред а жкогда и разрушение окружающей природе. В раде случаев иеклшэтельво тяжелыми являются условия труда ва сельскахозяйствевньЕх машинах: шум, запыленность, з аг а зованиость воздуха в кабину треска, высокая температура и т. д.
Несмотря на имеющиеся протйворе'чия и принципиальные не- достатки в устройств и прягатетении многих №田直匿н и в самой структуре механизации сельского хозяйства, преодолеть - «инерцию мыжления>, н нашравлеяии ио^теой ее перестройки оказывается весьма сложно. Однай из важнейших задач кружка тех- {шчеашго тзортества пкх яожтруироозйию сельскохозяйственной техники является фармирота陡не у утащихея раскованного технического мютгдашгя,啰тобы 8 бу期晔м они могли нринять активное участие в создании привдйпиалыю яовых сежэскохозяйетвенных машин я темсмсжнй.
С целью резкого тгавышения производительности труда в сельском хозяйстве и эффектевгжхгги сетьскахозяйственяого производства в целам первоочередаой задачей является создашге комплекса машин для индустриальной и иэтетеижной т把хнолсгйавоу・ делЕ^вашгя и уборки культур. Этими машинами могут быть:
усоверптенствавангше тракторы, комбайны и др., имеющие по сравнению с традиционными образцами меньшую металлоемкость, пониженный удельный расход топлива, в том числе электротягу, большую рабочую скорость дтажен^я (выше 9—15 км/ч), герметическую кабину с изоляцией от шума н системай кондиционирования воздуха. На лгапгины с повышентгьгми скоростями движения будут устанавливаться самонастраЕгвающиеся на минимальное соггротивлеюте яотвообрабатывающие работие органы и сошники сеялок;
широкозахватные жатки, а также машины для двухфазной уборки4 зерновых культур и стационарного обмолота;
агрегаты* выполняющие за один проход несколько видов работ: скашивание, измельчение, сбор урожая, обработку почвы, внесение удобрений и гербицидов, высев или высаживание семян;
универсальная сеадка, р аэбрасы&а кмц а я семена по полю так, чтобы каждому растению обеспечивалась оптимальная площадь питания;
комплексы »ашин для механизации животвоводства;
оборудование для конеервнБршання и обработки кормов;
различные малогабаритные машины для работы на ограни- ченнььх участках, садах в огородах: мвкротракторы, в том числе
4* И
микроэлектротракторы, мотоблоки универсальные и одиночного назначения и др.
Большой интерес представляет универсальный энергетический блок ——одноосный силовой агрегат, оснащенный кабиной, передней и задней навесными системами. В качестве дополнительной опоры при передвижении используются ходовые колеса технологической машины или второго (спаренного) блока.
Перспективным направлением является создание машин с нетрадиционными источниками энергии (солнце, ветер, электрохимические элементы с высоким КПД), создание оборудования для биоэнергетической переработки отходов животноводства и других продуктов сельского хозяйства. В условиях кружка технического творчества могут разрабатываться и' строиться ветровые установки для подъема и подачи воды на орошение участков, гелиоустановки для нагрева воды на животноводческих фермах, сушки растительных материалов и др.
В будущем широко будут применяться машины с гибкими автоматическими системами и программным управлением с помощью ЭВМ, а также автоматизированные сельскохозяйственные предприятия (АСП) [4]. А использование^ оптических устройств типа лазеров вместо режущих и измельчительных аппаратов откроет новые возможности уборочной техники. Вместо современных энергоемких и малопроизводительных способов обмолота, очистки и сортировки зерна придут вибрационные, электромагнитные и другие приемы.
Значительному повышению урожайности может способствовать автоматическое регулирование с помощью сигналов биотоков закрытого грунта интенсивности облучения растений, температуры и влажности воздуха, внесения* питательных растворов. Стимулирует рост семян и растений их обработка ультрозвуко- выми колебаниями и полив дегазированной водой. Для уменьшения вредного воздействия на почву колес и гусениц тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин могут разрабатываться машины с ходовой частью на воздушной подушке. Такие машины позволят выполнять работы при любом состоянии почвы и погоды.
Весьма перспективным является бестракторное или мостовое земледелие, особенно при возделывании пропашно-технических культур и овощей. Установка для мостового метода земледелия представляет собой металлическую ферму (мост) длиной 12 м и более, расположенную на двух самоходных тележках, передвигающихся по краю поля. На мостовой ферме снизу навешиваются отдельными модулями рабочие орудия, выполняющие те или иные операции.
Интерес представляют сельскохозяйственные агрегаты с дистанционным управлением по радио или работающие в автоматическом режиме по заложенной программе.
Будут разрабатываться и строиться автоматизированные животноводческие комплексы с автоматическими кормораздатчика-
ми и другими системами, обеспечивающими работу комплекса. Уже сейчас модели таких систем разрабатываются в кружках детского технического творчества. Так, например, школьники из * г. Омска изготовили модель автоматического кормораздатчика, которая была признана изобретением [48]. В кружках детского технического творчества были разработаны: автомат, сигнализирующий об окончании доения; прибор для определения годности молока для кипячения, в котором использован принцип изменения электропроводности молока при окислении; прибор, позволяющий на птицеферме подсчитывать поголовье птиц; прибор, помогающий исследовать поведение полезных насекомых.
Изложенный далеко не полный перечень основных перспектив и тенденций развития сельскохозяйственной техники может использоваться руководителем кружка при планировании работы кружка и школьной секции ВОИР, а также при разработке заданий на конструирование и изготовление моделей и образцов сельскохозяйственных машин, автоматизированных систем для теплиц, оранжерей и животноводческих ферм и комплексов.
АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯК СРЕДСТВАМ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО труда
Агротехнические требования к средствам малой механизации мало отличаются от тех, которые установлены для обычных серийных машин, так как они копируют их конструктивные и технологические особенности. Однако они должны учитывать и свои особенности, а также условия работы. Их примерный перечень для отдельных видов малогабаритных матнн включает энергетические и технологические требования.
Энергетические машины (малогабаритные тракторы и мото-. блоки) должны обеспечивать надежную проходимость по ровной и неровной местности, в междурядьях культур, плавность хода. При этом тяговые усилия и диапазон рабочих скоростей должны обеспечивать качественное выполнение технологического процесса, а также минимальное отрицательное воздействие движителей на почву (буксование не выше 18%, удельное давление на почву не более 80—НО кПа).
Малогабаритные тракторы с двигателями мощностью 7,3一 8,8 кВт должны иметь диапазон скоростей движения от 1,8—3,6 до 12——15 км/ч, массу 350 кг, диапазон изменения ширины колеи 560—800 мм, дорожный просвет 300 мм, ВОМ с частотой вращения 1000 об/мин. В трансмиссии трактора предусматривается механизм поворота. Мотоблоки с двигателями мощностью 3,7—— 5,2 кВт имеют скорость движения от 1,0 до 8,0 км/ч, массу до 120 кг, диапазон изменения ширины колеи 500—800 мм, дорожный просвет 300 мм, ВОМ с частотой вращения 1000 об/мин. В трансмиссии предусматривается механизм поворота мотоблока.
Конструкции этих машин должны также удовлетворять стандартам по технике безопасности, эргономическим и эстетическим требованиям, предусматривать унификацию деталей либо узлов.
Почвообрабатывающие машины (нлугн, культиваторы, фрезы, роторы, бороны и др.) должны обеспечивать глубину основной обработки 20—25 см с допустимым отклонением ±2 см; подрезание сорняков, заделку растительных и пожнивных остатков в почву; крошение и оборот пласта при наименьшем распылива* нии почвы; гребнистость и глыбистость не более 5 см; ровную поверхность пашни; глубину поверхностной обработки до 15 см, гребнистость и комковатость 3 см; разрушение почвенной корки; полное уинчтожение сорняков, недопустимость повреждения куль・, турных растений; сроки выполнения работ. Отклонение от ширины захвата не должно превышать +10%, а уничтожение стерни за один проход при мелком рыхлении——10% н при глубоком —25%.
Машины для внесения удобрений (сеялки-разбрасыватели, прицепные и навесные разбрасыватели, машины для подпочвенного внесения) должны равномерно высевать и распределять по поверхности поля любые формы удобрений в соответствии с нормой высева (минеральных до 0,2 кг/м2, органических до 6 кг/м2). Допустимое отклонение равномерности распределения не должно превышать 25%, а влажность минеральных удобрений—15%. Глубина заделки в почву — до 25 см. Недопустимо уплотнение удобрений в бункерах и банках.
Посевные и посадочные машины (сеялки, сажалки)' должны равномерно распределять ..семена, клубни н рассаду по площади в соответствии с заданной нормой; обеспечивать заделку на заданную глубину во влажную почву; не допускать травмирования посевного материала; выдерживать сроки посева и посадки; иметь рабочие скорости от 0,5 до 5,0 км/ч.
Машины по уходу за посевами (пропашные культиваторы, окучники, бороны, опрыскиватели и опыливатели) должны рыхлить почву в междурядьях; не выносить влажную почву на поверхность; не повреждать растения; окучивать растения; уничтожать сорняки; разрушать почвенную корку; обеспечивать защитную зону до 12 см; равномерно распределять заданную норму внесения ядохимикатов и удобрений; тонко распылять рабочие жидкости и порошки; иметь рабочую скорость до 5 км/ч; выдерживать сроки выполнения работ.
Руководствуясь примерным перечнем агротехнических требований к отдельным видам машин, руководитель кружка совместно с учащимися должен уточнить их для разрабатываемой машины или орудия. При этом они должны учитывать назначение нового средства механизации, условия его работы, конструктивные- особенности, техническую и технологическую надежность. В том случае, когда используются рабочие органы серийных машин на изготовляемой малогабаритной технике, следует руководствоваться их же агротехническими требованиями.
ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И ПРАВИЛАИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИНА ПРИШКОЛЬНОМ УЧАСТКЕ
Разработка н создание средств малой механизации в нашей стране вступили в стадию широкомасштабного производства. Промышленность страны наладила серийный выпуск малогабаритной сельскохозяйственной техники (выпускаются с 1980 г.——мотокосилка КМП-1; с 1981 г. — мотоблок «Беларусь» МТЗ-0,5; с 1983 г. — мотоблок «Кутаиси» модели «Супер-600»; с 1984 г.— мотоблок «Луч» МБ-1 и мотокультиватор 《Крот》МК-1； с 1985 г. — мотоблок М3) и других средств малой механизации. Наряду с указанными конструкциями разработано много различных средств малой механизации самодеятельными конструкторами, в том числе и школьниками. Десятки наименований подобных машин выпускают зарубежные фирмы различных стран.
Сложилась четкая структура средств малой механизации, которая включает микротракторы, мотоблоки, одиоцелевые агрегаты (мото косилки, мотокультиваторы, мото плуги и др.), малогабаритные рабочие машины и орудия, ручной инструмент и приспособления для выполнения работ в растениеводстве, животноводстве и других отраслях. Все эти средства малой механизации успешно могут использоваться на пришкольных участках и в ученических производственных бригадах. Основные особенности устройства этих средств заключаются в том, что онн имеют уменьшенные по сравнению с серийной техникой, геометрические размеры всех частей, а также меньшую мощность двигателя, пропускную способность, ширину захвата, рабочую скорость и другие параметры. Кроме этого, малогабаритные конструкции машин, выпускаемые промышленностью, строго отвечают агротехническим и эксплуатационным требованиям, системе стандартов на их изготовление и испытания.
Конструктивные особенности, агротехнические и эксплуатационные показатели малогабаритных машин, разработанных и изготовленных самодеятельными конструктор а ми, зависят в основном от деталей, узлов и агрегатов, взятых со списанной серийной техники. Между тем общее устройство и принцип действия малогабаритных машин в общем мало отличаются от серийных.
Мотоблок «Супер-600» имеет компактную трансмиссию, низко расположенный центр тяжести, надежно работает с активными машинами： фронтальной косилкой, фрезой, снегоочистителем. Он устойчив на склонах, а при остановке произвольно не скатывается. Однако малый дорожный просвет (равный 165 мм) не позволяет использовать мотоблок на возделывании овощей, хотя к нему выпускается наибольшее количество орудий.
Мотоблок МБ-1 с двигателем мощностью 2,6 кВт и упрощенной трансмиссией нмеет две скорости для Движения вперед (4 и 10 км/ч) и одну назад. Возможности его нспользования ограничиваются в основном равнинным ландшафтом.
Мотоблок «Беларусь» МТЗ-0,5, имеющий большой дорожный просвет, равный 300 мм, и регулируемую (в пределах 450—— 700 мм) ширину колеи, успешно используют в овощеводстве и картофелеводстве равнинного ландшафта.
Одноцелевые малогабаритные машины, предназначенные для выполнения определенного вида работ, используются также и для выполнения других работ. Например, мотокультиватор МК-1 работает с окучником, сменными роторами, тележкой, косилкой и насосом.
Пока не удалось создать единую универсальную конструкцию малогабаритного трактора или мртоблока, которая успешно работала бы во всех 20 почвенно-климатических зонах страны при возделывании различных сельскохозяйственных культур с необходимым набором сельскохозяйственных машин и орудий. Руководитель кружка должен использовать этот факт для творческого поиска учащимися новых конструктивных вариантов малогаба- ритной-техники, а также для проработки идеи создания универсального малогабаритного энергетического средства с набором необходимых машин и орудий, способных выполнять основные сельскохозяйственные работы в соответствии с агротехническими требованиями в различных почвенно-климатических зонах.
В последние годы для малогабаритных энергетических средств опытным путем установились некоторые конструктивные и эксплуатационные их показатели. Если микротракторы свою устойчивость поддерживают самостоятельно с помощью конструкции, то у мотоблоков она частично поддерживается работающим на нем человеком. Успешное экономичное выполнение всех сельскохозяйственных работ на мелкоконтурных участках этими машинами обеспечивается необходимой мощностью двигателя: для мнк- ротракторов ——8,8 кВт, а для мотоблоков и одноцелевых агрегатов —3,5 кВт. Эффективное использование этих мощностей и максимальным тяговым усилием достигается при массе трактора в среднем около 500 кг, а мотоблока ——80 кг. Улучшение их тягово-сцепных показателей достигается установкой привода на все колеса, а также установкой на них грунтозацепов или балластных грузов. Поперечная устойчивость малогабаритных агрегатов на мелкоконтурных участках с уклоном до 20° при выполнении различных работ обеспечивается дорожным просветом, равным 100—150 мм. Между тем при уходе за овощами он должен быть не менее 350—400 мм. Ширина колеи должна бесступенчато регулироваться в пределах 350—700 мм [32]. Мотоблоки агрегати- руют в основном с навесными орудиями, которые навешиваются сзади. Для их надежного выглубления мотоблок должен иметь достаточный передний свес своих частей относительно оси ходовых колес. Правильная балансировка агрегата относительно оси облегчает его управление.
Особенности использования малогабаритной сельскохозяйственной техники обусловлены как ее энергетическими параметрами и конструктивными формами, так и условиями ее работы. Так, 56
вопросы агрегатирования здесь в большинстве случаев решаются конструктивным путем, т. е. тяговое сопротивление рабочих органов практически равно тяговому усилию энергетического средства. ~
При работе на мелкоконтурных участках малогабаритные агрегаты выполняют основные способы движения (тоновый, диагональный, круговой) в сочетании с различными видами поворотов. В подобных условиях трудно определить оптимальную кинематику агрегата при выполнении любого вида работы. Физические нагрузки на человека, работающего с малогабаритной техникой, возрастают. Поэтому рабочий день (смена) должен быть сокращенным, особенно для школьников.
РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙИ ОБРАЗЦОВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ
В многоотраслевом сельском хозяйстве работает огромное число разнообразных машин, орудий и оборудования. Однако многие из них еще несовершенны и тем более не приспособлены для работы на мелкоконтурных участках： на них не могут работать дети./ Кроме того, ряд сельскохозяйственных работ все еще выполняется вручную. Например, уничтожать карантинные сорняки на обочинах дорог, клумбах, газонах, вокруг зданий и заборов без применения гербицидов очень трудно. В этих случаях обычно применяют и ручной труд. Практически не механизирован сбор ягод клубники, малины и других подобных культур. Неэкономичны известные способы механизированной уборки навоза от животных, содержащихся малыми группами в небольших помещениях. Немало еще можно найти подобных проблем. Руководитель кружка совместно с учащимися проводит их поиск в условиях школы, ученической бригады либо в подразделениях и отраслях базового хозяйства. Из числа выбранных идей принимаются наиболее интересные, после чего проводится их обоснование и техническая разработка в соответствии со стадиями проектирования. Затем отдельные группы ребят изготовляют и испытывают модели или образцы средств малой механизации.
Изучив агротехнические требования прототипов серийных машин на те виды работ, которые они выполняют, юные конструкторы разрабатывают эскизные проекты малогабаритных маший, отражая в них конструктивные особенности. При этом целесообразно изучить и патентный фонд по данной группе машин, что поможет найти новое конструктивное решение на уровне изобретения.
Модель несложной новой машины или орудия может быть изготовлена в условиях школы или базового хозяйства. Сложную малогабаритную машину как одноцелевого назначения, так и универсальную легче и проще разрабатывать и создавать на базе узлов, отдельных деталей и материалов списанных серийных ма-
шин, хотя это, безусловно, отразится на ее как технических, так и эксплуатационных показателях.
Некоторые, иногда даже опытные, руководители кружков конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники начинают работу совместно с учащимися с разработки и изготовления не сложных, но необходимых для практической работы машин и орудий. После этого проверяют их в работе, анализируют достоинства и недостатки, намечают пути улучшения конструкции либо принимают совершенно новую идею создания подобной машины или орудия. Опыт кружковой работы показывает целесообразность параллельной разработки и изготовления энергетических и технологических малогабаритных средств механизации. Разрабатывать и изготавливать подобную малогабаритную сельскохозяйственную технику рекомендуется кружковцам второго и третьего года обучения в кружке.
Для овощеводов} работающих в поле и теплицах, можно разработать различные малогабаритные одноцелевые или универсальнее агрегаты: электрофрезы, роторные рыхлители, сеялки и сажалки, роторные бороны, устройства для уборки картофеля, капусты, лука, моркови, томатов, огурцов и других культур. Опыт разработки и создания некоторых образцов подобных машин имеется во многих сельских школах страны и других учебных заведениях. Хотя он подробно описан в периодической печати, однако творческий поиск новых идей в этой области далеко не исчерпан. Приведенные ниже схемы машин и орудий могут служить основой для разработки и создания различных моделей и рабочих образцов.
Электрофреза (рис. 3.1) предназначена для рыхления почвы на мелкоконтуриых участках. Рабочим органом машины является фрезерный барабан /, который установлен иа трубчатой раме 2. Барабан приводится в действие электродвигателем 4 мощностью 1——2 кВт через червячный редуктор 3 (передаточное отношение и=25—30) и цепную передачу 7. Фрезерные Г-образ- ные рыхлители диаметром 350——400 мм набираются в барабан шириной до 300—350 мм. Частота его вращения находится в пределах 3——5 c~L Сверху он закрывается чехлом. Сзади фрезерного барабана устанавливается полозовидный опорный рычаг 6, с помощью которого регулируется глубина обработки почвы. Агрегат управляется рукоятками 5 и имеет скорость не более 0,5—I м/с. Электроэнергия к двигателю подводится через силовой кабель, который тянется за агрегатом. Вместо электрического двигателя на агрегат можно установить двигатель внутреннего сгорания типа Д-5. Прототипом подобной электрофрезы может быть серийная электрофреза ФС-0,85.
Комбинированный почвообрабатывающий агрегат (рис. 3.2) предназначен для предпосевной подготовки почвы. Скорость движения 1——1,2 м/с. Электродвигатель / или двигатель внутреннего сгорания имеет мощность до 3,5 кВт. Редуктор 2 выбирается по передаточному отношению. На трубчатой раме 3 агрегата кре-
Рис. 3.1. ЭлектрофрезаРис. 3.1. ЭлектрофрезаРис. 3.3. Барабанная картофелекопалка -Рис. 3.3. Барабанная картофелекопалка -
Рис. 3.1. Электрофреза
Рис. 3.1. Электрофреза
Рис. 3.3. Барабанная картофелекопалка -
Рис. 3.3. Барабанная картофелекопалка -
пятся рабочие органы: уплотняющие кольчато-шпоровые колеса 4 (они же ариводные), брус для выравнивания почвы 5, рых- лительные пружинные лапы 6, туковысевающий аппарат 7 с пропашного культиватора или сеялки для разбрасывания удобрений. Ширина захвата агрегата до 500—600 мм.
Барабанная картофелекопалка (рис. 3.3) устанавливается на малогабаритное гусеничное шасси с электродвигателем, так как убирать картофель на малых участках приходится осенью при неблагоприятных погодных условиях. Рабочие органы копалки — лемех /, решетчатый барабан 3 и шнек 2 ——установлены на раме шасси 4. Передвигаясь по ряду картофеля, лемех заглубляется, выкапывает клубни и вместе с почвой и ботвой подает их в барабан. Шиек вращается и своими лопастями перемещает смесь вдоль барабана, при этом почва и мелкие частицы ботвы просыпаются между прутьями на поле, а клубни выбрасываются в ровный валок. Масса и габариты копалки, показанные иа рисунке 3.3, позволяют управлять ею вручную.
Вибрационный картофелекопатель (рис. 3.4) можно также использовать и для уборки лука-репки. Он состоит из лемеха 7 с решетом грохота 2, пруткового конвейера 5 и привода от редуктора 4. В качестве источника энергии может применяться как двигатель внутреннего сгорания, так и электрический двигатель 3 мощностью до 3,5 кВт. Лемех и решета шириной 450 мм получают колебательное движение от эксцентрика 6 через шатун 7. Число оборотов эксцентрика 450——500 мин-1, амплитуда 3——4 см. Прутковая поверхность решета выполняется ступенчатой формы, расстояние между прутками до 30——40 мм. Длина решета 500——600 мм. Такой же длины и транспортер. Копатель устанавливается на колесное шасси мотоблока. Агрегат выкапывает один ряд картофеля или два ряда лука-репки, просевает почву через решета и сбрасывает клубни или луковицы на поверхность поля.
Для животноводов разрабатывается и изготавливается пока небольшой перечень средств малой механизации. Это поилки, кормушки, раздатчики кормов, кукурузорушки, машины для заготовки сена и другие устройства. Школьное животноводство (кролиководство, птицеводство) носит пока ограниченный характер. Ученические бригады школьных животноводов обычно работают на фермах базового хозяйства, где малую механизацию применять не всегда целесообразно. Однако определенный интерес представляет разработка поилок и кормушек для скота, а также средств раздачи кормов, уборки навоза и др.
Для поения животных применяются как стационарные, так и передвижные групповые и индивидуальные автопоилки. Они различны по устройству, но в зимнее время без подогрева не работают, их конструкция и размеры зависят от вида животных. Индивидуальная автопоилка для крупного рогатого скота (рис. 3.5) состоит из корпуса /, поильной чаши 4, клапана 2, нажимной педали 3. При нажатии на педаль движение передается на клапан, и он открывает отверстие, через которое вода течет в поильную чашу. Такие поилки ставить каждому животному вряд ли целесообразно. Представляется, что учащимся стоит подумать о создании более простой и технически надежной, отвечающей зоотехническим требованиям системы для поения скота в любое время суток и года. Клапан 2 может закрываться резиновым амортизатором 5 или металлической пружиной.
Интенсивное животноводство предпочитает индивидуальное нормированное кормление животных отдельными видами кормов, в соответствии с их продуктивностью. Однако существующие средства механизации раздачи кормов пока не всегда обеспечивают выполнение этого требования. Поэтому руководителю кружка совместно с учащимися целесообразно ознакомиться с содержанием, например, дойного стада базового хозяйства и средствами механизации трудоемких процессов в нем. Если на ферме применяется привязное содержание коров и механическая дойка их проводится в стойле, то целесообразно иметь механизированное средство, с помощью которого можно было бы раздавать кон-
Рис. 3.4. ВибрационныйРис. 3.5. Индивидуальная
картофелекопательавтопоилка
центрированные корма животным нормированно, в соответствии с их продуктивностью. Для этой цели; целесообразно разработать и изготовить мотоблок с навесным кормораздатчиком. Прототипами для разработки малогабаритного раздатчика кормов могут быть серийные кормораздатчики комбикормов КУТ-3, ОА, КРС-1 и др. Конструкция такого раздатчика (рис. 3.6) включает бункер /, ворошилку 2, продольный шнек 3, выгрузной шнек 4, редуктор 5. Емкость бункера 0,7 м3, шаг продольного шнека 160 мм и частота его вращения 2,5—3 с-1; шаг выгрузного шнека 200 мм, частота вращения 3,5—4 с1. Приводится в движение раздатчик от двигателя 6 мотоблока 7. Основные узлы, и детали для изготовления малогабаритного кормораздатчика можно взять со списанных серийных кормораздатчиков.
Для погрузки жидкого навоза на фермах применяют различные механические и пневматические средства. Наиболее простым и надежным из них является шнековый насос. Подобные серийные насосы навешиваются на тракторы типа МТЗ или приводятся в движение электродвигателем.
Шнековый насос (рис. 3.7), установленный на специальной передвижной раме /, целесообразно применять для очистки наво- зосборников и одновременной погрузки навоза в жижеразбрасы- ватели. Насос состоит из трубы 2 диаметром 150—250 мм, длиной 500—775 мм. В трубу вставляется шнек 3 с шагом витка 100——110 мм. В верхней части насоса установлен стакан 5 с двумя роликовыми подшипниками, в которых консольно крепится вал шнека 3. Конец шнека на 100 м выходит за нижний край трубы. Зазор между витками шнека и трубой должен быть в пределах 0,25 мм. Шнек приводится в движение электродвигателем 6. Подъем и опускание насоса производигся с помощью ручной лебедки 7, которая установлена на раме. Жидкий навоз с мелкими примесями по нагнетательной трубе 4 подается в резервуар жи- жеразбрасывателя или другую емкость.
В овощеводстве и животноводстве еще много работ выполняется вручную. Кроме того, многие средства механизации этих отраслей сложны, ненадежны или не отвечают агрозоотехническим требованиям. Здесь кружковцам особенно много можно найти
вопросов, которые заслуживают внимания. К тому же в этих отраслях мало внимания уделяется малогабаритным средствам ме- ханнзации, ггрвменение которых во многих случаях более оправдано, чем обычных.
Создание малогабаритной механизации животноводства или овощеводства можно взять как основную тематику работы кружка.
Г лав а 4.
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ
Знакомство с энергетической техникой, используемой в сельском хозяйстве,, начинается е первого года обучения ребят в кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники. В нем начинают заниматься учащиеся с VI класса, которые еще не начинали по учебным школьным программам изучение физики.
В кружок приходят учащиеся, увлеченные техникой. Отмече- во,明го почти все ребята, живущие в сельской местности, к 10—— Н годам прроявяяют большой интерес к самодаижуадмся маши- 就嚣明 к двигатежю внутренмего сгорания, а в 12—13 лет прими-
тнвно узнают его устройство и ряйоту, кноте могут улравлять мопедом 窮 картиатм, сами строят минамотоадклы. И向цт: 吟 знания техники на этом этапе происходит в основном стихийно, иногда с помотаю родителей иж старших школьников и нмт без вмешателыггва шюолы.
Если с ДВС мтогие школьники устели познакомиться еще до занятий в кружке технического творчества, то с электроприводом они встретались в основном во время игры с электряфицирован- ной игрушкой, электроконструктором, иногда при работе с бытовой техникой (пылесосом, миксером, кофемолкой и др.).
Вм это должен учитывать руководитель кружка при подготовке к занятиям, используя для изучения ДВС и эл-ектроярото- да объяснительно-иллюстративный и репродуктивный методы. Применеди€ этих методов пр^дтолягает широкое неттользовани-е различных средств наглядности: плакатов, слайдов, макетов, разрезов двигателей и их растем.
Приведенные ниже сведения о ДВС и электроприводе могут послужить основой для составления плана-конслекта и подготовки к занятиям.
ШМИХ2ИКАЦИЯ, ГИЧ#1ЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСНЮЯСТВО ДОС
Наушная изучение ДВС, руководитель кружка двлзкел рассказать о мх ишроком ыримененм^ в сельском хозяйстае, на траос- портных мшгинах, в мацишосгроении. При этом учащиеся с^ам» называют те машины, на которых шжш»зуются ДВС рязличяого тина. Рук<^цдитель кружка в^яс^яет, на^далько осведомлены в этом вопросе учащиеся, отличают ли они двигатели, используемые на модедах и мотоциклах, от даигателеа автомобиля, трактора, комбайна и других сельскохозяйственных машин. Руководитель кружка указывает, что, несмотря на многообрлзйе конструкций, все ДВС представляют собой тепл<жую м.ашш(у4 в которой хНмитескяя энергия сгорающего в цилиндрах топлива превращается в механическую работу. Он говорит, что в качестве топлива в двигателях исигользуются бензин и дизельное топляво.
Двигатели различаются по своей конструкции, мощности, роду применяемого топлива и многим другим признакам. Руководитель кружка разъясняет, как классифицируются двигатели, одновременно объясняя, как образуется горючая смесь и организуется рабочий процесс в бензиновом и дизельном двигателях.
ДВС классифицируют ло различным признакам:
но роду топлива ——на двигатели жидкого легк(мх)(бензид, спирт, керосин, леграмн), тяжелого (дизельное топливо, соляровое масло, газойль) и газ(ж)го (водород, метан, генераторный газ, биогаз и др.) тон л ив;.
по стаеобу заполнения цилин^эов свежим зарядов — адче-
тырех- и даухтакт®т.
Работу двигателя внутреннего сгорания обслуживает комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение, выпуск), представляющих рабочий цикл двигателя. За рабочий цикл происходит периодически повторяющийся ряд изменений состояния рабочего тела (газа). Часть рабочего цикла двигателя, происходящая за время движения поршня от одной «мертвой точки» до другой, называется тактом.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными; .
по способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха— на двигатели с внутренним и внешним смесеобразованием. К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе. К двигателям с внутренним смесеобразованием относятся дизели, в которых горючая смесь образуется непосредственно в цилиндре двигателя;
по способу воспламенения горючей смеси — на двигатели с принудительным воспламенением (карбюраторные и газовые) и воспламенением от сжатия (дизели). В карбюраторных и газовых двигателях горючая смесь воспламеняется электрической искрой, в дизельных двигателях топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры за счет его сжатия в цилиндре;
по типу охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением;
по рабочему объему цилиндров — микролитражные (до 1,2 л), малолитражные (1,2——1,8 л), среднего литража (1,8—— 3,5 л) и большого литража ——свыше 3,5 л. Например, двигатель СМД-60 (большого литража) имеет рабочий объем цилиндров 9,15 л, а пусковой двигатель ПД-8 (микролитражный)——0,199 л.
Кроме того, ДВС разделяют на одно- и многоцилиндровые с однорядным, двухрядным (V-образным) и горизонтальным расположением цилиндров.
После рассмотрения классификации ДВС руководитель кружка объясняет и показывает на плакате и разрезе четырехтактный двигатель (рис. 4.1), перечисляя его механизмы. Для показа частей двигателя, а затем и изучения их устройства и работы руководитель кружка может привлекать учащихся второго и третьего года обучения в кружке. При изучении частей двигателя и их взаимодействия следует, соблюдать следующий порядок изложения материала: а) общее назначение механизма или системы; б) название каждой детали; в) материал, из которого изготовлена деталь; г) устройство детали и ее взаимодействие с другими; д) работа механизма или системы. При этом необходимо ис-
Рис. 4.1. Схемы четырехтактного карбюраторного ДВС:
/ — цилиндр; 2 — выпускная труба： 3 — клапан выпуска; 4 — поршень; 5 — свеча за， жнгания； 6 — клапан впуска； 7 — карбюратор; 8 — шатун; Р — кулачковый вал механизма газораспределения; 10 — коленчатый вал; // — толкатель
пользовать плакаты, действующие макеты, диафильмы и слайды. Для лучшего уяснения устройства и взаимодействия деталей целесообразно, чтобы сами учащиеся изготовляли модели и макеты механизмов и систем двигателя.
' Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из цилиндра, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала и маховика.
- Для закрепления материала руководитель кружка демонстрирует работу кривошипно-шатунного механизма на разрезном двигателе или действующем макете и задает учащимся, например, такие вопросы: каково назначение кривошипно-шатунного механизма? Какие детали участвуют в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала?
Затем руководитель кружка объясняет такие термины и понятия,. как верхняя и нижняя мертвые точки, степень сжатия и ее влияние на экономичность двигателя.
■ Положение поршня, при котором он занимает наибольшее рас-
S Заказ № 2019 65
стояние до оси коленчатого вала, называют верхней мертвой точкой (в. м.т.), при наименьшем расстоянии — нижней мертвой точкой (н. м.т.). Расстояние между мертвыми точками по оси цилиндра называется ходом поршня. При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на 1/2 оборота, т. е. на 180°. Объем над поршнем, когда он находится в в. м. т. — объем камеры сжатия (камеры сгорания), равен Ус- Объем, освобождаемый при перемещении поршня от в. м. т. к н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра 0“ а сумма объемов камеры сжатия Vc и рабочего объема цилиндра Vn составляет полный объем цилиндра Va.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия: е= Уа/Ус. Степень сжатия, показывающая, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сжатия,— важный параметр, влияющий на экономичность двигателя. Чем больше степень сжатия, тем экономичнее двигатель. Увеличение степени сжатия у карбюраторного двигателя, в цилиндре которого сжимается горючая смесь, ограничивается возможностью появления взрывного горения — детонации. У карбюраторных двигателей степень сжатия е = 6——7 (например, у пускового двигателя ПД-8 е=6,6). У дизеля, в цилиндре которого сжимается воздух, а топливо впрыскивается вблизи в. м.т. и самовоспламеняется, опасность детонации отсутствует и степень сжатия существенно больше, она в основном ограничивается условиями прочности деталей кривошипно-шатунного меха* низма. У дизельного двигателя е= 14—18, например, у дизеля СМД-60, 6= 15.
' Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндр и выпуска из него отработанных газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги, коромысла, открывающие клапаны. Закрываются клапаны пружинами.
Для лучшего наполнения цилиндров двигателя свежей горючей смесью или воздухом и более полной его очистки от отработанных газов клапаны должны открываться и закрываться в определенное время. Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения. Продолжительность фаз газораспределения обеспечивается профилем кулачков кулачкового вала, а установка фаз газораспределения достигается совмещением меток на шестернях распределения при сборке и ремонте двигателя. На разрезе двигателя или плакате эти метки необходимо показать учащимся.
В двухтактных ДВС, которые устанавливаются на мотоциклах, мотороллерах, мопедах, а также используются для многих малогабаритных сельскохозяйственных машин, впуск горючей смеси в цилиндр и выпуск отработанных газов осуществляется через окна, сделанные в цилиндре. Фазы газораспределения обес-
печивакггся местом расположения и величиной окон в цилиндре.
Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Горючую смесь различают: нормального состава, когда осуществляется полное сгорание топлива и двигатель развивает мощность, близкую к максимальной; бедную и богатую. При бедной смеси воздуха для сгорания 1 кг топлива подается больше, чем это требуется. При работе на обедненной смеси мощность двигателя не* сколько уменьшается, но экономичность повышается. При значительном обеднении смеси мощность резко падает, появляются бе* лый дым на выхлопе, стрельба в карбюратор.
При работе двигателя на богатой смеси воздуха подается меньше, чем это требуется для полного сгорания 1 кг топлива. При незначительном обогащении смеси двигатель развивает полную мощность, но экономичность ухудшается. Мощность двигателя при работе на богатой смеси уменьшается, значительно ухудшается экономичность, появляются черный дым на выхлопе, стрельба в глушитель, черный нагар и сажа на электродах свечи. При значительном обеднении или обогащении воспламенение смеси не происходит.
В ДВС с внешним смесеобразованием горючая смесь приготовляется в карбюраторе. Простейший карбюратор (рис. 4.2) со*' стоит из поплавковой камеры с поплавком, запорной иглы, жиклера с раслылителем, Диффузора, дроссельной и воздушной заслонок и смесительной камеры.
Руководитель кружка показывает карбюратор и его располо* жение на двигателе. Для объяснения работы карбюратора руководитель, используя рисунок 4.2, изготовляет плакат. На самом карбюраторе руководитель показывает его основные части и регулировочные винты.
Топливо из бака по топливопроводу 4 поступает в поплавковую камеру 2, заполняет ее. Поплавок /, всплывая, прижимает запорную иглу 3 к седлу, и доступ топлива прекращается. При понижении уровня топлива поплавок / опускается, открывая доступ топлива в поплавковую камеру 2. Из поплавковой камеры 2 топливо через жиклер 8 поступает в распылитель 9, находящийся в диффузоре 7.
Во время такта впуска при открытых воздушной и дроссельной 11 заслонках разрежение из цилиндра передается в смесительную камеру 10 и вызывает в ней движение воздуха. Так как проходное сечение диффузора 7 уменьшается, скорость воздуха увеличивается, а давление падает и становится меньше давления в поплавковой камере 2, топливо фонтанирует из распылителя 9. Топливо дробится на мелкие частицы и, смешиваясь с воздухом* образует горячую смесь, поступающую в цилиндр двигателя.
