CC BY
13ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
ВЛИЯНИЕ УГЛА АТАКИ СФЕРИЧЕСКОГО ДИСКОВОГО ПРЕДПЛУЖНИКА И ПОСТУПАТЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ НА ДАЛЬНОСТЬ ОТБРОСА ПОЧВЫ
Нормирзаев Абдукаюм Рахимберлиевич, Нуриддинов Акмалжон Давлаталиевич, Валиева Гулшан Файзимурадовна, Наманганский инжинерно-педагогический институт (НамМПИ), г. Наманган
Email: [email protected]
Аннотация. В статье рассматривается теоретическое и экспериментальное обоснование дальности отбрасывания срезаемой сферическим предплужником почвы. В работе мы учитываем, что вращение диска происходит за счет воздействия на него почвы и частиц. Определение влияния угла (a) атаки диска и поступательной скорости (Ум) движения на дальность отброса определяли при установке дискового предплужника так, чтобы диаметральное сечение плоскости его лезвия продольно-вертикальной плоскостью (продольной относительно направления движения) находились на линии пути движения полевого обреза корпуса
Ключевые слова: почва, масса, частица, диск, ширина, глубина, угол вращения, скорость, отброс, пахота, забой, дальность отброса, движения, угол атаки.
В настоящее время в Узбекистане около 1 млн. га поливных земель засевают зерновыми. На этих землях после уборки зерновых остается значительное количество растительной массы в виде стерни и соломы. При их запашке существующие плуги часто забиваются и в результате ухудшается качество пахоты, снижается производительность пахотных агрегатов из-за затрат времени для устранения забоев. Чтобы избежать этого в хозяйствах, поля из-под зерновых пашут плугами со снятыми предплужниками или верхними корпусами, что существенно ухудшает полноту и глубину заделки растительных остатков, или перед вспашкой их сжигают, причиняя большой вред почве, микроорганизмам и окружающей среде, тогда как качественная запашка растительных остатков приводит за счет анаэробного гниения к улучшению структуры почвы [1].
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Из изложенного следует, что исследования, направленные на обоснование параметров плуга для пахоты полей со значительным количеством растительных остатков зерновых культур, обеспечивающего их полную и глубокую заделку в почву без забоев, являются актуальными и имеют большое народнохозяйственное значение [2, 3].
Дисковый предплужник при работе срезает слой почвы, который перемещается по его сферической поверхности. При внешней заточке диска конечная точка схода с его сферической поверхности будет находиться на кромке ребра лезвия, а при внутренней на некотором расстоянии от неё, обусловленном плоскостью фаски лезвия, расположенной со стороны рабочей поверхности, т.е. фактический радиус рабочей поверхности сферического диска во втором случае будет меньше. Следовательно, дальность отброса почвы, при прочих равных условиях, дисками с внешней и внутренней заточками будет различаться.
Применение сферического диска в качестве предплужника предопределяет необходимость определения дальности отбрасывания срезаемой им почвы, так как растительные остатки и сорняки вместе с ней должны перемещаться на ¿ открытое дно борозды, образованной предыдущим корпусом плуга. Поэтому дальность отбрасывания (y) ограничивается следующим условием (рис. 1)
2bK + h - kh''Ctg(Pn > y > bK - Rsin y sina (1)
где Ьк - ширина захвата корпуса плуга, м;
Ик - глубина хода корпуса плуга, м;
к - коэффициент вспушенности почвы;
]п - угол естественного откоса почвы, град;
g1 - угол перемещения частиц почвы по диску, град.
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Рис. 1 Схема к определению дальности отбрасывания частиц почвы Ф Из рис.1 имеем ^
у уу2+2(я+й)г
у=у,---<2>
где У2, Уу - проекции на координатные оси абсолютной скорости схода частицы почвы с диска, м/с;
Н - высота схода частицы почвы с диска, м;
г - ускорение свободного падения, м/с2.
II - время движения частицы почвы по рабочей поверхности диска, с;
Ум - поступательная скорость пахотного агрегата, м/с;
ф - угловая скорость частицы в момент схода с рабочей поверхности диска,
с-1.
Учитывая, что вращение диска происходит за счет воздействия на него почвы и частицы, подпираемые ее потоком, перемещаются в основном в радиальном направлении, составим уравнение относительного движения частицы для определения ее угловой скорости (ф) в момент схода с рабочей поверхности диска и времени (11) взаимодействия с последним (рис.2).
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Рис. 2 Схема сил, действующих на частицы почвы
шгр = P cos р + Ptcosp - FTP sin у, (3)
Где m - масса частицы, кг; P — mg - сила тяжести, Н;
P4i— m(t)2 r sin p - центробежная сила инерции, возникающая от
переносного вращательного движения диска с угловой скоростью "w", Н; FTp — fN - сила трения, Н; f - коэффициент трения почвы о материал диска; N — Рцр + P sinp + P4i sinp - нормальная реакция рабочей поверхности диска на частицу, Н;
РЦФ — т(Ф)2 r - центробежная сила инерции, возникающая от углового перемещения частицы вокруг центра сферы с угловой скоростью ф, Н;
После подстановок и преобразований уравнение (3) примет следующий вид
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
gcosrn ю2 sin 2ф ф
ф - +-о"f I 2 2 х
r 2 *4Ф +ю sin2ф
Г .2 g sin ф 2-2 ^ ф2 + --— +ю2 sin2 ф
v r )
(4)
Уравнение (4) является нелинейным неоднородным уравнением второго порядка, описывающим относительное перемещение частицы по шероховатой поверхности сферического диска, решение которого аналитическим методом не возможно, поэтому оно решается численным методом, в частности был применен метод Рунге-Кутта. При решении уравнения начальные условия были следующими
. R - h VM cosa . ф = arcsin-L; ю = —-; . = 0.
