CC BY
45
УДК 631.312.021.6.
ЭНЕРГЕТИКА И КАЧЕСТВО РАБОТЫ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ДИСКОВОГО НОЖА
И.Д. КОБЯКОВ, кандидат технических наук, доцент
Омский ГАУ E-mail: adm@omgau.ru
Резюме. Предложена шестиугольная форма дискового ножа вместо круглой. Показано, что резание растительных частиц толщиной 0,10...0,12 м шестиугольным ножом осуществляется в 6...8 раз быстрее круглого при скорости агрегата 1,35...2,10 м/с. Тяговое сопротивление шестиугольного ножа меньше, чем у круглого на 16...22 %, потенциальный момент вращения — больше на 28...36 %. Это и переменный угол защемления растительных остатков повышает работоспособность диска с шестиугольной формой, что позволило увеличить производительность пахотных агрегатов на 13... 18 %. Ключевые слова: борозда, диск, защемление, лезвие, нож, пашня, плуг, скорость, сопротивление, сцепление, тяга, твердость.
Ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна остается острой проблемой развития сельского хозяйства. Успешное решение этой задачи возможно лишь на основе дальнейшего повышения культуры земледелия и совершенствования ряда агротехнических мероприятий, среди которых важное место в условиях Западной Сибири принадлежит обработке почвы с оборотом пласта и без, а также путём внедрения в сельскохозяйственное производство более производительной техники.
Сегодня все существующие плуги общего назначения оснащаются дисковыми ножами, которые по ряду показателей ещё далеки от совершенства. В связи с этим в Омском ГАУ под руководством доктора
сельскохозяйственных наук Е.П. Огрызкова были проведены эксперименты по обоснованию параметров и режимов работы дискового ножа.
В ходе проделанных графоаналитических исследований по определению оптимальной формы лезвия дисков при резании почворастительной массы установлено, что минимальный угол защемления /?мн = 33.. .42° имеют шестиугольные диски ножей (при глубине хода 0,12 м). У восьми- и десятиугольных он равен соответственно 45° и 50°, а у стандартного круглого диска 67° [1]. В связи с этим оптимальным из рассмотренной серии ножей мы приняли шестиугольный (см. рисунок). Его углы служат грунтозацепами, исключающими пробуксовывание диска, а наличие прямолинейных участков обусловливает лучший захват (защемление) пожнивных остатков. Кроме того, односторонняя чередующаяся заточка позволяет наносить на лезвие твёрдый сплав, что обеспечивает самозатачиванию диска и увеличение срока его службы [2, 3].
Нож плуга работает следующим образом. При движении агрегата диск, накатываясь на почву, режет её. Наличие углов (грунтозацепов) способствует хорошему сцеплению диска с почвой и обеспечивает вращение его без пробуксовывания. При этом исключается сгруживание почвенно-растительной массы перед ножом и разрезание пласта становится качественным. Если у круглого диска угол защемления /?кр при движении остаётся постоянным, то у предлагаемого, начиная с момента входа режущей грани в почву до полного погружения в грунт, он постоянно уменьшается и становится меньше /} . Это определяет лучший захват, перерезывание и заделку растительных остатков в почву. Чередование сторон заточки соседних граней исключает асимметричную реакцию почвы на диск, что положительно сказывается на устойчивости и прямолинейности хода ножа и плуга в целом, равномернее изнашивается подшипниковый узел.
Материалы и методы. Экспериментальные исследования энергоёмкости почвообрабатывающих орудий и качества обработки почвы включали лабораторные, лабораторно-полевые опыты и производственную проверку. Лабораторные опыты проведены в соответствии с планом многофакторного эксперимента в почвенном канале. При этом замеряли тяговое сопротивление ножей при различной скорости (0,4...3,6 м/с) движения при твёрдости и влажности
Рисунок. Плужный шестиугольный дисковый нож во время работы.
почвы соответственно 0,6...2,4 МПа и 22,1 %. Определение моментов шестиугольного и круглого ножей проводили на специальной авторской установке.
Результаты. Мы установили, что при изменении скорости с 0,4 до 3,3 м/с тяговое сопротивление круглых и шестиугольных ножей повышается на 17...24 %, диаметра диска с 0,40 до 0,45 м — на 12... 14 %. В случае увеличения твёрдости почвы с 0,67 до 2,38 МПа тяговое сопротивление шестиугольных и круглых ножей возрастает соответственно в 1,7...2 и 1,9... 2,1 раза, а в случае повышения влажности почвы с 14,9 до 22,1% (при твёрдости 2,38 МПа) — на 8,4... 14,2 % и 3,7...6,9 %. Необходимо отметить, что во всех опытах тяговое сопротивление шестиугольного ножа, по сравнению с серийным (круглым), было существенно меньше (на 16...22 %). В проведённых экспериментах отмечено, что у круглого ножа иногда на плоскости диска рядом с заточкой лезвия присутствовал слой налипшей почвы (в виде кольца). Из-за этого диск больше расклинивал почву, что увеличивало силу тяги. У экспериментального лезвия налипания не было, так как двусторонняя чередующаяся заточка создавала вибрацию ножа.