Открытием и закрытием дроссельной и воздушной заслонок регулируется количество горючей смеси, поступающей в двигатель, и мощность двигателя.
Рис. 4.2. Схема простейшего карбюратора：
/ — поплавок; 2 — поплавковая камера； 3 — запорная игла; 4 — топливопровод; 5 T воздушный фильтр; 6 — воздушная заслонка； 7 — диффузор； 8 — жиклер; 9 — распылитель- ю — смесительная камера; 11 — дроссельная заслонка; Б — бензин； В — воздух;
'С — горючая смесь
Простейший карбюратор, не может изменять состав смеси в зависимости от режимов работы двигателя, т. е. он может быть применен на двигателе, предназначенном для работы на каком-то постоянном режиме. По своей конструкции к простейшему приближается карбюратор К-06 пусковых двигателей дизелей ПД-10У и ПД-8. В конструкцию карбюраторов 'двигателей, предназначенных для работы с широким диапазоном режимов, включены дополнительные устройства: пусковое, обеспечивающее обогащение смеси, необходимое для пуска холодного двигателя; система холостого (вспомогательного) хода ——для работы двигателя на холостом ходу и на малых нагрузках; главное дозирующее устройство, обеспечивающее в широком диапазоне средних нагрузок
постоянство обедненного (экономичного) состава смеси; экономайзер——для обогащения в режиме больших нагрузок; ускорительный насос — для обогащения смеси при резком открытии дроссельндй заслонки. *
Качественный состав смеси и ее количество на режиме холостого хода устанавливаются специальными регулировочными винтами. На практических занятиях следует показать расположение этих винтов на двигателе и рассказать порядок регулировки карбюратора на оборотах холостого хода прогретого двигателя, подчеркнув, что от качества этой регулировки зависит экономичная и устойчивая работа на рабочих режимах двигателя.
При опробовании двигателя, который установлен на малогабаритной сельскохозяйственной машине или мопеде, мотоцикле или картинге, которыми пользуются учащиеся, руководитель кружка показывает, как изменяется работа двигателя при регулировке карбюратора, указывая на характерные признаки обогащенной или обедненной смеси.
В дизелях образование горючей смеси обеспечивается форсунками, которые впрыскивают топливо в цилиндр под давлением, в несколько раз превышающем давление воздуха в конце такта сжатия.
Качество горючей смеси, образуемой в цилиндре дизеля, обеспечивающее его наилучшие мощностные и экономические харак* теристики, регулируется моментом начала впрыска топлива в ци* линдр. Впрыск топлива осуществляется до прихода поршня в в. м. т.; угол, выраженный в градусах поворота коленчатого вала* при котором начинается впрыск топлива, называется углом, оперев жения впрыска топлива. Этот угол регулируется специальным винтом на топливном насосе.
Руководителю кружка необходимо рассказать о проблеме и целесообразности перевода двигателей на газообразное топливо или биогаз, связав это с уменьшающимися запасами нефти на Земле, а также меньшим вредным влиянием, оказываемым газо*- образным топливом на окружающую среду.
Жидкотопливные двигатели могут быть переведены без изменений их конструкции на газовое топливо, в том числе и на биогаз. При этом мощность такого двигателя снизится на 35—40% по сравнению с карбюраторным и до 10%——с дизельным. Снижение мощности у жидкотопливного двигателя объясняется главным образом меньшей теплотворной способностью газовоздушной смеси по сравнению с топливовоздушной.
Система зажигания карбюраторных ДВС служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняющей рабочую смесь* Смесь воспламеняется от искрового разряда между электродами свечи зажигания. Напряжение при разряде достигает 18—20 кВ. Ток высокого напряжения для разряда в свече получают от систему батарейного зажигания или от магнето.
Система батарейного зажигания (она используется на автомобильных, мотоциклетных и мотороллерных двигателях) состоит
из источников тока низкого напряжения — аккумуляторной батареи' и генератора (напряжение постоянного тока 12 В, на некоторых мотоциклетных' двигателях 6 В), катушки зажигания, в первичную обмотку которой подается низкое напряжение до 20 кВ; прерывателя, обеспечивающего разряд между электродами свечи 乂 передачу искры в цилиндр в нужный момент для воспламенения рабочей смеси; включателя зажигания, распределителя тока (на многоцилиндровом двигателе), искровых свечей зажигания и соединительных проводов низкого и высокого напряжения.
Объясняя принцип действия и работу системы зажигания, руководитель кружка на доске (можно заранее подготовить плакат)' вычерчивает последовательно схему зажигания (прерыватель, распределитель, свечи, конденсатор, проводники), одновременно показывая расположение приборов на двигателе. Он демонстрирует кружковцам свечи зажигания, обращая внимание на зазор между электродами, и показывает, как устанавливать нужный зазор,
На современных двигателях, имеющих высокую степень сжатия и большую частоту вращения коленчатого вала (до 5000 мин-1), для повышения надежности системы зажигания применяют контактно-транзисторную систему зажигания. Ее принципиальное отличие от батарейной системы зажигания заключается в том, что между прерывателем и первичной обмоткой катушки зажигания установлен транзистор, который выполняет роль усилителя тока. На пусковых двигателях дизелей ПД-10У, ПД-8, на двигателях моледов применяют зажигание от магнето. Магнето —комплексный агрегат, совмещающий в себе функции генератора переменного тока, трансформатора и прерывателя.
Для полного сгорания рабочей смеси необходимо определенное время. Поэтому смесь необходимо воспламенить до того, как поршень будет находиться в в. м. т., т. е. с некоторым опережением. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в. м： т. в момент начала искрового разряда, называют углом опережения зажигания. Величина оптимального угла опережения зажигания (для различных двигателей от 0 до 30°) зависит от частоты вращения коленчатого вала (с увеличением частоты вращения угол увеличивается), нагрузки (с увеличением нагрузки угол уменьшается), сорта применяемого топлива, температуры воздуха и других факторов. Угол опережения зажигания изменя- ется автоматически в зависимости от режима работы двигателя, а также корректируется вручную при переходе на другой вид топлива или при значительном изменении температуры воздуха. При переходе на топливо с лучшей испаряемостью и повышении температуры воздуха угол опережения зажигания уменьшается.
Руководитель кружка на двигателе (при наличии учебного стенда сначала на нем) показывает приемы регулирования зазо* ра между контактами прерывателя и как осуществляется проверка правильности установки зажигания. При этом он должен рассказать о внешних признаках работы двигателя при раннем или позднем зажигании.
Система смазки через систему агрегатов и каналов подводит смазочный материал к трущимся поверхностям деталей. Смазка четырехтактного двигателя осуществляется моторными маслами, в двухтактном двигателе моторное масло в определенной пропорции смешивается с топливом и вместе с ним подается на смазывание трущихся деталей.
Система охлаждения отводит тепло от нагретых деталей в атмосферу. В двигателях с воздушным охлаждением наружная поверхность цилиндра имеет ребра для увеличения интенсивности отвода тепла. При водяном охлаждении цилиндр имеет водяную рубашку, через которую прокачивается охлаждающая жидкость.
Система пуска предназначена для пуска двигателя. Пуск дви^ гателя может осуществляться электростартером, работающим от аккумуляторной батареи. Мощные тракторные или комбайновые дизели запускаются карбюраторным пусковым ДВС, который в свою очередь запускается электростартером или вручную с помощью вытягивания каната, намотанного на шкив.
Пусковые двигатели ПД-10У (с водяным охлаждением, мощностью 7,36 кВт, частотой вращения коленчатого вала 3500 мин-1) и ПД-8 (с воздушным охлаждением, мощностью 5,15 кВт, частотой вращения коленчатого вала 4300 мин-1) часто используются конструкторами-любителями для установки на микротракторы или мотоблоки. 一
Система впуска и выпуска служит для впуска воздуха и отво* да отработанных газов и состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя на выпуске.
После изучения основных частей, из которых состоит двига^ тель, руководитель кружка более подробно рассказывает о работе четырех- и двухтактных двигателей, об организации рабочего процесса в карбюраторных и дизельных двигателях, их отличиях» преимуществах и недостатках. Рассказ можно проводить используя плакаты, слайды, разрез двигателя, а также подготовив упрощенные схемы, используя рисунки 4.1, 4.3, 4.4.
В четырехтактном двигателе при первом такте (впуске) поршень движется от в. м. т. к н. м. т. При этом впускной клапан от・ крыт (рис. 4.3) и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. В дизеле в цилиндр поступает воздух. В течение второго такта (сжатии), когда поршень движется от н. м. т. к в. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и горючая смесь (для карбюраторного двигателя) сжимается до давления 0,8—2 МПа. Температура смеси в конце сжатия составляет 200—400 ℃. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание происходит при положении поршня, близком к в. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3——6 МПа, а температура 1600——2200 ℃.
В дизеле во втором такте при закрытых клапанах сжимается воздух. Из-за большой степени сжатия (порядка 14—18) давление воздуха достигает 3,5——4,0 МПа, а температура (480——680 ℃) становится выше температуры воспламенения топлива. В конце
Воздух
Рис. 4.3. Схема работы четырехтактного ДВС
Рис. 4.4. Схема двухтактного карбюраторного ДВС:
а —впуск горючей смеси; б —продувка; в — выпуск отработанных газов; / — поршень- 2-головка цилиндра； 5 - карбюратор; ^-электрическая свеча； 5 - кривошипная каМепа- 6 — впускное окно； 7 — выпускное окно; 8 — продувочное окно; Б — бензин； В — ，воздух
такта сжатия при положении поршня, близком к в. м. т., в цилиндр через форсунку начинается впрыск топлива. Оно смешивается с воздухом и остаточными газами, образуя рабочую смесь, которая воспламеняется и сгорает. Давление газов повышается до 5,5—9,0 МПа, а температура до 1600—2200 ℃.
Третий такт — расширение, называемое рабочим ходом. В течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу.
Четвертый такт—выпуск — происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработанные газы вытесняются поршнем.
Двухтактные двигатели могут быть карбюраторными (большей частью) и дизельными. Общим процессом для всех двухтактных двигателей является использование потока свежей горючей сме-
Рис. 4.5. Двигатель Ванкеля：'
/ — всасывание; // — сжатие； /// — расширение； IV — выхлоп； / — ротор； 2 — вал; 3 — водяное охлаждение; 4 — корпус； 5 — свеча； 6 — шестерня; 7 — зубчатое колесо； 8 — цилиндр
Рис. 4.6. Двигатель Стирлинга:
/ — горячая полость; 2 — поршень-вытесиитель; 3 — холодная полость； 4 — рабочий поршень; 5 — уплотнение； 6 — ромбический мбханнзм； 7 — зубчатые колеса, синхронизирующие работу поршней; 8 — охладитель; 9 — регенератор
си или воздуха для удаления отработанных газов из цилиндра —- так называемая продувка, которая осуществляется различными способами. Наиболее распространенным является кривошипнокамерный способ продувки.
В стенке цилиндра прорезано три окна: впускное, продувочное и выпускное (рис. 4.4). К впускному окну 6 присоединен карбюратор 3, продувочное окно 8 каналом сообщается с кривошипной камерой 5 двигателя, выпускное окно сообщается с атмосферой.
Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала.
Экономичность двухтактного двигателя ниже, чем четырехтактного, так как при продувке двухтактного двигателя вместе с отработанными газами выбрасывается и часть горючей смеси.
Руководитель кружка должен познакомить кружковцев с тенденциями и перспективами развития ДВС и других тепловых двигателей. В кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники можно изготовить модели и макеты таких двигателей, которые в последующем можно будет использовать для их изучения на уроках физики и младшими школьниками в самом кружке.
Рнс. 4.7. Схема ГТД с регенерацией тепла:
/ — поршень; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания； 4 — турбина; 5 — отработанный газ; 6 — регенератор; 7 — приводимый агрегат
по пути повышения мощности,по пути повышения мощности,Совершенствование ДВС идет “ надежности, долговечности, уменьшения массы и габаритов, соз
по пути повышения мощности,
по пути повышения мощности,
дания новых конструкций.
К двигателям новой конструктивной схемы относится роторнопоршневой ДВС, известный под названием двигателя Ванкеля ：(рнс. 4.5).
У двигателя Ванкеля но сравнению с обычным поршневым двигателем почти на 40% меньше деталей, в 2——3 раза меньше габариты, он на 15—20% легче.
-Большой интерес представляет двигатель Стирлинга — двигатель внешнего сгорания с регенерацией тепла (рис. 4.6).
Работа двигателя Стирлинга отличается бесшумностью, высокой надежностью и хорошей экономичностью.
Одним из перспективных является газотурбинный двигатель (ГТД) (рис. 4.7). Рабочий процесс ГТД осуществляется с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении в камере сгорания и регенерацией тепла, содержащегося в выходящем из турбины г^зе, для подогрева сжатого воздуха, поступающего в камеру сгорания.
Двигатель может работать на любом жидком или газообразном топливе, легко запускается при низких температурах. Недостатком двигателя является необходимость применения дорогих жаростойких материалов, недостаточная его экономичность. Используется ГТД для привода эле ктр огенер агор а в стационарных условиях или на подвижной электростанции, а также в качестве тягового двигателя на тракторе и комбайне.
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
Все большее значение электропривод приобретает в энергетике сельского хозяйства. Применение электропривода и электричества для нужд сельского хозяйства дело не новое.
С каждым годом возрастает удельный вес электрических установок и использование электроэнергии в животноводстве, в тепличном хозяйства, разрабатываются мощные мобильные средства
для полеводства и растениеводства, а также малогабаритная техника для пришкольных участков, садов и огородов.
Машины с электроприводом, как весьма перспективные для использования в сельском хозяйстве, особенно в теплицах и оранжереях, вызывают большой интерес у учащихся, который может быть развит изучением, конструированием и изготовлением сельскохозяйственных машин и их моделей с таким источником энергии. Трудность изучения электропривода заключается в том, что большинство кружковцев еще не ознакомилось с электрическими машинами на уроках физики. Кроме того, еще мало аналогов выполненных сельскохозяйственных машин, использующих электропривод.
В школе, начиная с V класса, на уроках трудового обучения при показе демонстрационных экспериментов и выполнении практических работ учащиеся получают некоторые сведения об электрическом токе, электрической цепи, обнаружении электрического тока по магнитному действию. Опираясь на эти знания, руководитель кружка должен разъяснить принцип действия электропривода, в основе которого лежит взаимодействие магнитных полей статора и ротора, приводящее во вращение ротор электродвигателя, т. е. преобразующее электрическую энергию в механическую.
Для знакомства с электроприводом, которое предусматривается программой кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники с первого года занятий, целесообразно использовать приборы и наглядные пособия, имеющиеся в кабинете физики для демонстрации получения электрического тока, его взаимодействия с магнитным полем, изучения принципа действия электродвигателей. Проведение таких занятий целесообразно поручать учителю физики хотя бы на первых стадиях знакомства с электроприводом.
Ниже приводится материал, который поможет руководителю кружка в подготовке к занятиям по этой теме. Во время занятий необходимо постоянно напоминать о правилах техники безопасности, которые надо соблюдать при работе с электроприводом, особенно питающимся от напряжения 220 и 380 В.
Электроприводом называется устройство (или совокупность устройств) для преобразования электрической энергии в механическую. Электропривод состоит из исполнительной части и устройств управления. К исполнительной части относятся электродвигатель и передаточный механизм для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В устройство управления электропривода входят кнопочный пульт для пуска и остановки электродвигателя, контакторы, преобразователи частоты и напряжения, предохранители, а также блоки защиты от перегрузок в аварийных режимах.
В качестве передаточных механизмов для передачи энергии от электродвигателя к рабочим органам используют зубчатые, фрик- ционные, червячные, ременные и цепные передачи.
Электрические двигатели подразделяются на двигатели постоянного и переменного тока.
Электрические двигатели в зависимости от того, как изменяется нагрузка на валу при изменении частоты вращения, могут работать в абсолютно жестком режиме (независимо от нагрузки всегда имеют постоянную частоту вращения), жестком (частота вращения изменяется незначительно в зависимости от нагрузки) или мягком (частота вращения в значительной степени зависит от нагрузки на валу) режимах.
Наиболее широко в сельском хозяйстве применяют двигатели переменного тока: синхронные, работающие в абсолютно жестком режиме, и асинхронные, работающие в жестком режиме. В большей степени используются асинхронные двигатели, которые питаются трех- или однофазным током.
Асинхронный электродвигатель состоит из неподвижного статора и ротора, вращающегося в подшипниках, укрепленных в щитках. Сердечники ротора и статора изготовлены из листовой электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм. В пазах статора и ротора находится обмотка. На статор трехфазного асинхронного двигателя уложены три обмотки, оси которых сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120°. Обмотку ротора делают коротко-замкнутой или, так же как на статоре, трехфазной. Выводы роторной обмотки обозначают буквой Р.
При включении двигателя в трехфазную сеть в статорной об* мотке возникает вращающееся магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося магнитного поля статора пересекают стержни обмотки ротора и наводят в них электродвижущую силу (ЭДС). Так как стержни ротора замкнуты между собой накорот* ко, то под действием ЭДС в них протекает электрический ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает усилие — механический вращающий момент. Это усилие увлекает ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Для изменения направления вращения ротора достаточно поменять местами два любых провода, соединяющих обмотку статора с питающей сетью.
Каждый электродвигатель снабжен металлической табличкой (техническим паспортом), укрепленной на корпусе. На табличке указаны данные двигателя, необходимые для его эксплуатации.
Промышленность выпускает специальные асинхронные электродвигатели сельскохозяйственного назначения серий АО2, 4А и Д. Двигатели серии АО2 сельскохозя йственного назначения имеют дополнительные буквы СХ, а серии Д — букву С. Двигатели серии АО2 (асинхронные с обдувом) имеют мощность 0,6— 100 кВт, а серии Д — 0,25—4 кВт.
Подключение электродвигателя к сети зависит от способа соединения между собой обмоток статора, В зависимости от напряжения в сети они могут' быть соединены звездой (условное обозначение Y) или треугольником (условное обозначение △).
Напряжение» указанное в паспорте электродвигателя t В
Схема соединения при напряженин в
обмоток сети, В
127
1220
380
127/220
△
Y
220/380
—
Y
380/660
——
1 -
△
Выбор схемы соединения обмоток
Таблица 4.1
Если в паспорте электродвигателя указано, что его обмотка выполнена на напряжение 220/380 В, то электродвигатель включают в сеть напряжением 220 В, соединив обмоткн треугольником, а при включении в сеть напряжением 380 В обмотки соединяют звездой. Включение электродвигателя в сеть с другими напряжениями, не указанными в паспорте, запрещено. Для выбора схемы соединения обмоток можно пользоваться таблицей 4.1.
Существенным недостатком асинхронного двигателя с коротко-замкнутым ротором является то, что он в момент пуска потребляет из сети ток, в 5——8 раз превышающий номинальный» Поэтому когда для привода машины требуется двигатель мощностью более 10 кВт, рекомендуется применять трехфазный асин-* хронный двигатель с фазным ротором. У него пусковые токи не превышают 1,2—2,5 номинального. Обороты при пуске такого двигателя увеличиваются плавно.
Тяговые электродвигатели сельскохозяйственных машин могут питаться от электрической сети или от электростанции, установленной на самой машине.
От сети через электрический кабель питаются электродвигатели электроплуга, электрокосилки, электрофрезы и других машин. Например, привод малогабаритной электрофрезы ФС-0,7А, выпускаемой промышленностью, имеет трехфазный электродвигатель, мощностью 3 кВт, с частотой вращения 1500 мин~1, рабочим напряжением 380 В. Электроэнергию к фрезе подают по четырехжильному кабелю длиной 50 м. В конце кабеля находится штепсельная вилка. Управление двигателем осуществляется ручным пускателем, установленным на панели рукоятки управления.
В последние годы проектно^конструкторскими организациями созданы малогабаритке почвообрабатывающие машины, которые могут стать прототипами для конструируемой малогабаритной сельскохозяйственной техники в кружке. Основные из этих машин： роторный электрорыхлитель, электрофреза с однофазным электродвигателем, электрокультиватор типа ЭК. В комплект рыхлителя входят двухжильный питающий кабель КПРТ 2х 1,5 длиной 15 м и устройство защитного отключения УЗОС. Электро- культиватор ЭК-1500 имеет две модификации электропривода
мощностью 1,5 кВт от одно- или трехфазных асинхронных электродвигателей с напряжениями 220 В и 380 В соответственно.
Примером машины, работающей от установленной на ней электростанции, может служить комбайн. На таком комбайне ДВС вращает электрический генератор, который обеспечивает работу электродвигателей, установленных для привода различных механизмов комбайна: контрприводов, зернового и колосового шнеков, барабанов, мотовила, соломотряса, вентилятора и др. При этом исключается громоздкая и тяжелая трансмиссия, состоящая из ременных и цепных передач. В ряде случаев для привода сельскохозяйственных машин используются электродвигатели постоянного тока, питающиеся от аккумуляторных батарей. Такие машины безопаснее в эксплуатации, но из-за малой емкости аккумуляторов могут работать непрерывно непродолжительное время.
В связи с перспективностью применения сельскохозяйственных машин с электроприводом в кружке целесообразно разрабатывать и строить модели таких машин, в том числе и машин с дистанционным управлением. Для привода используются микро- электродвигатели постоянного тока, питающиеся от батареек или аккумулятора. Могут также разрабатываться и изготовляться малогабаритные сельскохозяйственные машины для пришкольных и опытнических участков с электроприводом. На таких машинах используют электростартеры, генераторы от списанных двигателей и тракторов, иногда электродрели. Например, в одном из кружков с успехом использовалась электродрель в качестве электропривода для малогабаритного плуга, в другом — электродрель использовалась для привода культиватора и почвенной фрезы.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТРАКТОРОВ
В настоящее время использование электротракторов, в том числе и микроэлектротракторов, весьма ограничено. В этом направлении ведутся поисковые и исследовательские работы. На занятиях кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники руководитель кружка знакомит учащихся с перспективами использования электрической энергии для обеспечения работы тракторов, с современным состоянием я путями преодоления трудностей в этой области.
Электротракторы могут иметь централизованное питание электроэнергией от стационарных электросетей с помощью троллей или кабеля или выполняются с автономным источником энергии.
При централизованном питании наиболее распространенным является питание с помощью кабеля, так как оно дает относительно большую свободу для перемещения машины, чем при использовании троллей. При построении моделей электротракторов с централизованным питанием особое внимание следует обращать на конструирование устройств для расстила и сбора кабеля. Сложность таких устройств заключается в том, что кабель дол-
жен копировать поверхность без волочения и не подвергаться изнашиванию из-за истирания, а устройство для расстила и сбора кабеля не должно создавать дополнительные напряжения в кабеле. Многократные растягивающие и сжимающие усилия снижают срок его службы. В помещениях животноводческих ферм и теплицах можно использовать кабель-штору, лотковую систему, полиспастовое устройство.
В качестве автономных источников энергии обычно используют аккумуляторные батареи, дизель или бензоэлектрические генераторы. Невысокая удельная энергия, малый срок службы, высокая стоимость и большая масса аккумуляторов на сегодня были и пока остаются препятствием для создания на их базе электротяговых средств, особенно для мобильных сельскохозяйственных машин и в первую очередь для электротракторов. Усовершенствование компонентов аккумуляторостроения и введение автоматического оптимального режима заряда с помощью микропроцессоров, увеличивающего срок службы аккумулятора, позволит в ближайшее десятилетие снизить их массу в 4——5 раз при неизменной емкости. Это существенно улучшит характеристики электротяговых средств и расширит область их использования.
Дизель или бензоэлектрические генераторные установки используют как резервный или основной источник электроснабжения. Следует иметь в виду, что стоимость электроэнергии, производимой зтнмн генераторами, в 6——10 раз дороже по сравнению с электроэнергией, вырабатываемой стационарными электростанциями. Несмотря на это, как показали проведенные исследования, мощные машины с электрической трансмиссией, такие, как ДЭТ-250, где дизельный ДВС через электрогенератор и электродвигатель передает энергию на ведущие колеса, имеют преимущества перед тракторами с механической трансмиссией.
Как у нас в стране, ' так и за рубежом ведутся работы по использованию солнечной энергии на транспортных средствах и мобильных сельскохозяйственных машинах. Группа инженеров Ашхабадского НИИ по использованию солнечной энергии разработала на основе микроавтобуса РАФ-2910 электромобиль, использующий в качестве источника энергии солнечные батареи площадью 8 м2, расположенные на крыше, и аккумуляторные батареи, обеспечивающие движение ночью и в пасмурную погоду. В Австралии сконструирован солнцемобиль, в котором 720 фотоэлементов преобразуют солнечную энергию в электрическую, ко-- торая питает аккумуляторы, а те в свою очередь обеспечивают электродвигатели постоянного тока.
НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ ПО ДВИГАТЕЛЯМ,ИХ РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ
В настоящее время в сельских школах, как правило, имеется много макетов, демонстрирующих работу основных механизмов и
систем двигателей- внутреннего сгорания: кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, действующие стенды систем зажигания, смазывания и другие наглядные пособия. В большинстве школ в кабинетах машиноведения есть разрезы двигателей и их агрегатов. Используя эти наглядные пособия, кружковцы могут разрабатывать новые или совершенствовать имеющиеся/ на базе статических макетов и стендов изготовлять действующие, демонстрирующие работу механизмов, агрегатов в динамике.
Разработка и совершенствование наглядных пособий идут по пути их электрификации, изготовления подвижных и действую- “щих макетов и стендов. Весьма информативны и достаточно просты в изготовлении плоскодействующие макеты двигателей и их частей. Их можно выпиливать из фанеры или изготовлять из пластика. Такие макеты дают наглядное представление о работе кривошипно-шатунного механизма, механизма газораспределения, о чередовании тактов двигателей. С помощью простой электрической схемы, питающейся от батарейки или аккумулятора, можно показать момент подачи искры в цилиндр для воспламенения горючей смеси, фиксировать положения в. м. т. и н. м. т., моменты открытия клапанов впуска и выпуска.
Целесообразно изготовить плоскодействующий или объемный макет кривошипно-шатунного механизма двухтактного двигателя для демонстрации его фаз газораспределения и объяснения сущности кривошипно-камерной продувки. Интерес может вызвать изготовление действующих макетов или моделей двигателей Ванкеля и Стирлинга, объемной действующей модели газотурбинного двигателя.
В ряде случаев объемные модели или макеты изготовляются из оргстекла. Делают их действующими. Коленчатый вал проворачивают вручную или от микроэлектродвигателя, работающего от батарейки.
Кроме разработки и изготовления макетов и моделей двигателей кружковцы первого года занятий привлекаются к разборке и очистке двигателей, которые готовятся для использования на конструируемых малогабаритных сельскохозяйственных машинах. К этим работам могут привлекаться и старшие школьники. В процессе разборки старшие кружковцы изучают узлы и детали, их назначение и работу, осваивают простейшие приемы дефектации деталей, принимают решение об их пригодности для дальнейшего использования в двигателе или для учебных целей на макетах; при сборке узлов показывают простейшие приемы регулирования.
При изучении двигателей с использованием натурных образцов руководитель кружка обращает внимание кружковцев на способы соединения подвижных и неподвижных деталей, на меры, принимаемые против самоотвинчивания гаек, на взаимодействие механизмов. В ряде случаев наглядные пособия, демонстрационные стенды, демонстрирующие работу и взаимодействие отдель-
ных узлов, агрегатов и систем, могут собираться из натурных деталей, взятых со списанных двигателей.
Изготовляемые кружковцами наглядные пособия, макеты, модели, стенды в дальнейшем используются в кабинетах физики, машиноведения, классах автомобиля, трактора и сельскохозяйст-< венных машин, могут передаваться для оборудования соответствующих классов базового хозяйства.
Кружковцы второго и третьего года обучения, занимаясь конструированием малогабаритных сельскохозяйственных машин, наращивают свои знания по устройству и эксплуатации двигателей на уроках физики и трудового обучения, в период работы в ученических производственных бригадах. Наиболее знающие и хорошо успевающие кружковцы могут быть привлечены руководителем кружка и учителями в качестве помощников для нрове~ Дения практических и лабораторных занятий по изучению двига^ телей с другими школьниками.
Глава 5.
МИКРОТРАКТОРЫ И МОТОБЛОКИ
В последние годы все большее внимание уделяется разработке и изготовлению микротракторов, которые необходимы для включения в сельскохозяйственный оборот неудобных и малоконтурных. земель приусадебных, пришкольных и садовоогородных участков. Такие микротракторы также весьма эффективно могут использоваться для обучения учащихся вождению трактора начиная с V——VII класса.
Опыт работы многих школьных и внешкольных кружков конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники показывает, что конструирование и изготовление микротрактора представляет для них особый интерес как с технической, так и с дидактической точки зрения.
Программой кружка конструирования малогабаритных сель- скохозяйственных машин конструирование и изготовление мотоблоков и микротракторов предусмотрено начиная со второго года обучения в кружке. Однако, учитывая, что конструирование и изготовление самодвижущихся сельскохозяйственных машин, таких, как трактор и мотоблок, вызывает у учащихся особый интерес, руководитель кружка может привлечь учащихся первого года занятий к изучению частей этих машин, обсуждению вариантов конструкций и конструктивных решений, дать задание на изготовление функциональных моделей-копий тракторов, статических н действующих моделей и макетов их частей. Младшие кружков- Цы привлекаются к проведению «мозгового штурма》，к конструкторским играм, направленным на поиски новых или сложных технических решений. Чаще всего это направлено на поиски решений использования, компоновки и соединения узлов и деталей списан-
6 Заказ № 2019 ftf
ных и устаревших машин, выполнявших ранее другие функции или принадлежавшие разным машинам. Наиболее способные младшие школьники могут включаться в состав конструкторских бригад по конструированию и изготовлению частей машины.
Прежде чем приступить к конструированию мйкротрактора, руководитель кружка, используя плакаты, наглядные пособия, сам трактор (а если есть, то и ранее построенный микротрактор), называет и показывает основные части, из которых состоит трактор. Указывает, что механизмы самодельных микротракторов, как и серийных тракторов, можно разделить на следующие основные части: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомогательное оборудование. Затем руководитель говорит о назначении и дает краткую характеристику основных частей микротрактора.
На микротракторах используются ДВС с воздушным или водяным охлаждением. На школьных микротракторах целесообразнее использовать двухтактные ДВС с воздушным охлаждением, так как они проще и исключается довольно сложная система водяного охлаждения.
Трансмиссия передает моменты сил от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. В нее входят редукторы, соединяющие валы, коробка передач, главная и конечная передачи.
Ходовая часть преобразует вращательное движение ведущих колес в поступательное движение трактора」По конструкции ходовой части микротракторы большей частый выполняются колесными, с двумя или четырьмя ведущими колесами, и намного реже иа гусеничном ходу. Выбор такой конструкции связан прежде всего с тем, что колесный трактор изготовить в кружке легче и управлять им проще.
Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют направление движения трактора. С их помощью трактор можно остановить. Ходовая часть и механизмы управления состоят из остова (рамы), переднего и заднего мостов, ведущих и управляемых колес и рулевого управления.
В рабочее оборудование микротрактора входят гидравлическая навесная система, прицепное устройство, вал отбора мощности, а во вспомогательное — кабина с сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализации и т. д.
Ниже приведено описание наиболее удачных конструкций самодельных микротракторов и мотоблоков, даны рекомендации по их изготовлению в кружке.
САМОДЕЛЬНЫЕ МИКРОТРАКТОРЫ С ДВС,ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И УСТРОЙСТВО
Отличительной чертой самодельных микротракторов является то, что они почти полностью собраны нз узлов и деталей различных списанных машин. Это выдвигает особые требования к обес-
печению безопасной работы, созданию условий легкого, посильного для подростков управления машиной.
Типаж микротракторов в настоящее время весьма обширен. Все микротракторы можно отнести к классу тракторов с тяговыми усилиями 2 и 6 кН. Большинство микротракторов — общего назначения, предназначенные для пахоты, посева, культивации и уборки зерновых и других культур.
Конструктивные схемы и устройство микротракторов рассмотрим на примерах микротракторов, разработанных и изготовленных в кружках конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники средних школ станицы Прочноокопской под руководством Н. В. Павленко (назовем условно микротрактор № 1, рис. 5.1) и совхоза «Светлый путь» Темрюкского района Краснодарского края (назовем условно микротрактор № 2, рис. 5.2) под руководством учителя трудового обучения В. В. Пирсона. Оба микротрактора успешно эксплуатируются. Микротрак- тор Н. В. Павленко на конкурсе «Малая механизация — 86》удостоен диплома журнала «Моделист-конструктор».
Микротрактор № 1 — общего назначения, рамного типа, с колесной формулой 4X4 (рис. 5.1). В качестве силового агрегата использован двигатель воздушного охлаждения от мотоколяски СЗД типа ИЖ-П, мощностью 10 кВт, вместе со своей коробкой передач. Охлаждение двигателя осуществляется электровентилятором от кондиционера трактора «Кировец» К-700. Трансмиссия включает в себя передачи: цепную от коробки передач к одноступенчатому редуктору; цепную от одноступенчатого редуктора к коническому редуктору переднего моста; при этом конический редуктор переднего моста соединен с редуктором заднего моста карданным валом. Оба конических редуктора цепной передачи связаны с главными передачами переднего н заднего мостов, на полуосях которых крепятся ведущие колеса. Общее передаточное число трансмиссии равно 30,4, что обеспечивает хорошие тяговоскоростные характеристики микротрактора. Гидравлическая навесная система, валы отбора мощности сзади н сбоку позволяют микротрактору работать с различными сельскохозяйственными орудиями, а также служить приводом для циркулярной пилы, насоса и других механизмов.
Микротрактор № 1, как и большинство машин, созданных в кружке, в основном собран из унифицированных узлов и деталей, взятых со списанных сельскохозяйственных машин, автомобилей и тракторов. В гидравлической системе использованы масляный насос НШ-10, скомбинированный с масляным насосом гидроусилителя автомобиля ЗИЛ-130, гидрораспределитель от трактора Т-25, масляный бак автомобиля Урал-377, силовые цилиндры и шланги от различных сельскохозяйственных машин. В трансмиссии. использованы детали цепных передач от кукурузоуборочного комбайна «Херсонец». Конические редукторы переднего и заднего мостов взяты от ботвоуборочной машины БМ.-6. Передний и задний мосты, колеса и главная передача взяты от мотоколяски
Рис. 5.1. Микротрактор № 1:
/ — рама; 2 — двигатель； 3 — редуктор конический; 4 — гидронасос： 5 — приборный щиток; 6 — масляный бак； 1 — распределитель； 8 — рукоятки распределителя; 9 — педаль муфты сцепления; 10 — гидроцилиидр; 11 — рычаг переключения передач; 12 — рычаги вк^йоиен晶 реверса； 13 — шаровой шарнир; 14 — шарнирное сочленение рамы; /5 — силовой цилиндр； 16 — топливный бак； /7 — иавесиое устройство
СЗД, а рулевая колонка с продольной тягой ——от автомобиля ГАЗ-61.
В условиях кружка можно изготовить раму, рычаги управления, детали навесной системы, топливный бак, капот, крылья, сиденье, валы и корпус коробки передач. Рама имеет шарнирно- сочлененную конструкцию, сваренную из швеллера № 10. Емкость топливного бака обеспечивает его непрерывную работу в течение 4 ч. Корпус коробки передач сварной, зубчатые колеса взяты от коробки передач автомобиля ГАЗ-51. Для удобства эксплуатации крылья легко снимаются, капот поднимается.
Тормозами оснащены только задние колеса, что при скорости движения микротрактора от 3 до 15 км/ч обеспечивает его безопасную эксплуатацию.
Гидравлическая система микротрактора кроме навесной системы управляет тормозами, выжимает муфту сцепления, отключает привод передних. колес, может осуществлять раздельный привод задних колес, что совместно с шарнирно-сочлененной рамой обеспечивает разворот трактора вокруг одного заднего колеса. Возможность отключения привода передних колес дает в транспортном режиме значительную экономию горючего.
Для возможности эксплуатации микротрактора в темное время суток, а также для безопасного движения в транспортном режиме микротрактор № 1 снабжен фарами, световыми указателями поворота, габаритными огнями и стоп-сигналами.
Большое внимание при конструировании и изготовлении трактора уделено его внешнему виду и окраске, а также требованиям эргономики.
1G50
Рис. 5.2. Микротрактор № 2:
/ — рама； 2 ——рулевая колонка; 3—кресло; 4 — редуктор； , 5 ——ступица； 6 — рычаг тормоза; 7 — рычаг переключения передач; 8 — капот '
В кружках конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники создается много простых и доступных для изготовления в условиях школы микротракторов. Прост по конструкции и технологий изготовления, надежен и безопасен в эксплуатации, легко управляем школьниками микротрактор «Юмиро- вен-2》， изготовленный в клубе 《Юмнр》средней школы № 7 Ставропольского края (рис, 5.3). Трактор предназначен для работы на учебно-опытническом участке школы. На микротракторе установлен четырехтактный двухцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением мощностью 5,9 кВт, с частотой вращения коленчатого вала 3000 мин*1. Пуск двигателя стартерный и ручной. Рулевое управление — от трактора ДТ-20, с перестановкой валиков и использованием сошки автомобиля. Коробка передач от автомобиля ГАЗ-69 имеет три скорости вперед и одну назад. Задний мост взят от автомобиля «Москвич». Коробка передач с задним мостом соединена цепной передачей. Тормоза установлены на задних колесах, управление ими гидравлическое. Микротрактор оснащен навесной системой с электрическим приводом, который питается от аккумуляторной батареи. Подъем и опускание навесной системы осуществляются переключателем, установленным на рулевой колонке.
В средней школе № 44 станицы Северской Краснодарского края под руководством учителя трудового обучения Н. М. Обре- жи сконструирован и изготовлен оригинальный микротрактор- мотоблок «Золушка» (см. форзац 2) [3]. Эта машина с изменяющимся числом колес и набором различных сельскохозяйственных орудий может выполнять до 20 видов сельскохозяйственных работ. «Золушка» компонуется с плоскорезным плугом, роторной косилкой, почвообрабатывающей фрезой, зерновой сеялкой, кол-
2%0
Рис. 5.3. Микротрактор «Юмировец»:
ковым рыхлителем. «Золушка» может использоваться для высадки и окучивания картофеля, а также в транспортном варианте.
Оригинальный микротрактор-мотоблок изготовил конструктор- любитель из Солнечногорского района Московской области Е. Конышев. В основу машины положен мотоблок с двигателем от мотороллера Т-200. За считанные минуты мотоблок соединяется с задней осью, на которую установлено сиденье, и получается микротрактор. Стыковка происходит по плоскости небольших металлических плит, установленных как со стороны мотоблока, так и со стороны задней оси.
Металлические плиты после совмещения соединяются и скрепляются болтами.
Каждый микротрактор, выполненный самодеятельными конст- рукторами, оригинален. Конструктивное выполнение и компоновка микротрактора в каждом отдельном случае зависит от того.
какими узлами и деталями располагают исполнители, от оснащенности мастерских и возможностей базового предприятия и, конечно, от творческих способностей и технической подготовки руководителя кружка.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ МИКРОТРАКТОРА
Микротрактор — одна из наиболее сложных малогабаритных машин, предназначенных для выполнения различных сельскохозяйственных работ. Его конструирование и изготовление может стать посильным для тех учащихся VI——VII классов, которые уже занимались в кружке разработкой и изготовлением средств малой механизации сельскохозяйственной техники и других, более простых малогабаритных сельскохозяйственных машин и их моделей.
Методика обучения конструированию учащихся IV—VIII классов достаточно глубоко и всесторонне исследована и подробно изложена в различных пособиях [12—14, 44, 48].
Конструирование микротрактора имеет свои специфические особенности. Это связано прежде всего с тем, что оно требует длительной, терпеливой работы над ним, что может привести у некоторой части учащихся к уменьшению заинтересованности: они хотят быстрее видеть свое изделие в действии. Для убыстрения процесса конструирования целесообразно сочетать внеклассную работу в кружке по конструированию малогабаритной сельскохозяйственной техники с уроками в школе. Часть работ, связанных с конструированием и расчетом механизмов, узлов, деталей микротрактора, может выполняться на уроках математики, физики, черчения, рисования, трудового обучения с учетом требований учебных программ. Программы трудового обучения V—— VII классов предусматривают творческую (конструкторскую) деятельность учащихся, выполнение ими ряда усложняющихся конструкторских задач. Взаимосвязь решения задач на конструирование и расчет узлов и механизмов микротрактора на уроках и занятиях кружка должна тщательно планироваться.
Планирование выполнения расчетно-графических работ, связанных с конструированием микротрактора, должно осуществляться руководителем кружка совместно с учителями, на уроках которых будут решаться соответствующие задачи.
Учителя могут входить в технический совет школы, в который целесообразно включить и специалистов базового предприятия. При этом на уроках черчения учитель будет обучать не вообще, как составить чертеж или эскиз, а как его разработать на раму микротрактора, на вал или другую деталь [28]. На уроках математики и физики можно выполнять посильные расчеты узлов, в том числе прочностные, составление кинематических схем.
Прежде чем приступить к непосредственной разработке конструкции микротрактора (технического задания), целесообразно
объявить общешкольный конкурс на лучшую конструкцию микротрактора и навесных орудий к нему, как это было сделано в средней школе № 44 Северского района Краснодарского края, в которой кружковцы разработали и изготовили микротрактор 《Мурашек》 (см. форзац 2). В школьной библиотеке перед объявлением конкурса следует сделать подборку соответствующей литературы. Кружковцы могут объединиться в конструкторские бригады для разработки отдельных частей трактора и навесных орудий. Итоги конкурса подводятся на школьной технической конференции. Период подготовки к конкурсу (1—1,5 месяца)— для учащихся период активной творческой работы: изучается литература, идут дискуссии, составляются эскизы, проводятся расчеты, изготовляются модели. Вся эта работа, представляющая этап эскизного проектирования, проходит под непосредственным руководством и при участии руководителя кружка. Руководитель кружка время подготовительного периода использует на заготовку узлов и деталей, которые могут в последующем использоваться при конструировании и сборке машины.
Заготовка узлов и деталей ——важный этап конструирования микротрактора. К заготовке узлов и деталей целесообразно привлекать учащихся. При этом изучается конструкция деталей, их назначение и особенности. Может ставиться задача и обсуждаться, для каких целей может использоваться та или иная деталь в конструируемой машине. Намечаются пути и способы изменения конструкции узлов и деталей, их подгонки к другим узлам и деталям. Подобранные детали должны очищаться от грязи, ржавчины, разбираться и проходить дефектацию. Кружковцев необходимо учить основным методам дефектации, оценке пригодности деталей, к дальнейшему использованию на микротракторе.
В период заготовки узлов и деталей намечаются и вырисовываются очертания и контуры будущей машины. Принимается предварительное решение, что взять за основу ходовой части, из каких элементов будет собираться трансмиссия, какой будет система рулевого управления. Намечается, как узлы и механизмы расположатся на раме. Различные варианты расположения узлов, деталей, механизмов могут оформляться рисунками, эскизами, схемами. Для лучшего объемного представления машины можно строить ее модели из бумаги, картона, дерева, фанеры, лепить ее контуры из пластилина, т. е. выполнять работы, входящие в этап технического проекта.
Расчет микротрактора должен сводиться к тому, чтобы будущая машина обеспечивала выполнение поставленных перед нею целей с наименьшими затратами энергии, была экономичной, прочной, надежной и устойчивой, безопасной в эксплуатации. В первую очередь определяется назначение микротрактора. Как и серийные тракторы, микротракторы можно подразделить иа микротракторы общего назначения, универсально-пропашные и специальные.
Методику некоторых расчетов покажем на примере данных
микротрактора № 1 ——микротрактора общего назначения, применяемого для пахоты, посева, культивации и т. д.
Для достижения высоких эксплуатационных показателей микротрактора очень важно правильно подобрать для него двигатель. Расчеты, связанные с подбором двигателя для микротрактора или мотоблока, могут проводить кружковцы второго и третьего годов обучения под руководством руководителя кружка. Руководитель кружка при этом знакомит учащихся с балансом распределения мощностей микротрактора и методикой их определения.
Потребную мощность двигателя определяют из уравнения баланса мощности микротрактора:
Ре=Р тр + 尸 K&q + P(j 土 Рщ)л± 尸 з + Рв + Ркр + РвОМ,(5.1)
где РТр — мощность, расходуемая на механические потери в трансмиссии микротрактора; Ркач ——мощность, расходуемая на самопередвижение (качение) трактора по горизонтальному пути; 尸6 — мощность, затрачиваемая на буксование ведущих колес; Вад—мощность, затрачиваемая на преодоление подъема; А — мощность, необходимая для изменения скорости движения; Рв — мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха; РКр — мощность, затрачиваемая на агрегатируемые орудия； Рвом — мощность, затрачиваемая на механизмы и машины, работающие от вала отбора мощности (ВОМ).
Методика определения величин этих мощностей приведена в специальной литературе [16].
При расчете потребной мощности Ре для микротрактора № 1, имеющего массу т=600 кг, принималось: расчетная скорость движения %= 1,1 м/с; коэффициент сопротивления качению /=0,1; угол подъема микротрактора а=20。； число корпусов агре- гатируемого плуга п=2； ширина захвата корпуса плуга Ь~ = 0,35 м; глубина пахоты а=0,3 м; удельное сопротивление почвы Кпл = 0,5-105 Па (для средних почв с оптимальной влажностью КцЛ=30—50 кПа).
” КПД трансмиссии с учетом износа деталей ^ = 0,75.
После проведенных расчетов было получено, что потребная мощность Ре=7,5 кВт. Для микротрактора № 1 был использован двигатель ИЖ-П мощностью 10,5 кВт, с частотой вращения коленчатого вала /imax=4000 об/мин.
Для наиболее полного использования мощности двигателя служит трансмиссия микротрактора. Конструирование трансмиссия начинают с расчета ее полного передаточного числа 〃тр.
Рассчитаем передаточное число трансмиссии для условия работы двигателя на номинальном режиме с частотой вращения коленчатого вала /гДв = 4000 об/мин, учитывая, что трактор движется с рабочей скоростью Ор=1 м/с. Передаточное число трансмиссии
〃тр =〃тр =2лг/гдв60%2лг/гдв60%2-3,14-0,25-40002-3,14-0,25-400060-1,160-1,1= 30,5,= 30,5,(5・2)(5・2)
〃тр =
〃тр =
2лг/гдв60%
2лг/гдв60%
2-3,14-0,25-4000
2-3,14-0,25-4000
60-1,1
60-1,1
= 30,5,
= 30,5,
(5・2)
(5・2)
где г — радиус ведущего колеса (для нашего примера г = 0,25 м).
Реализация этого передаточного числа осуществляется в элементах трансмиссии: коробке передач, редукторах, цепных передачах, главной передаче.
Расчет общего передаточного числа трансмиссии могут выполнить учащиеся седьмых классов. Руководитель кружка объясняет формулу для распета передаточного числа, а затем совместно с кружковцами второго и третьего годов обучения принимается ре- шение о его реализации в элементах трансмиссии.
Подбирая элементы трансмиссии, как правило, используют такие унифицированные детали, как зубчатые колеса коробок передач и редукторов, звездочки и цепи цепных передач различных машин. Ввиду того что зубчатые колеса используются от механизмов, передающих большие мощности, чем в микротракторе, их прочностной расчет можно не производить. В то же время для самодельных и переконструированных валов и осей, элементов цепных передач необходим их прочностной расчет. На самодельные и переконструированные валы и оси подбираются подшипники.
Чтобы проводить прочностные расчеты, а также подбирать подшипники качения, необходимо знать величины сил, действую- щнх на валы, оси, цепи, подшипники. Этими силами являются: Окружная 尸力,радальная Fr, осевая Fa. Величины этих сил можно определить, используя методику и формулы из работы [15] или другой литературы по деталям машин.
При подборе подшипников качения руководитель кружка показывает, что они отличаются по конструкции, что при одном внутреннем диаметре одинаковые подшипники могут иметь разный наружный диаметр. Объясняет, что подшипники качения выбирают по долговечности в зависимости от величины и характера действующей на них нагрузки.
Подбирая цепь, руководитель кружка указывает учащимся на ее слабые места, на необходимость правильного определения ее шага.
Расчет валов и осей достаточно сложен. В кружке конструирования малогабаритных сельскохозяйственных машин можно Ограничиться ориентировочным проектным расчетом. При расчете вала предполагается, что вал работает только на кручение, а действие изгиба учитывается снижением величины допускаемого напряжения на кручение. При этом диаметр вала
(5.3)
где Тк ——скручивающий момент, который можно определить, если известны мощность Р и частота вращения вала п; Тк= =匣^; [тк] 一величина допускаемого напряжения на кручение
ЯП
'(для валов, изготовленных из стали 45 или 40Х, [тк] =2,5- 10s Па).
Полученное значение диаметра округляют до ближайшего большего значения по таблицам ГОСТа. Этот диаметр может служить основой для конструирования вала.
Рис. 5.4. Расчетная схема оси
Ось работает только на изгиб (рис. 5,4). Диаметр оси определяют из формулы проектного расчета:
d>i/ …, (5.4)
V 0」MJ
где Mg — изгибающий момент в сечении: МИЗ — РЦ [тнз]——допускаемое напряжение на изгиб (для оси, изготовленной из стали 45 или 40Х, [тиз] =3,5* 108 Па).
Если в трансмиссии использованы готовые валы и оси, взятые от других машин, их прочность может быть проверена аналогично. При этом полученные из расчета диаметры не должны быть меньшими, чем на готовых деталях. Большие величины диаметров идут в запас прочности.
При использовании для трансмиссии микротрактора деталей цепных передач списанных сельскохозяйственных машин необходимо проверить, удовлетворяют ли они условиям прочности. Особенно важна проверка прочности цепи и оправданный выбор ее шага. Обычно цепь проверяют на износоустойчивость шарниров:
Ft^[Ft]l^ (5.5)
где 吊一окружное усилие: Ft = ^T/d [15];[尸力一допускаемое окружное усилие, величина которого определяется через допускаемое давление [р] в шарнирах цепи： ["] =[尸"/力，где 4 = = dpb — площадь опорной поверхности шарнира, равная для втулочной и роликовой цепи.
Из схемы шарнира цепи, показанной на рисунке 5.5, dB — диаметр валика, / ——длина втулки, [р]—допускаемое давление в шарнирах. Его величина в мегапаскалях в зависимости от шага цепи 户t и частоты вращения меньшей звездочки пх показана в таблице 52
Коэффициент эксплуатации выбирают в диапазоне К— = 1,1—1,25.
Основным критерием работоспособности подшипников качения является их долговечность, выраженная в миллионах оборотов или часах.
Конструктивная схема микротрактора зависит от унифицированных узлов и деталей, которыми располагает кружок, и от возможностей мастерских, на базе которых он работает. Основные
Таблица 5.2
Допускаемое давление в цепи
Шаг Р/, мм
Частота вращенля
звездочки,
об/мин
600
1000
1600
2000
12,7-15,875 19,05—25,4
26
23
22
19
18
15
16
габаритные размеры микротрактора определяются требованиями его безопасной эксплуатации： должна быть обеспечена продольная устойчивость при движении на подъем и поперечная устойчивость на поворотах. Колея микротрактора, влияющая на поперечную устойчивость, зависит от ширины междурядья культур, на которых должен работать микротрактор. Учитывая, что ширина междурядья бывает разной, при конструировании микротрактора целесообразно предусмотреть возможность изменения его колеи в процессе эксплуатации. На микротракторах № 1 и № 2 колея может изменяться перестановкой колес при их креплении к ступице поворотом на 180° относительно плоскости крепления за счет конструкции диска колеса.
Оценить поперечную устойчивость микротрактора можно, рассчитав минимальный радиус разворота Гтт, при котором микротрактор не опрокинется на бок. 、
Используя модель трактора, руководитель кружка знакомит учащихся с понятием устойчивости микротрактора, ее зависимостью от скорости движения и радиуса разворота, указывает на необходимость расчета на устойчивость для обеспечения безопасной работы на микротракторе. Расчет устойчивости микротрактора могут выполнять учащиеся под руководством руководителя кружка.
Немаловажным является выполнение требований эргономики. Одно из основных назначений школьного микротрактора ——обучить учащихся начиная с VI класса вождению машины и выполнению определенных сельскохозяйственных работ. В связи с этим расстояние от сиденья до рулевой колонки, педалей сцепления и тормоза, рычага переключения передач, а также усилия, затрачиваемые на управление машиной, должны соответствовать росту и физическому развитию будущих водителей. Учитывая, что разница между минимальным и максимальным ростом учащихся в возрасте от 13 до 15 лет значительна (от 30 до 40 см), целесообразно на микротракторах предусмотреть возможность регулирования длины рычагов педалей сцепления и тормоза и высоты сиденья.
Измерения сил на рулевом колесе, необходимых для управления движением микротрактора, а также для выжима сцепления, нажатия на тормоза и переключения передач на микротракторах,
показывают, что они не превышают 30—80 Н. Учащиеся VI— VII классов [17] вполне могут управлять микротрактором с такими действующими силами.
Рытаги управления двигателем, коробкой передач, муфтой сцепления, тормозами и другие элементы управления целесообразно располагать так же, как на серийных малогабаритных тракторах типа ДТ-20, Т-25. Такое расположение позволит обучать управлению тракторами учащихся среднего и старшего возраста.
Особое внимание обращается на внешнее оформление трактора, его окраску. Желательно, чтобы внешне микрбтрактор был похож на лучшие образцы современных тракторов, с учетом перспективы развития форм.
При компоновке и конструировании микротрактора всегда нужно помнить о правилах безопасности и удобстве эксплуатации микротрактора и его систем. Вращающиеся детали, цепи, ремни должны заключаться в защитные кожухи; необходимо учесть свободный доступ к механизмам и узлам, подлежащим регулированию, замене, смазыванию.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОТРАКТОРОВ,ОСОБЕННОСТИ ИХ КОНСТРУКЦИИ И УСТРОЙСТВА
Конструирование и изготовление микротракторов — одно из интереснейших направлений деятельности кружка детского технического творчества. Поэтому вполне понятным является внимание юных конструкторов к электротрактору и другим сельскохозяйственным машинам, использующим электропривод. Конструирование электротрактора, в том числе миниэлектротракторов, несмотря на сложность этой проблемы, а может быть и благодаря ей, является весьма перспективным вообще, а для кружка детского технического творчества особенно.
Издавна достаточйо большое внимание уделялось конструированию и изготовлению электромобилей. Например, в 1891 г. в США из всех выпущенных автомобилей 38% приходилось на электромобили. Затем бензиновые и дизельные ДВС практически вытеснили электрические. Однако в настоящее время, когда проблемы защиты окружающей среды, загазованности воздуха, удорожания органических топлив становятся все острее, внимание к созданию транспортных средств на электрической тяге возрастает. Работы по созданию электротракторов проводятся как в нашей стране, так и за рубежом. Поиски ученых и конструкторов направлены на выбор электропривода, способа его питания, на создание наиболее эффективной конструктивной схемы и трансмиссии. -
Разъясняя учащимся перспективы применения электротракторов, руководитель кружка указывает, что их целесообразно использовать там, где условия работы характеризуются резко пе-
ременной нагрузкой, частыми пусками, остановками, перегрузками, где работа дизельного двигателя затруднена. Электротракторы весьма эффективны для применения в помещениях животноводческих ферм, теплиц и оранжерей, где шум, загазованность от выхлопных газов практически исключают применение обычннх тракторов и других машин с ДВС. Бесспорным преимуществом электротракторов является отсутствие систем питания, зажигания, муфты сцепления, в ряде случаев коробки перемены передач, много проще система управления. Применение электротяги в теплицах не загрязняет частицами сажи прозрачные поверхности крыши и стен, не снижает их светопроницаемость.
Для типовых животноводческих помещений был разработан трактор Т-40 (электротрактор) мощностью до 20 кВт с кабельным питанием (длина кабеля до 250 м). Трактор снабжен асинхронным электроприводом с частотным управлением. В ЧПМИЭСХ разработан и изготовлен электротрактор ЭТТ-1 для работы в теплично-парниковых хозяйствах, у которого ДВС и муфта сцепления взягы с трактора Т-25. К месту крепления муфты сцепления с корпусом коробки передач крепят раму с установленным на ней тяговым электродвигателем. На электротракторе расположены два двигателя: тяговый и привода рабочих органов. Частота вращения вала тягового двигателя регулируется, а частота вращения вала двигателя рабочих органов постоянна. Питание двигателей кабельное от сети 380 В. Кабель наматывается на барабан. Привод кабельного барабана, расположенного на раме над тяговым двигателем, осуществляется через цепную передачу от асинхронного двигателя. Для поддержания заданной величины усилия натяжения кабеля в сеть статора асинхронного двигателя включен фазовый регулятор напряжения. Для привода рабочих органов вместо электродвигателя может использоваться вал отбора мощности (ВОМ) трактора Т-25. Частота вращения ВОМ при этом может регулироваться тяговым электродвигателем. Скорость движения электротрактора (0,14—2,2 м/с) изменяется с помощью КПП и планового регулирования частоты вращения вала тягового электродвигателя.
В США в университете Южной Дакоты спроектированы и построены электротракторы мощностью 29 и 59 кВт. Электротрактор мощностью 59 кВт предназначен для внутрихозяйственных работ. Он создан на базе серийного трактора с ДВС и использованием элементов его трансмиссии, осей, колес и кабины (рис. 5.6). На электротракторе вместо дизеля и гидростатической тяговой трансмиссии установлен электроаккумуляторный привод с электрическим тяговым двигателем постоянного тока последовательного возбуждения. Привод четырех ведущих колес осуществляется через трехскоростную коробку передач. Частота вращения вала тягового двигателя плавно регулируется. Аккумуляторная батарея трактора ——свинцово-кислотная емкостью 340 А-ч, напряжением 128 В. Запаса ее энергии достаточно на 4——5 ч работы трактора для выполнения обычных сельскохозяйственных работ.
Интерес представляет привод, получивший название «мотор- колесо», когда электродвигатель через мощный редуктор с передаточным числом около 100 приводит в движение одно ведущее колесо. Такое передаточное число в одной ступени можно реализовать в редукторе с волновой передачей или червячном редукторе. Руководитель кружка на примере устройства привода «мотор-колесо» знакомит 'учащихся с волновой передачей, одной из перспективных передач, обладающих широкими возможностями реализации больших (до 1000) передаточных чисел в одной ступени.
Исследования, проводимые у нас в стране и за рубежом, показывают, что с помощью электротракторов можно выполнять различные сельскохозяйственные работы. Однако наиболее целесообразно их применять на погрузке, раздаче кормов, уборке двора, в качестве тягача транспортной машины при перевозке грузов.
В кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники можно конструировать и изготовлять модели электротракторов, в том числе управляемые по радио. При использовании электроаккумуляторного привода нужно иметь в виду, что 50——60% массы микротрактора будет приходиться на аккумуляторные батареи.
ПРАВИЛА РАСЧЕТА И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯДЛЯ РАБОТЫ НА МИКРОЭЛЕКТРОТРАКТОРЕ
Растет потребной мощности двигателя для работы трактора был приведен в главе 5. Рассчитав величину потребной мощности, необходимо осуществить выбор электродвигателя. Сначала проводится выбор двигателя по мощности, учитывая, что установка двигателя большей мощности, чем потребная, ведет к уменьшению КПД, а в установках переменного тока ухудшает коэффициент мощности, что в свою очередь влияет на непроизводительную загрузку преобразовательного устройства и распределительной сети. Кроме мощности, двигатель выбирается по исполнению, т. е. по степени защиты (защищенный, закрытый, взрывозащищенный), по способу охлаждения (самовентилирую- щийся, с естественным охлаждением, с независимой или принудительной вентиляцией), по климатическому исполнению. Выбор
двигателя по охлаждению особенно важен для регулируемых электроприводов.
При выборе электродвигателя необходимо также учитывать продолжительность его работы и характер нагрузки.
По продолжительности работы электродвигатели выпускают со следующими режимами работы: S1 ——продолжительный номинальный режим; S2 ——кратковременный номинальный режим с продолжительностью рабочих периодов 10, 30, 60 и 90 мин; S3 — повторно-кратковременный режим. При работе двигателя в режиме S3 с продолжительностью включения (ПВ) большей, чем ПВ, на которую он рассчитан, мощность двигателя снижается. Например, номинальная мощность двигателя АО С2-52, рассчитанного на ПВ 25%, составляет 13 кВт, а если ПВ 100% (длительная работа без выключения для охлаждения), то его мощность 9,1 кВт.
Режим, на который рассчитан двигатель, указан в техническом паспорте.
Характер нагрузки определяется механическими характеристиками сельскохозяйственной машины, которые должны соответствовать механическим характеристикам электродвигателя. Кроме того, электродвигатель должен иметь достаточные пусковые и перегрузочные усилия.
Учитывая все это, можно рекомендовать в .качестве тягового двигателя для электротракторов, в том числе и микроэлектротрактора, использовать электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, имеющего мягкую механическую характеристику (с изменением нагрузки частота вращения вала^ изменяется). Однако нужно иметь в виду, что такой двигатель81 без нагрузки пускать нельзя, он может пойти вразнос. Поэтому возможно также использовать двигатель постоянного тока смешанного возбуждения, который имеет более жесткую механическую характеристику. Двигатели смешанного возбуждения широко используются на электротягачах, электрокарах, электропогрузчиках и могут быть использованы для изготовления микроэлектротрактора.
Например, двигатель электротягача ДК-908 А имеет мощность 4 кВт, напряжение 30 В, частота вращения вала 920 об/мин, масса 117 кг, сила пускового тока 170 А. Двигатель закрытого типа, без вентиляции, рассчитан на работу в режиме S2 продолжительностью 60 мин и имеет две обмотки возбуждения. Переключение обмоток из последовательного в параллельное соединение обеспечивает увеличение скорости. Электродвигатель с электрокара болгарского производства ДС 3,6/7,5/14 постоянного тока с сервисным возбуждением имеет мощность 3,6 кВт, напряжение 75 В, частоту вращения вала 1400 об/мин, массу 80 кг, силу тока 155 А. Для изготовления малогабаритной сельскохозяйственной техники можно также использовать подъемный двигатель электропогрузчика РТ-13 АГ, рассчитанного на режим S3 с ПВ 25%, имеющего мощность 5 кВт, напряжение 40 В, частоту
вращения вала 1150 об/мин, силу тока 155 А. При увеличении продолжительности работы двигателя по ПВ 100% мощность двигателя существенно уменьшается (до 50%).
МЕТОДИКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОТРАКТОРАВ УСЛОВИЯХ школы
Закончился подготовительный период конструирования и изго- товления микротрактора, прошли основные стадии процесса про ектирования: разработаны техническое задание и техническое предложение, выполнены работы по эскизному и техническому проекту. В результата этого отобраны основные узлы и детали будущей машины, проведены основные прочностные и кинемати* ческие расчеты, выполнены эскизы, чертежи и модели отдельных частей мн呼отрактора и машины в целом. Наступает период сборочных раоот и испытания микротрактора. 一
Опыт работы кружков технического творчества многих школ показывает, что для изготовления такой сложной машины, как микротрактор, учащихся целесообразно разделить на звенья (бригады), поручив каждому звену строго определенный участок работ. Одни могут отвечать за изготовление ходовой части: под・ бирать унифицированные и изготовлять недостающие детали, затем производить сборку; другие — за установку двигателя, расчет, подбор деталей и монтаж трансмиссии, системы управления и т. &
Например, в изготовлении микротрактора № 2 (см. рис. 5,2) принимали участие шесть бригад. Практически все кружковцы были заняты в изготовлении рамы. За основу была взята рама списанного мотоблока. Ее пришлось удлинять швеллерами, подготовить места для крепления рамы двигателя, переднего моста. Расчет на прочность элементов рамы проводился на уроках фм- зики. Эскиз рамы, рабочие чертежи деталей и рамы в целом выполнялись на уроках черчения. Детали изготовляли на уроках трудового обучения. Сварочные работы производили в мастерских базового предприятия школы ——совхоза «Светлый путь» Темрюкского района. После завершения изготовления и сборки рамы каждая бригада выполняла порученную ей работу. Первая конструировала и изготовляла раму крепления двигателя, устанавливала двигатель со своей рамой, коробкой передач и муфтой сцепленйя на раму микротрактора. Вторая бригада монтировала рулевое управление, взятое от автомобиля ГАЗ-51. Третья конструировала, рассчитывала и осуществляла монтаж трансмиссии, состоящей из цепных передач, реверс-редуктора и звездочек, установленных на двигателе и ступицах задних колес. Четвертая бригада отвечала за изготовление и монтаж на раму переднего моста с колесами. Передний мост был изготовлен из трубы прямоугольного сечения 60x40, соединялся с рамой поворотной цап* фой и другими деталями. Трубу изготовили в мастерских совхоза; кружковцами производилась обработка трубы, изготовление и
97977 Заказ № 2019
97
97
установка на нее поворотной цапфы и других деталей, крепление передних колес. Другие бригады занимались изготовлением и монтажом управления ленточным тормозом, сиденья, бензобака, крыльев колес и другими работами.
Из представителей всех бригад был организован совет дизайнеров. На каждом этапе конструирования и сборочных работ обсуждались рекомендации по эстетическому оформлению машины, по безопасной и надежной ее эксплуатации. При создании бригады необходимо также учитывать принцип взаимозаменяемости ее членов.
Руководитель кружка должен постоянно осуществлять контроль за работой бригад, помогать им советом и лично выполнять некоторые сложные и наиболее ответственные работы. Объемные сборочные работы все бригады выполняют совместно. Сборка микротрактора должна осуществляться по плану, чертежам и эскизам, карточкам-заданиям под постоянным контролем руководителя кружка. Особенно тщательно проверяется крепеж деталей, правильность их установки и взаимодействия.
Следует иметь в виду, что сборка микротрактора — самый интересный и волнующий этап его изготовления, ибо виден конечный результат многомесячного труда. Если на начальном этапе конструирования нужно было увлечь ребят, не давать охладеть к работе в кружке, то на завершающем этапе сборки машины нужно сдерживать их нетерпение, особое внимание уделять технике безопасности.
Большое воспитательное значение имеют мероприятия, связанные с первым опробованием работы собранной конструкции. Первый запуск двигателя, первое движение машины, испытания ее на маневренность и управляемость, тяговые испытания должны проходить в торжественной обстановке. Поручать эти рабспн следует наиболее активным кружковцам.
При испытаниях могут выявляться конструктивные и производственные недостатки машины и ее систем. Они должны не просто устраняться, должен проводиться анализ причин их возникновения. Руководителю кружка необходимо ставить задачу поиска наиболее надежных и эффективных конструкций, безопасных для работы на микротракторе учащихся.
Первые испытания микротракторов и мотоблоков желательно проводить на стенде в центральных ремонтных мастерских (ЦРМ) базового предприятия или на сварной раме.
МОТОБЛОК И СФЕРЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
Мотоблоки, их типы и возможности. Для облегчения труда и повышения его производительности при возделывании малоконтурных земельных участков применяют универсальную малогабаритную сельскохозяйственную машину— мотоблок.
Мотоблок — это энергетическая машина, управляемая идущим
рядом человеком, предназначенная для выполнения различных сельскохозяйственных работ путем агрегатирования с сельскохозяйственными орудиями. Под такое определение мотоблока попадают все малогабаритные сельскохозяйственные машины с ДВС, электрическим и другими двигателями.
Большая популярность мотоблока, связанная с его универсальностью, простотой конструкции и удобством эксплуатации, привлекает к нему внимание многих самодеятельных конструкторов, в том числе и в кружках детского технического творчества. Конструкция мотоблока, его широкие возможности для выполнения многих видов сельскохозяйственных работ делают мотоблок наряду с микротракторами одним из наиболее интересных объектов для изучения и изготовления в кружках детского технического творчества.
Серийные и самодельные мотоблоки различаются по конструктивным схемам, назначению, массе, габаритам, колесной формуле и другим показателям, В связи с этим имеется необходимость их классификации по определенным признакам.
По назначению мотоблоки бывают единичного или специального назначения (мотоплуг, мотофреза, окучник» культиватор и др.) и универсальные, позволяющие выполнять различные сельскохозяйственные операции путем замены рабочих органов. Наиболее эффективными и перспективными являются универсальные мотоблоки.
По массе мотоблоки можно подразделить на легкие (до 50 кг), средние (50—100 кг) и тяжелые (100 кг и более). Анализ зарубежных конструкций мотоблоков по данным ЦНИИ ТЭ Трактор- сельмаша показывает, что в большинстве мотоблоки выпускаются массой 30——50 кг с мощностью двигателя 1,47——2,26 кВт. Например, во Франции в 1982 г. было выпущено 83% легких мотоблоков, 15,5% средних и только 1,5% тяжелых.
В условиях кружка проще изготовлять легкие мотоблоки. Такие мотоблоки могут агрегатироваться с плугом, культиватором» окучником, почвенной фрезой, опрыскивателем, косилками, транспортной тележкой. Тяжелые мотоблоки агрегатируются с тем же набором орудий, но существенно увеличивается ширина захвата и глубина обработки почвы; в ряде случаев мотоблок может выполнять одновременно две или более технологические операции.
При использовании легких мотоблоков необходимо иметь в виду, что выполнение ряда операций, особенно*по основной обработке почвы, требует значительных усилий операторов и операционных навыков при работе. Этот недостаток исправляется тем» что во время выполнения ряда операций для увеличения сцепления колес с почвой и увеличения инертности агрегата на мотоблок навешивают балластные грузы от 20 до 50 кг. Например, на серийном мотоблоке «Кутаиси» на диски колес можно устанавливать два балластных груза общей массой 31 кг и на картер трансмиссии балласт массой 20 кг.
Показатель
м-з
„Кутаиси"/ в Супер-600"
МБ-1, -Луч-
МТЗ-С5
Масса, кг Мощность двигателя,
59
50
97
100
135
кВт
Частота вращения
1,47
1,77
4,8
3,67
2,94
вала, об/мин
Удельныйрасход
5000
6000
3600
3200
3000
топлива, г/кВт-ч
680
680
450
408
448
Колея, мм
Число передач впе-
350
332—480
290-690
450, 600, 700
ред (назад)
Диапазон рабочих
2
1
3(1)
2(2)
4(2)
скоростей, км/ч
3,3—12
1,42-60
2,5-10
2,47-9,49
Размер шии
4—20
4-10
4—10
5,9-13
Технические характеристики мотоблоков
Таблица 5.3
По типу двигателя мотоблоки можно изготовлять с ДВС и электродвигателями. При изготовлении мотоблоков в условиях юколы, как более безопасные, предпочтительнее ДВС воздушного охлаждения или электродвигатели постоянного тока, питающиеся от аккумуляторной батареи.
В колесной формуле мотоблоки выполняют с одним или двумя ведущими колесами. Мотоблок с одним ведущим колесом показан на форзаце 1. Для облегчения управления таким мотоблоком сзади устанавливаются управляемые опорные колеса. Для облегчения устойчивого движения и управления мотоблоком с двумя ведущими колесами в ступицы колес иногда устанавливают роликовые обгонные муфты. Он также должен быть хорошо сбалан- сированным, т. е. чтобы центр тяжести приходился точно на ось колес, или, кроме ведущих, устанавливают опорные колеса.
В последние годы в СССР налажен выпуск серийных мотоблоков- Они могут служить прототипом в кружках детского технического творчества мотоблоков. Основные характеристики серийных мотоблоков показаны в таблице 5.3.
Двигатели, используемые на мотоблоках, должны удовлетворять определенным требованиям. Главными из них являются следующие: простота конструкции, небольшая масса, легкий запуск, надежная длительная работа без перегрева на малых скоростях движения, а также при значительных наклонах агрегата на не- ровностях почвы, доступность приобретения топлива. Таким требованиям для легких мотоблоков в большей степени удовлетво- Ряет двухтактный двигатель СД-60Б. Этот двигатель имеет следующие основные характеристики: масса — 7,5 кг, мощность 1,47 кВт, частота вращения коленчатого вала 5000 мин"1, максимальный крутящий момент на валу 3,3 Н・м, удельный расход топлива 680 г/кВт *ч. В большинстве на мотоблоках используются карбюраторные ДВС с принудительным воздушным охлаждением, 100
Рис. 5.7. Ведущее колесос шарнирным почвозацепом
на некоторых зарубежных мотоблоках (ЧССР) начали применять дизельные двигатели.
Конструктивная компоновка универсального серийного мотоблока «Кутаиси», выполнена по схеме итальянского мотоблока «Супер-600». Мотоблок имеет штанговое управление, что характерно для многих конструкций легких и средних мотоблоков. Конструкция предусматривает поворот штанги управления на 180°, что совместно с механизмом реверса коробки передач обеспечивает работу мотоблока в двух направлениях- Штанга управления может регулироваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях в зависимости от роста оператора и вида выполняемых работ. На штанге установлены рычаги управления муфтой сцепления, ВОМ, переключения передач, отключения правой и левой полуосей колес.
На мотоблоке «Кутаиси» пневматические колеса могут заменяться металлическими с почвозацепами. К мотоблоку «Кутаиси» для агрегатирования с ним придаются: однокорпусный плуг, почвенная фреза, культиватор, опрыскиватель, окучник, фронтальная и ротационная косилки, грабли, насосная установка, одноосная тележка грузоподъемностью 350 кг.
Для увеличения сцепления колес с почвой, а также повышения производительности и качества обработки почвы ведущие металлические колеса мотоблока можно выполнить с шарнирными поч- возацепами, имеющими приспособление для регулирования угла резания. Такие колеса (рис. 5.7) имеют два обода / с резьбовыми ступицами, закрепленными на шлицевом валу 2 с возможностью перемещения их вдоль оси шлицевого вала с помощью резьбовой муфты 3, имеющей левую и правую резьбу. На резьбовой муфте 3 установлены рукоятки 4, с помощью которых осуществляется ее вращение и изменение угла а схождения почвозацепов 5. Уменьшение угла а увеличивает сцепление колес с почвой за счет уменьшения их опорной площади. Изменение угла резания почво-
зацепов позволяет использовать колеса как почвообрабатывающее орудие для удаления сорняков и рыхления почвы.
