CC BY
27
УДК 631.431
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НОЖА-РЫХЛИТЕЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА СЛЕДОРАЗРЫХЛИТЕЛЯ ТРАКТОРОВ
Ю. А. Савельев, канд. техн. наук., доцент
ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА», г. Кинель, т. 8-927-001-75-63, E-mail: Juri. Savelev@mail. ru
Выполнено теоретическое обоснование тягового сопротивления комбинированного рабочего органа следоразрыхлителя тракторов с учетом реальных свойств почвы и геометрических параметров элементов конструкции.
Ключевые слова: следоразрыхлитель, рабочий орган, нож-рыхлитель, тяговое сопротивление
Качество работы следоразрыхлителя во многом определяется составом и конструктивно-технологическими параметрами его комбинированного рабочего органа, основным составным элементом которого является нож-рыхлитель.
В комбинированном рабочем органе следоразрыхлителя нож-рыхлитель установлен таким образом (рис. 1), что его лапка-рыхлитель боковыми крыльями подрезает почву только в интервале нарезанных вертикальных лент на заданной глубине.
Тяговое сопротивление ножа-рыхлителя определится следующим образом:
Р Р Р Р Р (1)
-'нр-'н-'п-'лр-'и' \ч
где РН - тяговое сопротивление ножа-щеле-
реза, Н;
РП - тяговое сопротивление поводка, Н;
РЛР - тяговое сопротивление лезвия лапки-рыхлителя, Н;
РИ - сопротивления на преодоление инерции пласта почвы, Н.
Изменение плотности почвы по глубине в следе трактора МТЗ-80 аппросимируется следующей зависимостью:
,. 1,148 0,65А1 1,25А;2. (2)
Тяговое сопротивление ножа-щелереза может быть определено по формуле (1), с учётом реально изменяющейся по глубине плотности почвы (2) по следу трактора при влажности почвы выше её оптимального значения:
к
к
А
к
Ъл
h
Ъл
Ьл
Ь,
Ь,
Рис. 1. Схема взаимной расстановки ножей-щелерезов и ножей-рыхлителей: 1 - нож-щелерез; 2 - поводок; 3 - стрельчатая лапка-рыхлитель 70| I Технические науки
РН 2ькл sin( н )
hp
Мкл1 (1,148 0,65h1 1,25h12) h1 dh
2 NБ Ар К /ТР ■ (3)
где ЬКЛ - ширина грани клина ножа-щелереза, м;
- угол трения почвы о сталь, град;
- угол в плане ножа-щелереза,
2
град;
ККШ - нормальное напряжение на грани клина, Н/м ;
- коэффициент бокового давления
почвы;
^ - ¡-ая глубина почвенного слоя, м; ж- нормальное давление пласта почвы на боковую грань ножа-щелереза,
Н/м2;
ЛР - глубина обработки почвы, м; /ТР - коэффициент трения почвы о сталь.
Тяговое сопротивление перемещению поводка в почве определится как сумма тяговых сопротивлений на преодоление силы трения его поверхностями, двумя боковыми и верхней, имеющими прямоугольную площадь:
Рп
2 Р Р
^ 1 бп 1 вп
hp hn bn
(4)
п я 1П / 2 К ЬЛ
где РБП - тяговое сопротивление на преодоление силы трения боковой поверхно-
стью поводка, Н;
РВП - тяговое сопротивление на преодоление силы трения верхней гранью поводка, Н.
3
П - плотность почвы, Н/м ;
1П - длина пластины, м;
ЬЛ - ширина ленты почвы, м;
Я - ускорение свободного падения, м/с2;
ИП - высота планки поводка, м;
1П - длина планки поводка, м;
ЬП - толщина планки поводка, м.
Для определения тягового сопротивления стрельчатой лапки-рыхлителя, не имеющей стойки, воспользуемся формулами В. П. Горячкина для клина [2] и Г. Н. Сине-окова для определения сопротивления почвы перемещению лезвия клина, имеющего определенную толщину кромки [3], при работе неизбежно образующую затылочную фаску:
Ри
max hP Ь cos sin 2
cos cos
h
sin
(5)
2sin cos
где max - коэффициент напряжения чисто-
2
го сдвига, Н/м ;
b -ширина захвата лапы, м; - угол крошения клина, град;
Рн-р, Н
500
480
460 440 420 400 380 360 340
Теоретическая И=0,08м ■ Теоретическая И=0,1м Д Экспериментальная И=0,08м X Экспериментальная И=0,1м
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
3,8
V, м/с
Рис. 2. Зависимость тягового сопротивления ножа-рыхлителя от скорости движения
2
2
Нива Поволжья
№ 3(8) август 2008
71
Рн-р, Н
500
4Н0
400
350
300
♦ Теоретическая У=2,22м/с ■ Теоретическая У=2,78м/с А Экспериментальная У=2,22м/с Ж Экспериментальная У=2,78м/с
/у
//
SÍSs
/у/
yV^
250
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,11
0,12
hp, м
Рис. 3. Зависимость тягового сопротивления ножа-рыхлителя от глубины обработки
- угол внутреннего трения почвы, град;
q - коэффициент объёмного смятия
почвы, Н/м3;
Ф - толщина фаски, м;
1Л - ширина фаски, м;
- угол поверхности фаски с горизонтом, град;
2 Л - угол в плане лапки-рыхлителя, град.
Тяговое сопротивление на преодоление инерции пласта почвы определим по зависимости [3]:
Ри V2 sin tg , (6)
g
где V - скорость движения клина, м/с.
В итоге общее тяговое сопротивление ножа-рыхлителя (1) определится с учётом формул (3), (4), (5) и (6) и будет изменяться в зависимости от состояния почвы, характеризуемой плотностью i, углом внутреннего трения почвы , а также от его конструктивно-технологических параметров и характеристик взаимодействия с почвой -коэффициентом трения о сталь f и нормальными напряжениями на рабочих поверхностях и рабочей скорости движения.
Теоретические и экспериментальные зависимости тягового сопротивления ножа-рыхлителя в зависимости от скорости движения и глубины рыхления представлены на рис. 1 и 2.
Результаты теоретических исследований подтверждаются экспериментальными данными. Тяговое сопротивление ножа-рыхлителя от скорости движения увеличивается нелинейно, а с ростом глубины рыхления почвы увеличивается по прямо-пропорциональной зависимости на различных скоростях движения.
Литература
1. Мокрицкий, С. Н. Совершенствовани е технологии рыхления почвы в следах движителей колесных тракторов класса 1,4...3: автореф. дис. ... кандидата техн. наук. - Саратов, 2001.
2. Горячкин, В. П. Собрание сочинений: в 3 т. / В. П. Горячкин. - М.: Колос, 1965. -755 с.
3. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г. Н. Синео-ков, И. М. Панов - М.: Машиностроение, 1977. - 322 с.
72
Технические науки
