УДК 631.316.022.4

А.М. Шолін, магістр

В.Е. Пшеничний, магістр

Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет

ЗАКОНОМІРНОСТІ СПРАЦЮВАННЯ ҐРУНТООБРОБНИХ РОБОЧИХ ОРГАНІВ

Найбільш поширеною методикою дослідження спрацювання ґрунтообробних робочих органів є зважування, яке характеризує втрати металу при роботі. Л.С. Ермоловым [1] запропонована емпірична формула для визначення питомого спрацювання лемешів (г/га)

(1)

де - відсотковий вміст в ґрунті кварцових часток діаметром 1…0,25 мм.

Всі, без виключення, ґрунтообробні робочі органи мають лезо, яке занурюючись у ґрунт, приймає на себе більшу частину навантаження, тому дослідженню параметрів спрацювання леза приділяється значна увага. У роботі Н.Е. Резника [2] приведений повний огляд параметрів леза з точки зору дослідників, в тому числі і акад. В.П. Горячкіна [3].

У відповідності до цього огляду, гостроту леза (рис.1) визначають діаметром кола вписаного в контур профілю; є рекомендації за показник гостроти леза приймати хорду , що з’єднує дугу в точках і дотику фасок леза з вписаним колом.

Рис. 1. Схема до визначення параметрів кромок леза,що приймаються за його гостроту

Окрім цього, гострота леза визначається лініями продовження фасок відрізком дотичної (перпендикулярної до бісектриси кута загострення) до вписаного кола. Гостроту несиметрично зношеного леза пропонується вимірювати відрізком дотичної до вписаного кола, перпендикулярного лінії продовження найменш зношеної фаски.

Є пропозиція вимірювати гостроту леза хордою , що стягує дугу центрального кута вписаного кола, рівного двом кутам тертя. Заміри леза в процесі спрацювання можна здійснювати різними методами, детально описаними в [2]. Метод зняття відтисків леза отримав найбільше розповсюдження, враховуючи свою простоту. Оптичний метод полягає в тому, що ширину кромки леза вимірюють за допомогою окулярного мікрометра металографічного мікроскопа.

Інструментальний метод визначення радіуса кривизни кромки базується на тому положенні, що чим гостріше лезо, тим менший кут повороту урівноваженої балки, яку встановлюють на кромку леза. До інших методів можна віднести метод відносної оцінки, метод отримання світлового перерізу леза та інших, що базуються на застосуванні оптичних приладів.

З усіх ґрунтообробних знарядь найбільш повно досліджено спрацювання лемешів плугів, при цьому, як правило, застосовують метод зняття відтисків леза.

Спрацювання лез лемешів полицевих плугів вивчали Є.П. Огризков, Г.І. Лежнев, К.К. Нуриєв та ін. [4, 5, 6].

Дослідженнями встановлено, що незалежно від типу ґрунту на лемешах утворюється затилкова фаска, яка утворює негативний кут з горизонтальною площиною.

Експериментально встановлено, що спрацювання лемеша в ґрунті починається з того, що на тильній його стороні по всій довжині ріжучої кромки утворюється фаска (рис.2).

Рис. 2. Схема спрацювання леза лемеша

по Є.П.Огризкову [7]

Ріжуча кромка залишається відносно гострою, а елемент криволінійної поверхні затилку не має різко вираженої форми і наближується до площини.

Така форма леза утворюється в ході інтенсивного спрацювання його нижньої грані при незначному спрацюванні поверхонь. Форма криволінійної поверхні затилку майже не змінюється на ґрунті різної вологості, а кут між затилковою фаскою і дном борозни коливається у вузьких межах (8…13⁰) і зв’язаний з твердістю ґрунту, що обробляється, залежністю

, (2)

де - кут, утворений затилковою фаскою з дном борозни, град;

- твердість ґрунту.

Є.П. Огризков запропонував наступну геометричну інтерпретацію форми леза в процесі спрацювання (рис. 3).

Рис. 3. Геометрична інтерпретація утворення затилкової фаски по Є.П. Огризкову: - теоретична ширина затилка; - проекція фаски загострювання леза на площину робочої сторони; - товщина лемеша; - початкова ширина лемеша;- ширина лемеша при спрацюванні його на величину ; - тильна і - робоча сторона лемеша.