При изготовлении самодельных мотоблоков в условиях кружка широко используются унифицированные узлы и детали, взятые со списанных и устаревших сельскохозяйственных машин. Учащимся на примерах нужно объяснять и показывать, что унификация в технике является средством устранения неоправданного многообразия узлов и деталей одинакового назначения, приведения их к возможному однообразию, к рациональному минимуму типоразмеров, форм и свойств. Путем унификацйи в изделия новой конструкции вводятся детали и узлы, уже применявшиеся в Других конструкциях, проверенных практикой. Конструирование и изготовление мотоблока является ярким примером унификации с использованием принципа агрегатирования, когда на одной основе создаются различные модификации сельскохозяйственных машин. Унификация тесно связана со стандартизацией, которая повышает уровень взаимозаменяемости деталей, эффективность ремонта и эксплуатации изделий. Изготовленные в кружке изделия должны удовлетворять в полной мере требованиям стандартов, в первую очередь по технике безопасности. Соблюдений требований стандартов при изготовлении узлов и деталей определяет их прочность, надежность и безопасность в эксплуатации.
Объяснение таких понятий, как унификация и стандартизация, должно проводиться на всех годах обучения в кружке. Объяснение этих понятий может строиться на примерах изготовления моделей различных машин и механизмов, собранных из однотипных (унифицированных) деталей детских конструкторов.
Шлейфы агрегатируемых орудий и способы применения. В первоочередной набор сельскохозяйственных орудий к мотоблокам входят: плуг, фреза, культиватор-рыхлитель, окучник, зубовая борона, картофелекопатель, насосная установка, фронтальная сегментная косилка, сеялка для овощных и зерновых культур, прицепная тележка, снегоочиститель и ямокопатель. Перечисленный набор орудий может быть в последующем дополнен дисковой бороной, разбрасывателем минеральных удобрений, картофелесажалкой, граблями, ворошилкой-вспушивате- лем, подметальной щеткой или вентилятором для расчистки дорожек, измельчителем кормов и другими сельскохозяйственными орудиями и машинами.
Кружковцы должны определиться в выборе тех орудий к мотоблоку или их моделей, которые они будут разрабатывать и изготовлять. При этом необходимо учитывать, что тяговые усилия и мощности для привода рабочих органов агрегатируемых машин отличаются друг от друга в 2——6 раз. Наиболее энергоемкими операциями, требующими наибольшей мощности и тягового уси- 』мя, являются фрезерование почвы и пахота.
Исследования и испытания мотоблоков показали, что для выполнения практически всех сельскохозяйственных работ на малоконтурных участках необходима мощность двигателя мотоблока
3%3%仃0仃0SQQSQQ200 .200 .Рис. 5.8. Система навески:/ — опорное колесо; 2 — лапа-бритва; 5 ^ лала-окучиик; 4 — рамаРис. 5.8. Система навески:/ — опорное колесо; 2 — лапа-бритва; 5 ^ лала-окучиик; 4 — рама
3%
3%
仃0
仃0
SQQ
SQQ
200 .
200 .
Рис. 5.8. Система навески:
/ — опорное колесо; 2 — лапа-бритва; 5 ^ лала-окучиик; 4 — рама
Рис. 5.8. Система навески:
/ — опорное колесо; 2 — лапа-бритва; 5 ^ лала-окучиик; 4 — рама
др 3,5 кВт. Эффективное использование мощности двигателя с максимальным тяговым усилием достигается у средних мотоблоков (массой до 50 кг). Увеличение сцепных свойств движителей мотоблоков происходит при применении колес с почвозацепами или установкой балластных грузов.
Руководитель кружка должен обратить внимание учащихся на особенности агрегатирования мотоблоков с навесными сельскохозяйственными орудиями, которые заключаются в том, что агрегат должен быть сбалансирован относительно оси и иметь передний угол свеса мотоблока, достаточный для обеспечения выглубления рабочего органа при соединении сзади. Для работы с машинами, расположенными фронтально (косилки, сеноворошилки, подметальные щетки и ар.), можно предусмотреть реверсирование мотоблока путем перестановки рулевых штанг на угол 180° и переключения привода колес：
Основным требованием к универсальному мотоблоку является возможность быстрой и надежной смены рабочих органов. В зависимости от мощности мотоблок может комплектоваться одним или' несколькими рабочими органами. Стойку рабочего органа крепят к раме или поперечному гряделю в специальном держате* ле (рис. 5.8). Установку рабочих органов на заданную глубину
обработки производят при помощи опорных колес и перемещением стойки рабочего органа в держателе.
Мотоблок в сочетании с сельскохозяйственными орудиями представляет собой малогабаритный сельскохозяйственный агрегат. Состав агрегата и режим его работы могут изменяться в зависимости от производственных условий, причем число рабочих органов, их ширина захвата, глубина обработки почвы зависят от мощности двигателя мотоблока, сЦепных свойств движителя, силы сопротивления агрегатируемых орудий, состояния почвы. _
Руководитель кружка, объяснив учащимся, что собой представляет малогабаритный сельскохозяйственный агрегат, на при- мере мотоблока и орудий к нему, имеющихся в школе, или серийного мотоблока, выпускаемого промышленностью, показывает, как можяо рассчитать состав агрегата.
Расчет состава агрегата можно осуществить, определив силу сцепления ведущих колес мотоблока с почвой Ксц и силу, затрачиваемую на тягу агрегатируемых орудий:尸冲=加仪・6・火旧
Сила
尸CR=(pGcR, (5.11)
где Gc4 — сцепной вес мотоблока, масса, приходящаяся на ведущие колеса (движители). При отсутствии опорных колес (см. рлс. 5.10, 5.11) сцепной вес равен массе мотоблока G, а при нали- qMM опорных колес (см. форзац 1) GCn=2/3 G; ф — коэффициент сцепления, значение которого выбирают в зависимости от вида движителя и типа пути [16].
Состав агрегата, количество орудий в нем могут быть определены также опытным путем при проверке агрегата в работе. При этом определяют степень использования мощности мотоблока, его производительность и расход топлива. Если двигатель окажется недогруженным при агротехнически допустимой скорости движения, то количество рабочих органов увеличивают. При перегрузке двигателя уменьшают число рабочих органов или изменяют их конструкцию и испытание повторяют. Такой способ определения состава агрегата требует много времени, но он может быть использован при агрегатировании мотоблока о однотипными рабочими орудиями.
После определения состава агрегата выбирается наиболее рациональный способ его применения с учетом плана и размеров участка. Во время работы агрегат проходит путь определенной Длины. Часть этого пути агрегат проходит с включенными рабь иммм органами, выполняя полезную работу (рабочий ход), а часть — с выключенными, не производя полезной работы (холо стой ход). Холостые ходы должны быть сведены до минимума при выборе движения агрегата, так как они снижают производительность агрегата.
По углу изменения направления движения агрегата различают повороты на 90, 180° и др. По направлению движения повороты делятся на правые и левые, а по способу выполнения ——на петле-
Рис. 5.9. Способы движения агрегата при обработке участка вые, беспетлевые и с задним ходом. По схеме обработки участка (поля) способы движения можно разделить на однозагонные, при которых агрегат работает на одном загоне до полной его обработки, двух-, трех- и многозагонные, при которых часть каждого участка (загона) обрабатывается совместными проходами с одним, двумя или многими другими загонами.
Выбор способа движения агрегата зависит от выполняемых им' технологических операций, от конфигурации участка и других причин. При пахоте, учитывая, что мотоблок имеет хорошую маневренность и участок имеет правильную геометрическую форму в виде прямоугольника, выбираем гоновый способ движения в свал (рис. 5.9, а) и петлевой грушевидный вид поворота. В этом случае ширина поворотной полосы 5 м.
Перед пахотой следует очистить участок от посторонних предметов, отбить поворотные полосы, выполнить провешивание линии для первого прохода агрегата. Если участок имеет треугольную форму, то вспашка проходит по схеме с развальной бороздой (рис. 5.9,6) .
При проверке качества выполненной работы измеряют глубину пахоты, выровненность поверхности вспаханного слоя, глыби- стость, степень заделки пожнивных остатков, отсутствие огрехов и качество обработки поворотных полос.
Боронование обычно проводят поперек движения пахотного агрегата.
Первую культивацию проводят поперек направления пахоты или под углом к ней, повторную — поперек направления предшествующей. Способ движения агрегата выбирают с учетом конфигурации и размеров участка и направления движения. Движение агрегата диагонально-угловым способом показано на рисунке 5.9, в. После обработки всего участка заделывают поворотные полосы.
На небольших пришкольных участках можно рекомендовать рядковый посев, при котором агрегат работает преимущественно челночным способом вдоль одной из сторон участка поперек к направлению пахоты (рис. 5,9, г).
Качество посева проверяют на глубину заделки семян, равномерность высева, но окончательную оценку можно дать после появления всходов.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА, КОНСТРУИРОВАНИЯИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ И ОБРАЗЦОВ МОТОБЛОКОВ
Расчет мотоблоков производят для того, чтобы они наиболее полно отвечали целям, для которых создавались, т. е. выполняли свои функции с наименьшими затратами энергии, были надежны и безопасны в работе.
Наиболее ответственным этапом расчета является подбор двигателя для мотоблока.
Часто кружковцы еще до конструирования мотоблока уже имеют какой-то двигатель или двигатели, располагают деталями и узлами трансмиссии (редукторами, деталями цепных и ременных передач, коробкой передач), снятыми со списанной или устаревшей техники. Из этих узлов и деталей эмпирическим путем, применив смекалку и интуицию, собирают машину. Не говоря о том, что такой метод конструирования чаще всего приводит к неэффективной работе мотоблока, он неприемлем с педагогической и дидактической точки зрения. Учащихся нужно с самого начала учить тому, что созданию любого технического устройства должны предшествовать кинематические, силовые, прочностные и другие расчеты. Пусть эти расчеты будут упрощенными, предварительными или просто прикидочными; впоследствии их правильность будет подтверждаться практикой. Есть много примеров неудачного конструирования, когда мотоблок изготовлялся без предварительных расчетов. После его сборки при первых же испытаниях он был способен двигаться только в транспортном варианте. При попытке рыхления почвы и культивации колеса пробуксовывали. Трансмиссия мотоблока не обеспечивала наиболее эффективное использование мощности двигателя, да и сам двигатель не мог обеспечить работу тех орудий, которые пытались агрегатировать с этим мотоблоком.
Эскизная компоновка механизмов и всего мотоблока в целом, расчеты, связанные с подбором двигателя, элементов трансмиссии, необходимые прочностные расчеты должны проводиться на занятиях кружка под руководством и при участии руководителя кружка, на уроках трудового обучения, физики, математики, черчения, рисования.
Методикой расчета прежде всего должен овладеть сам руководитель кружка. По его предложениям и рекомендациям часть расчетов может передаваться н проводиться в процессе занятий
по различным предметам. Многое зависит от руководителей школы,f а именно ——убедить учителей различных предметов, что конструирование и расчет мотоблока ——сложной энергетической ма、 шины ——не может и не должно быть делом только руководителя кружка или учителя трудового обучения. Прикладная направлен* ность физики, математики, биологии, черчения, рисования может быть реализована при конструировании мотоблока.
Вместе с учителями, на уроках которых могут выполняться элементы расчета мотоблока, руководитель кружка составляет примерный план совмещения уроков и занятий кружка. План рассматривается и утверждается техническим советом и директором школы.
Расчет мотоблока начинается с подбора двигателя. Методика подбора двигателя для микротрактора была описана выше. Ее можно использовать для определения потребной мощности двигателя мотоблока.
Выбранный двигатель с учетом потерь в передачах трансмиссии и изнашивания деталей должен иметь мощность Рдв на 15—— 20% большую потребной мощности Р. Учитывая, что скорость движения мотоблока мала* на двигателе должно быть принудительное охлаждение.
При расчете мотоблока № 1, показанного на рисунке 5.10, было получено, что4мощность, необходимая для преодоления сопротивлений при рыхлении почвы, Р=4 кВт. Для этого мотоблока, имеющего массу 100 кг, был взят двигатель от мотороллера 《Вятка》 (ВП-150), имеющий принудительное воздушное охлаждение и мощность Р“в=5,5 кВт. Этот двигатель, обладая достаточным и рациональным запасом мощности, обеспечил работу мотоблока и выполнение многих технологических операций, таких, как рыхление почвы до глубины 20 см, окучивание растений, нарезание поливных борозд и др.
Выбрав двигатель, можно определить общее передаточное число трансмиссии:
—лг/ПдВ
60и
где d ——диаметр ведущих колес; пдв — частота вращения вала двигателя; и ——скорость мотоблока.
Например, для мотоблока № 1 ведущие колеса взяты от мотороллера «Вятка》，их диаметр d=0,4 м. Частота вращения вала двигателя /гдв==4800 об/мин. Максимальна^ расчетная скорость движения мотоблока и=1,4 м/с.
- Общее передаточное число трансмиссии для этого мотоблока
〃тр〃тр3,14・0,4・4800 =72
〃тр
〃тр
60-1,4—*
Это передаточное число реализуется в элементах трансмиссии: коробке перемены передач и двухступенчатом цепном редукторе.
На двигателе ВП-150 мотоблока № 1 установлена трехступен-
МОМОа 0 Иа 0 И
МО
МО
а 0 И
а 0 И
Рис^ 5.10. Самодельный универсальный мотоблок № 1:
а — вид сбоку; б — вид сверху; / — топливный бак; 2 —рама; 3 — зубчатая муфта; 4 —траверса; 5 — корпус подшипника； 6 — бампер; 7 —рукоятка управления； S — рычаг сцепления; 5 — стрельчатая лапа; 10 — натяжное устройство; 11 — рукоятка газа； /2 — рычаг переключения передач； 13 — рычаг блокировки колес； 14 — тихоходный вал; /5 — взводной шкив; 16 *-* ведущая звездочка; /7 —ведущее колесо
чатая коробка передач, имеющая передаточные числа: для сцепления 〃匕耳=3,040; для передачи I 〃工=4,*33; для передачи II 〃口= =2,880; для передачи III ищ= 1,800.
* Рабочие скорости мотоблока (2,5—5,0 км/ч) обеспечиваются на передачах I и II. Передача III может использоваться как транспортная.
При работе двигателя на передачах I и II передаточные числа с учетом передаточного числа сцепления будут соответственно равны 14,68 и 8,75. Редуктор должен обеспечивать передаточные числа 4,9——8,23. На мотоблоке № 1 применен двухступенчатый цепной редуктор. В частности, взята двухрядная цепная передача с малой звездочкой, имеющей число зубьев 21—16, большой звездочкой с z2H 45 и двухрядной втулочной цепью с шагом р±= =15,875 мм. Детали цепной передачи взяты от кукурузоуборочного комбайна КСКУ-6 — «Херсонец-200». Необходимо отметить, что зубчатые редукторы компактнее, чем цепные, имеют больший КПД. Однако в условиях кружка собрать зубчатый редуктор или использовать унифицированный, снятый с какой-либо машины, сложнее, чем цепной редуктор.
Одной из часто встречающихся задач, которые приходится решать самодельным конструкторам, использующим детали и узлы различных машин, является рациональное изменение их конструкции и способов соединения этих деталей. Такие задачи решались и при использовании двухрядной цепной передачи в трансмиссии мотоблока № 1. На выходном конце вала двигателя ВП-150 мотоблока установлена однорядная звездочка. Расчеты показали, что использование однорядной цепной передачи вызвало бы значительное и неприемлемое увеличение габаритов агрегата. Однорядную звездочку на токарном станке сточили до ступицы, расточили изнутри двухрядную звездочку до диаметра ступицы. Зубчатый венец двухрядной звездочки насадили на ступицу и приварили.
Двухступенчатый цепной редуктор с деталями, взятыми от цепной передачи комбайна «Херсонец-200», обеспечил передаточное число
,. 45 у 45 7 q^ред= — X — =7,9,
что и требовалось для реализации общего передаточного числа трансмиссии мотоблока №1.
Для надежной работы мотоблока необходимо производить проверочный или проектный расчет валов, осей, элементов рамы, деталей системы навески, подбор подшипников.
Конструировать, рассчитывать и строить мотоблок с помощью руководителя кружка, изготовляя часть деталей и подбирая детали -от списанных машин, могут учащиеся, на втором и третьем году обучения в кружке.
На первом году обучения в кружке учащиеся изучают назначение и возможности мотоблока, знакомятся с его устройством,
муфта
принимают активное участие в обсуждении будущей конструкции мотоблока. Их жажда деятельности удовлетворяется тем, что они сами разрабатывают и строят модели мотоблоков, на которых могут отрабатываться варианты будущей конструкции. Для изготовления моделей используются детали механического конструктора. Часть деталей делают сами учащиеся из проволоки, жести, картона, дерева. В качестве двигателя можно использовать простейший микроэлектродвигатель типа МД-4, работающий от батарейки. Батарейка на модели может устанавливаться вместо балластного груза или на транспортной тележке. Трансмиссия модели мотоблока выполняется из фрикционных (вместо зубчатых) и ременных (вместо цепных) передач. Шкивы передач вытачиваются из дерева. Их диаметры предварительно рассчитывают из условий потребного передаточного числа трансмиссии. На шкивы фрикционных передач для увеличения сцепления наклеивается резина. Вместо ремня используется тонкий шпагат, капроновая нить или леска.
Для младших кружковцев одним из привлекающих факторов должна являться атмосфера поиска и новаторства, возможность пофантазировать, поговорить и поспорить о разных технических решениях со старшими школьниками, конструрирующими и изготовляющими настоящую машину. Часть работ по изготовлению мотоблока должна поручаться начинающим кружковцам.
На втором году обучения в кружке учащиеся могут строить более простые мотоблоки одиночного назначения, затем конструкции мотоблоков могут усложняться и модифицироваться.
Одним из наиболее простых по конструкции и несложных в изготовлении является веломотоблок (рис. 5.11). За основу этого мотоблока берется велосипедная рама. Переднее колесо и вилка удаляются, руль закрепляется неподвижно. Вместо заднего велосипедного колеса устанавливается металлическое колесо от культиватора КРН-4,2. На колесе культиватора обрезается обод, 110
устанавливаются почвозацепы. Ступица колеса растачивается под подшипник № 203, изготавливается ось с распорными втулками. Для мотоблока использован двигатель Д-6, который через двухступенчатый редуктор связывается с ведущим колесом. Первая ступень редуктора цепная, взятая от мопеда, вторая ——ременная. Шкивы и ремень берут от турбины охлаждения трактора Т-40. Вместо седла устанавливается лапа культиватора или рыхлителя. На нижнюю часть рамы может устанавливаться окучник, взятый от культиватора КРН-4,2 или КОН-2,8.
Мотоблоки самодеятельных конструкторов, в том числе мотоблок № 1 (см. рис. 5.10), по своей компоновке, конструктивной схеме и возможностям приближаются, а по ряду показателей превосходят серийные мотоблоки, выпускаемые нашей промышленностью. Мотоблок № 1 имеет два ведущих колеса. Ведущие колеса диаметром 400 мм берутся от мотороллера или от граблей ГП1-14. Для увеличения сцепления на них устанавливаются почвозацепы. На промежуточные валы двухступенчатых редукторов устанавливаются шкивы клиноременной передачи, используемые в качестве ВОМ. Корпуса подшипников и подшипники для валов трансмиссии и ведущих колес взяты от списанных сельскохозяйственных машин. Они болтами крепятся к раме мотоблока. Рама мотоблока сварная из швеллеров № 5 и № 6.
С целью устойчивости мотоблоков при движении в заданном направлении передача момента на ведущие колеса может осуществляться через дифференциал. Однако проще вместо дифференциала использовать роликовую обгонную муфту свободного хода. Обгонная муфта с роликами (рис. 5.12) состоит из двух полумуфт: звездочки 1, соединенной с ведущим валом, обоймы 2, соединенной со ступицей колеса, и роликов 3, расположенных в клиновых пазах. При вращении вала и звездочки / по часовой стрелке ролик 3 закатывается в сужающуюся часть паза и заклинивается между полумуфтами, в результате происходит сцепление полумуфт и передача момента на колесо. Если колесо обгоняет ведущую звездочку 1, ролики 3 выкатываются из пазов, происходит расцепление колеса с валом.
При конструировании мотоблока большое внимание следует уделять способу навески и крепления агрегатируемых с ним ору-* дий. Конструирование унифицированного узла навески орудий, который позволял бы их быструю смену и надежное крепление, может служить актуальной темой для рационализаторов и изобретателей.
Конструктивная схема оригинального мотоблока с электроприводом на гусеничном шасси, разработанного в кружке юных конструкторов сельскохозяйственной техники села Ляды Псковской области, показана на форзаце 1. Питание электродвигателя можно осуществлять кабельное от электрической сети или от аккумуляторов, устанавливаемых на раму мотоблока. Рама / сварена из металлических труб и уголков. Ходовая часть собрана из алюминиевых катков 6 от теребилки комбайна, на которые надеты
гусеницы 7, изготовленные из цепей зернопогрузчика и самодельных металлических траков.
Несмотря на большое число конструктивных схем мотоблоков, поиски наиболее рациональной конструкции продолжаются.
Глава 6.
ТЕХНИКА ДЛЯ ПОСЕВА И ПОСАДКИ
Величина будущего урожая в значительной степени зависит от организации посева и посадки культур. Поэтому каждому кружковцу следует знать сроки посадки культур, нормы высева, семян, равномерность их распределения по полю и глубину заделки. Эти показатели формируют как нравственные, так и творческие качества человека. Например, от способа посева или посадки культур, т. е. порядка распределения семян по площади поля, зависят условия питания, освещенность, обеспеченность влагой и продуктивность растений. Способ посева или посадки также существенно определяет конструктивные особенности посевных или посадочных машин, возможности механизированного ухода за растениями и их уборки. Поэтому кружковцы должны ознакомиться с основами растениеводства, выяснить вопросы агротехники посева культурных растений и только после этого изучать вопросы механизации этих процессов и заниматься их развитием.
Ответ на многие из поставленных вопросов руководитель кружка сможет найти в настоящем пособии, что поможет ему в подготовке к занятиям по соответствующей теме программы кружка конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники, а также в организации работы кружка по конструированию и изготовлению моделей посевных и посадочных машин.
КЛАССИФИКАЦИЯ СЕЯЛОК И САЖАЛОК,ИХ УСТРОЙСТВО И РАБОТА
Рассматривая с учащимися сложную технику для посева и посадки культур, руководитель кружка отмечает, что для нормальной вегетации каждому растению необходимо обеспечить оптимальное количество питательной площади, влаги и света. Поэтому общие агротехнические требования к посеву и посадке культур предусматривают равномерное распределение семян или растений по площади участка в заданном количестве, заделку их на определенную глубину во влажную рыхлую почву, в оптимальные сроки, вместе с минеральными удобрениями. Существует несколько способов посева и посадки культур и внесения удобрений. Зерновые и бобовые культуры, травы и др. высевают рядовым, 412
перекрестным, узкорядным, ленточным, широкорядным и разбросным способами. Перекрестный способ предусматривает высев половины нормы семян в одном направлении, а второй половины в другом. При ленточном способе несколько рядков образуют ленты, которые чередуются через широкие междурядья. Разбросной способ обеспечивает равномерное распределение семян по полю без обозначения рядков и тем самым создает наилучшие условия для роста растений.
Пропашно-технические культуры высевают и высаживают гнездовым, квадратно-гнездовым, пунктирным и рядовым способами. Расстояние между гнездами в рядках и ширина междурядий зависят от культуры. Минеральные удобрения вносят сплошным, рядовым и гнездовым способами.
Агротехнические требования к сеялкам и посадочным машинам вытекают из почвенно-климатйческих условий, особенностей семян, технологии посева и посадки, высеваемой или высаживаемой культуры, способа внесения удобрений и других факторов, на которые следует обратить внимание учащихся.
Рядовые сеялки для посева зернобобовых культур должны высевать семена (близкие по размеру) на глубину 4——8 см, сохраняя норму высева. Отклонение от нее не должно превышать ±3%. Распределение семян по поверхности поля должно быть равномерным, с заданной шириной междурядий. Отклонение от заданной глубины заделки семян допускается не более ± 1 см.
Квадратно-гнездовые и гнездовые сеялки должны высевать в каждое гнездо одинаковое количество семян кукурузы или подсолнечника на глубину б——10 см. Дробление семян должно не превышать 1,5%. Не допускается отклонение от прямолинейности гнезд в продольном и поперечном направлениях более 止5 см, а от заданной глубины заделки семян ± 1 см.
Пунктирные сеялки должны размещать не менее 80% семян на заданном расстоянии друг от друга (3, 5, 8 см). Пропуски семян не должны превышать 2%, а их дробление 0,5%. Отклонение дт заданной глубины заделки семян (2—6 см) допустимо в пределах ± 1 см.
После прохода сеялок поверхность поля должна оставаться ровной, без семян на поверхности. .При посеве сеялки должны вносить удобрения.
Картофелесажалки высаживают калиброванные клубни рядовым и квадратно-гнездовым способами по грядам или гладкому полю на заданную глубину (до 20 см) с отклонением не более ±2 см. Не допускается повреждение клубней посадочными аппаратами. Машины должны выдерживать ширину междурядий (60——70 см) и расстояние между клубнями в ряде (25, 30, 35, 40 см).
Рассадопосадочные машины должны высаживать растения рядовым, гнездовым и квадратно-гнездовым способами. Растения высаживаются вертикально на глубину 3—15 см, без подгиба корней. При посааке должен обеспечиваться сплошной или порцион-
1131138 Заказ № 2019
113
113
ный полив растений. Высаженные растения в рядках размещаются прямолинейно. Запас рассады и воды на машине должен обеспечивать ее безостановочную работу на длине гона не менее 200 м. Машины для внесения удобрений должны равномерно их высевать и распределять по поверхности поля. Неравномерность допускается в пределах 15——25%.
Перечисленными выше агротехническими требованиями следует руководствоваться при разработке и создании малогабаритной посевной и посадочной техники.
Многообразие сеялок и сажалок, созданных в соответствии с назначением, агротехническими требованиями и возможностями энергетических средств, позволяет классифицировать их по ряду признаков.
По способу посева различают рядовые, узкорядные, гнездовые, квадратно-гнездовые, пунктирные и разбросные сеялки.
По назначению они делятся на универсальные (зернотравяные, зернобобовые и др.) и специальные (кукурузные, зерновые, свекловичные, овощные, хлопковые и др.) сеялки. Наиболее перспективные ——универсальные сеялки. Их применение уменьшает число потребных машин в хозяйстве, удешевляет стоимость посева. По способу агрегатирования с трактором они бывают прицепные и навесные.
Посадочные машины (картофелесажалки и рассадопосадочные машины) бывают рядовые и квадратно-гнездовые. По способу агрегатирования эти машины разделяют на прицепные и полуна- весные, навесные, а по конструкции рабочего органа — на дисковые, барабанные, элеваторные и др. Машины для внесения удобрений классифицируют по назначению, способам и видам вносимых удобрений.
Углубленное изучение посевной и посадочной техники, а также машин для внесения удобрений членам кружка следует начинать с экскурсии на машинный двор базового хозяйства. Рассматривая здесь их устройство и работу, руководитель указывает, что каждая машина состоит из рабочих и вспомогательных органов, которые выполняют технологический процесс. Он в общем виде сводится к тому, что семена, клубни, саженцы или удобрения, расположенные в емкостях, поступают самотеком или подаются принудительно к дозирующему устройству (высевающему или высаживающему аппарату). В нем формируется их поток, который попадает в бороздки, проделанные сошниками в почве.
Промышленность выпускает семейство зернотуковых универсальных рядовых прицепных сеялок. Их базовой моделью является зерновая сеялка С3-3,6 (рис. 6.1, а), предназначенная для рядового посева зерновых колосовых, крупяных и зернобобовых культур с одновременным внесением гранулированных удобрений в почву вместе с семенами.
К рабочим органам сеялки относятся: зернотуковый ящик, высевающие аппараты, семяпроводы, сошники, загортачи. К вспомогательным органам — рама, два пневматических опорно-при-
Рис. 6.1. Зерновая сеялка С3-3,6
водных колеса, прицепное устройство со спицей, гидроцилиндр, устройства для заглубления сошников, регулирования нормы высева зерна и удобрений, приводной механизм, приспособление для автоматического контроля и сигнализации работы высевающих аппаратов, заглубления сошников и связи с трактористом, подножные доски и др.
На раме сеялки / установлено два ящика 2, каждый из которых разделен на зерновую и туковую части. К днищу и задней стенке ящика крепятся высевающие аппараты для зерна 4 и удобрения 3. На зерновых, зернотравяных, овощных, льняных и лесных сеялках устанавливают катушечные высевающие аппараты с регулируемой длиной рабочей части катушки. Рабочим органом катушечного аппарата (рис. 6.1,6) является желобчатая катушка /3, закрепленная на валу 14 и помещенная в коробку 15. В нижней части коробки установлен регулируемой клапан 16. При высеве крупных семян зазор между клапаном и ребром муф- ты 17 увеличивают с помощью регулировочного болта 18 до 8—— 10 см. При выходе катушки 13 из коробки 15 выходное окно закрывается глухой муфтой, установленной на ее цилиндрическом хвосте. Пространство между катушкой и коробкой закрывается розеткой )9. При этом изменяется число высеваемых семян.
Двухдисковые сошники 8 и 9 сеялки (рис. 6.1, а), расположенные в два ряда, шарнирно крепятся к сошниковому брусу 11 и штангами соединены с валом заглубления. Высевающие аппараты соединяются с сошниками семяпроводами 5. За сошниками крепятся загортачи 7. Рама сеялки опирается на два опорно-приводных колеса 10. Катушки зерновых и туковых высевающих аппаратов приводятся в движение механизмом передачи от опорноприводных колес. Механизм подъема и опускания сошников приводится от гидроцилиндра /2.
Семена культур загружаются в зерновую, удобрения в туковую части ящиков. Самотеком они заполняют коробки высевающих аппаратов, катушками выбрасываются в семяпроводы, далее по 8* 115
раструбам сошников подаются в бороздки, проделанные дисками. Семена в бороздке зарываются самозасыпанием, а затем загорта- чами. Ширина захвата сеялки равна 3,6 м. Сеялка имеет 24 двухдисковых сошника, установленные на расстоянии 15 см друг от друга. Она заделывает семена на глубину .40——80 мм.
Модификации этой сеялки отличаются некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными специфичностью их работы и назначением. Например, сеялка СЗА-3,6 отличается от сеялки С3-3,6 тем, что вместо дисковых сошников имеет анкерные, а сеялка СЗО-3,6 имеет вместо двухдисковых сошников однодисковые.
Узкорядная сеялка СЗУ-3,6 оборудуется специальными дисковыми сошниками с шириной междурядий 7,5 см.
Зерновая сеялка СЗТ-3,6 имеет' дополнительный ящик для се・ мян трав и 23 анкерных сошника для их высева.
Зернотуковая прессовая сеялка СЗП-3,6 вместе с посевом прикатывает почву, где она подвержена ветровой эрозии. На ией установлены прикатывающие катки, от которых приводятся высевающие аппараты. При работе без прикатывания они вращаются от опорно-приводных колес сеялки.
Зериотукольняная сеялка СЗЛ-3,6 имеет килевидные сошники для высева семян льна и туков с узкорядным посевом.
Овощные навесные сеялки СОН-2, СКОН-4,2 предназначены для рядового, ленточного и широкорядного посевов овощных, бах- чев^1х, кормовых и других культур с одновременной нарезкой борозд и внесением удобрений. На сеялке СКОН-4,2 (рис. 6.2) вместо дисковых сошников можно установить полозовидные. Для на” резки поливйых борозд на сеялках устанавливают специальные отвалы.
Семена из семенного ящика, а удобрения из туковой банки подаются высеваидаими аппаратами по семя- и тукопроводам в 6о” розды, разрезанные сошниками, после чего засыпаются почвой и прикатываются катками. Глубина посева 2—5 см, с междурядьями 45, 60, 70, 90 см.
Рис. 6.2, Овощная сеялка СКОН-4,2:
/ — рама; 2 — семенной ящик： 3 — высевающий аппарат; 4 — туковысеваю- щий аппарат; 5 — и а веска; 6 — опорноприводное колесо; 7 —' бороздорез； 8 -^ сошиики; 9 — прикатывающее колесо
Выпускается несколько видов навесных, различной ширины захвата, гнездовых и пунктирных сеялок для посева пропашнотехнических культур (свеклы, кукурузы, хлопка и др.).
/ Свекловичная навесная сеялка ССТ-12А (рис. 6.3) проводит точный пунктирный посев калиброванных одноростковых семян сахарной свеклы и одновременно вносит минеральные удобрения в рядки. С приспособлениями сеялка может высеять дражирован- ные семена сахарной свеклы, просо, гречиху, сорго, фасоль и др. Основные рабочие органы сеялки (посевные секции) крепят к раме через параллелограммные подвески 4. На ней также устанавливаются туковысевающие аппараты 7, опорно-приводные колеса 5 с приводом 6, маркеры, подножная доска и автоматическая навеска. Посевная секция состоит из высевающего аппарата 9, полозовидного сошника 3, загортачей 2, пневматического прикатывающего катка 1 и шлейфа 10. Высевающий аппарат включает бункер 8 для семян, высевающий диск, на цилиндрической поверхности которого имеются три ряда ячеек в канавках, счесывающий ролик и клиновидные выталкиватели. Аппараты приводятся в действие от опорно-приводных колес. Полозовидный сошник состоит из тукового и семенного направителей, которые укладывают удобрения и семена в различные канавки и борозды.
Удобрения из туковысевающего аппарата по тукопроводам попадают в два смежных рядка и засыпаются почвой. Семена из бункера по одному попадают в ячейки высевающего диска (избыточные удаляются счесывающим роликом). Попадая в самое нижнее положение, они выбрасываются из ячеек выталкивателями и попадают на дно борозды рядом с удобрениями. Борозда с удобрениями и семенами закрывается загортачами, уплотняется катками, выравнивается и рыхлится шлейфом.
Маркеры образуют след для последующего прохода сеялки, они поднимаются и опускаются гидрофицированным механизмом.
При анализе устройства и работы сеялок различного назначения руководитель кружка обращает внимание учащихся на разнообразие и конструктивные особенности их рабочих органов. Главной рабочей частью сеялки любого назначения является высевающий аппарат, который обеспечивает точное дозирование семян с целью их равномерного распределения по площади поля. Поскольку семена культур имеют различные форму, массу, размеры, упругость, прочность, характер поверхности и для каждого из них требуется определенная площадь питания, то обеспечить их высев в соответствии с агротехническими требованиями высевающим аппаратом одной конструкции невозможно. Эти условия характерны и для высева минеральных удобрений. Поэтому создано много конструкций механических (катушечных, штифтовых, горизонтально- и вертикально-дисковых, мотыльковых, ложечных, щеточных, фрикционных, вибрационных и др.), пневматических и пневмомеханических высевающих аппаратов. Универсальность сеялки в основном определяется конструкцией высевающего аппарата. Пневматические высевающие аппараты универсальнее механических, их все больше применяют на сеялках [35].
Важными рабочими органами сеялки являются сошники (рис. 6.4). Они предназначены для образования бороздки, укладки в нее семян и заделки последних почвой. Так как для семян любой культуры необходимо образовать бороздку определенной формы и размеров с уплотнением или без уплотнения ее дна, на полях с различной подготовкой почвы под посев, то созданные сошники существенно различаются по принципу действия, геометрическим и конструктивным формам. Сошники универсализировать труднее, однако попытки такие делаются. При этом предпочтение отдается сошникам поступательного действия, несмотря на то, что они имеют более высокое тяговое сопротивление, чем сошники вращательного действия. Таким образом, конструкции современных сеялок еще не полностью отвечают не только агротехническим требованиям посева, но и широкому применению интенсивных технологий возделывания культур. Поэтому совершенствование их конструкций ведется за счет увеличения ширины захвата и емкостей для семян, применения новых рабочих органов, их приводов и изменения схем построения других частей,
В настоящее время в соответствии с Системой машин разрабатывается семейство широкозахватных бессцепочных сеялок.
a ——анкерный; 6 ——килевидный; в ——полозовидный; г ——трубчатый; ° — лапчатый; е — дисковый
В основу их конструкций положена схема независимых секций [36]. В мировой практике все большее применение находят широкозахватные сеялки с пневматическими централизованными высевающими системами [52]. Совместными усилиями научно- исследовательских и конструкторских организаций разработана и внедрена в производство широкозахватная пневматическая зерновая сеялка-культиватор СЗС-14 (рис. 6.5). Конструктивная особенность этой машины состоит в ее компоновке, а также в том, что на 63 сошника она имеет два высевающих аппарата-дозатора. У большинства существующих сеялок для каждого сошника имеется свой высевающий аппарат. Кроме этого, секционная компоновка сошниковой части позволяет резко увеличить ширину ее захвата (до 14,4 м)・ 飞
Сеялка состоит из двух независимых частей: семенного бункера / (емкостью 3 м3) с пневмо-механической высевающей системой 2, установленного на раме с ходовыми колесами 13, и сошниковой группы 4 с распределительной системой. С помощью этих устройств сеялка может вести посев зерновых культур как по
стерневым, так й по подготовленным фонам, а также использовать культиваторную часть самостоятельно для почвообработки. Обе части сеялки соединяются между собой шарнирно и с помощью сницы 11 и сцепного устройства /2.
Высевающая система сеялки состоит из двух вентиляторов 16, приводимых от ВОМ трактора /7, двух дозаторов 15 катушечного типа, которые приводятся от ходовых колес передней части. Под дозаторами размещены эжекторные устройства 14, включающие камеру, изготовленную совместно с корпусом дозатора, и конфузор с диффузором. Норма высева каждого дозатора регулируется изменением рабочей длины желобчатой катушки.
Распределительная система 5 расположена на сошниковой части сеялки. В нее входят одна семиструйная делительная головка 5 с колонной первой ступени распределения и семь девятиструйных делительных головок 7 с колоннами второй ступени распределения. Равномерность распределения семян головками обеспечивается наличием гребнистой поверхности в колоннах. Равномерность распределения семян в делительных головках регулируется смещением отражателя в направлении его отклонения. Высевающая система сеялки допускает неравномерность высева семян в пределах 4—6%. Распределительная и высевающая системы соединяются между собой трубопроводом 3.
Сошниковая часть сеялки включает семь секций, каждая из которых имеет девять нарольниковых или лапчатых сошников /О, прикатывающие катки 9 и транспортное колесо 8.
Из бункера высевающей системой семена подаются в распределительную систему и отсюда попадают в бороздки, которые образуются сошниками. Катки прикатывают посев, что улучшает заделку семян. В многосеялочных посевных агрегатах сеялку обслуживают рабочий и механизатор, а сеялку СЗС-14 ведет механизатор и он же ее обслуживает.
Рис. 6.5. Широкозахватная пневматическая зерновая сеялка СЗС-14
Рис. 6.6. Схема посевной секцииРис. 6.6. Схема посевной секции22
Рис. 6.6. Схема посевной секции
Рис. 6.6. Схема посевной секции
2
2
Сеялка универсальная пневматическая навесная СУПН-8 предназначена для пунктирного посева кукурузы, подсолнечника и других пропашных культур с одновременным внесением минеральных удобрений. На раму сеялки с двумя опорными колесами и навеской крепят восемь посевных секций, четыре туко- высевающих аппарата н центробежный вентилятор. Посевная секция (рис. 6.6) состоит из пневматического высевающего аппарата / с бункером для семян 2, полозовидного сошника 4, прикатывающего колеса 3, привода высевающего диска и ворошителя. Высевающий аппарат за счет вакуума через диск с отверстиями отбирает семена из общей массы. После заполнения вакуума семена падают на дно бороздки с пунктирным распределением. Таким образом, на сеялке СЗС-14 применяется нагнетательная высевающая система, а на сеялке СУПН-8 — вакуумная. Такие сеялки, несомненно, вызовут интерес у кружковцев при разработке и изготовлении их действующих моделей.
На машинах для внесения минеральных удобрений широко применяют катушечно-штифтовые (рис. 6.7, а), тарельчатые (рис. '6.7, б), дисковые (рис. 6.7, в) и другие высевающие аппараты, которые обеспечивают равномерное дозирование и распределение туков под почву или на ее поверхность. В технологиче-
ский процесс этих устройств входят две фазы: вынос слоя удобрений к высевному окну и сбрасывание их в тукопровод или на поверхность поля. Устройство и работа их несложны, в чем можно удостовериться, рассматривая туковые сеялки, приспособления для внесения удобрений и разбрасыватели удобрений во время экскурсии кружковцев на машинный двор базового хозяйства. Туковысевающие аппараты пропашных сеялок и культиваторов (АТД-2, АТ-2А) могут использоваться при разработке и изготовлении малогабаритной туковой сеялки к мотоблоку или микротрактору.
При использовании сеялок основное внимание уделяется выполнению агротехнических требований посева, так как от их выполнения зависит урожай высеваемой культуры. Поэтому каждая марка сеялки предусматривает регулирование равномерности и нормы высева семян и удобрений, глубины их заделки, ширины междурядий, давления на почву сошников, одновременности высева семян всеми высевающими аппаратами. У некоторых сеялок предусматривается перестройка на высев семян других культур.
На многих сеялках устанавливаются электронные устройства для автоматического контроля работы высевающих аппаратов, уровня семян в банках, заглубления сошников, дистанционной связи между сеяльщиком и трактористом, механизмы управления отдельными частями с помощью гидравлических устройств [20]. Все это позволяет обслуживать агрегаты одним трактористом-ма' шинистом и качественно выполнить работу. Регулирование проводят только исправных и правильно собранных сеялок по специальной методике. Для этого сеялку ставят на ровную площадку или под все сошники устанавливают ровную доску. /
Посадочные машины отличаются от посевных, так как на них применяются не высевающие, а высаживающие аппараты дискового или цепочно-конвейерного типов, которые захватывают клубни или рассаду и раскладывают их по бороздкам на заданном расстоянии. Для захвата клубней используются специальные ложечки, а для захвата рассады или черенков — рассадодержатели. Эти устройства крепятся на дисках или конвейерных цепях. Устройство и работа сошников и вспомогательных органов у сажалок мало отличаются от тех, которые применяются на сеялках.
Руководитель кружка помогает учащимся разобраться с конструктивными особенностями устройствами и работы этих машин на примерах серийных образцов. При этом целесообразно совместно подумать над их совершенствованием либо созданием новых, так как существующие машины сложны, имеют низкие рабочие скорости, а следовательно, и низкую производительность.
Картофелесажалки выпускаются различных типов: навесные, полунавесные, четырех- и шестирядные для рядовой и квадратно- гнездовой посадки с междурядьями, равными 60, 70 и 90 см, с одновременным внесением минеральных удобрений.
Полунавесная шестирядная картофелесажалка СКМ-6 (рис. 6.8) состоит из трех секций, закрепленных на раме, туковысевающих 122
Рис. 6.9. Посадочная секция рассадопосадочной машины СКН-6А
аппаратов 9, стабилизатора хода, пневматических опорных колес 8, подножной доски J3, привода и прицепного устройства. Секция включает бункер 72, два ложечно-дисковых посадочных аппарата 10, два сошника 6 с заделывающими дисками 2 и боронками 1, Бункер 12 имеет наклонное дно с встряхивателями 3 и в передней стенке окно с заслонкой 7J. Продолжением дна бункера является питательный ковш 4 с ворошителем и шнеком 5. Посадочный аппарат 10 состоит из диска с вычерпывающими ложечками и зажимами.
Сошник 6 килевидного типа состоит из корпуса, закрепленного на кронштейне, штанги и копирующего колеса 7.
Рабочие органы сажалки и туковысевающие аппараты 9 приводятся от вала отбора мощности трактора через систему передач.
Клубни картофеля с помощью встряхивателя и ворошителя
поступают из бункера в питательный ковш и далее с помощью шнека к вычерпывающему ложечно-дисковому аппарату. Придви- жении диска в массе клубней открытые ложечки захватывают по одному клубню. В этот момент зажимы отводятся с помощью рычагов, упирающихся в шину. При выходе ложечек из питательного ковша рычаг сходит с шины и зажим под действием пружины прижимает клубень к ложечке. При подходе ложечки с клубнем в нижнее положение зажим отводится и клубень через отражатель попадает в сошник и на дно борозды. Сюда же поступают удобрения и присыпаются слоем почвы. Заделывающие диски закрывают борозду, а при гребневой посадке создают гребни.
Расстояние между клубнями в рядке 20——32 см достигается изменением скорости вращения посадочного диска путем подбора соответствующих звездочек привода. Глубину посадки (до 20 см) регулируют положением копирующих колес сошников.
Клубни картофеля загружаются в бункер автосамосвалом или вручную.
Другие картофелесажалки (например,. СН-4Б-1, КСН-90, СКС-4) имеют рабочие и вспомогательные органы, аналогичные рабочим и вспомогательным органам сажалки СКМ-6. Картофелесажалка САЯ-4, предназначенная для посадки яровизированных клубней, имеет ложечно-цепочные посадочные аппараты.
Рассадопосадочные машины предназначены для рядовой посадки безгоршечной и горшечной рассады овощных и эфиромасличных культур с шагом посадки от 21 до 70 см и шириной междурядья 60, 70, 80, 90 см. Поскольку рабочая скорость этих машин составляет 0,5——3,5 км/ч, то тракторы должны иметь ходоуменьшители.
Навесная рассадопосадочная машина СКН-6А состоит из полого бруса с кронштейнами, к которому шарнирно кревдтся посадочные секции, опорно-приводных колес и механизма привода, системы полива, навесного устройства, стеллажей для запаса рассады, тента для защиты сажальщиков от солнца и маркеров.
Посадочная секция (рис.6.9) такой машины состоит из посадочного аппарата дискового типа 6, сошника J4, рыхлящей лапы Л прикатывающих катков 12, рамы 15 с сиденьем для сажальщиков 3 и ящика для рассады 7.
На диске посадочного аппарата радиально крепятся от трех до 12 рассадосажателей 5、Рассадосажатель представляет двуплечий рычаг J0, на один конец которого надето две резинки //, а на другом установлен вращающийся ролик 9. Каждый рассадосажатель пружиной 2 прижимается к диску. Он открывается в верхнем (для укладки рассады) и нижнем (для высадки рассады) положениях, когда ролик накатывается на скобу-раскрыва- тель.
Сошник килевидного типа с высокими- и длинными щеками, угол между которыми можно изменить, что позволяет получить ширину борозды, соответствующую размерам корневой системы рассады или горшочков. Глубину хода сошников регулируют перестановкой прикатывающих катков в пределах 8—22 см. Перед
сошниками установлена рыхлящая лапа, которая может углубляться на 8—16 см.
Движение на посадочные аппараты передается цепной передачей через трансмиссионный вал от опорно-приводных колес машины.
В систему полива машины входят баки для воды емкостью 1160 л, которые крепятся на тракторе, трубопроводы, эжектор для набора воды в баки, трубки и краны 2, поливные бачки 4, установленные на раме каждой посадочной секции. Опрокидывание бачка производится в момент высадки рассады.
Рабочий процесс машины начинается с прокладки рыхлящей лапой глубокого следа в почве, по которому идет сошник, образуя борозду. В момент подхода рассадосажателя к сажальщику ролик набегает на скобу-раскрыватель и он раскрывается. Закладывая рассаду корнями к себе, сажальщик удерживает ее, пока не закроется рассадодержатель, т. е. пока ролик не сойдет со ско- бы-раскрывателя. Далее рассада, вращаясь вместе с диском, попадает в пространство между щеками сошника. В это время ролик набегает на вторую скобу-раскрыватель и освобождает растение, которое устанавливается в борозде вниз корнями. При этом опрокидывается бачок с водой и растение поливается. Полив можно вести и сплошной струей.
Вертикальная посадка рассады обеспечивается при равенстве линейных скоростей движения машины и посадочного диска, направленных в разные стороны, т. е. абсолютная скорость рассады в момент посадки равна нулю. После этого прикатывающие катки закрывают борозду и уплотняют почву вдоль высаженного рядка растений.
Все рассадодержатели машины в момент высадки рассады должны открываться одновременно. Шаг посадки регулируется изменением числа рассадосажателей на диске посадочного аппарата. Например, при шаге посадки 70 см на диске оставляют три рассадодержателя, а при шаге 60 см ——четыре.
МОДЕЛИ ПОСЕВНЫХ И ПОСАДОЧНЫХ МАШИН,ИХ РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Моделирование, разработка и изготовление малогабаритных посевных и посадочных машин в настоящее время в сельских школах развития не получили, хотя предпосылок для этого вполне достаточно. Учащиеся часто видят работающие сеялки и сажалки. Они изучают устройство и работу некоторых из них на уроках трудового обучения, а также работают на этих машинах. Между тем техническое творчество здесь сводится в основном всего лишь к разработке и изучению простейших ручных орудий, облегчающих высев семян или гранулированных удобрений (рис. 6.10). Несмотря на то, что их работа и устройство не нуждается в подробном описании, так как они напоминают первые образцы этих
汇汇CQCQ
汇
汇
CQ
CQ
Рис. 6.10. Ручная сеялка:
орудий, однако и при их создании учащиеся проявляют творчество. Например, ручная микросеялка имеет конструктивную возможность высевать семена различных размеров на разную глубину, а у туковой сеялки регулируются дозы внесения удобрений. Кружковцы могут выполнять работы по усовершенствованию рабочих органов серийных посевных и посадочных машин, например совершенствовать дисковые высевающие аппараты для более точного выполнения пунктирного посева, сошники для более ровной укладки семян по дну бороздки или более равномерного их разбрасывания. На рассадопосадочных машинах требуют улучшения конструкции рассадосажателя с тем, чтобы они могли надежно удерживать и не ломать рассаду любой овощной культуры (помидоры, баклажаны, перец, капуста и т. д.). Картофелесажалки имеют малую емкость бункеров для семян, и их часто приходится загружать вручную. На рядовых зерновых сеялках до сих пор работает сеяльщик, который в пыли, под открытым небом весь рабочий день ездит на агрегате. Таким образом, большинство рабочих и вспомогательных органов посевных и посадочных машин нуждаются в совершенствовании, поэтому для кружковцев здесь широкое поле деятельности.
Действующие модели или рабочие микросеялки, микроразбрасыватели удобрений и микросажалки к мотоблокам пли микротракторам в настоящее время встречаются редко. Еще # 60-х годах промышленность нашей страны к садово-огородному трактору СОТ выпускала малогабаритную сеялку СОМ. На раме с навеской этой сеялки крепятся высевающие секции, их число может изменяться в зависимости от ширины междурядий высеваемой культуры. Секция (рис. 6.11) сеялки СОМ состоит из бункера для семян 3, мотыльково-дискового высевающего аппарата 4, Полозовидного сошника 6, переднего колеса 1 и прикатывающего катка 5. Высевающий аппарат, расположенный в нижней части бункера, имеет три сменных диска. Мотылек высевающего аппарата приводится от переднего колеса секции через коническую передачу 2. Такая секция, несложная по конструкции, может служить образцом для моделирования.
Изготовлять действующие модели, копируя сеялки и сажалки, в условиях школы трудно, так как большинство этих машин сложны по устройству, особенно их рабочие органы (высевающие аппараты и сошники), а также многие детали. Поэтому их изготовление целесообразно вести смешанным способом, т. е. сложные детали и даже узлы (высевающие или высаживающие аппараты, сошники, звездочки, цепи, валы, оси, подшипники, метизы, катки и др.) использовать из серийных машин, а несложные детали и узлы изготовлять в условиях школы либо базового хозяйства. Этим методом следует изготовлять рабочие органы малогабаритных посевных и посадочных машин и машин для внесения удобрений.
Процесс моделирования, совершенствования или изготовления посевной малогабаритной техники начинается с изучения ее устройства и работы на примерах образцов серийных машин, имеющихся в школе либо базовом хозяйстве. При этом в соответствии с тематическим планом кружка выбирается нужная машина и рассматривается ее конструктивное и технологическое несовершенство. Затем можно начать проектирование новой малогабаритной сеялки в соответствии со стадиями конструирования, определенными стандартом. Все выявленные недостатки обсуждаются и записываются, перед учащимися ставятся задачи и намечаются пути их решения, прийимается компоновка действующей модели или рабочего образца в соответствии с агротехническими требованиями. Затем принимается решение, какие детали и узлы будут взяты от серийной списанной машины и какие будут изготовлены или взяты от других списанных машин.
Из рабочих органов сеялок и посадочных машин можно сделать различные действующие модели, которые могут использоваться как наглядные пособия при изучении их устройств и работы. При этом вырезается часть корпуса высевающего аппарата, чтобы были видны внутренние детали' и их взаимодействие. После аппарат устанавливают на подставку, на приводном валу крепят ручку, которой он приводится в действие. Сошники
Рис. 6.12. Малогабаритная овощнаясеялка:
/ — каток; 2 — сошник； 3 — семяпровод; 4 — высевающий аппарат； 5 — бункер; 6 — опорно-приводное колесо; 7 — цепной привод
устанавливаются на подставках каждый отдельно. В качестве действующей модели можно использовать посевные или посадочные секции в сборе, установив каждую на подставку. Каждую модель окрашивают разным цветом. Эти наглядные пособия могут пополнить кабинет по сельскохозяйственным машинам.
Используя основные части овощной сеялки СОН-2,8А, можно - создать малогабаритную сеялку для мотоблока либо микротрактора (рис. 6.12). Геометрические размеры этой машины и ее ра/ бочих органов позволяют без особых затруднений перестроить ик в малогабаритный вариант. Катушечный высевающий аппарат, примененный на сеялке, высевает как многие овощные, так и зер\ новые и травяные культуры. Основные конструктивные изменения могут свестись к тому, что ширина сеялки уменьшится до 1,2 м (берется одна половина). Под бункером берется четыре высевающих аппарата. Семяпроводы укорачиваются на 30 см. Четыре дисковых или полозовидных сошника размещаются под высевающими аппаратами. Высота малогабаритной сеялки будет 0,6 м. Если сеялка предназначена для агрегатирования с мотоблоком, то приводить в движение ее высевающие аппараты можно от его ходового колеса. Если она агрегатируется с микротрактором, то на ней устанавливают ходовые колеса и от одного из них будут приводиться высевающие аппараты. В случае, когда высота сеялки существенно уменьшится, ходовые колеса необтодимо заменить на колеса с меньшим размером. Навеска или прицепное устройство машины делается таким, которое обеспечивает надежную связь с энергетическим средством.
Подобным образом можно разработать и создать малогабаритные одно- или двухрядные картофелесажалки, рассадопосадочные машины, а также сеялки для подпочвенного или поверхностного внесения удобрений, которые эффективно будут использоваться как на пришкольном участке, так и в ученических производственных бригадах.
Ширина захвата любой создаваемой малогабаритной сеялки или сажалки должна быть больше ширины колеи энергетического средства, так как в противном случае его ходовые колеса будут переуплотнять почву, на которой уже высеяны семена.
При разработке, создании и подготовке к работе посевных и посадочных машин на этапе эскизного проектирования возникает необходимость в определении некоторых показателей.
Число сошников, которые можно установить на сеялку или сажалку, определяется отношением расстояния между серединами крайних сошников L к ширине заданного междурядья b:L/b = =m'+。， где а ——остаток от деления, который отбрасывается. К полученному значению тх прибавляется единица, сумма показывает, сколько сошников можно установить на машине （m=m，+l）. Ширина захвата сеялки или сажалки В = Ьт.
На норму высева регулируются все высевающие аппараты, при этом необходимо знать минимальную и максимальную нормы высева семян различных культур. Количество семян, высеваемое, например, катушечным аппаратом, изменяется уменьшением или увеличением рабочей длины катушки и ее частоты вращения. Поэтому при регулировании на заданную норму. устанавливают рабочую длину катушек и нужное передаточное число на приводе сеялки. При этом необходимо всегда стремиться к тому, чтобы рабочая длина катушек была наибольшей, а передаточное отношение привода высевающих аппаратов сеялки наименьшим. Однако при регулировании это условие не всегда можно выдержать. У серийных сеялок и сажалок рабочие скорости ограничены агротехническими требованиями и колеблются в пределах 0,5— 11 км/ч, у малогабаритных машин они могут быть 0,5—4 км/ч.
Важным показателем эффективности работы сеялки является масса семян, которую высевают высевающие аппараты сеялки, движущейся со скоростью v:
GBndKnt号 10 000
где G ——заданная норма высева семян, кг-га; S ——ширина захвата сеялки; 2к ——диаметр колеса сеялки; nt ——число оборотов приводного колеса за время 力 Расчетные показатели проверяются экспериментально при регулировании сеялки на данную норму высева. Для этого сеялки ставят на подставки, освобождая приводное колесо. В бункер засыпают семена. Под высевающие аппараты или семяпроводы устанавливают коробочки или подвеши- вают мешочки. Прокрутив приводное колесо на nt оборотов, собирают семена, взвешивают и сравнивают с расчетным показателем qt・ Если фактический высев больше расчетного, то следует уменьшить рабочую длину катушек либо, изменив передаточное отношение передачи, уменьшить их частоту вращения; в противном случае все делается наоборот.
При выборе типа передачи для привода диска высевающего аппарата, производящего пунктирный посев, необходимо знать передаточное число « —пк/пд, где пк — частота вращения приводного колеса, равная при заданной скорости движения сеялки ис> Пд——частота вращения диска высевающего аппарата при числе ячеек z и шаге размещения семян в рядке I: n^Vcfbz.'
Тогда передаточное число от приводного колеса сеялки к диску высевающего аппарата u=lyJndK, Привод может быть одио- и миогоступеичатым (цепным или шестеренчатым). Для этого используются звездочки, цепи и шестерни со списанных сеялок или других машии, так как изготовить их в условиях школы или базового хозяйства очень трудно. Подобные технологические и кинематические показатели следует определять при разработке и изготовлении сеялок или сажалок с другими типами высевающих аппаратов.
Если ширима сеялки или сажалки больше ширимы колеи энергетического средства, то агрегат необходимо водить по следу маркера, в противном случае будет нарушаться стыковка рядков. Агрегат следует водить по следу маркера правым колесом либо ведущим колесом одноколесного мотоблока. В обоих случаях иа сеялках устанавливают правый и левый маркеры. Каждый из иих состоит из кронштейна (труба диаметром 15——20 мм или уголок 20x20 мм) со сферическим вращающимся диском (диаметром до 200 мм) на конце. Поднимаются и опускаются маркеры вручную. Длиной вылета маркера считается расстояние от середины крайнего междурядья до его борозды. При вождении агрегата челночным способом по следу маркера ведущим колесом одноколесного мотоблока длина левого и правого вылетов маркера одинакова:
^прав-—^лев=~—
При вождении агрегата челночным способом правым колесом по следу маркера длина вылета правого и левого маркеров будет различной:
т B + 力一77 . / B + b + Н-
LupaB= ~； ЬЛев— ~,
где Н ——расстояние между осями колес.
Работающий высевающий аппарат появился еще в XVI в., ио до сих пор оптимального решения для создания универсального и надежного устройства нет. Подсчитано, что только из-за неравномерной и неправильной укладки семян в рядках ежегодные потери пшеницы составляют пятую часть ожидаемого урожая. Сложившиеся основные способы посева культур (рядовой, гнездовой, пунктирный и др.) не являются равиоцеииыми для любой из них. При этом в междурядьях почва ие используется. Особенно это ощущается при широкорядных посевах. Разбросной (безрядко- вый) посев позволяет почти полностью использовать «площадь - питания» почвы, что повышает урожай культуры на 15—20%. Этот способ посева может выполняться с помощью сошииков в форме стрельчатых культиваторных лап. Семена заделываются в почву с помощью или цеитробежно-дисковых (рис. 6.13, а), или ■ центробежио-коиусиых (рис. 6.13, 6) высевающих аппаратов; в ； последнем случае семема разбрасываются по поверхности почвы,
Рис. 6.13. Высевающие аппаратыРис. 6.13. Высевающие аппаратыРис. 6,14. Ленточная сеялка:Рис. 6,14. Ленточная сеялка:/ — заделывающие . отвалы； 2 — рулон посевной ленты; 5 — сошник/ — заделывающие . отвалы； 2 — рулон посевной ленты; 5 — сошник
Рис. 6.13. Высевающие аппараты
Рис. 6.13. Высевающие аппараты
Рис. 6,14. Ленточная сеялка:
Рис. 6,14. Ленточная сеялка:
/ — заделывающие . отвалы； 2 — рулон посевной ленты; 5 — сошник
/ — заделывающие . отвалы； 2 — рулон посевной ленты; 5 — сошник
Однако и эти устройства не обеспечивают оптимального размещения семян по полю. Тем более их потом трудно заделать в почву. Между тем пневматические высевающие аппараты и разбрасыватели меньше других реагируют иа технологические свойства семян и тукоудобрений (размеры, форма, прочность, сыпу* честь и т. д.). Такими же свойствами обладают и водоструйные высевающие аппараты.
Определенный интерес в равномерном распределении семян по поверхности поля представляет ленточная сеялка. Оиа укладывав ет на поле водорастворимую ленту, на которой закреплены семена культуры с определенным расстоянием друг от друга (рис. 6.14). Рулоны посевной ленты готовятся заранее в промышленных условиях, затем доставляются в поле и специальной сеялкой заделываются в почву.
Почти пять столетий человечество бьется над созданием универсальной сеялки, которая высевала бы любую культуру в строгом соответствии с ее агротехническими требованиями. И хотя опробованы сотии вариантов, ио ии одни из иих ие стал обнадеживающим. Однако сегодня, опираясь на достижения научно- технического прогресса, можно надеяться иа скорую разработку и создание таких универсальных машии, которые смогут в строгом соответствии с агротехническими требованиями выполнить посев и посадку культур и равномерно распределять удобрения. Вклад в решение этих задач может вмести кружок конструирования малогабаритной сельскохозяйствеииой техники.
Глава 7.
МЕХАНИЧЕСКИЕ КОСИЛКИ
Развитие животноводства и повышение его пр од у кт и в ности неразрывно связаны € созданием прочной кормовой базы. Каждый
1311319*
131
131
член кружка должен понимать, что производство мяса, молока, яиц и других продуктов животноводства для населения нашей страны зависят в большой степени от производства кормов, заготовляемых из трав. Одно- и многолетние травы в нашей стране занимают свыше 60% посевных площадей кормовых культур. Это позволяет заготавливать миллионы тонн сена, сенажа, силоса, травяной муки, гранул и брикетов. Однако существующий комплекс кормозаготовительных машин не обеспечивает получения высококачественной продукции и 'полного сбора биологического урожая культур./
'Разбирая вопросы уборки трав и применяемые средства меха/ иизации, рассмотренные в пособии, руководитель кружка и уча-v щиеся найдут немало интересных и важных объектов для конструирования и изготовления малогабаритной сельскохозяйственной техники.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОСИЛОК,ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
Малогабаритные косилки занимают существенное место в техническом творчестве школьников, учащихся профессионально- технических училищ и конструкторов-любителей. Некоторые их модели выпускаются промышленностью. Однако моделирование этих машин в основном опирается на производственные образцы. Поэтому руководитель кружка должен помочь учащимся изучить назначение, устройство и работу различных тракторных и само^ ходных косилок и особенно глубоко рассмотреть конструктивные особенности их основных рабочих органов. Это будет способствовать творческому подходу каждого из них в поиске новых схем и принципов работы косилочной техники.
Косилки предназначены для скашивания различных трав. Отдельные конструкции этих машин предусматривают разбрасывание скошенных растений в прокосе, плющение стеблей и их укладку в валки на поверхности поля или измельчение стеблей и погрузку сечки в транспортные средства. Агротехнические требования к косилкам вытекают из необходимости сбора максимального урожая высококачественного сена и сохранения угодий. Кошение начинают в период начала колошения злаковых трав или бутонизации бобовых и^ заканчивают не позднее начала цветения растений. Косилки должны хорошо копировать микрорельеф полей, чтобы срезать стебли на заданной высоте (4—8 см) и качественно (без ступеней, смятий, разрывов, тереблений стерни). Равномерное их разбрасывание или укладка валками в прокосе так, чтобы они не попадали под колеса, способствуют быстрому подсыханию сена. Средняя длина частиц травяной резки может изменяться от 1 до 20 см, а степень плющения стеблей до 80%.
Современная наука и практика располагают большим разнообразием косилок, поэтому их классифицируют по ряду признаков:
по видам выполняемых процессов (скашивание стеблей и разбрасывание их в прокосе; скашивание стеблей и укладка их в валки; скашивание стеблей и их плющение, разбрасывание в прокосе или укладка в валки; скашивание стеблей, их измельчение и погрузка травяной сечки в транспортное средство);
по способу агрегатирования с энергетическим средством (ручные, прицепные, навесные, полунавесные и самоходные);
по числу установленных режущих аппаратов (один и более); по расположению ревущих аппаратов (спереди, сзади, сбоку); по типу режущих аппаратов (сегментно-пальцевые, беспаль- цевь© роторные и др.);
по типам измельчительных и плющильных аппаратов и другим признакам.
Косилки любого назначения и конструктивной сложности состоят из рабочих и вспомогательных органов.
Рабочим органом однобрусной навесной косилки КС-2,1 (рис. 7.1) является сегментно-пальцевый режущий аппарат 4. К ее вспомогательным органам относятся рама 3, подвеска /, привод 2. Ширина захвата равна 2,1 м.
Самоходная косилка-плющилка КПС-5Г (рис. 7.2) — более сложная машина. Ее главными рабочими органами являются за-
Рис. 7.3. АппаратыРис. 7.3. Аппаратыподпорного среза стеблей:подпорного среза стеблей:а — сегментно-пальцевый； 6 — беспальцевыйа — сегментно-пальцевый； 6 — беспальцевый
Рис. 7.3. Аппараты
Рис. 7.3. Аппараты
подпорного среза стеблей:
подпорного среза стеблей:
а — сегментно-пальцевый； 6 — беспальцевый
а — сегментно-пальцевый； 6 — беспальцевый
ламывающий брус & мотовило /, режущий аппарат 2 и падающий шнек 3, составляющие жатку. К ним также относятся плющильные вальцы 4 с валкообразующим устройством. На раме косилки установлены двигатель 5, трансмиссия с ходовыми колесами 6 и кабина с органами управления 7. Ширина захвата равна 5 м.
Обе косилки скашивают травы. Если первая тут же укладывает срезанные стебли в покосе для просушки, то вторая плющит их, образует валок (любой ширины) и укладывает его на стерню тоже для просушки.
Главным процессом, который выполняет любая косилка, является срезание стеблей трав. Чтобы разобраться в его особенно- $34
стях, необходимо познакомить кружковцев с конструктивйъ^щ и кинематическими схемами известных режущих аппаратов этих машин.
В основе работы любых режущих аппаратов используется подпорный или бесподпорный принцип срезания растений.
Сегментно-пальцевые и беспальцевые режущие аппараты под- порного срезания растений широко распространены во всем мире. Сегментно-пальцевый режущий аппарат состоит из пальцевого бруса и подвижного сегментного ножа, который срезает стебли при скоростях 1,5—3 м/с. В таком аппарате режущая пара (рис. 7,3, а) включает подвижный сегмент 2 и неподвижную про- тиворежущую пластину пальца 1. Сегмент подводит стебель к противорежущей пластине пальца и, защемляя его в растворе лезвий обеих деталей, срезает по принципу работы ножниц. Для повышения надежности и качества срезания тонких и мягких стеблей трав над противорежущей пластиной пальца устанавливают перовидный отросток 3. Однако при срезании толстых стеблей его убирают, так как он ухудшает качество среза, а энергозатраты повышаются.
Сегментно-пальцевые режущие аппараты имеют следующие геометрические и кинематические параметры: t — шаг режущей части (расстояние между осевыми линиями сегментов); ^0 — шаг противорежущей части (расстояние между осевыми линиями пальцев); S ——ход ножа (его перемещение из одного крайнего положения в другое). В зависимости от соотношения приведенных параметров сегментно-пальцевые режущие аппараты бывают нормального резания с одинарным, двойным и некратным ходом ножа, а также низкого и среднего резания.
Аппарат нормального резания с одинарным пробегом ножа (рис. 7.4, а) имеет равные значения параметров: с t=t°=S = = 76,2 мм применяется на режущих аппаратах для срезания тонкостебельных культур, ^=90 мм имеют аппараты для срезания толстостебельных культур. Аппарат нормального резания с двойным пробегом ножа (рис. 7.4, 6)имеет соотношение параметров； 2^=2^0=5=152,4 мм или 2^= 101,6 мм. Эти аппараты применяются на косилках и жатках.
Аппарат нормального резания с некратным ходом ножа имеет соотношение: Kt=Kto=S; 1VKV2; /=%=7б£; 5= 140 мм.
Режущий аппарат низкого резания (рис. 7.4, в) имеет уменьшенный шаг противорежущей части: /=2办=S=76,2 мм или /=101,6 мм. Его применяют на косилках и комбайнах. Режущий аппарат низкого резания позволяет снизить высоту среза стеблей.
Аппарат среднего резания (рис. 7.4, г) имеет соотношения: f=Kfo=S=76,2 или /=101,6 мм, если 1,2</С< 1,4. Подобные типы режущих аппаратов применяют на малогабаритных сенокосилках. Для них характерны значительные знакопеременные инерционные силы, передаваемые на ручки оператора.
Беспальцевый режущий аппарат состоит из двух подвижных
Рис. 7.5. Режущие аппаратыбесподпорного среза
или одного подвижного, другого неподвижного, сегментов. В таком аппарате режущая пара включает два противоположных лезвия сегментов (см. рис. 7.3, 6), которые срезают стебель с опорой в одной точке. Параметры этого аппарата характеризуются соотношением f=S=76,2 мм. Наибольшее распространение на серийных косилках и жатках получили аппараты, у которых один сегментный нож подвижный, а другой неподвижный. На малогабаритных косилках используют режущие аппараты с двумя подвижными сегментными ножами. Применение этих аппаратов позволяет снизить высоту среза стеблей и увеличить сбор урожая на 10—15%.
На качество среза стеблей и затраты энергии у режущих аппаратов подпорного резания влияют угол заточки, острота и насечка лезвий сегмента, а также зазор между ним и противорежу- щей пластиной. Чем меньше угол заточки (19—25°) и больше острота (25—30 мкм) лезвия сегмента, тем лучше его режущая способность. Шаг насечки лезвия должен быть в 2—3 раза меньше среднего диаметра срезаемых стеблей. Величина зазора между сегментами и противорежущей пластиной пальца равна 0,3—1 мм.
Ротационные режущие аппараты (дисковые, барабанные и др.) работают по принципу бесподпорного срезания стеблей. Они часто встречаются в конструкциях современных машин. Ротационно-дисковый режущий аппарат (рис. 7.5, а) состоит из диска / и шарнирно или жестко закрепленных на нем ножей 2. Конструктивные формы ножей могут быть самые различные (с прямо- н криволинейными формами лезвий). Ножи срезают стебли без подпора (или раздельно) и сбрасывают их на поле, .образуя валок. При этом стебли почти не отгибаются от вертикального положения, удерживаясь силой инерции, своей жесткостью и частично опорой на соседние растения.
Ротационно-барабанный режуще-измельчительный аппарат (рис. 7.5, 6) состоит из барабана / и шарнирно закрепленных на нем ножей 2, которые закрыты щитом-дефлектором 3 с противорежущей пластиной. При движении щит отклоняет стебли вперед, ножи их срезают и подают к противорежущей пластине, на которой последующими ножами они измельчаются и поступают по дефлектору в транспортное средство. Величина зазора между ножами и противорежущей пластиной регулируется в пределах 12—15 мм.
Ножи ротационных режущих аппаратов совершают вращательное движение с окружной скоростью 40—80 м/с и одновре-
менно перемещаются вместе с косилкой со скоростью до 3,5 м/с. Высокие рабочие скорости отвечают требованиям современных тенденций развития конструкций сельскохозяйственных машин. Качество среза стеблей зависит от соотношения линейных скоро： стей ножа и машины. Линейная скорость ножа должна значительно превышать скорость поступательного движения машины. Ротационные режущие аппараты просты по устройству, надежны в работе, удобны для кошения небольших участков, полеглых и спутанных трав. Однако они имеют высокую энерго- и металлоемкость по сравнению с режущими аппаратами подпорного срезания стеблей, допускают повторный срез, что увеличивает потери урожая. По этим причинам их широко не применяют на малога-' баритных косилках.
У сложных сенокосилок к рабочим органам, кроме режущего аппарата, также относятся мотовило, плющильные. и измельчи- тельние аппараты различных конструкций, валкообразователи и другие устройства.
Основные рабочие органы производственных косилок могут служить основой для кружковцев при моделировании или создании более совершенных устройств, которые целесообразно использовать при разработке и изготовлении малогабаритных машин для кошения трав.
ОБРАЗЦЫ КОСИЛОК РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ,ИХ РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ
После ознакомления учащихся с назначением, агротехническими требованиями, классификацией и принципами действия рабочих органов косилок руководителю кружка целесообразно озна< комить их практически с устройством и работой различных образцов этих машин. С этой целью необходимо посетить машинные дворы подразделений колхоза или совхоза. При рассматривании имеющихся здесь косилок внимание учащихся обращается на то, что по общему устройству и работе они схожи между собой, но каждая имеет свои конструктивные особенности, вытекающие как из назначения каждой из них, так и из применения на них конструкторами различных рабочих органов и других механизмов. При этом следует4 обратить внимание кружковцев на конструктивную сложность и недостаточную технологическую надежность как рабочих, так и вспомогательных органов машин, их высокую энерго- и металлоемкость, общую компоновку. Например, изобретенный еще в прошлом веке сегментно-пальцевый режущий аппарат, несмотря на сложность и низкую эксплуатационную надежность, остается главным рабочим органом многих современных косилок, без принципиального его изменения. Кроме этого, перечень деталей, из которых его собирают, превышает 35 наименований. Ротационные режущие аппараты более просты по устройству, но имеют высокие окружные скорости ножей, что увеличивает энер-
Рис. 7.6. Малогабаритная мотокосилкаРис. 7.6. Малогабаритная мотокосилка
Рис. 7.6. Малогабаритная мотокосилка
Рис. 7.6. Малогабаритная мотокосилка
гозатраты и снижает их эксплуатационную надежность. Выбор ширины захвата режущих аппаратов, равной 2,1 м, недостаточно обоснован. Уменьшение ширины захвата позволяет снизить высоту среза стеблей и увеличить сбор урожая, однако при этом снижается производительность. Ее увеличение затрудняет копирование микрорельефа, что ведет к увеличению высоты среза стеблей и потерям урожая, хотя производительность при этом возрастает. Известно, что лезвия криволинейной формы более качественно и с меньшими энергозатратами срезают стебли, однако на всех современных режущих аппаратах применяют ножи с лезвиями только прямолинейной формы с насечкой или без нее.
