РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СОШНИКА І ПРИКОЧУЮЧОГО КОТКА ПОСІВНОЇ СЕКЦІЇ ПРОСАПНОЇ СІВАЛКИ
2.1. Обґрунтування процесу роботи та раціональних параметрів сошника секції просапної сівалки
2.1.1. Аналіз процесу загортання насіння цукрових буряків в борозну
Аналіз процесу борозноутворення серійними сошниками показує, що стінки розкритої посівної борозенки підлягають значному ущільненню, особливо в зоні вологих шарів ґрунту. В результаті порушується послідовність в зрушуванні нижніх (вологих) і верхніх (сухих) шарів ґрунту зі стінок борозни при укриванні насіння. В борозну осипаються в першу чергу верхні частинки ґрунту, як більш сипучі, які сошник ущільнює найменше і мають більш низький коефіцієнт внутрішнього тертя між частинками в порівнянні з вологими. Вологі частинки ґрунту практично не осипаються. Особливо це видно при невеликій вологості в верхньому шарі ґрунту. Найбільш сприятливим буде загортання насіння, коли воно укривається частинками тих шарів ґрунту, на глибині яких воно знаходиться. Однак цієї задачі серійні сошники просапних сівалок не виконують.
Проведені нами досліди з серійними сошниками показали, що під час їх роботи стінки борозни зрушуються лише на глибину рихлого шару, а борозна, утворена в більш вологому шарі, зовсім не накривається ґрунтом. Після проходу сошника на ущільнене ложе борозни нічого не впливає і тому борозна, утворена в вологому шарі, залишається відкритою, а при наявності сухого шару закривається ним.
Тому існуючі сошники за своєю конструкцією і процесом, який має місце під час їх роботи, не можуть рівномірно вкладати насіння на вологе ущільнене насіннєве ложе і загортати його тим же шаром ґрунту, на якому воно покладене і таким чином не створюють необхідних умов для нормального проростання насіння. На основі проведеного аналізу роботи сошників виникає необхідність розробки принципово нового сошника точного посіву, який відповідав би наступним вимогам:
відводив сухі частки ґрунту в бік борозни, частково руйнував ущільнені стінки борозни, укривав насіння вологими шарами ґрунту нижнього горизонту;
забезпечував рівномірну укладку насіння на насіннєве ложе і глибину його загортання в ґрунті;
не переміщував нижні вологі шари грунту на денну поверхню, а верхні сухі вниз до насіння.
2.1.2. Математична модель процесу взаємодії щік удосконаленого сошника з ґрунтом та обґрунтування їх раціональних параметрів
Вищевказані вимоги до сошника можна реалізувати, ввівши в конструкцію його щік нові робочі елементи [84,85]. Якісне загортання насіння вологим ґрунтом можна забезпечити спеціальними відвальниками щік (рис. 2.1). З цією метою відвальники щік виконані роздільними, причому кожен наступний із них більший попереднього і розміщений нижче, а кути нахилу відвальників до горизонту відрізняються один від одного. Перший (найменший) відвальник повинен відгортати вбік верхній сухий шар ґрунту, середній - руйнувати ущільнену стінку борозни, а третій найбільший (криволінійний) вигнутий зовні міжщікового простору - підрізати і кришити нижній шар ґрунту, вкладаючи його на дно борозни.
Для детального аналізу роботи нового сошника розглянемо процес взаємодії ґрунту з кожним відвальником окремо. Для теоретичного розгляду поведінки шару ґрунту в процесі дії на нього відвальника робимо припущення про дискретну його будову. Оскільки в період посіву ґрунт є достатньо сипучим середовищем, то його рух будемо розглядати як рух окремих часток.
Рис. 2.1. - Сошник для загортання насіння вологими шарами ґрунту нижнього горизонту:
1 - відвальник для відгортання верхнього сухого шару ґрунту; 2 - відвальник для руйнування ущільненої стінки борозни; 3 - відвальник для зрушування нижнього шару ґрунту.
Основною вимогою, яка ставиться до роботи першого відвальника щоки сошника, є дальність відкидання часток ґрунту вбік від борозни при його русі. Для визначення відстані, на яку відкидається ґрунт, необхідно розділити процес взаємодії відвальника щоки сошника з ґрунтом на дві частини: початковий рух в контакті з відвальником сошника і наступний рух ґрунту після сходу з його поверхні.
Застосовуючи метод, запропонований Мокроусовим М.І. [86], нами була розроблена схема руху часток ґрунту по відвальнику щоки сошника (рис. 2.2).
Рух відвальника щоки сошника в ґрунті можна розглядати як рух тригранного клина. Рухаючись в напрямку осі , ребро ДС відвальника щоки сошника підрізає шар ґрунту і піднімає його на відвальник АВСД. Нехай в початковий момент часу точка Д наральника співпадає з початком координат. На протязі часу t сошник, рухаючись з постійною швидкістю , пройде шлях ОД. Тоді частинка ґрунту, яка знаходиться на початку координат, переміститься по площині відвальника АВСД в точку М, яка лежить в вертикальній площині FОЕ. При цьому можна допустити, що відносна швидкість ковзання ґрунту по відвальнику щоки сошника буде рівна поступальній швидкості руху сошника (). В цьому випадку ОД=ДМ= і ОЕ=МЕ.
Рис. 2.2. Просторова схема руху частинки ґрунту по першому відвальнику щоки сошника
Положення точки М в розглянутий момент буде визначатися радіусом - вектором, який проведений із початку координат:
Координати точки в розглянутий момент часу будуть виражені рівняннями:
,
, (2.1)
.
В систему (2.1) входять параметричні рівняння траєкторії абсолютного переміщення ґрунтових часток. Величина визначиться із рис. 2.2:
, (2.2)
де - ширина захвата першого відвальника щоки сошника;
- кут розхилу першого відвальника щоки сошника.
Визначаючи з третього рівняння системи і замінюючи його значенням (2.2), отримуємо:
. (2.3)
Підставляючи значення в перше і в друге рівняння системи (2.1), отримуємо величину зміщення часток ґрунту при їх русі по поверхні відвальника щоки сошника по осям і :
,
.
Таким чином, зміщення ґрунту при русі його по відвальнику щоки сошника залежить від ширини відвальника та від куті