Согласно результатам исследований моменты вращения дисков интенсивнее (41...57 %) растут при изменении скорости движения с 0,45 до 1,55 м/с, в случае дальнейшего ее увеличения (с 1,55 до 2,63 м/с) рост моментов замедляется и составляет для круглого ножа 9 %, а для шестиугольного — 13 %. При скорости 0,45...2,63 м/с момент вращения шестиугольного ножа больше, чем у круглого на 28...36 %. Этим, наряду с переменным углом защемления почворастительной массы, объясняется повышенная работоспособность шестиугольного диска.
Сравнительные производственные испытания по изучению работы экспериментальных и серийных дисковых ножей в хозяйствах Омской области показали, что при вспашке зяби плугом без ножей качество обработки почвы было низким.
При использовании экспериментальных ножей формировалась ровно обрезанная стенка борозды, что исключало осыпание и облегчало вождение аг-
регата, уменьшало глыбистость и гребнистость пашни, забиваемость плугов, улучшало заделку пожнивных остатков, равномерность хода плуга и качество крошения пласта. Шестиугольный нож при работе легко самозатачивался.
Применение шестиугольных ножей вместо круглых позволило повысить качество резания почвенного пласта с соломистыми остатками и производительность пахотных агрегатов (на 13... 18 %) благодаря ликвидации технологических простоев на очистку от забивания растительными остатками.
Предложенная форма диска технологична в изготовлении, позволяет значительно сократить отходы металла при серийном производстве. Его эксплуатационный ресурс, в отличие от известных конструкций дисковых ножей с двухсторонней симметричной заточкой, можно значительно повысить путём нанесения твёрдого сплава (сормайта) в зону лезвия.
Экспериментальный нож плуга прост в обслуживании, а годовой экономический эффект от его внедрения в расчёте на один агрегат составляет 2960 руб.
Выводы. Серийные дисковые ножи, применяемые на почвообрабатывающих орудиях, не полностью обеспечивают выполнение агротехнических требований, предъявляемых к их работе.
Тяговое сопротивление шестиугольного ножа меньше, чем у круглого на 16...22 %, а момент вращения — больше на 28...36 %.
Резание растительных частиц толщиной
0,10...0,12 м при скорости агрегата 1,35...2,10 м/с шестиугольным ножом осуществляется в 6...8 раз быстрее, производительность пахотного агрегата повышается на 13... 18 %.
Результаты исследований используются в СКВ завода «Алтайсельмаш» (г. Рубцовск) при конструировании ножей почвообрабатывающих орудий. Науч-но-технический совет Главного управления сельского хозяйства администрации Омской области рекомендовал внедрение шестиугольных дисковых рабочих органов почвообрабатывающих орудий во всех четырёх зонах области.
Литература.
1. А.с. 1794327 СССР, мки5 А 01В15/18; А 01В15/16. Дисковый нож/И.Д. Кобяков, Е.П. Огрызков (СССР). — № 4843730/15; заявл. 25.08.90; опубл. 15.02.93, Бюл. №6.-3 с.: ил.
2. Новое почвообрабатывающее орудие / И.Д. Кобяков // Совершенствование машин и оборудования в сельском хозяйстве Западной Сибири: сб. науч. тр. — Омск, 2001. — С. 18—20.
3. Новые дисковые ножи/Е.П. Огрызков, И.Д. Кобяков// Техника в сел. хоз-ве. — 1982. — № 5. — С. 59.
POWER AND QUALITY OF WORK OF A SOIL-CULTIVATING DISK KNIFE
I.D.Kobjakov
Summary. Is offered the six-coal form of a disk knife instead of round. It is shown, that cutting of vegetative weights by thickness 0,10 ... 0,12 m by a six-coal knife are carried out in 6 ... 8 times faster the round unit at speed 1,35 ... 2,10 m/c. Traction resistance of a six-coal knife less round on 16 ... 22 %. The potential moment rotation of a six-coal knife more round on 28 ... 36 %. It and the variable corner of a jamming of the vegetative rests raises working capacity of a disk with the six-coal form that has allowed to increase productivity of arable units on 13 ... 18 %.
Key words: furrow, disk, a jamming, an edge, a knife, an arable land, a plough, speed, resistance, coupling, draught, hardness.
