Cerinte agrotehnice impuse lucrarilor solului cu freze agricole

I.1. Cerinte agrotehnice impuse lucrarilor solului cu freze agricole

Procesul de lucru executat de freze consta in taierea cu ajutorul cutitelor a feliilor de sol si antrenate apoi spre partea posterioara a frezei.

Principalele cerinte ce se impun lucrarilor solului executate cu ajutorul frezelor sunt:

Solul sa fie bine maruntit si afanat;

Freza in procesul de lucru nu trebuie sa contribuie la pulverizarea si imburuienarea solului ceea ce din punct de vedere agrotehnic reprezinta o mare deficienta;

Fundul brazdei trebuie sa ramana neted fara creste;

Suprafata solului lucrat trebuie sa fie neteda si lipsita de resturi vegetale.

I.2. Generalitati despre freze agricole. Scheme de freze.

Definitie. Frezele sunt masini destinate pentru lucraru de afanare si maruntire a solului la adancimi de 6-25 cm. Aceste masini pot fi folosite si la prelucrarea solului la adancimi de 18-25 cm (inlocuind plugurile) sau prelucrarea stratului superior al solului la adancimea de 6-15 cm.

Clasificare:

a)       Dupa destinatie: - freze pentru prelucrarea totala a solului

freze pentru prasit

b)       Dupa modul de dispunere al organului de lucru

cu rotor orizontal

cu rotor vertical

cu rotor inclinat

Cele mai raspandite sunt cele cu rotor orizontal, arborele acesteia fiind dispus perpendicular pe directia de inaintare.

Frezele pot fi: tractate, semipurtate, purtate.

Scheme de freze

a)           Freze pentru prelucrarea totala: freza dezaxabila FDL 1,3. Este destinata pentru prelucrarea solului intre randurile de pomi. Este formata din cadrul principal 1, prevazut cu triunghi de prindere la tractor pe care se monteaza cadrul propriuzis al frezei. De acest cadru este montat rotorul cu cutite acoperit de capacul 3 iar, in partea din spate cu capacul rabatabil 4. In partile laterale a rotorului sunt prevazute patinele 5 a caror pozitie e reglabila.

Rotorul cu cutite impreuna cu transmisia se poate deplasa fata de cadrul principal putandu-se astfel apropia de randul de pomi. Rotorul cu cutite are latimea de lucru de 1 m. adancimea de lucru a cutitelor este de 4-12 cm.

b)           Freza pentru vie F-V-1,5 (fig I.2.6). Rotorul format dintr-un arbore cu sectiunea hexagonala pe care se monteaza discuri distantate intre ele cu bucse ce se fixeaza pe arbore. Pe fiecare disc se monteaza cate 4 cutite sub forma de L. Sunt destinate pentru prelucrare solului intre randurile de vita de vie in plantatiile cu distanta intre randuri de 1 m.

c)           Freze cu rotor vertical (fig. I.2.C) sunt putin raspandite fiind destinate mai ales maruntirii araturilor bulgaroase. Aceste freze sunt executate din mai multe rotoare de la 2 la 8 bucati dispuse in linie, fiecare fiecare rotor fiind prevazut cu mai multe cutite.

I.3. Generalitati privind semanatul. Semanatul in randuri. Cerinte agrotehnice. Tabel cu principalele caracteristici fizico-mecanice si agrotehnice ale culturilor ce se seamana cu samanatoarea.

I.3.1) Cerintele agrotehnice principale se refera la o repartizare uniforma a semintelor in stratul de sol in cantitati determinate fara ca acestea sa fie vatamate in timpul semanatului. Cerintele de exploatare se refera la problemele de exploatare si deservire, siguranta, universalitatea, rezistenta masinii, si pretul de cost. O repartizare uniforma a semintelor in sol poate fi indeplinita prin indeplinirea urmatoarelor conditii:

uniformitatea distantei dintre randuri sau intre brazdele efectuate de brazdar chiar in conditiile in care suprafata solului nu este plana;

cantitatea de seminte distribuita pe randuri sa fie eagala pe tot timpul utilizarii masinii;

semintele dispuse pe rand sa se gaseasca la distante egale intre ele;

