Кинематические характеристики элементарных участков технологической поверхности сферического диска посевной машины в период взаимодействия с почвой Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

в разные стороны, самая плотная часть пласта почвы, находящаяся в передней части рабочего органа, отчасти разрушается за счёт деформации растяжения, которая менее энергозатратна, чем сжатие или сдвиг.

Литература

1. Ахтариев В.В., Рзаева Т.С. Влияние способов и глубины основной обработки на компоненты агрофитоценоза при возделывании яровой пшеницы в северной лесостепи Тюменской области // Прорывные научные исследования: проблемы, закономерности, перспективы: сб. статей победителей VII Междунар. науч.-практич. конф.». Пенза, 2017. С. 26-28.

2. Демчук Е.В., Союнов А.С. Интенсификация технологии возделывания зерновых культур // Агрометеорология и сельское хозяйство: история значение и перспективы: сб. матер. Национ. (Всероссийской) науч.-практич. конф.,

посвящ. 100-летнему юбилею со дня образования учебной лаборатории агрометеорологии. Омск, 2016. С. 211—213.

3. Беляев В.И. Внедрение инновационных технологий возделывания сельскохозяйственных культур в Алтайском крае. Барнаул: Алтайский государственный аграрный университет, 2014. С. 22-28.

4. Чепурин Г.Е. Энергосберегающая техника для минимальной и нулевой обработки почв в Сибири / Г.Е. Чепурин, А.Н. Власенко, В.Ф. Федоренко, Н.В. Яшутин, Г.Л. Утенков. М.: ФГНУ Росинформагротех, 2004. 132 с.

5. Бумбар И.В., Парубенко А.В., Рузайкин Ю.Л. Практикум по сельскохозяйственным машинам. Благовещенск: Дальневосточный государственный аграрный университет, 2015. 111 с.

6. Кокошин С.Н. Физические основы процесса разрушения почвы // Вестник государственного аграрного университета Северного Зауралья. 2015. № 4 (31). С. 100-104.

7. Горячкин В.П. Собрание сочинений. 2-е изд. М.: Колос, 1968. Т. 2. 455 с.

8. Романенко В.А., Трубилин Е.И. Сельскохозяйственные машины: учеб. пособие. Краснодар: КубГАУ, 2014. 212 с.

Кинематические характеристики элементарных участков технологической поверхности сферического диска посевной машины в период взаимодействия с почвой

А.С. Путрин, д.т.н., Е.В. Большаков, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; М.И. Филатов, д.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

В конструкциях сошников современных посевных комплексов нашли широкое применение дисковые бороздообразующие рабочие органы. Определённый практический интерес представляют сферические диски. Поэтому целесообразно иметь аналитические зависимости, описывающие кинематические характеристики движения в почве элементарных рабочих участков сферических дисков, используемых в качестве бороздообразующих элементов сошников зерновых сеялок.

В процессе эксплуатации сферического рабочего органа почвообрабатывающего орудия или сеялки диск перекатывается по поверхности поля, врезаясь в посевной слой на некоторую глубину. При этом отчётливо наблюдаются процессы подрезания, сдвигания и отбрасывания почвы. Следовательно, каждый элементарный участок рабочей поверхности сферического диска за период взаимодействия с почвой воздействует на неё перманентно.

Материал и методы исследования. Любая точка, принадлежащая сферической поверхности диска, совершает сложное движение: поступательное вместе с осью вращения и вращательное вокруг этой оси. При этом ось вращения диска может быть расположена как перпендикулярно к направлению поступательного движения, так и под некоторым углом.

Для практического определения значений параметров перемещения репрезентативных секторов сферического диска относительно посевного слоя рассмотрим кинематику их контрольных точек.

Конкретные значения параметров контрольных точек а, Ь и 1 репрезентативного сектора (рис. 1) принимаем с учётом специфики решаемых задач [1]. В процессе выявления числовых значений кинематических характеристик были учтены параметры радиуса сферы, по поверхности которой выполнен рабочий орган, радиуса диска, угла атаки, коэффициента скольжения, глубины погружения в почву, угловой скорости, координаты рассматриваемой точки диска в пространстве и параметра текущего времени.

Результаты исследования. К рассмотрению принимаются точки диска, идентифицированные с поверхностью сферы в пределах границ интервалов ее координатных значений х0, у0 и 20:

"V 2 • rf - rä2 < ч 2 • rf - rd2

rf < Уо ^

r 2" r 2 f d

(1)

-r, < z < r, - h

d о d

где Гф — радиус сферы рабочего диска; г< — радиус диска;

Н — глубина врезания диска в почву. Закономерности движения контрольных точек характеризуются параметрическими уравнениями:

Х4 (1) = /х (гсф , Га, Р, П h, Ю1, Х0)

У4(1) = /у (гсф,га,Р,ПКЮ^Уо), (2)

24 (1) = / (Гсф, г а, р, П, й, ю, 1,20)

где р — угол установки плоскости вращения диска к направлению поступательного движения, градус;

Л — коэффициент скольжения рабочего органа;

Рис. 1 - Схема к обоснованию информационных точек сферического бороздообразующего ротационного рабочего органа

+ — закономерн. измен. скор. точки А, boxes — ....точки D, dots — .... точки B

Рис. 3 - Характеристики скоростей движения контрольных точек (я, Ь и й) исполнительного элемента диска в зоне рыхления почвы: ++++ - точки я, •••• - точки Ь, ■■■■ - точки й

ю — угловая скорость диска;

I — текущее время процесса.

Для обеспечения визуального представления закономерностей перемещения точек элементарных участков исполнительной поверхности дискового рабочего органа в пространстве в графическом виде на рисунке 2 изображены траектории перемещения точек а, Ь и 1 в координатной системе *0, Уо и г0 [2].