До сих пор не применяются для среза растений электрические или лазерные, пневматические, гидравлические и другие устройства. Между тем подпорный и бесподпорный принципы срезания растений могут осуществляться с помощью не только тех механических устройств, которые известны, но и принципиально новых режущих аппаратов, более экономичных и надежных в эксплуатации.
На основании анализа имеющихся конструкций машин руководитель кружка совместно с учащимися определяет назначение моделируемой косилки, выбирают ее прототип и выполняют поэтапный процесс конструирования новой модели. Обосновывая выбор модели, необходимо критически подходить к конструктивному решению ее рабочих и вспомогательных органов, что в итоге может привести к упрощению машины, повышению ее надежности. u
Анализ отечественных и зарубежных конструкций малогабаритных косилок показал, что машины, у которых рабочие органы приводятся тепловым или электрическим двигателем, а их передвижение по полю и управление осуществляется с помощью человеческой силы, получили наибольшее распространение. Промышленностью серийно выпускаются малогабаритные косилки КМП-1, КФН-1 и др. Подобные машины нетрудно изготовлять в условиях сельских школ и базовых хозяйств (колхоза, совхоза), так как они просты по устройству, ими легко управлять учащимся. Например, малогабаритная мотокосилка (рис. 7.6) состоит из сегментно-пальцевого режущего аппарата L кривошипно-шатунного привода сегментного ножа 9, промежуточного вала 7 с подшипниками качения 8, двигателя 6 и цепной передачи, рамы 3, опор-
ного колеса 2, ручки управления 4, бензобака 5. Косилка перемещается по полю и управляется работающим на ней человеком. Привод ножа режущего аппарата закрывается конусным щитом.
Прототипом для этой мотокосилки является навесная косилка КС-2,1, сегментно-пальцевый режущий аппарат, который используется на модели без изменения принципа работы и конструкции, н。с уменьшенной до 1 м шириной захвата. На ней упрощен при- вод ножа. Малогабаритная косилка имеет автономный двигатель для привода главного рабочего органа. Одноколесная ходовая часть сделала ее маневренной, облегчила ее работу в любых условиях, на малых участках и неудобьях.
Известно, что порядок проектирования любой машины, в том числе малогабаритной коснлки, включает разработку технического задания, существенную часть которого включают расчетнотеоретические предпосылки, учитывающие агротехнические требования к машине и определяющие технологию ее изготовления.
Расчетно-теоретические предпосылки * п р и разработке машины. Значение этой части разработки заключается в том, чтобы теоретическим и расчетным путями обосновать основные кинематические, мощностные и конструктивные параметры ее отдельных рабочих и вспомогательных органов. Эта работа выполняется руководителем кружка совместно с учащимися. В отдельных случаях ее рекомендуется проводить на уроках физики и математики.
На моделируемых мотокосилках целесообразно использовать режущие аппараты тех же типов, которые установлены на прототипах. Сложность конструкции сегментно-пальцевых и беспальце- вых аппаратов ограничивает возможность их перестройки или изготовления новых устройств. Роторные режущие аппараты несложны, их можно разработать и изготовить самостоятельно.
Ширина захвата аппарата принимается с учетом условий работы машины (микрорельеф, источник энергии, густота деревьев и кустарников и др.). Для сегментно-пальцевых и беспальцевых режущих аппаратов ширина захвата практически установлена 0,8—1,2 м и для роторных до 0,5 м.
В качестве привода ножа у сегментно-пальцевого и беспальце- вого режущего аппарата целесообразно применять, как и у прототипа, кривошипно-ползунный механизм. Его можно установить над режущим аппаратом или рядом с ним. Поэтому ход и кинематика подвижного ножа могут изменяться в сторону как увеличения, так и уменьшения. Вместе с тем желательно сохранить прежними ход ножа 5—76,2 мм и среднюю его скорость ин—2,15— 2,4 м/с. Средняя скорость ножа равна vH=5n/30, где п — частота вращения вала кривошипа (у серийных машин от 750 до 1100 об/мин).
Для центрального (аксиального) механизма ход ножа S=2/\ где г — радиус кривошипа, равный 38,1 мм. Для дезаксиального механизма 5>2л В этом случае его значение определяется из соотношения
5=]/"(/ + Г)2—/l2_，(/+^2-^2,
где А —дезаксиал, у косилок 用=(7——8)r; / — длина шатуна (у косилок равна до 25г).
1 Расчеты показывают, что при максимальных значениях Л и I ход ножа S на 7,5% больше удвоенного радиуса кривошипа. Показатели Л и 5 следует определять, так как пренебрежение ими может ухудшить качество среза стеблей. Значение S должно приближаться к значению шага сегментов ножа. Чтобы этого добиваться практически, шатун привода должен иметь регулировку на изменение его длины для центровки ножа.
Мощность теплового или электрического двигателя для привода рабочего органа косилки определяется энергией, потребной на преодоление сил сопротивления движению его ножа. В связи с тем, что факторы, влияющие на работу режущего аппарата (подача стеблей, высота их среза, скорость резания, зазоры между ре- жуи<ей и противорежущей частями, острота лезвия и др.), изменяются в довольно широких пределах, мощность потребления на его привод непостоянна. Мощность
p=(пp+吊+%p) УН,
где 尸ср ——сила сопротивления срезу стеблей; F$ — сила инерции массы ножа;尸тр — снла трения. Среднее значение силы сопротивления срезу 尸ср изменяется пропорционально количеству срезаемых растений. Кроме этого, оно зависит от вида растений, степени развития стеблей, метеорологических условий н других факторов. Сила сопротивления срезу
? ер=,
где К 一 работа, затрачиваемая на срез растений с 1 см2 (для трав К= (0,02——0,03) Дж); /н——площадь нагрузки; г — число сегментов режущего аппарата; хр — перемещение ножа в пальце с начала до конца резания, приблизительно равное средней ширине противорежущей пластине пальца.
Сила инерции ножа 尸；определяется его массой и ускорением и зависит от перемещения ножа:
尸j = ШНГ(0 (1 —— j ,
где 团口一 масса ножа; г — радиус кривошипа привода ножа; s — угловая скорость кривошипа; х — перемещение ножа в зависимости от поворота кривошипа. Максимальное значение 尸步 будет при х=0 и х=2.
Сила трения FTp складывается из силы трения от тяжести ножа, и силы трения от действия шатуна:
F тр —/ ^н4~F тр —/ ^н4~(Fcp 十 Fj+fmH)tg0(Fcp 十 Fj+fmH)tg01—/tgB1—/tgB
F тр —/ ^н4~
F тр —/ ^н4~
(Fcp 十 Fj+fmH)tg0
(Fcp 十 Fj+fmH)tg0
1—/tgB
1—/tgB
где f — коэффициент трения (трущаяся пара работает без смазывающего материала; в абразивной среде /=0,25—0,3); т^—мас. са ножа; 0 — угол постановки шатуна относительно полотна ножа. Суммой сил 尸ср + Е# + Егр пользуются также при расчете на прочность пальца кривошипа и деталей передачи.
После расчета мощности на привод ножа режущего аппарата п。ее значению подбирают двигатель для косилки. Он выбирается из серии микролитражных двигателей мощностью от 2 до 3 кВт типа Д-6, ЗИД-4,5 (щ==333 об/мин; пц—687 об/мин) и др.
В случае если скорость машины не будет превышать 3,5— 4,0 км/ч, а все конструктивные и кинематические параметры режущего аппарата оставлены без изменения, необходимо увязать частоту вращения выходного вала двигателя пдв с частотой вра- ихення вала кривошипа привода ножа п. Передаточное число и == ПдВ/п. Установив на этих валах звездочки, соответствующие данному передаточному числу, их соединяют втулочно-роликовой цепью с шагом Рц=15 мм.
Параметры таких вспомогательных частей косилки, как рама, опорно-ходовое колесо и ручка управления, принимают в соответствии с ее назначением, типом режущего аппарата и двигателя, физическими возможностями работающего на ней человека. Подобным методом разрабатывают конструктивные параметры ра6о・ чих и вспомогательных органов других типов косилок.
Чтобы приспособить сегментно-пальцевый режущий аппарат к работе на повышенных скоростях, необходимо применять двойной пробег ножа S=2f=2f(), уменьшить шаг режущей и противоре- жухцей частей, уменьшить ход ножа и увеличить угловую скорость кривошипа. Большие возможности в этом отношении имеют ротационные режущие аппараты, которые обеспечивают высокие скорости резания.
При проектировании ротационного режущего аппарата следует учитывать соотношение между окружной скоростью ножа 乜出 и поступательной скоростью машины 乜机：入=Ун/ум・ У ротационно-дисковых аппаратов минимально допустимое значение X высоко (до 26), что обеспечивает высокие рабочие скорости машин (до 15 км/ч), но приводит к повторному срезу растений, увеличению потерь и энергозатрат. Так как значение А обусловлено рядом конструктивных параметров самого рабочего органа, то им можно пользоваться при их определении:
4—六， (7.1)
где r0 — радиус диска режущего аппарата; 2Н — число ножей на диске; /н ——длина ножа.
Полное покрытие скашиваемой площади лезвиями ножей косилки обеспечивается соотношением
，н》〃2н・ ：(7.2)
Задавшись значениями 乜м, уш 2H и пользуясь выражениями (7.1)
в (7,2)', определяют r0 и 厶 для роторно-дискового режущего аппарата. Затраты энергии на привод этого режущего аппарата высоки. Так, у навесной роторной сенокосилки КРН-2,1 м на привод одного ротора диаметром по концам шарнирных ножей, равным 602 мм, требуется 4,2 кВт. Частота вращения ротора 2040 об/мин. Вместе с тем из-за простоты конструкции рабочего органа малогабаритные роторные косилки широко распространены.
Примеры изготовления малогабаритных косилок, В начале изготовления малогабаритных косилок определяют назначение машины, агротехнические требования к ней, выбирают прототип, выполняют расчетно-теоретические предпосылки ее органов, разрабатывают ее схему, подбирают нужные материалы, узлы и детали со списанных машин, а также новые. После этого процесс изготовления косилки в условиях мастерской школы или базового предприятия несложен. Он включает изготовление недостающих деталей, сборку, окраску, обкатку и испытание машины.
В первый год работы кружка необходимо разрабатывать и яз- готовлять^ более простые по устройству мотокосилки. Например, роторная малогабаритная косилка (рис. 7.7), которую изготовил А. Порошин, состоит из пластинчатого ножа 6 длиной 180 мм, который установлен на валу электродвигателя 5. К скобе 3, соединенной с двигателем, крепится кожух 2 с двумя опарными колесами / диаметром 70 мм каждое. Штангу 4 с электроприводом и включателем крепят к скобе. На косилке* установлен электродвигатель постоянного тока МЭ-226 мощностью 40 Вт и напряжением 12 В. Для работы от электросети применяют понижающий трансформатор с выпрямителем. Нож изготовлен из полоски высокоуглеродистой стали. Его режущие кромки затачиваются с обеих сторон, что позволяет работать при реверсировании двигателя, В центре ножа выполняется резьбовое отверстие, с помощью которого он через латунную втулку 7 стопорным винтом крепится на валу двигателя. Для защитного кожуха, скобы и колесных кронштейнов используют листовую сталь и дюралюминий. Штангу изготовляют из дюралюминиевой или стальной трубы диаметром 18—20 мм. Колеса можно выточить из металла или пластмассы. Косилка может работать на колесном ходу или при удержании ее на весу. Передвигается и управляется она работающим на ней человеком. Ширина захвата косилки равна 180 мм.
Некоторые умельцы изготовляют роторные электрокосилки на воздушной подушке, с опорой на лучевой защитный корпус и другими конструктивными особенностями.
После этого можно разрабатывать и изготавливать более сложные мотокосилки, применяя другие типы режущих аппаратов и компоновку машин.
В кружке моделирования и конструирования сельскохозяйственных машин в Новокулинской средней школе Дагестана к универсальному мотоблоку разработали и изготовили навесную косилку (рис. 7,8) с шириной захвата ножевого режущего аппарата
от-от-изго-изго-1000 мм. У этого режущего аппарата 1 верхний сегментный нож 6 перемещается э пластинчатых направляющих, а нижний сегмент^ ный нож 7 неподвижен. Подвижный нож приводится от вала бора мощности мотоблока через цепную передачу, кривошипное колесо 2, шатун 3, качалку 4 и шток 5. Все детали рабочих и вспомогательных органов косилки взяты со списанных машин (например, сегментные ножи, звездочки, цепи, подшипники) или товлены на месте из подручных материалов (вал, втулка, корпус и др.). Косилка, навешенная на мотоблок, хорошо выкашивает травы как на неудобьях, так и на открытых ровных полях.
от-
от-
изго-
изго-
Мотокоснлка с боковым расположением привода ножа не может скашивать травы при движении челночным способом, а также делать прокосы. Кроме этого, режущие аппараты с одним подвижным ножом имеют следующие недостатки: вибрацию, повышенный шум, забивание, некачественный срез и др. Эти недостатки устраняет ножевой режущий аппарат с двумя подвижными ножами и размещением привода в его средней части. Мотокосилка с таким режущим аппаратом, созданная ВЯСХбМом% имела уровень шума на рабочем месте оператора 78 дб, уровень вибрации на ручках управления 93—98 дб, усилие на ручках управления при повороте агрегата 52 Н (по норме эти показатели соответственно равны‘85 дб, 107 дб и 60 Н) [25])<
Испытание косилок проводят на участках полей, характерных для их будущей работы. При этом определяют основные агротехнические показатели ——высоту и качество срезания стеблей, забивание режущего аппарата, потери урожая от увеличения высоты срезания стеблей или двойного их срезания, производительность, надежность и удобство работы на машине. Полученные результаты сравнивают с показателями прототипа и агротехническими требованиями.
Глава 8.
ОРОСИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, ТЕПЛИЦЫ И ПАРНИКИ
Современные пути интенсификации сельскохозяйственного производства наряду с механизацией и химизацией включают мелиорацию, применение закрытого грунта, нетрадиционных источников энергии (солнечной, ветровой и др.), биологические, физические, экономические и организационные мероприятия. Достижения науки и передовой практики становятся составной частью производства и обеспечивают его высокую эффективность. Занятия, проводимые в кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники, помогут учащимся психологически воспринять объективность указанных процессов и окажут положитель- ное влияние на формирование их творческого характера.
Орошение земель в засушливых районах позволяет получать высокие урожаи культур. Вместе с тем это может привести и к их порче (засолению, подтоплению). В теплицах и парниках, обогреваемых искусственно и естественно, выращивают овощи и их рассаду практически круглый год. Использование неисчерпаемых, экологически чистых источников энергии (солнечной, ветровой) удешевляет себестоимость продукции. Все это вселяет уверенность в положительном влиянии на сельскохозяйственное производство научно-технического прогресса, что может и должно широко демонстрироваться на занятиях кружка.
ОРОСИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ОРОШЕНИЯ
В сельскохозяйственных районах, где мало выпадает осадков, а испаряемость влаги высокая, ее запасы в почве пополняют орошением. Воду на поля подают с помощью оросительных систем. Любая оросительная система (рис. 8.1) включает источник орошения 1 (река, озеро, грунтовые воды и т. д.), водозаборное сооружение 2 оросительную сеть 3.
Водозаборным сооружением может быть шлюз-регулятор или насосная станция. Шлюз-регулятор применяют, если уровень воды в источнике орошения выше, чем уровень орошаемой площади.
Рис. 8.1. Оросительная система
Такая система называется самотечной. Когда уровень воды в источнике орошения ниже уровня орошаемой площади, для ее забора используют насосы. Такая система называется механической. Обычно преобладают самотечные оросительные системы.
Оросительная сеть состоит из двух частей: проводящей 4 (магистральные и проводящие каналы), которая доставляет воду от заборного сооружения до орошаемого поля, и регулирующей 5 (временные оросители, поливные борозды), которая распределяет ее по орошаемой площади. Оросительные сети строятся открытыми, закрытыми и комбинированными.
В зависимости от распределения воды по площади поля различают три способа орошения (полива): поверхностное, дождеванием, подпочвенное. При поливе почвы должна обеспечиваться подача нужного количества воды для создания необходимого водного и воздушного режима растениям. При этом не допускаются большие потери воды на глубинную фильтрацию, сброс и испарение. Принятый способ орошения должен обеспечивать полную механизацию работ с высокой производительностью труда, а также отвечать требованиям нормального расхода воды на полив, экологии и эстетики. Способы орошения выполняются специальными комплексами машин.
С целью углубления знаний учащихся по орошению земель (оно проводится в нашей стране на площади более 20 млн. га) и обучению экономному расходованию пресной воды для этих целей в кружке можно разработать и выполнить модели различных схем оросительных систем. При этом каждый учащийся должен хорошо понимать преимущества и недостатки известных способов полива и режимы их выполнения. Своевременное обеспечение полей и культур влагой позволит повысить урожай в 3—4 раза.
Поверхностное орошение почвы проводят по бороздам, напуском воды по отдельным полосам или затоплением чеков. Пропашные, овощные и цветочные культуры поливаются с помощью борозд, которые нарезаются посредине междурядий. Из борозды влага просачивается в почву и распространяется по ней в стороны. Расстояние между бороздами, при котором почва в ряду полно- стью пропитывается, составляет 0,6—1,0 м, глубина борозд 15— 25 см. На участках с уклоном они нарезаются поперек склонов.
10 Заказ № 2019 《45
При бороздном поливе почву промачивают на глубину 0,8—1,0 м.
Полив по полосам применяется для создания запаса воды в почве перед посевом и осенью. Вода движется по поверхности выровненных длинных полос, ограниченных почвенными валиками высотой 20—30 см, и впитывается в почву. Ширина полос колеблется от 1,3——4,2 м (узкие полосы) до 30—40 м (широкие полосы). Так как вода распространяется сплошным слоем (3——5 см) по всей площади полос, то поверхность почвы при этом уплотняется и ухудшается аэрация ее корнеобитаемого слоя.
Полив затоплением чеков устраивают на участках с небольшой водопроницаемостью почвы. Небольшие чеки, ограниченные со всех сторон почвенными валиками высотой 20—30 см, наполняются водой, которая впитывается в почву. Этот способ применяется для орошения риса и трав, а также для влагозарядки и промывки засоленных почв.
При дождевании подается вода на поверхность почвы и растения мелкими каплями, что обеспечивает наилучшие условия для возделывания культур. Этот способ позволяет легко регулировать норму полива и глубину промачивания почвы, выполнять это в любое время оросительного сезона. Процесс будет протекать нормально, если интенсивность дождевания не будет превышать скорость впитывания влаги почвой, т. е. на орошаемой поверхности не будет луж. Если в воду добавлять определенное количество минеральных удобрений, то с помощью дождевания можно проводить внекорневые подкормки. Перед дождеванием цочву выравнивают, но оно не проводится при ветре со скоростью более 2——5 м/с. Крупные дождевые капли не сносятся ветром и вода почти не испаряется, но они повреждают растения и разрушают структуру почвы, способствуют ее эрозии. Мелкие капли в большей степени отвечают агротехническим требованиям полива, но они интенсивно испаряются при сухой и жаркой погоде. На процессы жизнедеятельности растений весьма благоприятно влияет аэрозольный полив, при котором образуются тонко распыленные капли воды. При таком поливе увлажняются воздух и поверхность листьев.
Подпочвенный полив ■ позволяет регулировать искусственно созданный уровень грунтовых вод. При этом подпахотный слой должен обеспечивать быструю фильтрацию воды. Приток воды обеспечивает глубокая борозда, выполненная по периметру участка. Подземная сеть труб (керамических, пластмассовых, асбоцементных и др.) с перфорированной поверхностью позволяет подать воду (или питательный раствор) в нужном количестве в любое время и место. При избыточных осадках и переувлажнении почвы эта сеть может работать как дренажная. Вода или питательные растворы под почву могут подводиться в междурядьях и в период ее обработки с помощью трубопроводов, установленных под рыхлительными лапами культиваторов. Подпочвенный полив можно широко применять в теплицах, открытом овощеводстве, садоводстве и цветоводстве на небольших площадях.
Другой способ орошения, при котором воду (или питательный раствор) подводят к растениям медленно, небольшими порциями» обеспечивая влагой его корневую зону,— капельный полив. Воду подводят к растениям по наружным трубам. Около каждого растения на трубе устанавливается капельница. Однако такая система пока недостаточно надежна. При подземном и капельном способах орошения достигаются минимальные потери воды на испарение и другие неэффективные цели, но они материалоемки и дороги.
Основные виды орошения выполняются с помощью комплекса машин для поверхностного полива и дождевания. Их главными элементами являются насосы, гибкие трубопроводы и дождевальные устройства.
Насосы преобразуют энергию двигателя в энергию водяного напора. На насосных станциях оросительных систем применяются, как правило, центробежные насосы с односторонним и двухсторонним подводом воды. Эти насосы, как наиболее распространенные, можно использовать и на школьной системе орошения.
К орошаемым участкам, дождевальным машинам и установкам вода от насосной станции подается по открытым каналам или трубопроводам из гибких, быстроразборных и других труб, которые изготовляются из различных материалов: металла, асбоцемента, пластмасс, керамики, резины, тканей и др.
Дождевальные устройства можно классифицировать по принципу действия — позиционного действия и работающие в движении; по виду перемещения — с фронтальным перемещением и с перемещением по кругу； по дальности разбрызгивания ——короткоструйные (радиус действия 10——15 м), среднеструйные (ра- диус действия до 35 м) и дальноструйные (радиус действия до 60 м).
В условиях школы удобно использовать стационарные дождевальные установки и установки с переносными трубопроводами, так как их можно применить на небольших и даже на неудобных участках. Установки с механизированным перемещением трубопровода просты и удобны в работе, но их можно применять только на ровных участках. Во всех случаях на этих установках целесообразно применять коротко- и среднеструйные дождевальные насадки и аппараты, преобразующие водяной поток в дождевые капли и транспортирующие их на определенное расстояние по площади. На короткоструйных устройствах применяют дефлекторные, половинчатые, щелевые и центробежные разбрызгиваю- щие насадки. На среднеструйных устройствах устанавливают среднеструйные дождевальные аппараты. В условиях кружка большинство дождевальных насадок и аппаратов трудно изготовить, поэтому при изготовлении машин целесообразно пользоваться серийными образцами. Наряду с этим возможны разработка и изготовление принципиально новых конструкций этих устройств,
МОДЕЛИ ОРОСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, ПРИБОРОВ,ИХ РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Примерная схема школьной системы орошения с различными способами полива показана на рисунке' 8.2, Вода от источника орошения / насосом 2 перекачивается по закрытому магистральному трубопроводу 5 (или открытому каналу) к орошаемому полю. Затем по закрытому регулирующему каналу 4 она попадает на участки орошаемого опытного поля, где выполняются различные способы его полива. На первом участке проводятся разные виды поверхностного полива: бороздной 5, полосами 6 и по чекам 7. Второй участок поливается дождеванием стационарной системой 8 и передвижными машинами 9, 10. На третьем участке заложено подпочвенное 12 и капельное 11 орошение. Общая площадь орошаемого опытного участка может быть до б га. На отдельных делянках следует предусмотреть их дренаж на случай дождливой погоды.
Для привода водяных насосов широко используют ветросиловые установки, которые просты по устройству и их можно разрабатывать и изготовлять в условиях кружка (рис. 8.3). Установка состоит из фермы /, ветрового колеса 2 с горизонтальным расположением вала, хвоста 5, трансмиссии 4 привода водяного насоса 5. Высота фермы выполняется от 2 до 10 м и более. Диаметр ветрового колеса от 1 до 15 м, число лопастей от 2 до 20. Мощность такого двигателя колеблется от 1 до 40 кВт [19]. Например, ветродвигатель с двухлопастным колесом диаметром б м раз- Виваег мощность до 2,1 кВт при скорости ветра 9 м/с. При повышении скоростй ветра и увеличении частоты вращения колеса
Рис. 8.2. Схема системы орошения с различными способами поливаРис. 8.2. Схема системы орошения с различными способами поливаРнс. 8.3. Ветросиловая установкаРнс. 8.3. Ветросиловая установка
Рис. 8.2. Схема системы орошения с различными способами полива
Рис. 8.2. Схема системы орошения с различными способами полива
Рнс. 8.3. Ветросиловая установка
Рнс. 8.3. Ветросиловая установка
мощность возрастает до 4,5 кВт. Трансмиссия от вала ветрового колеса к центробежному насосу состоит из конических редукторов и жесткого стального вертикального вала, помещенного в защитную трубу.
В кружке можно изготовить микроветродвигательную установку с диаметром колеса до 2 м и мощностью 1——1,5 кВт, используя для этого детали и узлы списанных машин. Ферму сваривают из стального уголка, труб или прутка. Проектирование фермы, заго- товка деталей осуществляются учащимися, а сварка выполняется руководителем кружка или в базовом хозяйстве. В качестве вала колеса можно использовать валы с подшипниками приемного или отбойного битеров зерноуборочного комбайна. Лопасти для ветрового колеса можно изготовить из листовой стали, алюминия или дерева. Повысить мощность ветрового колеса, не увеличивая его диаметра, можно установкой на концах лопастей дополнительных Г-образной формы 《крыльев》. Простое ветровое колесо, способное развивать мощность до 1 кВт, можно изготовить из велосипедного колеса (без камеры и покрышки), установив на него восемь лопастей, выполненных из листового металла.
В последнее время ветроэнергетика привлекает все большее внимание. Наиболее целесообразно ее применять для выкачки воды из колодцев и водоемов, для производства электроэнергии на нужды ферм, для привода мельниц и в других целях. Перспективными являются ортогональные ветроагрегаты, у которых ось вращения не параллельна, а перпендикулярна направлению скорости ветра [9].
Несмотря на определенную сложность, большой интерес вызывают конструкции дождевальных» машин и установок. В кружке конструирования малогабаритной сельскохозяйственной техники можно разрабатывать и изготовлять иетоторые дождевальные аппараты уже известных или новых схем для короткоструйных установок. Например, просты по конструкции и эффективны реактивные дождевальные аппараты (рис. 8.4), которые устанавливают на нагнетательных закрытых или открытых трубопроводах. Аппарат состоит из нагнетательной трубы /, по которой подается вода под давлением, ствола 2, вращающегося в горизонтальной плоскости, двух сопел 2. Под действием реактивных сил струй воды, выходящих из сопел, ствол вращается с частотой 0,5——1,0 с-1. Так как каждое сопло повернуто в горизонтальной плоскости на угол а=90° относительно ствола, то реактивная сила образует вращательный момент относительно вертикальной оси. Струи воды дробятся на капли за счет сопротивления воздуха и сил инерции. Качество искусственного дождя оценивают его интенсивностью, диаметром капель н силой их удара о почву и растения.
Для внесения удобрений при поливе к дождевальным машинам делают гидроподкормочные приспособления различных конструкций, Простейшее из них (рис. 8.5) состоит из резервуара 2 и мешалки 4. К резервуару крепятся трубопроводы: подводящий воду / и отводящий приготовленный раствор 5. Удобрения в бун-
аппарат
кер загружаются через люк 5. Гидроподкормщик с одной стороны соединяется с трубопроводом, подающим воду на полив, а с другой с трубопроводом, подающим чистую воду. Расход удобрений ведется по установленным нормам полива и регулируется с помощью вентиля, устанавливаемого на отводящем трубопроводе. В качестве резервуара можно использовать практически любую емкость. Мешалку изготовляют из трубы и металлических прутьев, закрепленных на ней. Приспособление приводится в движение вручную.
ПАРНИКИ И ТЕПЛИЦЫ, ИХ ВИДЫ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Круглогодичное выращивание сельскохозяйственных культур ведут в защищенном грунте, который имеет сооружения на земельных участках, обеспечивающие создание искусственного микроклимата. Такой грунт обладает рядом особенностей по сравнению с открытым, которые необходимо учитывать при его проектировании, строительстве и эксплуатации. В первую очередь это небольшие площади участков, на которых различными способами создается благоприятное сочетание факторов роста растений независимо от состояния погоды и времени года. Интенсивное использование площадей обеспечивает получение нескольких урожаев в течение года. На ограниченном по высоте и площади пространстве применяют как механизированный труд, так и ручной, а иногда процессы полностью механизируются. Сложная агротехника, малогабаритная механизация работ и автоматизация режимов вегетации (наличие в почве питательных веществ, благоприятные температура и влажность воздуха и почвы, освещенность) обеспечивают каждому растению оптимальные условия для проявления своих потенциальных возможностей.
Защищенный грунт делят на утепленный грунт, парники и теп^ лицы [38]. Руководитель кружка с учащимися рассматривают виды, устройство и работу средств защищенного грунта, выясняя их достоинства и недостатки, решают, какие из них наиболее доступны в условиях школы или базового хозяйства для выращивания рассады или ранних овощей. При этом рассматриваются работы, выполняемые в защищенном грунте, механизированные средства для их выполнения, возможности их совершенствования и автоматизации (см. гл. 10).
Утепленный грунт представляет собой простые малогабарит^ нне сооружения для защиты растений от временных понижений температуры почвы и воздуха весной и осенью. Такие сооружения позволяют на 7——25 дней раньше или позже выращивать овощи или рассаду для открытого грунта. В них широко применяют ук- рнтне гряд или участков посевов соломенными и другими матами, пленкой, бумагой и другими материалами, а также утепление почвы биотопливом, подогретой водой, электричеством. В последнее время широкое распространение получили малогабаритные групповые укрытия почвы из пленки бескаркасного 1, тоннельного 2 и шатрового 3 типов (рис. 8.6), которые накапливают тепловую энергию солнечных лучей.
Рис. 8.6. Групповые укрытия почвы пленкой:/ — бескаркасный; 2 — тоннельный; S — шатровыйРис. 8.6. Групповые укрытия почвы пленкой:/ — бескаркасный; 2 — тоннельный; S — шатровыйОбщим недостатком малогабаритных сооружений утепленного грунта является то, что все работы в них выполняются только вручную.
Рис. 8.6. Групповые укрытия почвы пленкой:
/ — бескаркасный; 2 — тоннельный; S — шатровый
Рис. 8.6. Групповые укрытия почвы пленкой:
/ — бескаркасный; 2 — тоннельный; S — шатровый
Рис. 8.7. Паринк на солиечно-биологическом обогреве:
7 — прозрачная кровля; 2 — коробка j
3 — котлован
Парники в основном предназначены для выращивания рассады, которую используют в открытом грунте. Основными частями парника (рис. 8.7) являются: прозрачная кровля / (полотнище пленки или рама с прозрачным материалом — стеклом, пленкой), коробка 2, котлован 3. В зависимости от числа скатов прозрачной кровли парники делят на одно- и двухскатные. Они могут быть углубленными или наземными, стационарными или переносными. Все виды парников обогреваются биотопливом, которое закладывается в котлован, и солнечной радиацией, которая накапливается под пленкой или стеклом. В качестве биотоплива используют навоз животного происхождения, мелкую солому, очес, опилки и другие органические материалы, которые при разложении выделяют тепло. Парники слабо поддаются механизации, трудоемки и неэкономичны. Однако простота устройства и надежность защиты растений на ранних стадиях развития от неблагоприятных условий погоды способствуют их широкому применению.
Теплицы являются основным сооружением в современном про* мышлением овощеводстве защищенного грунта. Они предназначены для круглогодового производства овощей и рассады, кото- рую затем высаживают в защищенном или открытом грунте. Их размеры позволяют выполнять работы с применением малогабаритных или даже обычных машин. Теплицы лучше других сооружений защищенного грунта отвечают агротехническим требованиям возделывания культур. Они экономически выгодны во всех зонах страны.
Широкое распространение получили каркасные, бескаркасные и вантовые теплицы с прозрачным ограждением. Чаще всего встречаются каркасные сооружения, в конструкцию которых вхо- дят фундамент, стены, кровля (перекрытие), несущий каркас. Цо^ коль теплицы выполняется из непрозрачных материалов, его высота должна быть такой, чтобы не затенять растущие в теплице растения. В этих конструкциях несущими элементами стен и всего каркаса являются опорные стойки из металла, железобетона или дерева. По форме каркасные теплицы (рис. 8.8) бывают односкатные /, блочные 2, двухскатные ангарные 5 и с внутренними опорами 4, полигональные 5, арочные 6 и башенные 7. В отличие от других каркасных теплиц, где выращиваемые культуры располагаются на неподвижном грунте, в башенных теплицах они располагаются на полках или противнях вертикального подвижного конвейера.
В бескаркасных воздухоопорных теплицах их форма поддерживается за счет давления воздуха, который непрерывно нагнетается внутрь помещения. Бескаркасные панельные конструкции теплиц собирают из плоских прозрачных рам, которые жесткб сопрягаются' друг с другом.
При вантовой конструкции каркаса прозрачная кровля теплицы подвешена на стальных канатах, натянутых между опорами, установленными снаружи сооружения.
Все теплицы больших размеров оборудуются современными
механизированными и автоматизированными системами водоснаб- ження, управления вентиляцией, тепловым и питательным режимами.
Защищенный грунт обогревают: 1) теплом солнечной радиации, которая улавливается «парниковым эффектом»; 2) теплом, выделенным при микробиологическом разложении органических материалов — биотопливом; 3) теплом от сжигания жидкого, твердого или газообразного топлива, электрической энергии, горячих подземных или отработанных промышленных во& Во всех случаях наиболее целесообразным считается использовать для закрытого грунта биологический и солнечный обогрев. Если в теплицах, особенно односкатных, устанавливать устройства для аккумулирования солнечной энергии (ящики с черным грунтом или почвой, воду и др.), то гелиообогревом (в южных районах страны) можно обеспечивать их теплом в весенний и осенний периоды. Тепло от технических источников применяется r основном в знмннх теплицах. В сооружениях, обогреваемых солнечной энергией, снизить температуру можно путем вентиляции или затенения. При использовании других источников энергии температура может регулироваться количеством подаваемого тепла.
При постройке сооружений защищенного грунта используются непроницаемые для света материалы (бетон, кирпич, металл, де- рево, пластмассы и др.) и светопроницаемые (стекло, прозрачные полимеры), однако поверхности из непрозрачных материалов стремятся сделать как можно меньшей площадью. В некоторых теплицах она составляет всего 6—9%.
Как стекло, так и прозрачная пленка имеют свои достоинства н недостатки. Стекло по сравнению с другими материалами дол-
153
号密疥片：吁写定曜SRF#缓需к,京.；
говечнее, не меняет свою прозрачность, хотя, в 60—150 раз тяжелее пленки той же площади. Для теплиц применяют стекло толщиной 3——5 мм, а для парников — 2——3 мм. Прозрачность стекол 70—90%. Полимерные прозрачные пленки отличаются легкостью и гибкостью, но быстро меняют свои физико-механические свойства, менее прозрачны, теплопотери выше, чем через стекло, недолговечны (один сезон). Конструкции каркасов пленочных теплиц легки и просты. Пленку используют в основном в южных районах страны. Для утепленного грунта применяют пленку толщиной 0,08—0,12 мм, а для теплиц 0,12—0,25 мм. Промышленность выпускает пленку в виде рулонов шириной 1,2——6,0 м. Помимо обычной полиэтиленовой пленки выпускается несколько улучшенных разновидностей: стабилизированная, армированная, теплоудерживающая и др. Одной из улучшенных пленок является поливинилхлоридная, сочетающая оптические свойства стек- ла и лучшие качества полиэтиленовой пленки. Такая пленка служит 3——4 года, но имеет пониженную морозостойкость (до 一15℃).
Перспективны для закрытого грунта прозрачные пластики: они легки, долговечны, морозостойки.
Многообразие видов и форм сооружений закрытого грунта и материалов, из которых их строят, позволяет руководителю кружка и учащимся выбрать конструкции, соответствующие местным природно-климатическим условиям и хозяйственным возможностям школы и базового хозяйства,
ПОНЯТИЕ ОБ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВАХ
Ни один тип почвы нашей страны не в состоянии обеспечить питанием культуры в защищенном грунте. Одновременное внесение в почву высоких доз минеральных удобрений окажется вредным для растений. Поэтому издавна для парников и теплиц составляют специальные почвенные смеси, называемые грунтами. Компонентами таких смесей служат перегной, дерновая, полевая, торфяная земли, различные виды торфа, солома, опилки, измельченная древесная кора, речной песок, минеральные удобрения, синтетические улучшатели почвенной структуры. Основную часть этих минералов готовят за 1—1,5 года до употребления. Грунт должен быть структурным, обладать хорошей показательной и обменной способностью, иметь близкую к нейтральной (pH 6,2-— 6,7) реакцию и оптимальную для культуры концентрацию цочбен- ного раствора, иметь хорошие водопроницаемость и водоудержи- ваемость. В нем не должно быть сорняков, возбудителей болезней и вредителей, вредных соединений химических элементов. Плотность такой смеси должна находиться в пределах 0,4——0,8 г/см3, В ней должен постоянно поддерживаться определенный уровень основных питательных веществ (азота, фосфора, калия, магния). Однако такие грунты быстро истощаются, в них накапливаются
возбудители болезней и вредители, поэтому их периодически полностью или частично приходится менять, обеззараживать, обогащать удобрениями. Все это трудоемко и дорого, особенно в крупных масштабах.