adancimea de ingropare a semintelor sa fie uniforma avand o valoare intre 3-8 cm

valoarea debitului samanaturii pentru orice tip de seminte sa se faca usor si sigur

adancimea de lucru a brazdelor sa fie uniforma avand o valoare determinata in timpul lucrului

semanatoarea sa asigure golirea totala si in timp scurt a lazii de seminte si aparatelor de semanat

constructia semanatorii sa asigure o usoara conducere intretinere si desevire

semanatul in randuri obisnuite (10-15 cm intre randuri)

semanatul in randuri apropiate (5-8 cm intre randuri)

semanatul intre randuri echidistant

I.3.3 Tabel cu caracteristice fizico-mecanice si agrotehnice ale culturii semanate.

- umiditatea- continutul de apa raportat la masa totala a semintelor WS = m1-m2 /(m-m1)*100% WS- umiditatea m1 - masa semintelor umde m2 - masa semintelor uscate

puritatea fizica - procentul de seminte puse din specia analizata raportata le greutate

capacitatea de curgere - insusirea semintelor de a se deplasa un anumit unghi fata de orizontala

autosortarea - asezarea in straturi in timpul curgerii in functie de marime, forma si greutatea specifica semintei;

porozitatea - totalitatea spatiilor libere dintre semintele unui lot p = SV * 100%

sticlozitatea - procentul mecanic de boabe care in sectiune transversala are aspect in intregime sticlos (grau, orz, orez)

I.4. Alegerea schemei tehnologice

In raportul realizarii unor araturi de laitate si pentru executarea mai multor lucrari la o singura trecere s-au realizat masini combinate in componenta carora intra si rotoarele cu cutite ale frezelor.

O categorie de combinatoare cu freza sunt acelea formate cu masinile de semanat destinate executarii la o singura trecere a mai multor lucrari: maruntirea si afanarea solului, semanatul si administrarea ingrasamintelor chimice, insectofungicidele. Se inlatura distrugerea structurii solului si trasarea excesiva a acestuia se reduce substantial (pana la 50%) consumul de combustibil. In figura se prezinta schema de principiu a unui combinator simplu.

Fig I.4. Masina combinata de lucrat solul cu freza si semanatoare

cutie de seminte

freza

tavalug

roata de antrenare a aparatelor de distributie a semintelor

brazdarul masinii de semanat

aparatul de distributie a masinii de semanat.

masa hectolitrica - masa hectolitrica de seminte

masa a 1000 de boabe - indicatii asupra marimii boabelor si duritatii lor

masa specifica - raport dintre greutatea si volumul boabelor.

II.           Proiectarea frezei

II.1. Calculul parametrilor cinematici ai frezei

Procesul de lucru executat de rotorul frezei consta in urmatoarele faze: patrunderea cutitelor in sol desprinderea feliilor de sol si antrenarea lor in miscarea de rotatie, lovirea (ciocnirea) acestore de carcasa frezei, maruntirea suplimentara a lor si nivelarea stratului de sol maruntit cu ajutorul partii terminale rabatabile a carcasei.

Cutitele rotorului executa o miscare complexa care consta dintr-o miscare de rotatie relativa in jurul axului rotorului cu viteza unghiulara, dintr- o miscare de rotatie relativa in jurul axului si dintr-o miscare de translatie cu viteza vd. Prin compunerea celor doua miscari de rotatie si translatie Vd, fiecare cutit va desprinde din masa de sol o felie pe care o va antrena spre partea posterioara a masinii izbind-o de carcasa acestuia.

Pentru determinarea parametrilor cinematici ai frezelor se considera atat miscarea de rotatie cat si cea de translatie Vd a masinii sunt uniformedesi viteza periferica a rotorului Vp poate varia din cauza oscilatiilor organelor de translatieiar viteza Vd poate varia din cauza patinarii rotilor motrice ale tractorului. Compunerea celor doua mescari de rotatie Vp si translatie Vd determina traiectoriile absolute ale varfurilor cutitelor frezei care sunt de forma unor curbe cidoidale si se pot determinape cale grafica si analitica. Cerinta de baza impusa procesului tehnologic de lucru al frezei consta in maruntirea si afanarea solului la un grad ridicat, fara a-l pulveriza fundul brazdei trebuie sa ramana neted fara creste. Se considera ca adancimea de lucru este a=18 cm. Inaltimea crestelor c=portiunea de sol nelucrat. Diametrul rotorului D≃3⇒R=1,5a⇒R=27 cm D=54cm.