На основі цих параметрів запропоновано залежності для визначення ширини затилку

(3)

або (4)

де - тильний кут встановлення леза лемеша до дна борозни, град;

- кут загострювання леза, град;

- кут суміщення площини затилку відносно дна борозни, град;

- спрацювання лемеша по ширині, мм;

- товщина леза лемеша, що відповідає спрацюванню , мм.

Утворення затилкових фасок негативно впливає на якість роботи плуга. У своїх дослідженнях Є.П. Огризков встановив, що зношений лемеш рухається в ґрунті по хвилеподібній траєкторії (рис. 4).

Рис. 4. Схема переміщення зношеного лемеша:1 - профіль зношеного леза; 2 - траєкторія переміщення леза; 3 - ідеальне дно борозни; - результуюча швидкість.

У цьому випадку траекторія руху складається з коливань плуга по глибині оранки і поступального руху. Переміщення леза вгору і вниз по криволінійній траєкторії супроводжується зміною напрямку результуючої швидкості .

Затилковий кут і елементи криволінійної поверхні в задній нижній частині затилка утворюються за рахунок зміни напрямку і швидкості переміщення абразивних часток ґрунту по поверхні затилку. Так, кут, що визначає напрямок результуючої швидкості виглиблення визначається співвідношенням

(5)

де - поступальна швидкість, м/с;

- швидкість виглиблення, м/с.

Для процесу виглиблення швидкість визначиться залежністю

(6)

де - кут встановлення клина до горизонтальної площини, град;

- кут, що визначається на основі властивостей ґрунту, град.

(7)

де - коефіцієнт тертя ґрунту по металу;

- коефіцієнт внутрішнього тертя.

При і прийнятому , . Відповідно, при виглибленні більше швидкості поступального руху, а також відносної швидкості горизонтального переміщення леза в ґрунті, рівної

(8)

яка при вказаних значеннях кутів рівна .

Приведені зміни швидкостей призводять до утворення на тильній стороні леза ґрунтообробного знаряддя затилкової фаски. Затилкова фаска негативно впливає на якість роботи ґрунтообробного робочого органа. Експериментально встановлено, що стійкість ходу плуга у вертикальній площині безпосередньо пов’язана з шириною затилку і твердістю ґрунту, що обробляється. З цих досліджень випливає, що при ширині затилкової фаски 4 мм на стерні пшениці коефіцієнт варіації глибини обробітку становить 5%, а при ширині затилкової фаски 10 мм коефіцієнт варіації рівний 11%, що на 6% більше.

Висновки

На основі приведеного огляду можна зробити висновок, що розробка конструкцій робочих органів типу «лапа» для роботи на підвищених швидкостях розроблені недостатньо.

Відсутня механічна модель руху потоку ґрунту по поверхні культиваторної лапи, що дозволяє визначити шляхи зниження спрацювання робочої поверхні.

Література

1. Ермолов Л.С. Про визначення вагового спрацювання лемешів / Л.С. Ермолов // Механізація сільського господарства. – 1959. – № 12. – С. 29.

2. Резник Н.Е. Острота лезвия и методы ее измерения / Н.Е. Резник //

Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. – 1972. – № 6. – С. 8–12.

3. Горячкин В.П. Собрание сочинений / Горячкин В.П. – М. : Колос, 1968. – Т. 3. –382 с.

4. Беликов И.А. Повышение долговечности рабочих органов плуга керамическими материалами : автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. – М., 2002. – 24 с.

5. Васильев С.П. К вопросу об износе режущих органов почвообрабатывающих машин / С.П. Васильев // Научные записки Харьковского института механизации сельского хозяйства. – Харьков, 1958. – Вып. 8, том I.

6. Износ деталей сельскохозяйственных машин / Севернев М.М., Каплун Г.П., Короткевич В.А. [и др.]. – М. : Колос, 1972. – 288 с.

7. Огрызков Е.П. Особенности изнашивания лемехов в условиях Западной Сибири / Е.П. