РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОФИЛЕЙ
РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ
МАШИН И ОРУДИЙ
Обоснование рациональной геометрии рабочих органов
Обоснованием геометрической формы почвообрабатывающих рабочих органов
занимались В.П. Горячкин, П.М. Василенко, В.И. Корабельский, А.С. Кушнарев,
И.М. Панов, Г.Н. Синеоков, А.Н. Зеленин, Л.Ф. Бабицкий, Б.А. Нефедов, В.Г.
Кирюхин, П.С. Короткевич, В.П. Третьяк и многие другие исследователи. При этом
использовались разнообразные подходы к выбору наиболее рационального профиля
рабочих органов.
Во многих случаях при обосновании конструкции почвообрабатывающего рабочего
органа или его вспомогательных частей критерием выбора геометрической формы
служила технологичность их изготовления. За основу принимались цилиндрические,
эллипсоидальные, циклоидные и другие профильные поверхности. Большое
разнообразие условий применения почвообрабатывающих рабочих органов, выбор того
или иного профиля должны диктоваться конкретными пределами изменения
физико-механических свойств почвы, скоростью их движения и т.д. При обосновании
геометрической формы рабочих органов следует учитывать вышеназванные условия их
работы, иначе возникающее пластическое течение почвы ниже глубины обработки
может привести к уплотнению нижних ее слоев [97]. Последнее служит показателем
снижения качества и повышает энергоемкость обработки почвы.
Для некоторых типов рабочих органов, например, рыхлящих лап паровых и пропашных
культиваторов, боковой их профиль оказывает наиболее существенное влияние на
качество обработки почвы и их тяговое сопротивление [5, 98].
Одним из самых распространенных методов обоснования формы лап культиваторов и
некоторых других рабочих органов является задание исходных их параметров на
основании проведенных исследований и накопленного опыта использования в
зависимости от назначения, условий применения и получения гладких переходов
между составляющими поверхностями лап. Так, при обосновании геометрической
формы стрельчатой лапы культиватора задается ширина захвата, угол крошения,
угол заточки лезвия, ширина рабочих полок и толщина материала. Окончательная
форма лапы находится путем подбора радиусов закругления в местах перегиба с
учетом сечения стойки и конструкции крепления лапы [26]. Такой же подход
используется и при проектировании различных типов лап культиваторов, отвалов
бульдозеров и других почвообрабатывающих рабочих органов.
Для удобства нахождения значений радиусов закругления П.М. Гильштейн и другие
предложили аналитическое выражение [23]:
где Нл – высота профильной части лапы;
lв – вылет носка лапы;
– угол постановки лапы к горизонтальной плоскости.
Такой подход к проектированию рабочих органов обеспечивает выполнение
требований к качеству обработки почвы, а гладкие переходы между составляющими
поверхностями лап способствуют снижению забивания их почвой, растительными
остатками и уменьшению затрат энергии на обработку. Однако эта методика не дает
ответа на вопрос, какой профиль должны иметь сами составляющие части лап и
переходы между ними. Поэтому профиль составляющих частей рабочих органов, как
правило, выбирают прямолинейным.
Известна методика обоснования профиля рабочих органов, основанная на условиях
технологической надежности их в работе. Форма стойки лапы подбирается таким
образом, чтобы в любой ее точке обеспечивалось условие резания сорных растений
без обволакивания ими. Для этого необходимо сохранить угол скольжения большим
или равным углу трения растений по материалу стойки [25].
Для создания условий резания почвы со скольжением режущие кромки зубьев
сферических дисков должны быть выполнены по кривой, обеспечивающей постоянство
угла ее встречи с частицами почвы. При такой постановке задачи профиль режущей
кромки обосновывается кинематическими соображениями [65].
На почвофрезах наибольшее распространение получили Г-образные ножи,
преимущество которых основано на их универсальности и простоте изготовления.
Недостатком такой формы ножа является большая неравномерность сопротивления
вхождения его в почву из-за прямолинейности лезвия и невозможности обеспечения
условий процесса резания сорных растений со скольжением, что приводит к
забиванию ножей. В связи с этим Ф.М. Канарев и А.И. Ткаченко рекомендуют
выполнять лезвие ножа в виде логарифмической спирали, П.Ф. Попов — в форме,
близкой к ней, а А.И. Ле-щак исходит из условий, обеспечивающих равномерное
вхождение ножа в почву [14].
Таким образом, в приведенных примерах технологическая надежность рабочего
органа достигается выбором профиля, обеспечивающим поддержание в нем
определенного угла скольжения. Причем величина последнего ограничивается
только с одной стороны, что создает условия для варьирования им с целью
улучшения и других показателей рабочих органов.
Форма зуба игольчатой бороны основывается на принципах минимального его
изнашивания и наименьших затрат энергии на обработку почвы. Эти условия
определяются величиной удара элементарного участка зуба о почву. Сила же удара
зависит от расстояний между элементарной площадкой зуба и осью вращения
барабана. А так как рабочий орган входит в почву под определенным углом, то для
достижения поставленной цели профиль зуба подбирается таким образом, чтобы
всегда выполнялось условие [114]
,
где – скорость удара элементарной площадки зуба о почву;
– окружная скорость движения элементарной площадки зуба;
– угол вхождения элементарной площадки зуба в почву.
Для обоснования профилей рабочих органов почвообрабатывающих орудий и машин с
учетом конкретных условий их применения широкое распространение пол
- Київ+380960830922