CC BY
2УДК 631.3
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДКАПЫВАЮЩЕГО ЛЕМЕХА КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
Гаджиев Парвиз Имренович д.т.н. проф. Российский государственный аграрный заочный унверситет.
pgadj iev@yandex. ru
Рамазанова Гюльбика Гудретдиновна к.т.н, доц Российский государственный аграрный заочный унверсетет
Gulbine@yandex.ru
Алиханов Аброрхон Азамхан угли Докторант Наманганский инженерно-строительного институт Abroraloxonov@gmail.com+998943003444
Байбобоев Улугбек Набижонович Магистр Университет Святого Иштавано, Венгерия unbayboboyev@gmail.com +998975445770
Аннотация. В статье при проведении теоретических исследований подкапывающего лемеха картофелеуборочной машины учитывались тип почвы и коэффицент трения почвенного пласта о лемех. Определен рациональный угол наклона лемеха, при котором будет обеспечем оптимальный развал пласта с минимальным струживанием и повреждением клубней картофеля кроме этого это обеспичить снижения каториь урожая.
Abstract.In the article, while conducting theoretical studies of the digging share of a potato harvester, the type of soil and the friction coefficient of the soil layer on the share were taken into account. The rational length, width and angle of inclination of the plowshare are determined, at which the optimal collapse of the formation with minimal chipping and loss of potato tubers will be ensured.
Ключевые слова: сепарация, почва, элеватор, лемех, наклон лемеха, сила подпора пласта, сопротивления почвы, картофелуборочная машина.
Key words:
separation, soil, elevator, plowshare, plowshare slope, formation backwater force, soil resistance, potato harvester.
Введение Недостатком подкапвыющего рабочего органа картофелеуборочных машин является то, что почва при подкопе вместе с клубненосной массой разваливается по сторонам. В результате этого происходит сгруживание почвы повреждение клубней рабочими органами картофелеуборочной машины и потери урожая [1,2,3,4,5,6,7]. Для устранения этой проблемы разработаны картофелеуборочная машина и предложен способ уборки картофеля. Чтобы уменьшить сгруживание почвы перед лемехоми количество комков, соизмеримых с размерами клубней, предлагается установит рыхлительные лапы междурядьях агрегата [8,9,10]. Отличие работы картофелекопателя по предложенному способу заключается в том, что перед выкапыванием клубней идет рыхление междурядий в области залегания клубней. После выкапывания клубненосный пласт проходит через сепарирующие элеваторы, отсепарированная почва возвращается на поверхность поля, а
клубни картофеля поступают в дозатор-накопитель, установленный за вторым элеватором (рис.1)
а)
2
б)
1-трактор; 2-подкапываюший лемех; 3-сепарирующие элеваторы; 4-рыхлительные лапы; 5-дозатор-накопитель; 6-самоустанавливающееся колесо; 7-выгрузная стенка; 8-шарнирное закрепление стенки; 9-фиксатор выгрузной стенки; 10-защелка; 11-шарнирный
талкатель; 12-выкапывание клубней. Рис 1.а) обший вид ; б) технологичская схема картофелеуборочной и машины
Материалы и методы. Одним из основних параметров подкапываюшего лемеха картофелеуборочны машин является угол его наклона к горизонту а. Угол обуславливает наименьшее сгруживание лемеха, минимальное сопротивление движению почвенного пласта и высоту к для определения рационального значения угла а сделаем следующие допущения:
- длина лемеха постоянна Ь =сопб1;;
- сгруживание и развал подкапываемого пласта на лемехе отсутствуют.
Применяя теорию клина академика В.П. Горячкина, исследуем основные параметры подкопа пласта (рис.2).
Рис 2. Схема взаимодействия с почвой:
Г - тяговое усилие трактора, Н; а-угол наклона, лемеха, град; у - угол склона пласта, град; к - толщина клубненосного пласта, м.
Если принять длину лемеха постоянной, к подъема пласта лемехом будем линейно зависть от угла наклона лемеха а. Из треугольника АСВ
к = Ь ъта
При равномерном движении лемеха на пласт почвы, находящийся на нем, действует силы: О - сила тяжести пласта почвы, которая раскладывается на две составляющие N (нормальную к поверхности лемеха) и £ (действующую вдоль лемеха), Н; К-сила подпора со стороны пласта, которая раскладывается на Т (нормальную, действующую перпендикулярно поверхности лемеха) и Р (силу подпора пласта, действующую вдоль лемеха вверх), Н (рис.3).
Нормальные составляющие силы N и Г вызывают трения между почвенным
Рис 3. Схема сил, действующих на почвенные пласт
пластом и лемехом, которое определяется формулами Fтpl=fN и ГтР2=,/Т , где f -коэффициент трения между почвенным пластом и лемехом.