Cerintele impuse procesului tehnologic de lucru al frezelor prevad ca valoarea acestora sa fie cat mai mica C 02a. Numarul de cutite de pe aceeasi parte a discului Z1=2 cutite T numarul total de cutite pe disc Z=4.

II.1. Calculul valorii optime l=VpVd

Procesul tehnologic poate avea loc numai cand viteza periferica a cutitelor COR=Vp este mai mare decat viteza de avans a frezei Vd=Vp>Vd. Raportul VdVp se noteaza cu l si este indicele cinematic al frezei l=3..8 iar la frazele rapide aceste valor ajung la 10 12. Valoarea indicelui cinematic l se determina cu relativa

l=Vp/Vd=R[II/2(1+2/Z)- are sin R-C/R]/RADICAL22C-C2=4,46Z

l=4,467

II.1.b Avansul pe cutit

Pasul frezei S-reprezinta distanta parcursa de freza in timpul t, in care rotorul se roteste cu unghiul la centru

Discul component al frezei are dispus in mod uniform la periferia lui, Z cutite.

Fiecare cutit va descrie o trhoida de ecuatie pavametrica similara, dar deplasata fata de anterioara cu o marime denumita avansul pe cutit S, care se considera ca fiind distanta masurata pe orizontala intre punctele de intersectie de pe suprafata solului a doua trohoide succesive. Trasarea graficului S = f (Vd) (fig.II.2.a), S = f(Vd) (fig.II.2.b)

Cand in lantul cinematic al transmiterii miscarii de la priza de putere la rotor avem un singur raport de transmitere T viteza periferica este constanta, intregul grup de termeni 2 R/Vp* este constant si se noteza cu K1TS=K1Vd. Daca cop este variata printr-o cutie de viteze atunci o aschie va putea fi realizata prin diferite combinatii.

Expresia lui S poate fi discutata astfel

Daca freza are cutite de viteza si daca

si se construieste graficul de variatie a lui S functie de Vp, care e o hiperbola echilaterala. Daca avem diverse valori pentru K2 T 0 grosime de aschie ce se obtine prin mai multe combinatii.

II.1.C. Traiectoria de pe un punct de pe cutit

Expresia analitica a traiectoriei

Determinarea ecuatiei parametrice are loc in conditiile compunerii celor doua miscari Vp si Vm, considerandu-se ca origine a sistemului de coordonate centrul rotorului frezei; atunci segmentul oo1 va reprezenta spatiul parcurs de centrul rotorului frezei in timpul egal cu Vm+. In acest timp cutitele se rotesc cu unghiul la centru , iar punctul A se deplaseaza in A'.

Coordonatele punctului A se determina cinetic cu ecuatia sub forma parametrica

Traiectoria cutitelor urmatoare in ordinea succesiunii lor se vor exprima:

Eliminandu-se timpul t din ecuatia 1 se obtin ecuatiile miscarii punctului A, din relatia lui y se deduce sin wt=y/R respectiv wt=arcsiny/R de unde timpul t se determina cu relatia: t=1/warcsin y/R

Deci inlocuindcos wt cu obtinem

Ecuatia miscarii oricarui punct al organului de lucru va avea expresia:

Forma traiectoriei descrise de varful traiectoriei cutitului se determina din valoarea indicelui cinematic al frezei.

Daca l1=1 adica COR =Vm, ri=R/l=r unde ri - raza centroidei mobile iar traiectoria miscarii punctului A va fi o cicloida propriuzisa. Frazarea solului are loc atunci cand ri>r respectiv traiectoria miscarii varfului cutitului este o cicloida alungita determinata trohoida.

Formule

III.1.4. Geometria cutitului de frezain forma de "L"

Cutitul de freza in forma de "L" face parte din grupa cutitelor de freza rigide sub forma curbata. Geometria si modul de montare pe rortor sunt prezentate in (fig III.1.4.a)

Unghiul de ascutire i 0 rad (15 ). In de lungimea cutitului, freza poate lucra la adancime de 6-25 cm. Cutitele in forma de L pot avea aripa dispusa in partea stanga sau dreapta. Cutitele se monteaza pe disc alternativ, numarul de cutite pe un disc fiind de 2-8. Sa constatat ca cele mai indicate valori pentru latimea de lucru b este de peste 55mm mai frecvent untilizandu-se b=90 130 mm.

