CC BY
3естник АПК
Ставрополья
УДК 631.316.2.022
: № 1(17), 2015
Тарвердян А. П., Тонапетян П. А. Tarverdyan A. P., Tonapetyan P. A.
СОПРОТИВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ОРГАНА РЫХЛИТЕЛЯ С ЗАТУПЛЕННЫМ ЛЕЗВИЕМ
RESISTANCE OF THE WORKING BODY WITH A BLUNT BLADE RIPPER
Приведены результаты исследования по оценке влияния затупления рабочего органа рыхлителя на сопротивление движению. Представлена теоретическая зависимость общего сопротивления клина при затупленном лезвии.
Ключевые слова: рыхлитель, затупление, затылочная фаска, износ.
In the article conducted research estimation of influence blunting the nuchal bevel body ripper the cultivator on the resistance movement. Is presented, theoretical dependence of the total resistance of the furrows in blunting the cutting edge.
Keywords: ripper, blunting, nuchal bevel, depreciation.
Тарвердян Аршалуйс Погосович -
профессор, доктор технических наук, Национальный аграрный университет Армении
Тонапетян Паргев Арамаисович -
доцент, кандидат технических наук, Национальный аграрный университет Армении Pargev@mail.ru
Tarverdyan Arshaluys Pogosovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor Armenian National Agrarian University
Tonapetyan Pargev Aramaisovich -
PhD in Technical Science, Associated Professor, Armenian National Agrarian University, Tonapetyan. Pargev@mail.ru
Йля обработки почвы сегодня промышленность выпускает достаточно широкий перечень рабочих органов. В боль-тве случаев в основу конструкции рабочих органов для обработки почвы принимается клин, поверхность которого можно представить как набор отдельных плоских элементов, т.е. клиньев. Следовательно, определение сопротивления движению рабочего органа можно свести к вычислению сопротивления одного клина или нескольких клиньев вместе, которыми можно представить более сложную поверхность [1, 2].
Теоретически за основу конструкции рыхлителя принимается одногранный клин, который не имеет опорной грани, т. отсуствует реакция дна борозды.
Практически одногранные клины отсутствуют, поскольку клины с острым лезвием быстро изнашиваются, возникает опорная, в начале малая грань, которая постепенно увеличивается и затупляет всю носовую часть.
Вследствии этого на носовой части клина появляются вертикальные реакции, которые стремятся вытолкнуть рабочий орган из почвы.
После продолжительной работы рыхлителя (лапы) почвы и износа его носовой части, вертикальная составляющая силы реакции, выталкивающая лапу из почвы увеличивается настолько, что приводит к неустойчивости глубины хода рабочего органа и ухудшению качества выполняемых работ. С увеличением вертикальной реакции, выталкивающей из почвы
рабочий орган, одновременно увеличивается и тяговое сопротивление [1, 2].
Большое значение при снижении сил сопротивления имеет своевременная заточка или замена рабочего органа. Большинство предприятий не производят своевременно замену или заточку рабочих органов, а эксплуатируют их до предельного состояния. Рассмотрим работу рабочего органа рыхлителя с затупленным лезвием.
Общее тяговое сопротивление клина равно сумме горизонтальных проекций (на ось х) четырех сил: сопротивления почвы внедрению лезвия; сопротивления почвы деформации, вызываемой рабочей поверхностью клина; преодоление сил тяжести и инерции пласта [1, 2]:
Ях = Ядх + Язх + вх + (1)
Сила Ядх является равнодействующей элементарных нормальных и касательных сил сопротивления почвы на рабочей поверхности клина. Она приложена около лезвия клина и отклонена от нормали к его рабочей поверхности на угол трения ф. Обычно принимают, что сила Ядх пропорциональна площади поперечного сечения пласта, т.е.
Ядх = kab, Н
(2)
где к - коэффициент, учитывающий свойства почвы и геометрическую форму клина, Н/м2; а и Ь - соответственно толщина и ширина пласта почвы, м.
При наличии затылочной фаски на лезвии ГН. Синеоковым получены следующие зависимости для составляющих силы Язх (рис. 1)[1, 2]:
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
естник АПК
Ставрополья
R3x = 0,5qh b(tgq>ctge + 1), H
R3Z = 0,5qh2b(ctgs - tg9), H
(3)
(4)
где ц - коэффициент объемного смятия почвы, Н/ м3;
Л - высота затылочной фаски, м; Ь - длина лезвия, м;
е - угол наклона затылочной фаски ко дну бороды.
