РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ
СТИСНЕННЯ ПО ДОВЖИНІ, ЗАХВАТУ ТА ТРАНСПОРТУВАННЯ СТОГУ
2.1. Робочі гіпотези та об’єкти досліджень
Гіпотеза 1. Процес стиснення стогу НЧУ по довжині вертикальною площиною включає
три фази.
Перша фаза. Соломисті частинки у зоні дії стискуючої площини зближуються і
займають вільні простори.
Друга фаза. Ущільнення матеріалу і скорочення стогу продовжується до моменту
встановлення рівноваги між стискуючою силою і опором з боку стогу.
Третя фаза. Ведучі колеса трактора буксують і агрегат зупиняється, якщо тягова
сила не перевершує сили опору. У протилежному випадку трактор переміщує стіг по
поверхні поля.
Гіпотеза 2. Захват стогу вильчатим робочим органом здійснюється шляхом
проникнення захватних пальців під стіг та його підйому для транспортування.
Соломистий матеріал у місцях контакту з пальцями ущільнюється, що призводить до
утворення зон напружено-деформованого стану. При підйомі стогу напруги і
деформацій матеріалу над пальцями зростають, тому що відбувається перерозподіл
навантаження від ваги стогу з його основи на контактну зі стогом площу пальців,
що тримають стіг. Разом з цим, змінюється структура соломистого матеріалу, що
знаходиться між захватними пальцями. Соломини (стебла) згинаються і зміщуються,
що приводить до руйнування нижнього шару стогу і виникнення деяких втрат. Між
пальцями утворюється склепіння і в результаті стіг “зависає” на пальцях
вильчатого дна стоговоза.
Гіпотеза 3. Просівання соломистих частинок крізь пальцеве дно стоговоза при
транспортуванні стогу НЧУ здійснюється за законами теорії випадкових процесів.
Об’єкти досліджень – технологічні процеси стиснення, захвату і транспортування
стогу та технічний засіб для їх виконання; стіг як форма сукупності НЧУ для
завантаження у транспортний засіб.
Предмети досліджень – фізика явищ, що визначають зависання сукупності НЧУ на
пальцях вильчатого дна стоговоза; залежність технологічної ефективності та
показників якості процесу перевезення стогів соломи або сіна від
конструкційно-технологічних параметрів кузова та вильчатого захватного пристрою
самозавантажного стоговоза.
2.2. Методи теоретичних досліджень
Дослідження процесів стиснення по довжині, захвату та транспортування стогу НЧУ
здійснювались шляхом теоретичного аналізу явищ, що виникають під час протікання
цих процесів, та обґрунтування параметрів стоговоза з подальшим співставленням
з результатами експериментів.
В основу даних досліджень покладено такі механіко-математичні методи:
- структурний аналіз і синтез процесів роботи самозавантажного засобу;
- застосування класичних положень математики, фізики, теоретичної механіки і
опору матеріалів;
- фізичне моделювання об’єкта досліджень – стогу НЧУ зі збереженням його
основних природних властивостей;
- метод аналогій, який передбачає тотожність рівнянь, що описують різні процеси
і явища, але не змінюють їх суті (наприклад, переміщення захватного пальця по
поверхні поля як ґрунтообробного органу, утворення склепіння в нижній частині
стогу між пальцями дна як у сипких матеріалах;);
- математичне моделювання роботи систем “стіг-стискуюча площина-поле”,
“стіг-палець-поверхня поля”, “стіг-захватний пристрій-втрати НЧУ” з розв’язком
диференціальних рівнянь та інтегральними обчисленнями.
2.3. Процес стиснення стогу по довжині та обґрунтування параметрів
кузова стоговоза і класу трактора
Для захвату стогів НЧУ, довжина яких більша довжини кузова, торцеву стінку
стогу доцільно стискувати передньою стінкою стоговоза. Зменшення кузова знижує
металомісткість стоговоза та підвищує його маневреність.
На підставі досліджень [14, 15, 28] встановлено, що величину поздовжнього
стиснення стогу НЧУ визначають техніко-експлуатаційні можливості трактора,
механіко-технологічні властивості стогу та стан поверхні поля.
Нехай стіг АВСО (рис. 2.1, а), розташований на поверхні поля зі стернею,
стискують уздовж вертикальною площиною ON зі сталою швидкістю VТР трактора.
Причому припускаємо, що стиснення здійснюється тільки в похилій частині стогу
СОD, а основна частина стогу ABCD є упором.
а)
б)
Рис. 2.1. Схема процесу стиснення стогу по довжині:
а, б – початковий і завершальний моменти процесу;
Переміщенню площини ON, що рухається під впливом сил , чинять опір сили (рис.
2.1, а). Стиснення стогу буде продовжуватися доти, доки зберігається умова:
, (2.1)
де - номінальна тягова сила трактора, Н;
h - коефіцієнт буксування ведучих коліс трактора;
- додаткова сила, що виникає при ударній дії стискуючої площини, Н;
- сила, що необхідна для перекочування агрегату, Н:
- опір зсуву частини стогу, що стискується, Н;
- опір соломистого матеріалу ущільненню (пресуванню), Н.
Сила, що необхідна для перекочування агрегату, визначається за формулою [73]:
, (2.2)
де fК – коефіцієнт перекочування;
- вага стоговоза і трактора відповідно. Н.
Для визначення сили розглянемо проекцію поздовжньої сторони стогу і виділимо на
похилій частині проекції СОD елементарну смужку dx, паралельну площині ОN і
розташовану на відстані х від початку координат (рис. 2.1, а). Тоді при
переміщенні на відстань dx площина ОN буде зазнавати опір , де fC - коефіцієнт
тертя соломи по стерні; g - прискорення вільного падіння, м/с2; r - початкова
щільність соломистого матеріалу в стозі, кг/м3; - елементарний об’єм стогу, що
стискується; В - ширина стогу, м; hХ - висота стогу на відстані x від його
початку, м.
З урахуванням того, що (рис. 2.1, a), знаходимо вираз для визначення опору
зсуву похилої частини стогу при переміщенні стискуючої площини на відстань lП
:
, (2.3)
де LП і HП - відповідно довжина і висота похил
- Київ+380960830922