Н r R
Расчеты показали, что для выполнения условия (1) при рациональных значениях h1 = 14,5 см, R = 34 см и скоростях движения плуга, находящихся в f пределах ¥м = 2,4.. .3,0 м/с, радиус сферы должен быть r = 0,6 м.
С целью проверки результатов теоретических исследований было проведено экспериментальные исследование.
Экспериментальные исследования с применением полевой тензометрической установки, на которой можно определить тяговое сопротивление как основного корпуса, так и предплужника (в нашем случае дискового). Установка позволяет в необходимых пределах изменять взаиморасположение основного корпуса и дискового предплужника как в продольном и поперечном так и в вертикальном направлениях, угол атаки диска.
Дальность отбрасывания почвы дисковым предплужником определяли закладыванием шашек в поверхностном слое почвы таким образом, чтобы они были видны на поверхности поля с целью ориентированного движения трактора с лабораторно-полевой установкой при проведении экспериментов. Эксперименты проводили с предыдущим относительно дискового предплужника корпусом, для открытия борозды, но без последующего, чтобы исключить возможного искажения результата пластом почвы перемещаемым последним. После прохода установки замеряли дальность отбрасывания шашек относительно стенки борозды от предыдущего корпуса.
Определение влияния угла (a) атаки диска и поступательной скорости (Ум) движения на дальность отброса определяли при установке дискового предплужника так чтобы диаметральное сечение плоскости его лезвия продольно-вертикальной плоскостью (продольной относительно направления
движения) находились в плане на линии пути движения полевого обреза корпуса. Поэтому дальность отброса определялась расстоянием на котором находится шашка от стенки борозды последующего корпуса в плане по формуле
1=2 + (5)
(5)
где У2 - расстояние до отброшенной шашки о стенки борозды предыдущего корпуса.
I
У[
0,6
м
0.4
03
0,2
1 / / / £ 1
-- I ^ / / £ /
■ф У ? дат/
■г з шм /У 2
30 35 ГРАЯ _ 45
ы
2,0 ш 3,0 Ум-—
-- экспериментальный
.................теоретический
1-У = /(а) К=2,4 м/с; 2-У = /(V) а = 400 При Я = 0,325 м; И8 = 0,15 м; г = 0,6 м; / = 0,57 Рис. 3 Зависимость дальности отбрасывания (У;) частицы почвы от угла (а) атаки диска и скорости (Ум) вспашки.
*
42
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Результаты исследований приведены на рис.3 из которого видно, что при увеличении угла a от 300 до 400 дальность отброса (У;) шашки уменьшается на 5 см. Дальнейшее увеличение a до 450 приводит к увеличению интенсивности уменьшения дальности отбрасывания, т.е. при увеличении a на 50 от 400 до 450 дальность отброса (У;) уменьшается на 7,5 см. Это объясняется тем, что с увеличением a скорость вращения диска теоретически уменьшается, а в диапазоне a = 40°...45° из-за увеличения скольжения диска по почве она уменьшается более интенсивно. Кроме этого, уменьшается угол между вектором абсолютной скорости движения почвы в момент схода с рабочей поверхности диска и направлением движения пахотного агрегата в плане.
Сравнение экспериментальных кривых с теоретическими (рис.3) показывает идентичность их характера. Разница значений дальности отбрасывания полученных экспериментально от расчетных объясняется, тем что в теоретических исследованиях не учтено адгезионное прилипания почвы к рабочей поверхности диска, наличие которого меняет как величину, так и направление абсолютной скорости схода частицы почвы с нее.
Сила адгезионного прилипания прямо пропорционально давлению почвы чем и объясняется увеличение разницы с увеличением угла (a) атаки диска и скорости (Ум) движения, так как при этом увеличивается величина нормального давления почвы на рабочую поверхность диска.
Литература:
1. Нормирзаев А.Р. и др. Энергоресурсосберегающий комбинированный агрегат для обработки почвы // Вестник Рязанского Государственного Агротехнологического Университета им. П.А.Костычева. - №. 3. - 2013 г. - 45-48 стр.
2. А. Насритдинов, А. Нормирзаев, А. Нуриддинов. Разработка агрегатов для основной и предпосевной обработки почвы к севы промежуточных культур. Научно-технический журнал ФерПИ. - 2015. - №. 3. - С. 53-56.
3. Normirzaev A.R, Nasritdinov A.A. Tuxliev G.A. "Influence of cross displacement disk skim coulter concerning field cut of the case on parameters of job of a plough". -European Applied Sciences. - 5 (2013): 18-21.
*
43