Сила тяжести пласта, воспринимаемая клином, может быть определена по зависимости [3]:
Gx = ablpgtg (а + ф ), Н
(5)
Из уравнений 3 и 4 следует, что на величину силы Ьзх стремящуюся вытолкнуть клин из почвы, наибольшее влияние оказывает высота затылочной фаски Л.
По нашему мнению, наибольшее влияние на величину силы Язх, стремящуюся вытолкнуть клин из почвы в процессе взаимодействия, оказывает не высота затылочной фаски Л, а площадь затылочной фаски Бз, величину которой определяем из рис.1,б [3]:
Б3 = АС■ АВ; где АВ =
АС = АТ • tg у = Ь • tgy(ctga + ctg^).
Соответственно:
где a - глубина хода, м;
b и l - ширина и длина клина, м; д - ускорение свободного падения, м/с2; р - объемный вес почвы, кг/м3; а - угол крошения.
Динамическую составляющую силы сопротивления с учетом скорости перемещения можно рассматривать как суммарную силу соударения частиц почвы о плоскость клина и можно определить по формуле [1, 3]:
Fx = а • b -p-v2 • sin а- tg -(а + ф), (6)
где v - скорость перемещения пласта, м/с.
Подставив значения составляющих, получим зависимость силы тяги клина в развернутом виде:
Rx = ab [p-(lg + v2 • sin a)-tg (а + ф) + k ] + + 0,5qh2 ■ b {tgy- ctgs +1) (7)
5 3 =
h2
sin^
-tgy(ctga+ ctgq>),
(8)
где ф- угол трения между сталью и почвой, у - угол развертки.
Тогда получим следующие зависимости для составляющих силы Яз:
. O .'ír/fl. iLtf-^Clí... 4- I) - — iyf
(ctga+ ctgp)(tg$>ctg£+ 1),
(ctg a+ ctg <p) (ctgs- tg <p),
(9)
(10)
Тогда, в общем виде силы тяги клина можно представить зависимостью:
Rx = ab\p{v2 sin а + lg)-tg(а+ф) + к] +
+ 0,5 q ——tgy(ctga + ctgq)) -(tgp- ctgs + l), sin^
(11)
C
Рисунок 1 - Схема определения сопротивления почвы на клин с изношенной кромкой
естник АПК
Ставрополья
: № 1(17), 2015
Полученная теоретическая зависимость (11) позволяет довольно точно определить общее тяговое сопротивление клина.
По формуле (11) построены графики зависимости тягового сопротивления рабочего органа рыхлителя от высоты затылочной фаски (рис. 2).
Анализ уравнения 11и графика 2 показывает, что увеличение высоты затылочной фаски клина приводит к увеличению вертикальной реакции, выталкивающей из почвы рабочий орган, одновременно увеличивается и тяговое сопротивление по параболическому закону.
Затупление режущей кромки рабочих органов неизбежный процесс, сопутствующий эксплуатации почвообрабатывающих машин. Поэтому необходимо установить предельное значение площади затылочной фаски, после достижения которого необходимо заточить или заменить рабочий орган. Своевременная заточка или замена рабочего органа позволит повы-
0,45
0,42
0,39
0,36
0,33
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03
h, м
Рисунок 2 - Изменение тягового сопротивления клина в зависимости от высоты затылочной фаски
сить эффективность выполнения процесса обработки почвы.
0
Литература:
1. Синеоков Г Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. : Машиностроение, 1977. 328 с.
2. Григорян Ш. М., Хачатрян А. Ц., Минасян Р. С. Земледельческая механика (на армянском языке). Ереван, 1998. 318 с.
3. Tonapetyan P. A. Influence of geometric parameters on durability of operating elements in surface tillage of soil // Annals of agrarian science. Tbilisi, 2011. Vol. 9, №1. P. 132-135.
Reference:
1. Sineok G.N., Panov I.M. Theory and distribution Thu tillers. AM: Machinery, 1977. 328 pp.
2. Grigoryan Sh.M., Khachatryan A. Ts, Minasyan R.S. Agricultural Mechanics (in armenian language). Yerevan, 1998. 318 pp.
3. Tonapetyan P. A. Influence of geometric parameters on durability of operating elements in surface tillage of soil // Annals of agrarian science. Tbilisi, 2011. Vol. 9, № 1. P. 132-135.