Широкое распространение получает выращивание растений на заменителях почвенных смесей, на сменяемых грунтах либо вообще без них, в искусственных растворах неорганических солей (гидропонный метод). В качестве заменителей почвенных смесей применяют торф, тюки прессованной соломы, древесные опилки, кору. По мере необходимости их насыщают минеральными удобрениями и микроэлементами, обильно поливают и используют без замены по нескольку лет (4—6 лет).
резко снижается потребность в грунтах при выращивании ово- Щей в контейнерах, сосудах или лотках. Все большее распространение в связи с этим находит гидропонный метод выращивания овощей. При использовании такого метода затраты труда н себестоимость овощей во много раз ниже по сравнению с их выращиванием на почвенных смесях. Однако сложность оборудования и высокие капитальные затраты на его монтаж сдерживают строительство гидропонных теплиц больших размеров. Сущность этого метода заключается в том, что корни растений размещают в каком-либо инертном субстрате, который периодически смачивают раствором всех необходимых растениям питательных веществ. В качестве субстрата используют щебень, керамзит, мелкий гравий, гранулированное стекло и др. Он должен хорошо пропускать воздух и раствор, смачиваться, не вступать в реакцию с растворенными веществами. При своевременной промывке и дезинфекции субстратов ими пользуются до 10 лет, не сдвигая с места.
Питательные растворы должны содержать все нужные для растения элементы питания в оптимальных концентрациях и соотношениях, нужных для данного вида растений.
Оборудование, с помощью которого выращивают овощи гидропонным методом, включает поддоны или стеллажи, заполненные .субстратом и питательным раствором, растворный узел и насоснораспределительное устройство. Питательный раствор в поддоны или стеллажи подается через дренажные трубы, уложенные по дну этих устройств. Заданный уровень наполнения поддерживается поплавковым регулятором, связанным с автоматикой насосно- распределительных устройств. Растворный узел включает баки концентрированных растворов, дозирующее приспособление, накопительный резервуар, в котором хранится приготовленный пи- тательный раствор. Включение двигателей насосов и управление работой распределителя автоматизированы.
В отведенном помещении школы или базового хозяйства на стеллажах размещают поддоны с субстратом. Высаживают в них рассаду культуры, заливают питательным раствором и при дневном или искусственном освещении выращивают овощи. Подобная работа кружка может совмещаться с уроками ботаники.
МОДЕЛИ ТЕПЛИЦ, ПАРНИКОВ И ДРУГИХ УСТРОЙСТВ
Разработка и изготовление сооружений закрытого грунта представляют особый интерес для учащихся, так как их постройка в условиях кружка (школы) позволит в любое время года выращивать различные культуры, а ранней весной рассаду и активно заниматься опытнической работой в растениеводстве. Опыт такой работы в школах есть.
Поскольку парники и теплицы являются достаточно сложными, громоздкими и дорогостоящими сооружениями, то в кружке целесообразно эту работу строить в следующей последовательности: 1) выяснить целесообразность закрытого грунта для школы; 2) обосновать выбор вида сооружения, его размеры и конструкцию; 3) разработать и изготовить модели выбранного сооружения; 4) выбрать участок и построить сооружение. Выбирать следует такие сооружения, которые можно построить в . условиях школы с помощью и при участии базового хозяйства. Изготовление модели поможет учащимся разобраться в устройстве парника или теплицы, их оборудования и рабочем процессе, связанном с отоплением, вентиляцией и питанием выращиваемых растений. Следующим этапом является автоматизация производственных процессов в парниках и теплицах (см. гл. 10).
В ряде случаев изготовляют переносные парники, которыми удобно пользоваться на утепленном грунте при выращивании рассады овощей и цветов. В этом случае подготавливается утепленный грунт, на него высеваются семена культуры, а затем устанавливается переносной парник. Он прост по устройству и может выполняться одно- или двухскатным. Двухскатный переносной парник (рис. 8.9) изготовляют шириной 1600 мм, высотой шатра 700 мм и длиной секции 3000 мм. Его каркас собирают из двух бортовых досок 1, трех стропильных стоек 2 и конькового бруса 5. Стропильные стойки в верхней части имеют гнездо для конькового бруса, а их нижние концы соединяются с бортовыми досками стальными полосами. Сверху пленку крепят на коньковом брусе планкой 4. Ннжнйе боковые ее кромки прижимают к бортовым доскам также планками 4. С торцовых концов парника пленку собирают и привязывают к колышку. Деревянные детали каркаса легко собрать в конструкцию парника перед началом эксплуатационного периода и разобрать на зимнее хранение.
Переносной парник может быть односкатным. В этом случае деревянный короб высотой 150——200 мм накрывается стандартными парниковыми рамами (1600Х1060 мм). Переносные парнй- ки устанавливают рядами, оставляя между ними проход шириной 500 мм.
Перспективными, хотя еще недостаточно изученными являются вертикальные теплицы, которые можно рекомендовать для постройки в кружке. Вертикальная теплица (рис. 8.10) представляет круглую или квадратную башню / высотой 10——20 м с про* зрачными стенами и кровлей. Такая конструкция в течение дня
.6^11^—..6^11^—.Рис. 8.9. Переносной парник (двухскатный)Рис. 8.9. Переносной парник (двухскатный)Рис. 8.10. Вертикальная теплицаРис. 8.10. Вертикальная теплица
.6^11^—.
.6^11^—.
Рис. 8.9. Переносной парник (двухскатный)
Рис. 8.9. Переносной парник (двухскатный)
Рис. 8.10. Вертикальная теплица
Рис. 8.10. Вертикальная теплица
хорошо освещается солнцем и накапливает солнечное тепло. Каркас сооружения можно построить из дерева, металла или бетона. Внутри помещения устанавливается вертикальный конвейер 2, на котором шарнирно крепятся корзинки-полки 3. На них устанавливаются контейнеры с растениями, которые расположены горизонтально. Под конвейером устанавливается емкость 4 с водой или питательным раствором. В нее частично погружаются контейнеры, когда каждая из полок находится в нижнем положении, и таким образом выполняется их орошение и обеспечение питательными веществами. В емкости автоматически поддерживается уровень жидкости, поступающей из резервуара 5.
Расстояние между полками по вертикали зависит от высоты растений и должно обеспечивать их хорошее боковое освещение. Корзинки с контейнерами, двигаясь вдоль закрытых пленкой прозрачных стен, равномерно освещаются. Корневое питание растений в контейнерах может быть почвенным или гидропонным. Конвейер приводится в движение электродвигателем через редуктор. Скорость конвейера очень мала, но она должна изменяться в зависимости от потребности в орошении. Расчеты показывают, что в вертикальной теплице диаметром 2 м достаточно иметь пять пар полукруглых конвейеров (полезная площадь каждой пары 0,75 м2) и высоту 5,5 м, чтобы коэффициент использования занимаемой земельной площади был выше единицы. В холодное
время суток такую теплицу можно обеспечивать техническим теплом. При солнечной погоде эта и другие пленочные теплицы не только освещаются, но и обогреваются энергией солнца.
Особый интерес представляют проблемы, связанные с исполь* зованием в сельскохозяйственном производстве и в быту неисчерпаемой и чистой энергии солнца. Солнечная энергия широко используется для нагревания воды, сушки различных материалов, отопления и охлаждения помещений, опреснения воды, получения электрической энергии и многих других целей. Разработано много различных установок, с помощью которых солнечная энергия преобразуется в другие виды энергии [18].
Разработана простейшая гелиомойка посуды (рис. 8.11), которая состоит из солнечного коллектора / площадью 0,62 м2, водяного бака 2 емкостью 0,4 м3, рамы .3 из уголковой стали или труб, крана 4, раковины 5, прорезиненных шлангов 6. Солнечный коллектор представляет собой деревянный или металлический ящик, на дно которого укладываются слои термоизолятора (минеральной ваты, опилок и др.), и металлический котел (панель-
ную батарею, плоскую самодельную батарею, трубчатую 6ата・ рею), окрашенный в черный цвет. Ящик плотно закрывается стеклом толщиной 3——4 мм или пленкой. Расстояние между котлом и стеклом или пленкой должно быть в пределах 50——100 мм. Установка заполняется водой и направляется коллектором в сторону солнца, располагаясь под углом 45° к горизонту. Лучи, падая вертикально на черный котел, нагревают его и воду. Так как бак находится выше коллектора и они связаны между собой шлангами, при нагревании воды в ней начинается термосифонная циркуляция, прогревающая всю воду. В баке устанавливается деревянный поплавок, на котором закрепляются концы шлангов подачи и отбора горячей воды. Увеличить температуру нагрева воды в коллекторе можно перекрытием подачи горячей воды, зажав шланг. Установка за солнечный день нагревает 100 л воды до температуры 45—50 ℃. Такая мойка может быть построена в лагере труда и отдыха, в стане ученической производственной бригады. Подобная конструкция солнечной водонагревательной установки может использоваться в качестве душа.
Кружковцы могут разработать и изготовить небольшую солнечную сушилку сена или других материалов (рис. 8.12). Она состоит из солнечного коллектора /, воздуховода 2, вертикальной сушильной камеры 3, вентилятора 4. Деревянный солнечный коллектор размером 2000X1500X300 мм загружается слоем зачерненной металлической стружки 5 и закрывается пленкой 6. Нагретый в коллекторе воздух нагнетается в сушильную камеру центробежным вентилятором по воздуховоду диаметром 250 мм. Сушильная камера изготовляется из металла или дерева. Ее диаметр 0,6 м, высота 2 м. Для эффективной сушки температура воздуха в коллекторе должна быть выше атмосферной на 4 °C и более.
Используя различные конструкции солнечных коллекторов (улавливателей тепловой энергии), можно разработать эффективные водонагревательные установки для различных целей как в школе, так и в базовом хозяйстве.
Разработка и изготовление устройств для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую, оптических солнечных концентраторов, тепловых насосов для обогрева теплиц и других помещений представляет значительный интерес для учащихся и может служить одним из интереснейших и перспективных направлений работы кружка.
Г лава 9.
ПРОСТЕЙШИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА
Наиболее простым транспортным средством, используемым на пришкольном участке, является прицепная транспортная тележ^ ка. При ее конструировании и изготовлении учащиеся приобре-
тают первичные навыки технического творчества, , необходимые для проектирования в последующем более сложных объектов.
Руководитель кружка указывает учащимся на многообразие транспортных средств, используемых в сельскохозяйственном производстве, их важность для облегчения труда и повышения его производительности; планирует работу кружка по разработке . и изготовлению транспортных средств с учетом потребностей ученической производственной бригады.
ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ УБОРКЕ
Руководитель кружка, приступая к этой теме, должен обратить внимание учащихся на то, что выбор транспортного, погру： зочно-разгрузочного оборудования является решающим фактором нормальной работы и высокой производительности труда. Нельзя обеспечить устойчивый ритм работы без согласования и безотказной работы современных средств механизации транспортирования, погрузки и разгрузки во всех стадиях посадки, возделывания, уборки и обработки сельскохозяйственных продуктов.
В сельскохозяйственном производстве 23——24% всех грузов перевозится безмоторными транспортными средствами. По степени участия в производственном процессе перевозки могут классифицироваться на технологические (доставка семян к сеялкам, отвоз зерна и т. д.) и общего назначения. В зависимости от типа перевозки соответственно применяются и транспортные средства.
Если при транспортировании сельскохозяйственных продуктов обычно используют моторные или безмоторные средства, то при первичной обработке возможно использование различных типов конвейеров, канатных и подвесных дорог. При обработке небольших приусадебных и опытных участков химикатами возможно использование тележки для ранцевого опрыскивателя.
Изучение транспортных средств можно рекомендовать руководителю кружка начать с самого распространенного в сельском хозяйстве безмоторного механического транспортного средства — тракторных прицепных тележек, которые можно классифицировать по назначению: специальные, общего назначения; по грузоподъемности: до 750 кг, свыше 750 кг; по типу кузова: общего назначения, самосвальные, специализированные; по количеству осей: одноосные, двухосные, многоосные.
На транспортных работах тележки используются с тракторами всех тяговых классов, типов и назначений на дорогах всех категорий и выполняют не только внутрихозяйственные, но и внехо- зяйственные перевозки. Тракторные поезда работают на дорогах в общем потоке транспортных средств, поэтому к их тормозной системе и световой сигнализации предъявляются те же требования, что и к автомобилю.
Несмотря на многообразие выпускаемых промышленностью тракторных прицепов, их устройство имеет общие черты. Рама
прицепа опирается через рессорную подвеску на 2, 4 и 6 колес с пневматическими шинами. Платформа-кузов обычно разгружается на одну, две или три стороны. Прицеп оборудован гидравлическим цилиндром с приводом от шестеренчатого масляного насоса. Если масса прицепа с грузом свыше 750 кг, то он оборудуется тормозной системой. На стоянках передние, а у многих прицепов задние колеса затормаживаются. Гидрофицированный прицепной крюк для сцепки трактора с прицепом сделал процесс сцепки бы-* стрым и безопасным в эксплуатации.
Руководитель кружка после ознакомления учащихся с устройством тракторных прицепов по плакатам, моделям должен провести экскурсию на машинный двор, автогараж колхоза или совхоза. Здесь он обращает внимание кружковцев на то, что тракторные прицепы очень схожи друг с другом по устройству, имея отдельные конструктивные отличия (различное количество осей, способ разгрузки и т. д.). Кроме того, руководитель кружка ука・ зывает учащимся на сложность и определенную трудность нзго товления уменьшенной копии тележки.
Кроме знакомства учащихся с передвижными транспортными средствами, их следует более полно познакомить со стационарными транспортными средствами——конвейерами. Работая в школьных ученических бригадах, учащиеся, очевидно, уже познакомились с методами погрузки, разгрузки и транспортирования зерна, корнеплодов на токах и овощехранилищах, способами механизированной раздачи кормов и уборки навоза в животноводческих комплексах. Поэтому с целью более углубленного знакомства с транспортными машинами необходимо организовать экскурсию кружковцев на зерноток, животноводческую ферму, на строительную площадку.
Кружковцев, занимающихся разработкой транспортных средств, обязательно заинтересуют механизмы передвижения с канатной или цепной тягой. Принципиальная схема одного из та・ ких механизмов показана на рисунке 9.1. Барабан / (или звездочка) механизма передвижения установлен неподвижно вместе с приводом и соединен с тележкой 2 гибким органом 3 (канатом или цепью). С другой стороны тележки гибкий орган огибает обводной блок 4. На тележке установлены блоки подъемного механизма, которые огибают канат механизма подъема. При перемещении тележки вращается барабан 1. При этом одна ветвь тягового каната 3 сматывается с барабана, а другая наматывается—тележка перемещается в ту или иную сторону в зависимости от направления вращения барабана. На рисунке 9.1 показанное направление движения барабана / соответствует пере* движению тележки вправо. При перемещении тележки канат механизма подъема 6 перекатывается по блокам 5, а подвешенный груз перемещается вместе с тележкой, оставаясь на одной и той же высоте.
По простоте конструкции представляет интерес для учащихся и ленточный конвейер (рис. 9.2). Ленточные конвейеры являются
У
Рис. 9.2. Схема стационарного ленточного конвейера:”
/ — барабан; 2 — тяговый орган (бесконечная лента); 3 — разгрузочное устройство; / поддерживающие ролики; 5 — загрузочное устройство： 6— барабан натяжного устройства； 7 — натяжной груз； 8 —холостая (нерабочая) ветвь ленты; 9 —рама конвейера;
10 »₽ отклоняющийся барабан; / / — устройство для очистки ленты
Рис. 9.3. Трансиортирование сыпучего груза при большом угле наклона
очень распространенными транспортирующими машинами и применяются в самых различных областях народного хозяйства для перемещения разнообразных штучных и насыпных грузов. Широкое применение ленточные конвейеры получили - на элеваторах для транспортирования зерна, так как отличаются высокой производительностью, простотой конструкции, малой массой, надежностью в работе и удобством в эксплуатации, относительно небольшим расходом энергии.
При транспортировании груза под значительным углом применяется крутонаклонный конвейер. По способу удержания груза на ленте крутонаклонные конвейеры (рис. 9.3) подразделяют на конвейеры двухленточные с прижимной лентой и конвейеры с трубчатой лентой. В двухленточных конвейерах (рис. 9.3, а) транспортируемый материал подается на загрузочный участок конвейера и прижимается к основной ленте 1 конвейера массой прижимной ленты 2, что препятствует скольжению груза вниз по основной ленте.
Аналогичное назначение имеют скребково-ленточные конвейеры (рис. 9.3,6). В этой конструкции к тяговой ленте 2 прикрепляют скребки /, захватывающие материал из загрузочного башмака 6 и удерживающие его от соскальзывания с рабочей ленты 5 конвейера. Тяговая лента 2 и рабочая лента 5 удерживаются от прогиба их грузом при помощи направляющих роликов 3 н 4.
Руководитель кружка должен познакомить учащихся с перспективными конструкциями конвейеров ——конвейерами на воздушной подушке. В этих конвейерах (рис. 9.4) лента вместе с грузом поднимается давлением воздуха над опорной поверхностью. Воздух нагнетается через воздуховод / в воздушную камеру 2 и постепенно вытекает в щель по контуру контактирующих поверхностей. Слой воздуха, заполняющий зону воздушной подушки с избыточным давлением, создает условия «взвешенности» полотна конвейера. Между движущейся лентой и неподвижной опорной поверхностью создается воздушная прослойка. Перепад давления, необходимый для образования воздушной прослойки, достигается нагнетанием воздуха под ленту.
В сельскохозяйственном производстве широко применяют скребковые конвейеры сплошного волочения. Эти конвейеры могут перемещать груз как по горизонтали, так и по вертикали. Длина транспортирования этими конвейерами без перегрузки достигает 100 м, высота подъема до 20 м, производительность достигает 200——250 т/ч. Преимуществом конвейеров с погружными скребками (рис. 9.5) по сравнению с конвейерами на воздушной подушке является возможность перемещения груза по сложной трассе без перегрузки в местах изменения направления трассы, хорошее заполнение сечения желоба.
После проведенного обзора по устройству транспортных средств и экскурсий на машинный двор, зерноток, животноводческую ферму, строительную площадку руководитель кружка предлагает кружковцам разработать свою конструкцию транспортно-
Рис. 9.4. Схема ленточного конвейера на воздушной подушкеРис. 9.4. Схема ленточного конвейера на воздушной подушке
Рис. 9.4. Схема ленточного конвейера на воздушной подушке
Рис. 9.4. Схема ленточного конвейера на воздушной подушке
Рис. 9.5. Горизонтально-вертикальный конвейер с погружными скребками: а — схема конвейера； 6 — сечение по рабочей ветвн конвейера
го средства, учитывая следующие технические требования: простоту конструкции, широкое применение узлов и деталей серийных машин, удобство и безопасность эксплуатации.
Предложенные учащимися конструкции должны быть обсуж- • Дены на заседании кружка. Авторы должны аргументированно защищать предложенную конструкцию, и только после всеобщего одобрения она может быть принята к разработке. Разработка с последующим изготовлением предложенной конструкции включает в себя два этапа: расчетно-теоретическую часть и технологию изготовления.
ПРИМЕРЫ НЕКОТОРЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ,ИХ РАЗРАБОТКА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Малогабаритную транспортную тележку буксирует микротрактор или мотоблок, и его габаритные размеры должны быть определенными— в пределах 2000x1000x1200 мм с прицепном устройством. Малогабаритные прицепные тележки возможно классифицировать по тем же признакам, что и выпускаемые промышленностью.
Прежде чем приступить к изготовлению выбранной конструкции транспортной тележки, имея перечень необходимых деталей и узлов, руководитель кружка совместно с учащимися должен выполнить несложные расчеты, которые позволят обосновать основные кинетические, мощностные и конструктивные параметры. Вы- 164
полняется расчет осей колес, проверяется прочность прицепного устройства, производится выбор подшипников. Методика расчета осей и выбора подшипников изложена в главе 5.
Болт, соединяющий навесное устройство микротрактора или мотоблок с прицепным устройством тележки, рассчитывают из условий его работы на срез:
Т=
где 尸一сила, действующая на болт; d — диаметр болта; [тСр]—— допускаемое напряжение На срез (для болта, выполненного из стали 45), [тСр] = (0,7...0,8) • 108 Па. В проектном расчете» используя условие прочности, можно определить
У л[тСр]
Транспортная тележка (рис. 9.6) состоит из ходовой части, кузова, прицепного устройства и механизма -.выгрузки. Ходовая часть состоит из рамы, собранной из уголка, подвески платформы и колес. Подвеска, если предусматривается, обычная рессорная. Колеса (два или четыре) берутся от серийных машин, их диаметр может быть 450 мм.
Прицепное устройство изготовляют из уголка. Кузов может быть собран также из уголка. Корпус кузова имеет обшивку из дерева, стеклотекстолитовых панелей или листового железа. Необходимую жесткость полу кузова придадут швеллеры с кронштейнами для установки на раме тележки.
Все работы по изготовлению тележки желательно проводить без сварочных операций или обращаться в мастерскую базового хозяйства за помощью. В ряде случаев в операциях сборки, возможно, лучше применять резьбовые соединения.
Если тележка будет иметь механизм выгрузки, то необходимо предусмотреть в конструкции возможность подъема и наклона кузова при помощи гидравлического подъемника с приводом от двигателя микротрактора или электроподъемника.
Можно предложить другую конструкцию транспортной тележки к мотоблоку, которая собирается на трубчатой раме. На раме закрепляется кузов, собранный из фанеры 10 мм, с помощью дюралюминиевых или стальных уголков. Непосредственно перед кузовом устанавливается сиденье водителя. Для этой цели можно воспользоваться каркасом старого металлического кресла. Колеса транспортной тележки должны быть оборудованы барабанными тормозами: рукоятка их привода закрепляется на самой тележке.
В последние годы растет интерес к несложным по устройству и доступным в изготовлении веломобилям, которые могут служить надежным транспортным средством на пришкольном участке. Веломобиль прост по конструкции, дешев и удобен в эксплуатации, экологичен.
Рис. 9.6. Транспортная тележкаРис. 9.6. Транспортная тележкаРис. 9.7. ВеломобильРис. 9.7. Веломобиль
Рис. 9.6. Транспортная тележка
Рис. 9.6. Транспортная тележка
Рис. 9.7. Веломобиль
Рис. 9.7. Веломобиль
Конструирование веломобилей развивается по нескольким направлениям: двухколесные с поддерживающими боковыми убирающимися роликами, трех- и четырехколесные. Конструкция кузова может быть жесткой или каркасно-складывающейся. Тип передачи может быть крутящий или линейный с толчковым и рычажным приводом. '
Четырехколесная конструкция н жесткий кузов значительно утяжеляют конструкцию, что требует большей мускульной силы Для ее привода. Есть самодеятельные конструкторы, которые, стремясь к комфорту, ставят на веломобиле двигатель, что следует рассматривать как стремление к созданию микроавтомобн- ля. Ведь основное достоинство веломобиля как педального транспорта —его экологичность.
Уже несколько лет в литовском городе Шяуляе проводятся смотры веломобилей, на которых демонстрируются оригинальные решения как в целом, так и по отдельным их узлам. Журнал <Мо- делист-конструктор» периодически публикует наиболее удачные конструктивные решения* веломобилей.
В кружке технического творчества средней школы № 9 города Армавира Краснодарского края разработан и изготовлен двухместный веломобиль с жесткой рамой, традиционной велосипедной спаренной передачей (рис. 9.7). Веломобиль успешно выполняет роль транспортного средства на пришкольном опытном участке, буксируя грузовую транспортную тележку. У машины простая компоновка, небольшие габаритные размеры, хорошие ходовые качества. При изготовлении веломобиля ребята максимально использовали узлы и детали велосипедов и других машин.
Наряду с изготовлением машин, описанных выше, кружковцы могут разрабатывать модели конструкций погрузочных и разгрузочных механизмов и машин. Учащиеся из конструкторского кружка школы № 60 Ростова-на-Дону под руководством учителя В. Ф. Мелентьева разработали и изготовили модель усовершенствованного погрузчика зерна. Основу этой модели составляет самоходная тележка на четырех колесах. Задние колеса ее поворотные. На тележке установлен конвейер. Вал ведущего колеса конвейера может быть подсоединен к храповику коленчатого вала двигателя автомобиля, подаваемого под погрузку зерна. Таким образом, школьники предполагают решить проблему простоев автомобилей при погрузке зерна на току.
Для нужд пришкольных участков и ученических производственных бригад для，погрузочных работ могут создаваться малогабаритные конвейеры простейших конструкций с ручным приводом. Такие конструкции можно рекомендовать для проектирования и изготовления кружковцам первого года обучения в кружке.
「лава 10.
АВТОМАТИКА В ТЕПЛИЦАХ, ПАРНИКАХ * ОРАНЖЕРЕЯХ
Механизация и автоматизация производственных процессов — одно из важнейших направлений интенсификации сельскохозяйственного производства, вызывающее повышенный интерес у учащихся самых разных возрастов. Несмотря на сложность устройств автоматики, учащиеся стремятся познать процессы автоматизации и, обладая большой силой воображения и фантазии, строят модели различных автоматов. Кружок конструирования малогабаритных сельскохозяйственных машин должен способствовать им в этом и помочь разобраться в некоторых вопросах, связанных с автоматическим управлением и регулированием отдельных параметров в теплицах и парниках, а также в мобильных процессах сельскохозяйственных машин.
Сведения об автоматизации некоторых процессов, изложенные ниже, помогут руководителю^кружка в подготовке к занятиям и позволят осуществить совместно с учащимися выбор объектов для конструирования и изготовления моделей автоматов, а также некоторых автоматических устройств.
ПОНЯТИЕ О МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЕПЛИЧНЫХ ХОЗЯЙСТВАХ
Конструкция современных теплиц и их габариты позволяют механизировать основные операции по обработке почвы и уходу за растениями, что значительно уменьшает долю тяжелого ручного труда и повышает его производительность. Дальнейшим шагом интенсификации производственных процессов в тепличных хозяйствах является их автоматизация.
В кружке учащихся целесообразно прежде всего ознакомить с машинами и устройствами, служащими для механизации производственных процессов. Кружковцы могут разрабатывать и строить модели таких машин для их использования в макетах теплиц. Затем учащиеся познакомятся со средствами автоматизации производственных процессов и отдельных операций. *
Многообразие машин, предназначенных для выполнения большого числа операций в теплицах, диктует необходимость оценки их эффективности и выбора наиболее соответствующей данным условиям, а также возможность использования таких машин для автоматизации определенных производственных процессов. Иногда требуется переоборудование машины, чтобы она более полно соответствовала агротехническим требованиям и конструкции теплицы. Задача переоборудования машины для работы в теплице, автоматизации процесса с помощью переоборудованной машины может быть выполнена в кружке.
В теплицах современных конструкций автоматизированы многие технологические процессы: контроль и регулирование температуры воздуха, нормы полива почвы и увлажнения воздуха, температуры воды для полива и увлажнения, концентрации и нормы внесения растворов минеральных удобрений, управление распределительными устройствами электродосвечивания, выбор температуры воды для обогрева почвы, управление подачей углекислого газа, система приготовления и подачи ядохимикатов и др.
С целью поддержания оптимального режима в теплице предусматривается автоматическое слежение за изменением внешних условий и внутренними параметрами микроклимата. Параметры микроклимата тесно связаны между собой, В процессе роста растения усваивают лучистую энергию, от уровня освещенности существенно зависят значения других параметров микроклимата: температуры, влажности, содержания СО2 в воздухе. Их оптимальные значения разные днем и ночью, в начальной стадии развития и при цветении, завязывании и росте плодов овощей. Связи меж-
ду параметрами микроклимата, обеспечивающие рптимальйые условия роста и развития растений в теплицах, еще не полностью изучены, что не позволяет автоматизировать весь процесс получения овощей в теплицах. Тем не менее применение локальных систем автоматического* регулирования отдельных параметров микроклимата и других процессов позволяет значительно повысить производительность труда, урожайность, снизить себестоимость продукции, улучшить условия труда, снизить заболеваемость растений и сократить сроки их созревания.
На тепличных комбинатах страны применяются комплекты электрооборудования автоматизации технологических процессов отечественного производства, такие, как КТ и УТ-12, а также зарубежные ГРВ, Г-100 и Г-200 (ГДР), ДГТ (Дания), «Дельта-80» (голландской фирмы《Ван Флит») [37].
Если базовое хозяйство эксплуатирует один из комплектов, то руководитель кружка совместно с учащимися изучает работу системы автоматизации и ее отдельных элементов, анализирует их достоинства, недостатки, оценивает возможность использования для моделирования на макетах теплиц. В связи со сложностью автоматизированных систем автоматизацию производственны х процессов можно начать с разработки и изготовления простейших устройств автоматики.
КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ,ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕПЛИЦАХ
Автоматические устройства, применяемые в теплицах, классифицируют по следующим признакам.'
В зависимости от функций, выполняемых устройствами автоматики, их подразделяют на автоматическое дистанционное управление, автоматический контроль, автоматическую сигнализацию, автоматическую защиту.
По характеру изменения управляемой величины (алгоритму функционирования) различают системы стабилизации, программные и следящие.
Сочетание комплекса технических устройств с объектом управления называют системой автоматического управления. Разновидностью автоматического управления является автоматическое регулирование— процесс автоматического поддержания какого-либо параметра на заданном уровне или изменение его по определенному закону. Автоматическое регулирование осуществляется специальным устройством ——автоматическим регулятором. Регулятор измеряет регулируемую величину и при ее отклонении от расчетного значения изменяет процесс работы так, чтобы выполнялся заданный алгоритм функционирования.
По способу передачи и преобразования управляющего воздействия системы управления делят на непрерывные и дискретные.
В зависимости от принципов автоматического регулирования
различают: принцип регулирования по отклонению» по возмущению и комбинированный. В системах, использующих принцип регулирования по отклонению или принцип обратной связи, управляющее воздействие вырабатывается путем сравнения действительного значения управляемой величины с заданным. В зависимости от результатов сравнения формируется управляющее воздействие. Такой принцип регулирования широко применяется в системах управления процессами в теплицах. Высокую устойчивость и простоту имеет принцип управления по возмущению, когда управляющий сигнал вырабатывается измерением возмущающего воздействия. Например, сигнал для управления фрамугами в теплицах вырабатывается в зависимости от скорости и направления ветра. Оба принципа управления не лишены недостатков. В связи с этим применяют комбинированный принцип управления, сочетающий достоинства принципов по отклонению и возмущению.
Различают пять основных законов регулирования: позиционный ——Т「пропорциональный ——П, интегральный ——И, пропорционально-интегральный ——ПИ, пропорционально-интегрально-дифференциальный——ПИД. Позиционное регулирование производится по принципу «открыть-закрыть». Система простая, характеризуется колебательным переходным процессом. Применяется для регулирования температуры почвы в теплице с помощью электронагревательных элементов, которые включаются или выключаются магнитным пускателем в зависимости от сигналов, поступающих от контактного термометра. Пропорциональный закон изменяет положение регулирующего органа пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. Для него характерна статическая ошибка регулирования, тем не менее он широко применяется в системах автоматического регулирования. При интегральном законе регулирования изменяется скорость перемещения регулирующего органа пропорционально отклонению регу~ лируемой величины от заданного значения. Регулируемый параметр при этом законе регулирования медленно возвращается к заданному значению. Высокое качество регулирования обеспечивается пропорционально-интегральным законом регулирования. Законы регулирования могут комбинироваться в различных сочетаниях. Наиболее универсальным является пропорциональный регулятор с воздействием по интегралу и производной. Системы регулирования, применяемые в теплицах, используют все законы регулирования: Т, П, ПИ} ПИД. /
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМВ ПАРНИКАХ И ТЕПЛИЦАХ
Автоматическое управление микроклиматом в парниках и теплицах осуществляется автоматизацией отдельных процессов: обо* грева, полива и увлажнения, вентиляции, управления подкормкой углекислым газом и досвечиванием растений.
Рис. 10.1. Устройство электрообогрева парников
380/220 8
Парники
Рис. 10.2. Схема автоматического управления температурой в парниках с почвеиио-воздушиым обогревом
Автоматизация процесса обогрева. Обогрев защищенного грунта может осуществляться за счет солнечной радиации, биотопливом или другими техническими средствами. Наиболее совершенным является технический обогрев, подразделяющийся на почвенный, воздушный и почвенно-воздушный. Более полно агротехническим требованиям отвечает почвенно-воздушный обогрев, он же более экономичен по затратам энергии. В теплицах при почвенно-воздушном обогреве расход тепла почти в 2 раза меньше, чем при почвенном. В парниках, где объем воздуха сравнительно мал, ограничиваются только почвенным обогревом.
Обогрев может быть водяным, воздушным, контактно-газовым, электрическим и комбинированным. Наиболее распространенными являются водяное и комбинированное (водяное с воздушным) отопление. В последнее время все шире применяют электрический обогрев.
Для электрического обогрева почвы и воздуха применяют электродные котлы, электрокалориферы, электродные и элементные нагреватели. Электродные котлы применяют при наличии источника дешевой электроэнергии. Электродный способ обогрева применяется редко, так как он связан с большим расходом металла. Элементные нагреватели выполняют из проволоки. Также применяют трубчатые, оголенные проволочные, специальные нагревательные провода и асфальтобетонные нагревательные элементы.
На рисунке 10.1, а показано устройство электрообогрева трубчатыми нагревательными элементами. Трубчатые нагревательные элементы выполняются из оцинкованной проволоки диаметром 2,5, 3,0 мм, проложенной внутри керамических или асбоцементных труб на изолирующих опорных дисках. Вдоль парника прокладывают четыре нагревательных элемента: два воздушных 3 и два почвенных 2. Нагревательные элементы для обогрева воздуха прокладывают по парубням /. Нагревательные элементы четырех парников соединяют последовательно и включают в сеть с напряжением 380/220 В (рис. 10.2). Средняя мощность нагревательных элементов для южных зон составляет 150——180 Вт/м2, для остальных зон—180—200 Вт/м2.
Оголенные проволочные нагревательные элементы выполняют из стальной оцинкованной проволоки диаметром 4——7 мм, которую укладывают в слой песка толщиной 100——150 мм, находящегося под почвой на глубине 250——270 мм. Провод укладывают па
раллельными рядами вдоль парника и закрепляют в торцах обогреваемого участка. Число ветвей выбирают исходя из условий допустимой температуры и равномерности обогрева. Питание—от понижающих трансформаторов напряжением 12—50 В (рис. 10.3).
Специальные нагревательные провода состоят из стального оцинкованного сердечника, заключенного в полиэтиленовую оболочку. Провод для обогрева почвы / (см. рис. 10.1, 6) укладыва-
Рис. 10.3. Принципиальная электрическая схема комплекта оборудования для парников
ют на дно котлована, как правило, двумя секциями, по нескольку ниток в каждой секции, и заливают цементно-песчаной смесью или покрывают металлической сеткой 2. Сетку заземляют, и она служит дополнительной мерой электробезопасности. Обогрев воздуха осуществляют проводом 3, проложенным на подвесках вдоль парубней. Напряжение питания нагревательных проводов 380/220 В.
Асфальтобетонные нагревательные элементы выполняются в виде монолита или отдельными блоками, в середине которых зигзагообразно уложена стальная оцинкованная проволока.
Оптимальное значение температуры воздуха в теплицах зави-
сит от многих факторов, в первую очередь от выращиваемой культуры, стадии ее развития и уровня освещенности растения. Системы обогрева воздуха и почвы в теплицах должны обеспечивать температуру воздуха в различное время суток с погрешностью не более 1 % от заданной величины в диапазоне от 0 до 30℃. Температура почвы в зоне корневой системы должна стабилизироваться в пределах ±3° от заданной. Так как измеряется и регулируется температура воздуха, а не самого растения, температура листа может быть на 10° выше температуры окружающего воздуха [37]. В переходных режимах массивные части растения прогреваются медленно, что вызывает опасность конденсации на них влаги и заболевания растения. В связи с этим при переходе от ночного к дневному уровню температур скорость изменения температуры не должна превышать 6° в час. Температура почвы, как правило, незначительно отличается от температуры воздуха. В то же время при понижении температуры замедляется поглощение растением питательных веществ и воды, а при повышении корневая система становится слишком большой. Все это должно быть учтено программой автоматического регулирования.
В. кружке, изучив описанные способы обогрева, выбирают тот, который окажется посильным для его реализации на макете теплицы. При этом можно самостоятельно изготовить, использовать промышленный [41] или выполненный в кружке радиотехнического конструирования датчик температуры. Принцип регулирования можно применить наиболее простой ——по отклонению регулируемой величины. Для почвенного обогрева датчик температуры углубляют в почву примерно на 0,1 м. Для почвенного и воздушного обогрева дополнительно устанавливают датчик в средней точке теплицы на высоте 1,5—2 м от почвы. Автоматическое управление процессом обогрева осуществляется периодическим включением и отключением нагревательных элементов при помощи магнитных пускателей в зависимости от температуры в закрытом грунте.