Из анализа точек, характеризующих перемещение конкретных участков исполнительной поверхности сферического диска, установленного углом атаки к направлению поступательного движения, следует, что одноимённые точки поверхности, расположенные под различными углами к вертикали, а также с разными радиусами в реальном

+ - траектория гочкнА: boxes - траектория гички D; dots - траектория точки В

Координаты

Рис. 2 - Траектории движения точек , и в пространстве: ++++ - точки я, •••• - точки Ь, ■■■■ -точки й

+ — закономерн. измен. ускор. точки А, boxes — ....точки D, dots — .... точки B

Рис. 4 - Характеристики ускорения движения контрольных точек исполнительного элемента диска в зоне рыхления почвы: ++++ - точки я, •••• - точки Ь, ■■■■ - точки й

времени движутся по различным траекториям, а следовательно, в конкретный момент времени по-различному воздействуют на различные точки сечения обрабатываемого пласта.

Определение значений составляющих скорости абсолютного движения точек, принадлежащих поверхности сферического диска, выполняется по параметрическим зависимостям:

Ухл (С) = /х (Гф, га, в, п, к, ю, С, х0) Л,

УУ4 (С) = /у (Гф, ГЛ, в, П, к, ю, С, у0) Ж, (3)

^ (С) = /г (Гф, га, в, П, к, ю, С, 10) Ж.

Полное значение скорости движения любой точки, принадлежащей поверхности сферического диска, представлено выражением:

(/х (Гф, Га, в, п, к, ю, С, х0)Ж) + V = + (/У (Гф, ГЛ, в, п, к, ю, С, х0)Ж)2 + . (4) | + (Л (Гф, гл , в, п, к, ю, С, х0 )2

Закономерности изменения скоростей абсолютного движения точек диска в графическом виде показаны на рисунке 3.

По результатам анализа закономерностей, представленных на рисунке 3, следует, что чем больше радиус расположения рассматриваемой точки поверхности диска, тем значительнее интервал изменения скорости её движения за период взаимодействия с почвой. Данное свойство поверхности сферического диска является положительным для обеспечения самоочистки рабочей поверхности от налипшей почвы.

Составляющие ускорения точек поверхности диска определяются по зависимостям:

Ах4 (С) = /У (Гф, Га, в, п, к, ю, С, х0) Л, М (С) = /У (Г*ф, Гй, в, п, к, ю, С, у(>) Ж, (5)

(С) = /I (Гф, Га, в, п, к, ю, С,

Общее ускорение определяется по зависимости:

A =

(, rd,ß, n h, ю, t, x0)dt f + + (/¡(гф, rd, ß, П, h, ю, t, x0)dt)2 + . + (fZ (гф, rd, ß, П, h, ю t, x0 )dt f

(6)

Графическая интерпретация закономерностей изменения ускорений точек представлена на рисунке 4.

Из анализа закономерностей, представленных на рисунке 4, следует, что в процессе перекатывания сферического диска по полю точки его поверхности испытывают ускорение в абсолютном движении. С увеличением радиуса диска абсолютные значения ускорения возрастают, увеличением радиуса сферы разности в значениях ускорения соседних точек поверхности диска — увеличивается.

Выводы. Предлагаемые модели кинематических характеристик элементарных участков сферического диска позволяют изучать природу воздействия криволинейной технологической поверхности рабочего органа, совершающей сложное движение относительно деформируемого объёма почвы.

Сущность предлагаемой методики изучения воздействия элементарного плоского клина, перемещающегося по сложной траектории, заключается в том, что осуществляется анализ механических и технологических характеристик деформации почвы.

Интервалы значений механических и технологических характеристик обеспечивают возможность определить оптимальные конструктивные и эксплуатационные параметры сферического почвообрабатывающего диска.

Литература

1. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчёт почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977. 380 с.

2. Путрин А.С., Избасарова З.И. Уплотнение надсеменного слоя почвы повышенной влажности пневматическими спиральными катками сверхнизкого давления: монография. Оренбург: ОГАУ, 2009. 142 с.

Совершенствование технологического процесса скашивания зерновых культур навесной жаткой-накопителем

А.П.Ловчиков, д.т.н, профессор, В.П. Ловчиков, к.т.н, О.С. Шагин, аспирант, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ

Технологически загрузить комбайн по пропускной способности молотилки и улучшить агротехно-логические показатели валков хлебной массы можно за счёт формирования широкополосных тонкослойных валков на базе жаток-накопителей.

Материал, методы и результаты исследования. Исследование базируется на общелогическом методе и математическом анализе.

При раздельной уборке валок хлебной массы должен устойчиво удерживаться на стерне (не должен ложиться на почву), а мощность его должна обеспечивать технологическую загрузку молотилки зерноуборочного комбайна [1—10].

Первое требование будет соблюдаться при условии:

(1)

где Каоп — допустимая концентрация валка, кг/м2;

K < K < P

min доп — н'

Рн — несущая способность стерни, кг/м2; Ктйп — минимальная концентрация валка (при которой толщина и связность валка исключают прошивание его стерней), кг/м2. Второе требование к хлебному валку обеспечивается, если его мощность (кг/пог м) равна:

3,6 • д

M =-

Уг

(2)

где q — пропускная способность молотилки комбайна, кг/с;

Ук — скорость движения зерноуборочного комбайна, км/ч.

Фактическая мощность валка (кг/пог м):

Мф = кф • Ъш, (3)

где КФ — фактическая концентрация валка, кг/м2; Ьш — ширина валка, м.

Жатка-накопитель (рис. 1) во время формирования широкополосных тонкослойных валков работает в режиме накопления и разгрузки. Во время накопления срезанные стебли укладываются