CC BY
8УДК: 631.311 Рустамова Н.Р.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОГО ПОДКАПЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
Рустамова Н.Р., докторант (КарИЭИ).
Мацолада картошка йигиштириб олиш машинасининг цазувчи ишчи органи параметрларини назарий асослаш натижалари келтирилган. Тадцицот натижаларига кура, тупроцни лемех олдида тупланмаслиги учун лемехни горизонтга нисбатан урнатиш бурчаги 28-30° оралигида, лемехнинг узунлиги эса 0,28-0,298 м булиши лозим.
Калит сузлар: тупрок, лемех, шнек, фаол ишчи орган, катор оралиги, машина, картошка, элеватор.
The article presents the results of the theoretical justification of the parameters of the working body of the potato harvester. According to the study, to prevent the accumulation of soil in front of the ploughshare, the angle of the ploughshare installation relative to the horizon should be within 28-30° m, and the length of the ploughshare should be 0,28-0,298 m.
Key words: soil, ploughshare, auger, working body, row spacing, machine, potato, elevator.
Основными конструктивными параметрами комбинированного подкапывающего рабочего органа (рис.1) являются параметры пассивной части - лемеха и активного рабочего органа - шнека и их взаимное расположение.
К параметрам лемеха относится угол наклона лемеха к горизонту а, угол раствора лезвий 2у и угол заточки лезвия вл, длина L и ширина В, к параметрам шнека - диаметр D шнека, диаметр вала шнека d, шаг винтовой линии шнека S1 и S2, частота вращения вала шнека œ, угол подъема винтовой линии шнека в, показатель кинематического режима X, расстояние от носка лемеха до носка шнека li.
Угол заточки лезвия лемеха вл принимаем 20о на основе литературных источников
[1-3].
В разработанном комбинированном подкапывающем рабочем органе секционные лемеха подкапывают пласт почвы с клубнями картофеля. Далее боковые транспортирующие шнеки с левой и правой навивкой витков, вращаясь навстречу друг другу, охватывают грядку и, разрушая связи клубней с почвой, перемещают массу равномерным слоем без сгруживания в сторону сепарирующего рабочего органа. Промежуточные лемеха, которые расположены в междурядьях, не выкапывают плотную, твердую зоны междурядья, а лишь подбирают упавших клубней из междурядья, следовательно, уменьшается поступление в машину лишней почвы.
Применение транспортирующих шнеков в начале технологического процесса позволяет разрушение связей клубней с почвой и обеспечивает подачу массы равномерным слоем без сгруживания на сепарирующие рабочие органы, в результате чего улучшается качество их работы и увеличивается производительность картофелеуборочных машин.
Известно, что ширина захвата влияет на загрузку лемеха и сепарирующего рабочего органа.
Главным критерием, определяющим ширину лемеха, является ширина подкапывания картофельной грядки, которая зависит от распределения клубней картофеля в почве поперек грядки.
В практике конструирования картофелеуборочных машин установились значения ширины захвата лемеха В=0,5-0,6 м [2-3]. Такая ширина захвата лемехов позволяет им поднимать всю почву с междурядий на глубину подкопа. Многие ученые рекомендуют ширину лемехов принять 40 см, т.к. при урожайности даже 300 ц/га ширина клубневого гнезда не превышает 30 см.
1
Рис. 1 Конструкция комбинированного подкапывающего рабочего органа:
1 - лемех; 2 - шнек
Ширину захвата лемеха определим по следующему выражению [3].
В=вср+3 Ое +2с , (1)
где с - допуск на горизонтальные колебания, с=3-5 см; вср - среднее значение ширины клубневых гнезд, м; Ов - среднеквадратические отклонения ширины клубневых гнезд м. [3];
Нашими исследованиями установлено, что в Узбекистане на картофельных полях среднее значение ширины клубневых гнезд и их среднеквадратичные отклонения соответственно составляют 19,14 и 4,5 см [4]. Повторность опытов 50- кратная.
Согласно формулы (1) при вср=19,14 см, Ое=4,5 см и с=4 см ширина лемеха В=39,5 см. Принимаем В=40 см.
Таким образом, применение лемехов шириной до 40 см обосновано как с технологической точки зрения, так и с энергетической. Кроме того, такая ширина захвата отвечает условиям произрастания картофеля и соответствует ширине гнезд, которая изменяется незначительно с увеличением урожайности. Но, чтобы исключить потери клубней с осыпающейся почвой на стороны, лемех с стороны шнека оградим боковиной.
Основным конструктивным параметром лемеха является угол наклона а. Для определения оптимального значения угла а примем следующие исходные положения: высота расположения задней кромки лемеха h, отсутствие сгруживания и развала пласта подкапываемой почвы на лемехе, максимальное значение механического коэффициента полезного действия лемеха.
Лемех 1 картофелеуборочной машины должен подкапывать почву картофельной грядки и поднимать ее на высоту h (рис.2), достаточную для подачи на сепарирующий прутковый элеватор 2. Высоту h определяют высотой hp расположения переднего ролика 3 пруткового элеватора. В связи с этим примем величину h постоянной. Тогда угол а наклона лемеха зависит от длины l лемеха (при большом угле длина лемеха меньше, а при меньшем больше):
h = l sin а = const (2)
Лемех не должен сгруживать и разваливать почву на стороны, так как при этом будут теряться клубни картофеля. Для этого необходимо обеспечить свободное скольжение почвы и клубней по рабочей поверхности лемеха.