Электрическая схема управления режимом работы нагревательных элементов одной группы, состоящей из четырех парников, показана на рисунке 10.2 [4]. Нагревательные элементы можно переводить переключателями SA1 и SA2 с напряжения 220 на 380 В; переводом переключателя SA3 в положение Р задается ручной режим, в положение А ——автоматический, а в положении О нагреватели отключаются. Переключатель SA1 включает нагревательные элементы для обогрева воздуха, а переключатель SA2 — обогрева почвы. В автоматическом режиме работы при снижении температуры ниже установленной контактами 5Лвключается магнитный пускатель КМ, который подает напряжение на нагревательные элементы. При повышении температуры до заданной величины контакты SK размыкаются и пускатель К〃 отключает нагревательные элементы. Такой же способ управления использован в промышленном оборудовании типа КП-1 ：[см. рис. 10.3). Нагревательные элементы этого комплекта, объе-
диненные в четыре группы, подключены к понижающему ТранСв форматору типа ТМОБ-63. Трехфазное линейное напряжение иа выходе можно устенавливать переключением ответвлений, трансформатора: в первом режиме 125, 103 и 85 В, во втором—70 60 и 49 В. '
Оборудование может работать в ручном режиме (переключатель SA1 в положении Р) или автоматическом (переключатель в положении Л). Ручное включение и отключение трансформатора и электронагревателей EKJ—EK4 осуществляют дистанционно кнопками 《пуск》SB2 и 《стоп》SB1, предварительно включив рубильники SA6—SA9 обогрева почвы и воздуха и автомат QF. Автоматическое управление осуществляется логометрами (типа ЛР-64-02) Р1 и Р2, выполняющими роль регулятора и измерительного прибора для визуального контроля фактической температуры почвы и воздуха в парниках. В измерительные цепи ло- гометров включены термометры сопротивления типа ТСМ, являющиеся датчиками температуры почвы (8К2, ВК4) и воздуха (BKL ВКЗ). Измерительная цепь уравновешена при заданной температуре. Если фактическая температура отличается от заданной, контакты Р1 или Р2 замыкаются (температура ниже заданной), включая магнитный пускатель КМ трансформатора TV и электронагревательные элементы. При повышении температуры до заданной величины электронагревательные элементы отключаются. Сила тока и напряжение во всех фазах контролируются амперметром и вольтметром с переключателями S44 и S/5.
Более высокую точность регулирования получают применением регуляторов с непрерывным процессом регулирования. В применяемом серийном оборудовании используют П-закон (《Ван ①лит》一Голландия) или ПИ-закон (КТ-1 — СССР, «Тельтов»—ГДР) [46].
Для многопролетных теплиц принят качественный принцип управления мощностью систем обогрева ——изменяют температуру теплофикационной воды в системе обогрева (рис. 10. 4, а) . В этих системах использован П-закон регулирования, который формируется охватом регулятора жесткой обратной связью (/——3...2——3) по положению регулирующего органа, в качестве которого применяется трехходовой смесительный клапан (ТСК). Его положение меняется прямо пропорционально изменению температуры, а в зависимости от положения ТСК в свою очередь изменяется количество теплофикационной воды, подаваемой насосом ПН.
В Ангарных теплицах принят многоканальный принцип управления (рис. 10.4, б), который реализуется поочередным подключением к регулятору /—1 датчиков 1—2...1—3 и исполнительных механизмов, управляющих мощностью системы обогрева в каждой из теплиц блока. Здесь используют количественный принцип управления мощностью системы обогрева, т. е. изменяют расход теплофикационной -воды в системе обогрева.
Рассмотренные принципы управления можно реализовать на моделях и макетах теплиц и парников. Для этого руководитель
Рис. 10.4. Функциональная схема системы автоматического управления температурным режимом в холодное время года: а — многопролетных теплиц; б — ангарных теплиц
KJ - абтоьвтическое переключение у^асткоО полиса
Рис. 10.5. Функционально-технологическая схема управления поливом грунта
кружка должен хорошо уяснить и представлять как принципы управления, так и их конструктивное выполнение.
Системы управления температурным режимом постоянно совершенствуются. Одним из перспективных направлений в создании таких систем является управление мощностью системы обогрева с помощью физической модели — аналога теплицы. В модели аналога теплицы автоматически учитываются различные метеофакторы: температура и влажность наружного воздуха, уро-
вень солнечной радиации, направление и скорость ветрвЖл^ основании этой информации формируется программа авто事&. ческого регулирования температурным режимом самой Te^g. цы [46].
Автоматизация процесса полива и увлажнения. Полив и увлажнение проводят через раздельные верх* нюю и нижнюю системы труб. Вода для полива поступает через нижнюю систему труб, которые также используются для подачи растворов минеральных удобрений. Увлажнение воздуха в теплице осуществляется путем распыления воды через форсунки за счет кратковременного открытия вентилей системы труб верхнего полива. Обычно при увлажнении цикл полива прерывают. Так как схемы управления поливом и увлажнением аналогичны и действуют раздельно, ограничимся рассмотрением функционально-технологической схемы полива (рис. 10.5). Система полива может работать по временной программе и от преобразователей относительной влажности воздуха / и почвы 2 с регулятором 4. При работе по временной программе задают продолжительность полива устройством 7, программу выбора орошаемого участка 6 и кратность полива 5. В системе предусмотрен переход на ручное управление 3 и управление с помощью исполнительного механизма S. Воду, используемую для полива и увлажнения, предварительно подогревают до заданной температуры.
Систему полива и увлажнения, работающую по временной программе, можно выполнить в кружке технического творчества, используя промышленное программное реле или изготовив его самостоятельно. Можно также использовать для этих целей вентиль с исполнительным механизмом. Для реализации системы с датчиками влажности берут промышленные датчики [41] или их изготавливают своими силами.
Автоматизация процесса вентиляции. Вентиляция может быть естественной (осуществляется путем открытия коньковых и стенных форточек) и искусственной (осуществляется вентиляторами). Функционально-технологическая схема управления естественной вентиляцией показана на рисунке 10.6. Вентиляция осуществляется путем открывания форточек исполнительным механизмом 10. Открывание форточек может выполняться ступенями так, чтобы каждый шаг соответствовал определенному изменению температуры. Первичный преобразователь 3 контролирует направление и скорость ветра, которые учитываются при выборе стороны и степени открытия форточек. Реле времени 9 изменяет программу регулирования температуры в дневное и ночное время. Контроль степени открытия форточек осуществляется преобразователем 2 с дистанционным указателем положения форточек 6. Регулятор 8 совместно с исполнительным механизмом формирует -ПИ-закон регулирования. Управление форточками осуществляется от датчика температуры 7. Можно выполнить эту систему с корректировкой по освещенности, а также использовать ее в режиме осушения воздуха методом «сухого отопления».
/ Форточка/ Форточка
/ Форточка
/ Форточка
Рис. 10.6. Функционально-технологическая схема управления естественнойвентиляцией
Для этого необходимо иметь датчик влажности 5. Уменьшение влажности происходит путем повышения температуры воздуха при помощи системы отопления, а^затем открытия форточек системы естественной вентиляции. Температуру окружающего воздуха контролируют датчиком 4. Имеется возможность ручного воздействия 7.
Для выполнения на макете или в теплице автоматического процесса вентиляции необходимо иметь флюгер, анемометр (прибор для измерения скорости ветра), датчик освещенности (если процесс будет осуществляться с коррекцией освещенности), а также датчик влажности для реализации режима осушения воздуха. Подобрав датчики, кружковцы могут изготовлять электромоторный механизм управления форточками, что позволит реализовать автоматический процесс естественной вентиляции. Искусственная вентиляция требует наличия вентилятора, включаемого (отключаемого) при открытых форточках и росте (уменьшении) температуры выше (ниже) указанного предела.
Автоматизация пр оце с：с а управления подкормкой углекислым газом и досвечиванием растений. Подкормку растений углекислым газом осуществляют путем сжигания природного газа СО? в специальных генераторах или подачи в теплицу дымовых газов из тепличных котельных, реже из специальных газовых баллонов. Подкормку производят при отсутствии людей в теплице и при закрытых форточках.
Схема управления подкормкой COz работает по заданной временной программе с 24-часовым циклом. В некоторых системах концентрацию СО? измеряют газоанализатором, выходной сигнал которого служит сигналом на включение газогенераторов. Преду- 178
смотрена автоматическая блокировка, не позволяющая включать систему подкормки при открытых форточках или снижении освещенности до уровня, при котором замедлен процесс фотосинтеза.
Управление досвечиванием используется в рассадочных отделениях и может осуществляться автоматически, полуавтоматически и вручную. При автоматическом управлении включение до- свечивания осуществляется от датчика при естественной освещенности ниже 5 клк. Для исключения бросков тока распределительные устройства включаются поочередно с регулируемой выдержкой времени от 0,5 до 6 мин. Датчик должен иметь выдержку времени 1——2 с, исключающую ложные срабатывания при кратковременных вспышках света (от молнии, фар автомобиля и т. п.). Отключение досвечивания осуществляется от программного реле через 2—24 часа.
Управление подкормкой углекислым газом и досвечиванием в упрощенном варианте не требует датчиков, а производится по временной программе. Такой вариант достаточно просто выполнить на макете, используя программное реле. Для выполнения более сложного варианта нужно иметь дополнительно газоанализатор, датчики освещенности и влажности.
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯМОБИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
Основной задачей систем регулирования является прежде всего реализация агротехнических требований к выполнению основных сельскохозяйственных операций. Различают системы автоматического регулирования машин и отдельных органов: положения относительно поверхности поля, направления движения и загрузочных режимов [37].
Системы регулирования положения машин и отдельных рабочих органов делятся на группы: системы автоматического регулирования глубины пахоты и культивации, системы автоматической стабилизации остова косогорных машин, системы регулирования положения режущих аппаратов уборочных машин, системы регулирования глубины заделки семян.
Имеется два основных принципа построения систем автоматического регулирования глубины пахоты: силовой и по отклонению [4], При использовании силового принципа система строится на основе измерения тягового сопротивления, которое пропорционально глубине вспашки. При увеличении или уменьшении тягового сопротивления специальная пружина, установленная между трактором и плугом, сжимается или разжимается и перемещает поршень управляющего золотника. Вследствие этого при помощи силового гидроцилиндра происходит перемещение лемехов плуга до заданной величины тягового усилия. Такой способ удовлетворительно работает на однородных почвах при постоянной скорости движения.
0網 ги&росист§мы ■■^^-"-'i-"""-'-' -.'^
трактора、'
Рнс. 10.7. Схема устройства для управления глубиной пахоты
Для неоднородных почв предложен высотный способ. Перед лемехом / (рис. 10.7.) устанавливается опорное колесо 2 или качающаяся планка с ползуном, которые являются датчиками глубины； Задающим и сравнивающим органом является пружина 3, размещенная в кронштейне 4. В процессе работы вертикальная составляющая от массы плуга передается через опорное колесо 2, пружину 3 и колесную стойку 5 на поршень золотника 6. При изменении глубины пахоты происходит перемещение золотника и масло под давлением поступает в силовой цилиндр 7. Поршень силового цилиндра регулирует высоту плуга, восстанавливая глубину пахоты. Аналогично выпол няется система автоматического регулирования глубины культивации. *
Кроме указанных применяется также комбинированный способ, объединяющий оба описанных способа.
Неравномерность среза убираемых культур влияет на потери урожая и на выполнение последующих технологических операций. В качестве чувствительного элемента высоты среза используется шарнирно закрепленный контактный рычаг с башмаком, копирующим рельеф местности. Остальные элементы системы аналогичны рассмотренным для систем регулирования хода рабочих органов почвообрабатывающих машин. Разрабатываются системы бесконтактного регулирования высоты среза [6].
Во время пахоты или других работ необходимо поддерживать направление движения агрегатов или их рабочих органов по заданным траекториям и ориентирам. Эти требования реализуют системы автоматического1 вождения мобильных сельскохозяйственных агрегатов и системы автоматического направления движения рабочих органов сельскохозяйственных орудий при междурядной обработке. В качестве чувствительных элементов для таких систем используют механические, фотоэлектрические, радиотехнические, ультразвуковые, емкостные, пьезоэлектрические и другие элементы [6]. Наиболее простыми и дешевыми являются системы вождения с механическими чувствительными элементами. В зависимости от сигнала, поступающего с чувствительных элементов, алгоритма управления и вида исполнительного механизма определяется схема усилительно-преобразовательных устройств.
В настоящее время широко используются механизмы с элект- рогидравлическим и электромеханическим приводами. При создании системы автоматического вождения привод исполнительного механизма выбирают с учетом конструкции управления трактором. Исполнительные механизмы с электромеханическим приводом выполняют с рулевыми машинками, подобными применяемым в автопилотах [22]. Наибольшее распространение для сельскохозяйственных машин получили системы с электрогидравлическим приводом.
На рисунке 10.8 показана схема автоматического вождения трактора. Чувствительный элемент — копир / прижимается к направляющей борозде 2 и при его отклонении перемещает контактный сектор 4. При замыкании контактов 3 или 13 подается пита-
Рис. 10.9. Схема автоматического вождения агрегата с колесным трактором вдоль борозды
Рис. 10.10. Схема системы направления комбайна по рядкам:
4 — гидроцилиндра к раме; В — дышла к комбайну; С — опоры коромысла； Д — гидроцилиндра к дышлу; Е — дышла к трактору; / — датчик; 2— параллелограммная подвеска; 3 — канат; 4 — передатчик； 5 ~ опорный полозок； 6 — устройство для перестановки датчика на междурядье； 7 — стойка； 5 — пластина обтекателя； 9 — упор коромысла； “一упор рычага; И — ручной корректировщик； 12 — система тросов; 13 — рычаг кор・ ректировщика; 14 — поперечная тяга; 15 — коромысло; /6 — транспортный штырь； /7 — гидрораспределитель; /8 —дышло； 19 — силовой цилиндр; 20«- иасос; 2/ — бак
ние на электромагниты 10 или /2. Они перемещают золотник 11, который подает масло в одну из полостей гидроцилиидра 9, поворачивающего через реечную передачу 7 рулевую трапецию 8. Отличие состоит в том, что одновременно с поворотом колес механизмом обратной связи 6 поворачивается контактная головка 5. При повороте контактной головки контакты 3 и /3 разрывают цепь питания электромагнитов. Это обеспечивает опережение отключения электромагнитов по углу поворота колес, повышая точность управления положением управляемых колес. Дальнейшее совершенствование системы идет по пути использования индуктивно-трансформаторных датчиков угла поворота копира и управляемых колес.
При подвижном соединении орудия 3 с трактором / (рис. 10.9) оно независимо от трактора копирует направляющую борозду благодаря прижатию копира 2 и полевой доски 4 к стенкам борозд. Если трактор отклоняется в сторону, то вместе с ним смещаются поперечная балка 6 и каретка 8, двигаясь по балке на роликах 7, упирается в один из выключателей 5, который замыкает цепь питания электрогидравлического усилителя механизма поворота, вызывая поворот трактора в нужную сторону.
При шарнирном соединении орудия с трактором выполняется система автоматического направления рабочих органов при междурядной обработке. Выбор чувствительных элементов зависит от выращиваемой культуры, степени ее зрелости и других факторов. Если растения окрепли, то в качестве датчиков используются копиры / (рис. 10.10) [37]. При совпадении оси датчика-копира с осью средней секции рабочего аппарата гидрораспределитель 17 находится в нейтральном положении, и масло из распределителя сливается в бак 21. Датчики-копиры присоединены к подвижной раме шарнирно в вертикальной и горизонтальной плоскостях через параллелограммную подвеску 2. Копиры с рамой связаны канатами 3 для их подъема при поворотах. Спереди копиры соединены с поперечной тягой 14. Копиры и тягу можно устанавливать на заданную ширину междурядья. Рычаг через систему тросов /2 позволяет вручную корректировать положение рабочей машины при заезде в рядок. При движении рабочей машины датчики-копиры свободно перемещаются в вертикальной и горизонтальной плоскостях и копируют все искривления линии рядков. Поперечное перемещение датчиков передается на золотник, который направляет масло в ту или иную полость силового цилиндра 19. Рама с рабочими органами смещается вслед за движением датчиков.
Рассмотренные схемы регулирования не охватывают все разнообразие мобильных процессов в сельскохозяйственном производстве. В то же время они показывают, что выбор системы зависит не только от регулируемого параметра, но и от вида исполнительного механизма, вида соединения рабочего органа с трактором и т. д.
Несмотря на многообразие систем автоматического регулирования мобильных процессов сельскохозяйственных машин и их сложность, в кружке возможно строить и конструировать модели регулирования отдельных процессов.
Автоматизация производственных процессов — один из наиболее эффективных путей интенсификации сельского хозяйства. Возбуждение интереса к ней учащихся — важнейшая задача кружка технического творчества.
Приложения
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА МОТОБЛОКИИ МАЛОГАБАРИТНЫЕ ТРАКТОРЫ
(Опубликованы в журнале «Моделист:конструктор» № 9, 1988 г.)
МОТОБЛОКИ
Удельная мощность их не должна превышать 2,2 кВт или 3 л.с. на каждые 100 кг полной массы; если же с ними агрегатируются прицепы, то показатели такие: 0,95 кВт и 1,3 л. с. (Полная масса —это масса снаряженного мотоблока или малогабаритного трактора с водителем, масса которого равна 70 кг). Длина, ширина и высота мотоблока (в миллиметрах): 2000Х1000 (с прицепом) X1200, максимальная скорость не свыше 10 км/ч. Тормоза должны удерживать мотоблок с груженым прицепом на уклонах не менее 12°. Привод управления тормозами ——ручной, при отпускании ручки управления двигатель должен остановиться. Прицеп обязательно оборудуется отражателями. Движущиеся части защищаются кожухами или ограждениями, чтобы не создавать опасность обслуживающему персоналу. Способ соединения мотоблока с орудиями и прицепом жесткий.
Согласно требованиям ГАИ ГУ МВД СССР передвижение мотоблоков с прицепом допускается только по дорогам местного значения, не имеющим твердого покрытия, то есть грунтовым.
МАЛОГАБАРИТНЫЕ ТРАКТОРЫ
Удельная мощность их не должна превышать 1,5 кВт или 2л.с. на каждые 100 кг полной массы. Основные размеры у малогабаритного трактора те же, что и у мотоблока, но скорость несколько выше——15 км/ч. Тормозов должно быть два： рабочий и стояночный. Тормозной путь трактора с прицепом должен составлять не более 4 м.
Обязательны указатель количества топлива, счетчик моточасов и сигнализатор включения электросистемы. Внешние световые приборы оборудуются в соответствии с ГОСТ 8769—79: фары, указатели поворотов, стоп-сигналы, габаритные огни.
Движущиеся части малогабаритных тракторов должны защищаться кожухами или ограждениями.
Значение коэффициентов качения и сцепления в зависимостиот типа пути и вида движителя
Тип пути
Пневматические шины
Гусеничный движитель
f
中
Плотная залежь
0,05...0,07
0,7...0,9
0t06...0,07
1,0...1,2
Стерня
0,08..Д10
0,6 …0,8
0,07...0,08
0&10
Вспаханное поле
0,12 …0,18
0,5...0,7
0,10...0,13
0,6...0,8
Поле, подготовленное под посев
0,16...0,18
0,4-0,6
0,08...0,Ю
0,6Т0,7
Укатанная снежная дорога
0,07...0,10
0t3,..0,4*
0,06,-0,07
0,5...0,7
Сухая грунтовая дорога
0,ОЗ...О,О5
0,6 …0,8
0,05...0,07
0,9...1,1
Дорога с асфальтированным нли цементобетонным покрытием
0,014 …0,018
Q,8...0,9
3. Средиеудельное тяговое сопротивление для корпусных плугов
Почва
Агрофон
Значение Кпл, кПа, для почв
Глинистых
Тяжело- суглинистых
Средне- суглинн-
Супесча- уых н лёгкосу- песчаных
Черноземы
Стерня озимых
68
49
35
25
Пласт многолет-
86
57
45
31
них трав Целина, залежь
90
71
52
39
Дерново-подзоли-
Стерня озимых
66
47
34
26
стая
Пласт многолет-
74
56
43
30
ннх трав
Целина, залежь
92
71
50
40
Каштановая
Стерня озимых
69
47
36
22
Целина, залежь
98
68
55
29
Засоленная
Стерня озимых
一
82
73
65
Сельскохозяйственные машины
кН/м
Двигатели
Мощность Двигателя, кВт
Частота вращения колен, вала, МНЦ-]
Передаточное число
Сцепление
Коробка передач
Ворона: зубовая тяжелая зубовая средняя зубовая посевная сетчатая
Шлейф-борона: пружинная лапчатая дисковая игольчатая
Культиватор: паровой штанговый глубокорыхл итель плоскорез
Лущильник: дисковый лемешный
Сеялка: дисковая
узкорядная сеялка-лущильник зернопрессовая свекловичная кукурузная
Картофелекопалка
Каток: гладкий водоналивной кольчато-шпоровый
Вращающаяся мотыга
Свекловичный культиватор
Культиватор-растениеметатель
Культиватор-окучник
Тракторная косилка:
с приводом от ВОМ
с приводом от ходовых колес Косилка-измельчитель
Грабли: тракторные поперечные валкообразователи
Жатки: рядковая прицепная бобовая безмотовильная
Свеклоуборочный комбайн Силосоуборочный комбайн Картофелеуборочный комбайн
04.47*
0,3...0,6■
I
П
in
IV
0,25...0t45.
0,45 …0,65■1
1,0 …1,8■
1,0 …1,8■
1,6 …2,2■2
0,45...0,8■
12.26■3
1,3...3,0 ‘■4
8,0 …13,0■
4Q...6,。■6
1,2 …2,6.
2,5 …10,0■6
.L6■
..2,5В7
..2,8■8
■9
0,6 …1,0■
.0...E4*
2.5...3,5 '■
0,55 …1,2■
0,6...1,0■
04.0,75■
05.20■
1.3...1,6■
15.25■
■10
0.7...1.4■n
0,9 …1,4*12
« 0,5…0,75■
0,7 …0,9■
1.2...15*
0,6 …0,9Я
8,0 …12,0*
12丄6■
10,0...12,0Я
Двигатели мотороллера: «Тула — Турист»
«Вятка — Электрон»
«Муравей»
Мотоцикла «Юпитер-4» Мотоколяскя СЗА-М
Мопеда «Рига» Д-6
Двигатель Д-300 Двигатель 2 СД Двигатель
УМЗ-6А — работает с КПП в двух режимах:
I — Пвых= 333—
—383 мин-1
II — Пвых=687—
—790 мин-»
Пусковые двигатели:
ПД- ЮМ
П —46
ПД-8
9,6
5,5
9,2
20,5
7,4
1,6
3,42 1,0 3,2
7,36
10,5
5,9
2600
5100
2600
5600
2600
4900—
5500
3000
3000
2000
3500
2400
3500
2053
3,04
2,353
2,57
2,17
4,75
3,0
4,833
3,0
3,17
4,32
2,01
1,644
2,88
1,644
1,81
2,24
1,1
1,235
1,8
1,235
1,26
1,4
0,9
0,9
1,0
1,0
4. Удельное сопротивление машин на единицу ширины захвата
5. Двигатели для самодельных мотоблоков и микротракторов
Способ соединения трактора с прицепом жесткий. Полная масса буксируемого прицепа при условии, если он не снабжен тормозами, равна 50% от снаряженной массы трактора, с тормозами—100% от этой массы.
Запрещается ставить на одну ось шины различного размера и моделей.
Малогабаритные тракторы полной массой 450 кг должны иметь передачу заднего хода.
Временно, до утверждения «Положения о порядке регистрации и проведения технических осмотров самодельной техники», ГАИ разрешает передвижение самодельных малогабаритных тракторов лишь по грунтовым дорогам.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Альтшулер Г. А. Алгоритм изобретения,——М.： Московский рабочий, 1973.
Ахмедов М. Ш. Солнечный коллектор для сушки сена//Техиика в сельском хозяйстве.——№ 6.——1985.
Барабанов А. Г., Гурин В. Е. Техническое творчество школьников.—Краснодарское книжное изд-во, 1981.
Бородин И.①.,Недилько Н. М. Автоматизация технологических процессов. — М.: Агропромиздат, 1986.
Бородин И. Ф. Технические средства автоматизации. — М,: Колос, 1983.
Бохан Н, И,, Нагорный И. С. Автоматизация механизированных процессов в растениеводстве. — М.： Колос, 1982.
Брызгалов В. А., Советкина В. Е.» Савинкова Н. И. Овощеводство защитного грунта. — Л.: Колос, 1983.
Варламов Г. П„ Келлер Н. Д., Суханов В, Л., Медведев В. В. Смотр качества, технического и эстетического уровня средств малой механизации//Тракторы и сельхозмашины. — №5.-1986.
Васильев Г. П. Использование ветра//Механизация и электрификация сельского хозяйства. — № 11. — 1982.
Ганелин А. М., Гришин М. Д., Ихтейман ①.М., Мо л о с - п о в Н. Ф. Электрификация приусадебного хозяйства.——М,： Россельхоз изд ат, 1986.
Глебушкин И.①.,Полетаев В. П. Оценка использования дизельного трактора МТЗ-80 Э в режиме топливной экономии//Контроль н оценка использования МТА в эксплуатационных условиях. — Л,: ЛСХИ, 1982.
Горский В. А. Техническое творчество школьников. — М.： Просвещение, 1981.
Горский В. А. Техническое творчество юных конструкторов. — М.: Изд-во дОбАА① СССР, 1980.
Горский В, А., К о мс к ий Д. М., Разды малин И,①.Внеклассная работа по 'техническому .творчеству и сельскохозяйственному опытничеству.—М.： Просвещение, 1985.
Г узенков П. Г. Детали машин. — М.: Высшая школа, 1982.
Гуревич А. М. Тракторы и автомобили, — М.： Колос, 1983.
Давиденко В. Ф. Малая механизация на пришкольном участке.— Краснодарское книжное изд-во, 1982.
Даффи Дж. А., Бекман У. А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. — М.: Мир, 1977.
Д. де Р о н з е. Ветроэнергетика. — М.： Энергоиздат, 1982,
Демидов В. Г. Совершенствование приборов контроля для посевных агрегатов//Тракторы и сельхозмашины, — № 11.— 1986.
Дзюба П. Я., Монтаков В. А, Автомобили, тракторы и сельхозмашины.—Киев： В ища школа, 1983.
Евстратов А. М., Тамиров М. Л. Автоматизация вождения мобильных сельскохозяйственных агрегатов.——М.: Россельхозиздат, 1982.
Захаров А. А. Применение тепла в сельском хозяйстве.—М.: Колос, 1980.
Зайцев А. Т. Механизация производственных процессов в сельском хозяйстве. — М.： Агропромиздат, 1986.
Кустов Т. Т. Косилки к мотоблоку с механическим и электрическим приводом/Тракторы и сельхозмашины. — № 12.— 1985.
Калугин Н. И., Плотников Ю. В. Охрана труда и пожарная безопасность в общеобразовательной школе. — М.： Просвещение, 1980.
Карпенко А. Н,, Зеленев А. А., Халанский В. М. Сельскохозяйственные машины.—М.： Колос, 1980.
К а ч н е в В. И. Обучение конструированию на уроках труда, — М.： Просвещение, 1976.
Келлер Н. Д., Ш п и л ь к о А. В. Малогабаритная сельскохозяпствен- ная техника//Тракторы и сельхозмашины. — № 11.— 1985.
К л е н и н Н. И., С а к у н В. А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. — М,: Колос, 1980.
Клочков А. В. Новая почвообрабатывающая техннка//Тракторы и сельхозмашины, — № 7.— 1985.
Курбатов Г. С. Электродвигатели для сельского хозяйства.——М.: Э нергоиздат, 1981,
Колосов Л. В. Основы автоматики, — М.: Колос, 1984.
Красников В. В. Подъемно-транспортные машины. — М,: Колос, 1981.
Л ю б у ш к о Н, И., Кузнецов Б.①.Пневматические сеялки-культиваторы для почвозащитной системы земледелия//Тракторы и сельхозмашины, —№ 9. — 1984.•
Л ю б у ш к о Н. И., Хорунженко В. Е. Тенденции развития технического уровня зерновых сеялок//Тракторы и сельхозмашины. — № 8.— 1986.
Мартыненко И. И., Головинский Б. Л., Проценко Р. Д., Резниченко Т. Ф. Автоматика и автоматизация производственных процессом. —М.: Агропромиздат, 1985.
Матвеев В. П., Рубцов М. И. Овощеводство,— М.: Агропром- издат, 1985.
Овощеводство и плодоводство//Под ред. А. С. Симонова. — М.： Агро- промиздат, 1986.
Панов И. М. Совершенствование почвообрабатывающей техники для перспективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур//Трак・ торы и сельхозмашины. — № 4.— 1985.
Приборы контроля и управления влажностно-тепловыми процессами.— М.： Россельхозиздат, 1985.
Прищеп 力.Г. Учебник сельского электрика. — М.: Агропромиздат, 1986.
Прошин А. Коса с мотором//Моделист-конструктор. — № 5. — 1985.
Рационализаторская работа старшеклассников в межшкольных комбинатах.—Киев: Радяньска школа, 1986.
Р ев с к и й Б. В. Малая механизация на пришкольных участках.——М.: Просвещение, 1984.
Р нс с А, А., Г у р в и ч Л. И. Автоматическое управление температурным режимом. — М.： Агропромиздат, 1986.
Смотр мобильных средств малой механизации, созданных самодеятельными конструкторами/В. П. Кобирниченко, В. В, Коскин, М, Е. Опенышев и др.//Тракторы и сельхозмашины. — № 7. — 1986.
Столяров Ю. С. Развитие технического творчества школьников.— М,： Просвещение, 1983.
Чернов Л, Б. Основы методологии проектирования машин. — М,: Машиностроение, 1978.
Ч и л и к и н М П., С а н д л е р А. С. Общий курс электропривода.— М.: Колос, 1981.
Шмелев Б. М. Шнековый плуг для гладкой вспашки//Тракторы и сельхозмашины. — № 3. — 1985.
Юз б а шев В. А., Гусев В. М., Амосов В. В., Хоруженко В. Е. Направления совершенствования универсальных пневматических аппаратов пропашных сеялок//Тракторы и сельхозмашины. — № 10.— 1986.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .3
557024690411 «1 «1 11557024690411 «1 «1 11Глава 1. Общие сведения об организации кружка н порядке конструирования новых образцов сельскохозяйственной техники ррганизация работы кружка Материально-техническая база кружка Комплектование и планирование занятий
5570246904
11 «1 «1 11
5570246904
11 «1 «1 11
Общие правила безопасности труда при работе с электромашинами Методика проведения занятий
Методика поиска новых технических решений правила проектирования, определенные стандартами . Основные сведеиня о деятельности школьных организаций ВОИР . .Освоение методики поиска новых технических решений .
^^274145495053^^274145495053Глава 2. Понятие о почвообрабатывающих сельскохозяйственных орудия^
^^274145495053
^^274145495053
Сельскохозяйственные орудия и их классификация Устройство и принцип работы плугов, борон, культиваторов и почвообрабатывающих фрез
Особенности устройства ручных орудий Разработка и изготовление навесных орудий и их моделей ....
I' л а в а 3. Средства малой механизации сельскохозяйствеиного труда ( Перспективы н Тенденции развития сельскохозяйственной техники * Агротехнические требования к средствам малой механизации сельскохозяйственного труда
Особенности устройства и правила нсггользования средств малой ме
ханизации на пришкольном участке55
Разработка и изготовление различных моделей и образцов малой механизаций .. .57
Глава 4. Двигатели внутреннего сгорания и электроприводы. . 62
Классификация, принцип действия, устройство ДВС63
Электроприводы, их назначение и устройство74
Энергетические источники для электротракторов 78
Наглядные пособия по двигателям, их разработка и изготовление . 79
Глава 5. Микротракторы и мотоблоки .81
Самодельные микротракторы с ДВС, их конструктивные схемы и устройство82
Методика расчета н конструирования микротрактора. 87
Перспективы развития электротракторов, особенности их коиструкции й устройства .93
Правила расчета и выбор электродвигателя для работы на микро- э^ктротракторе .., 95
Й
етодика изготовления микротрактора в условиях школы. 97
отоблок Л сферы его применения98
Методика расчета, конструирования и изготовления моделей и образцов мотоблоков . . 106
Глава 6. Техника для Лосева и посадки
Классификация сеялок и сажалок, их устройство и работа .,.
Модели посевных и посадочных машин, их разработка и изготовление
Глава 7. Механические косилкн
Классификация косилок, принцип действия рабочих органов ... Образцы косилок разного назначения, их разработка и изготовление
Глава 8. Оросительные устройства, теплицы и парники .
Оросительные системы и способы орошеияя Модели оросительных устройств, приборов, их разработка и изготовление
Паринки и теплицы, их виды и общее устройство .
Понятие об искусственных почвах:...
Модели теплиц, парников и других устройств
Глава 9. Простейшие транспортные средства,
Транспортные средства, применяемые при уборке ''''*
Примеры некоторых транспортных средств, их разработка'и изготовление
225 12 7 4 4 8 0 4 6 9 0 412 33 44 555 56 6i n IX IX 1 11 и «1 11 1 и 11 и 1 1225 12 7 4 4 8 0 4 6 9 0 412 33 44 555 56 6i n IX IX 1 11 и «1 11 1 и 11 и 1 1Глава 10. Автоматика в теплицах, парниках и оранжереях ... 167
225 12 7 4 4 8 0 4 6 9 0 4
12 33 44 555 56 6
i n IX IX 1 11 и «1 11 1 и 11 и 1 1
225 12 7 4 4 8 0 4 6 9 0 4
12 33 44 555 56 6
i n IX IX 1 11 и «1 11 1 и 11 и 1 1
Понятие о механизации и автоматизации производственных процессов в тепличных хозяйствах .169
Классификация автоматических устройств, применяемых в теплицах 1^ Автоматизация управления микроклиматом в парниках и теплицах !70 Системы автоматического регулирования мобильных процессов сель-
скохозяйственных машин179
Приложения . . , 185
Рекомендуемая литература 189
МИКРОТРАКТОР — МОТОБЛОК «ЗОЛУШКА»
с окучивателем картофеля:
1—окучиватель: 2 — редуктор червячный; 3 — цепная передача, 4一ведущее колесо с ребристыми металлическими шинами；
— заднее опорное колесо.
а
МИКРОТРАКТОР «МУРАШЕК»:
1—топливный бак; муфты сцепления; рама;
а — общий вид:
2—рычаг переключения передач; 3 — педаль 4—конический редуктор; 5 — двигатель; 6 —
1—дисковый нож; воуглубитель.1—дисковый нож; воуглубитель.
1—дисковый нож; воуглубитель.
1—дисковый нож; воуглубитель.
— однокорпусный плуг:
2 — предплужник; 3 — корпус плуга; 4 — поч-
МОТОБЛОК С ОДНИМ ВЕДУЩИМ КОЛЕСОМ:
1—съемное сидение; 2—рукоятки управления; 3—управляемые опорные колеса； 4—ведущее колесо; 5—BOM.
ЭЛЕКТРОМОТОБЛОК:
1 — рама; 2 — электродвигатель; 3 — редукторы; 4 — цепная передача; 5 — опора； 6 — катки; 7 — гусеница; 8—стойка.
ББК 74.200.585.01
К 84
Авторы; И. С. МАМЕТ (предисловие, гл. 1, 4, 5),В. А. МОНТАКОВ (гл. 2, 3, 6-8),
Л. С. ПЕЛИХ (гл. 10), 3. А. ТЕРЕЩЕНКО (гл. 9)
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент МИИСП нм. В. П. ГорячкинаИ. П. Велихов; методист, руководитель кружка В. Б. Наумов
Кружок конструирования малогабаритной сельскохозяй- К84 ственной техники: Пособие для руководителей кружков/ И. С. Мамет, В. А. Монтаков, Л. С. Пелих, 3. А. Терещенко.—М.: Просвещение, 1989.— 192 с.: ил.
В пособии приведены рекомендации по материально-техническому оснащению кружков и организации их работы, даны методические разработки типовых занятий. Кроме того, в книге содержатся сведения о сельскохозяйственных орудиях, средствах малой механизации сельскохозяйственного груда, машинах и их двигателях. Описаны методы конструирования, разработки и изготовления моделей машин и малогабаритной сельскохозяйственной техники.
4306010000—299К 114 — 89103(03) — 894306010000—299К 114 — 89103(03) — 89ISBN-5-09-001457-4ISBN-5-09-001457-4Книга предназначена для руководителей кружков школ и внешкольных учреждений.
4306010000—299
К 114 — 89
103(03) — 89
4306010000—299
К 114 — 89
103(03) — 89
ISBN-5-09-001457-4
ISBN-5-09-001457-4
ББК 74.200.585.01
© Издательство «Просвещение», 1989