Raza de curbura r=30 35mm la valori mai mici poate duce la crestarea lucrului mecanic specific necesar taierii feliilor de sol.

Cutitele se monteaza pe rotor astfel incat taiusul vertical sa fie inclinat fata de raza in sensul invers sensului de rotatie a rotorului sub un unghi =0 rad (30 ) pentru a se realiza o taiere treptata cu alunecare a solului si dimensiunea socurilor ce apar datorita impactului pe toata lungimea taiusului vertical.

La montarea cutitelor pe rotor (fig II.1.4.c) trebuie sa asigure un unghi q de asezare a cutitului denumit si unghi de taiere posterior format intre planul posterior al taiusului si tangenta la trohoida in punctul M. acest unghi pozitiv are valori cuprinse intre 0 si 0,17 (rad) (610s) cu scopul de a reduce frecarea dintre partea posterioara a cutitului si sol.

Unghiul de ascutire a cutitului I=0 0,34 rad (1520s). Unghiul

este denumit si unghi de taiere anterior : =I=є; =0,340,34 rad (2025s) unghiul 0 este format de lama cutitului cu tangenta dusa la cercul descris de punctul M; 0=I=є=Dє.

Є0 - unghi aparent de asezare a cutitului intre planul posterior al taiusului si tangenta la cerc

Dє - unghi de corectie si este format intre tangenta la cerc si tangenta la cicloida.

II.2. Dispersarea cutitelor pe rotorul frezei

Cutitul se monteaza cu lamele laterale asezate alternativ pe dreapta si pe stanga. Pentru a asigura o functionare fara socuri a rotorului, cutitele se dispun pe aceasta pe una sau mai multe spire, cu infasurarea pe stanga sau pe dreapta. diStanta unghiulara intre cutitele care actioneaza succesiv trebuie sa fie uniforma. O alta problema de care trebuie sa tina seama la asezarea cutitelor pe rotor este reducera momentului de rotatie necesar actionarii unui cutit. Valoarea acestui moment e influientata printre altele si de modul cum se realizeaza desprindera feliilor de sol de catre cutite. Cutitul poate lucra prin taiere, forfecare sau forfecare si taiere simultan.

S-a constatat ca forfecarea solului solicita energie mecanica mai redusa ca taierea. Distanta dintre doua cutite invecinate trebuie sa fie suficient de mare pentru a evita infundarea acestora. Aceste conditii pot fi indeplinite numai la frezele cu latime mare de lucru echipate cu 1215 discuri.

Latimea frezei : B = 10*12,5=1,25m

Numarul de discuri 6 m..15 discuri

1,25m.x

x = 1 *15/6=3,125 discuri, alegem freza cu 3 discuri.

Numarul de cutite pe disc: 4 cutite

Numarul total de discuri Z tot= 4*3=12 discuri.

Metoda grafica

Se considera un disc al rotorului echipat cu 4 cutite. Centrul O al discului este in acelasi timp si originea axelor la cera se raporteaza sistemul. Se noteaza cu rd raza discului pe care se monteaza cutitele si cu R - raza cercului exterior descris de varfurile cutitelor in miscare relativa de rotaie. Vectorul Vp se reprezinta la scara incat sa fie egal cu raza R. respectand Vp/Vd>1 se reprezinta la aceeasi scara si viteza relativa Vd si se dispune pe abscisa incepand din O din punctele 1', 2', ..8'.

Cu o deschidere in compas egala cuR' in 0 .8' se intersecteaza dreptele ce trec prin punctele memorate analog obtinandu-se 1",2"...8". unindu-se aceste puncte se obtine curba numita trohoida, ce reprezinta traiectoria absoluta descrisa de varfurile cutitelor l=Vp/Vd=4,467 R= 270 mm la scara R=31cm Vp/Vd=31/Vd=4,467T la scara Vd=31/4,467=6,84mm

A=180 mm la scara = 20 mm; c= 7,83 mm la scara =o,9 mmTc 0,2a 0,2a=36mm