Условия скольжения почвы и клубней определяются следующим неравенством [5].
а<п/2-ф, (3)
где ф - угол трения почвы по рабочей поверхности лемеха, град. При определении угла трения ф необходимо учитывать в ней наличие растительных остатков и клубней.
Рис. 2. Схема к обоснованию угла наклона лемеха а: 1 - лемех; 2 - ролик; 3 - элеватор
Из этого условия невозможно определить оптимальный угол а, так как при заданном значении угла трения угол а можно выбрать разной величины, лишь бы он был меньше угла п/2-ф. Оптимальное соотношения углов а и ф должно ообеспечивать такие условия работы, при которых сгруживание массы на лемехе было минимальной.
Значение угла а, обеспечивающее выше отмеченные условия работы, т.е. исключающее сгруживание почвы, можно определить из условий минимального времени скольжения их по рабочей поверхности лемеха [5].
Пусть лемех перемещается из положения 1 в положение 2 (рис.3). При этом почва или клубень, находившийся в начале движения в точке А, перемещаясь по направлению равнодействующей силы R (нормальной силы N и силы трения Р в точке В сходит с лемеха.
Определим время, за которое растение сходит с лемеха
г=1/¥о, (4)
где Ус - скорость скольжения почвы по рабочей поверхности лемеха, м/с.
Рис. 3. Схема к определению скорости почвенных частиц под действием лемеха Из рис.3 имеем
1=ИАта
и
Ус = Ум cos(а+ф)/cosф, где Ум - поступательная скорость движения машины, м/с. С учетом (5) и (6) выражение (4) имеет следующий вид [5]
И cos^ У, cos(<^ + ^ ^т^
(5)
(6)
(7)
Для определения значения угла а, при котором время скольжения почвы по лемеху
будет минимально, уравнение (7) исследуем на экстремум и получим [4, 5]:
^ = (8) 4 2
Подставив в эту зависимость значения ф, равные 30-34° [5], получим, а =28- 30°.
Таким образом, для того чтобы на лемехе не происходило сгруживание почвы, угол
установки лемеха к горизонту должен быть в пределах 28-30°. При этом согласно (5) длина
лемеха l=0,28-0,298 м.
ЛИТЕРАТУРA
1. Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. - Москва: Машиностроение, 1984. - 320с.
2. Бышов Н.В. Научно-методические основы расчета сепарирующих рабочих органов и повышение эффективности картофелеуборочных машин.: Автореф. дис. ... док. техн. наук. - Рязань, 2000.
3. Попов И.И. Разработка и обоснование параметров ротационных рабочих органов картофелеуборочных машин.: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Казань, 1997.
4. Норчаев Р., Бадалов С., Рустамова Н.Р., Нурова О., Тоирова Ф. Картошка йигиштириш машинаси элаклаш ишчи органи парметрларини асослаш // «^ишлок хужалигида ресурс тежовчи инновацион технология ва техник воситаларни яратиш хдмда улардан самарали фойдаланиш истикболлари» мавзусидаги республика илмий-техник анжумани. - 294-297 б.
5. Киргизов Х.Т. Обоснование параметров рабочих органов для послойной обработки почвы под посев повторных культур. Автореферат дисс. ...канд. техн. наук. - Янгиюль: 1999. -16с.
6. Mirzaev, B., Mamatov, F., Ergashev, I., Ravshanov, H., Mirzaxodjaev, Sh., Kurbanov, Sh., Kodirov, U and Ergashev, G. Effect of fragmentation and pacing at spot ploughing on dry soils // E3S Web of Conferences 97. doi.org/10.1051/e3sconf/201913501065.
7. Mamatov, F., Mirzaev, B., Shoumarova, M., Berdimuratov, P., Khodzhaev, D. Comb former parameters for a cotton seeder// International Journal of Engineering and Advanced Technology (iJEAT) Volume-9 Issue1 October/ DOI: 10.35940/ijeat.A2932.109119.
8. Aldoshin, N., Didmanidze, O., Mirzayev, B., Mamatov, F. Harvesting of mixed crops by axial rotary combines // Proceeding of 7th International Conference on Trends in Agricultural Engineering 2019. 17th-20th September 2019 Prague, Czech Republic. - pp.20-26.
9. Mirzaev, B., Mamatov, F., Aldoshin, N and Amonov, M. Anti-erosion two-stage tillage by ripper// Proceeding of 7th International Conference on Trends in Agricultural Engineering 17th-20th. September 2019 Prague, Czech Republic. - pp.391-396.
10. Umurzakov, U., Mirzaev, B., Мaмatov, F., Ravshanov, H., Kurbonov, S. A rationale of broach-plow's parameters of the ridge-stepped ploughing of slopes // XII International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 403(2019) 012163 IOP Publishing doi:10.1088/1755-1315/403/1/012163.
11. Mamatov, F., Mirzaev, B., Tursunov, O. A Justification of Broach-Plow's Parameters of the Ridge-Stepped Ploughing // E3S Web of Conferences 97, 05035 (2019). doi.org/10.1051/e3sconf/20199705035.