Рациональное значение угла наклона лемеха а определим с Р, действующая вдоль лемеха, должна бить минимальна. Это условия обеспечит минимальный развал пласта на лемеха. Условия равновесия сил, действующих на почвенный пласт
Проектируя силы на плоскость лемеха, получим уравнение
(2)
5 + ^ - Д - 5 = 0
Где f - коэффициент трения между почвенным пластом и лемехом; N=Gcosa; S=Gsina; T=Ptga. Подставим эти равенства вместо в (3) и получим
P - fG cosa- fPtga- G sin a = 0
Из равенства (4) выразим силу подпора почвенного пласта P:
_ G(f cos a + sin a)
= 1 - ftga (5)
Силу тяжести почвенного пласта можно определит формулой:
h
G = hpLy = hp-y
sin a (6)
где ftri- толщина почвенного пласта, м; h - ширина пласта, м; у -объемный вес почвенного пласта, кг/м3
Подставив в равенство (5) вместо веса почвенного пласта G выражение из формулы (6), получим зависимость силы подпора P почвенного пласта от угла a наклона лемеха. h
hp—-y( f cos a + sin a)
P =-sina- после преобразования имеем
1 - fctga
n , ,, (f c tga +1)
P = hbhy , , • (7)
1y - fctga
Для определения оптимального значения угла a наклона лемеха, соответствующего минимальному значению силы подпора P почвенного пласта, продифференцируем выражение (7):
d [ hpbhy(fctga+1)] f___/I-
dP __1 ~ fctSa _ fo fofoy eos2 cosorüincir sin2 or
da da 1 (1 - ftga)2
Приравняем производную к нулю и решим полученное квадратное уравнение (8) относительно tga:
f , 2f2__f_ 2
hpbhy cos2 cosсеГЪтa sin2a = Q_f_ +-2L---L- = 0,tg2a + 2f2tga-1 = 0 (8)
(1 -ftga)" cos" cosaüina sin" a
Получим, что оптимальное значение угла наклона лемеха зависит от коэффициента
трения почвенного пласта о лемеха:
tga = -f = f+1 (9)
Результаты исследования. Эффективность работы картофелеуборочной машины в целом зависит от физико-механических свойство почвы. Учеными доказано, что при работе картофелеуборочных машин, на ряду с механическим составом, влажность почвы играет главную роль, поскольку влияет на коэффициент трения почвы о подкапывающий лемех. Коэффициент трения повышается, затем по мера дальнейшего увлажнения почвы снижается [3]. Почвы имеют разный коэффициент трения: для супесчаных 0,30-0,35; для суглинистых 0,35-0,50; для глиныстых 0,5-0,6 [3]. В результате проведенного теоретически исследования получено равенство (9), из которого можно определить оптимальное значение угла наклона лемеха
а = arctg (-f + f2 +1 (10)
Как видно из полученного равенства, величине угла установки лемеха как одного из основных параметров подкапывающего лемеха зависит от коэффициента трения почвы о лемеха и обратно пропорционально.
Выводы
Определенное таким образом значение угла установка лемеха обеспечит наименьшее сгруживание почвы перед лемеха, минимальное сопротивление движению почвенного пласта, снижению повреждаемости клубней.
Полученные параметры подкапывающего лемеха (угол наклона, длина лемеха L) в основном обеспечивают улучшение лучшее перемещение клубненосного пласта по лемеху. При повешенной влажности почвы для уменьшения сгруживания лемеха следует увеличит относительно горизонтали. При меньшей влажности почвы угол наклона лемеха уменьшается во избежание развала по бокам почвенного пласта для снижения потерь урожая. При предложенном способе уборки картофеля по оптимальному значению угла наклона лемеха можно определить максимальную высоту подъема пласта почвы и задать рациональную глубину погружения лапы-рыхлителя и удельное сопротивление почвы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ковалев И. В. Ковалева Н. О. Эколого-функциональная роль почв в развитии цивилизации // История и современность. 2009. № 1. С. 93-114. URL: https://clck.ru/gffZo .
2. Hrushetsky S. M Research of Constructive and Regulatory Parameters of the Assembly Working Parts for Potato Harvesting Machines // Agricultural Engineering. 2019. Vol. 59, Issue 3. P. 101-110.
3. Успенский И. А. Оценка перспективной технологической схемы картофелеуборочного комбайна // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и вы шее профессиональное образование. 2018. № 1. С. 262-269. URL: https://clck.ru/gfacw
4. Byshov N. V. Validating the Parameters of the Rotary Device for Potato Haulm Removal // Bioscience Biotechnology Research Communications. 2019. Vol. 12, Issue 5. Р. 312-322. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=41357405
5. Edrris M. K. Impact of Soil Compaction on the Engineering Properties of Potato Tubers // International Journal of Agricultural & Biological Engineering. 2020. Vol. 13, Issue 2. P. 163-167. doi: https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20201302.4818
6. Бойбобоев Н. Рахмонов Х Обоснование влияния параметров машины-сепаратора на эффективность сепарации почвы Международный научно-исследовательский журнал №5 (12) 2013 Часть 1
7. Wei Z. Experiment and Analysis of Potato-Soil Separation Based on Impact Recording Technology // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2019. Vol.12, Issue 5. P. 71-80. URL: https://www.iiabe.org/index.php/ijabe/article/view/4573
8. Vinogradov D. V. Features of Applying Biological Preparations in the Technology of Potato Growing on Gray For- est Soils // International Journal of Engineering and Technology. 2018. Vol. 7, Issue 4. P. 242-246. URL: https://www.sciencepubco.com/index.php/ijet/article/view/23752
9. Zhou. J. G. Design and Experiment of a Self-Propelled Crawler-Potato Harvester for Hilly and Mountainous Areas // INMATEH Agricultural Engineering. 2021. Vol. 64, Issue 2. P. 151-158. doi:https://doi.org/10.35633/inmateh-64-14
10. Bayboboev Nabijon Gulamovich, Temirov Saidrahim Umarovich, Goipov Umidjon, Tursunov Ahror, Hamzaev Asror and Sh. Akbarov reation of the Construction of the Digger-Loader with a Centrifugal Separation International Journal of Psychosocial Rehabilitation, Vol. 24, Issue 04, 2020 ISSN: 1475-7192
