Файл: Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр.pdf

В процессе исследования дисковых рабочих органов почвообрабатывающих машин и дисковых сошников с дисками различной формы установлено, что плоская форма диска при одинаковой ориентации его в простран­ стве и глубине хода на всех исследуемых скоростях дви­ жения (6—15 км/ч) наименее энергоемка. Плоский диск по сравнению с дисками сферической и конической фор­ мы в одном и том же режиме обеспечивает меньший не­ производительный отброс почвы в сторону и, следова­ тельно, лучше сохраняет почвенную влагу и выровненность поверхности почвы. В связи с этим для сошника скоростной зерновой сеялки был выбран диск плоской формы.

Плоский диск по принципу действия на почву можно рассматривать как двугранный или трехгранный клин. Так как при движении диски сошника совершают не толь­ ко поступательное, но и вращательное движение, их

При определении сил, действующих на боковую по­ верхность диска сошника, рассмотрим его как клин, а при определении сил, действующих на лезвие диска,— как перекатывающееся колесо.

Сумма элементарных сил, действующих на заглублен­ ную часть боковой поверхности и лезвие диска, состав­ ляет искомую результирующую силу, действующую на диск, перемещающийся в почве.

Основную трудность при определении искомых зави­ симостей представляет выявление характера изменения соответствующих сил реакции почвы, действующей на ра­ бочий орган, в зависимости от ее физико-механических свойств.

Несомненно, на составляющие сил реакции почвы оказывают влияние такие свойства почвы, как грануло­ метрический и химический состав, влажность, пористость и др. От каждого из этих свойств в конечном счете зави­ сит показатель плотности (твердости) почвы, точнее, со­ противление почвы расклиниванию при проникновении в нее наконечника плотномера. Сумму перечисленных свойств почвы можно охарактеризовать именно этим по­ казателем, который представляет собой совокупности из­ менений всех свойств и состояний почвы.

Так как свойства почв изменяются в широких преде­ лах, установить зависимость сопротивления почвы слож-

но. Значительно проще, а главное точнее, определить величину сопротивления почвы по сопротивлению пере­ мещению в ней элементарного профиля, в качестве кото­ рого можно принять наконечник плотномера, а показа­ ния — как характеристику сопротивляемости почвы внед­ рению элементарного профиля.

Анализируя диаграммы плотности почв, подготовлен­ ных под посев, легко убедиться, что между сопротивле­ нием почвы расклиниванию и величиной погружения наконечника плотномера в пределах глубины хода сош­ ников существует линейная зависимость:

Р =-- kh,

где Р — удельное сопротивление почвы, кг/см2 ;

k —коэффициент пропорциональности, кг/см3 .

Чем глубже погружается наконечник плотномера, тем большее сопротивление оказывает почва. Такая же тео­ ретическая предпосылка использована при выводе фор­ мулы Грандвуанэ—Горячкина для определения сопро­ тивления качению колеса с жестким ободом, при расчете прикатывающих каточков С. С. Саакяном и изучении процесса резания грунтов А. Н. Зелениным и др.

Показания плотномера характеризуют сопротивление различных слоев почвы проникновению его наконечника, которое определяется в основном напряжением сжатия. При перемещении диска в непосредственной близости от поверхности почвы, подготовленной под посев, преобла­ дающим является напряжение сдвига. Это подтверж­ дается работами многих ученых (Т. М. Гологурский, Я. М. Жук, А. Н. Урсулов, Г. И. Покровский, Г. Н. Синеоков и др.).

Если считать, что сопротивление внедрению наконеч­ ника плотномера зависит в основном от напряжения сжа­ тия р (исключая влияние трения) и между величинами предельных напряжений сдвига р\ и сжатия р имеется определенная зависимость, то

где А — коэффициент пропорциональности.

Известно, что сопротивление почвы возрастает не только с увеличением глубины хода, но и с повышением скорости перемещения в ней рабочего органа. Условно принято называть статическим сопротивлением то, ко­ торое оказывает почва при очень малых скоростях пере-

мещения рабочего органа, а динамическим — прираще­ ние сопротивления при увеличении скорости перемещения рабочего органа.

Обозначим через N результирующую нормальных элементарных сил, действующих на заглубленную часть рабочей боковой поверхности диска, через Q результи­ рующую нормальных элементарных сил, действующих на заглубленную часть поверхности лезвия диска, через Ті и Г2 результирующие сил трения, возникающие от дей­

Найдем функциональную зависимость каждой из ука­ занных сил от параметров сошника и условий его работы.

Результирующая нормальная сила N равна:

силы, действующие на поверхность диска сошника.

Зная закон изменения сопротивления почвы от глуби­ ны хода и площадь заглубленной части рабочей поверх­ ности диска, можно определить Nc (рис. 1, б):

Динамическая нормальная сила Na, действующая на боковую поверхность диска, определяется массой дефор­ мируемой почвы, которая, в свою очередь, зависит от параметров диска, его положения относительно поверх­ ности почвы и направления поступательного перемеще­ ния, величины заглубления диска, а также от скорости его движения.

Таким образом, сила Nn равна произведению массы перемещаемой (деформируемой) диском почвы на сооб­ щаемое ей ускорение.

Поскольку масса перемещаемой диском почвы может быть выражена через площадь 5 ее поперечного сечения, поступательную скорость диска, время t и объемную плотность у почвы, а ускорение — через поступательную скорость и время,то

У У Д = STD2 .

Если обозначить угол сдвига через £, зона деформа­ ции почвы, определяемая площадью поперечного сече­ ния деформируемой части почвы борозды, может быть выражена зависимостью: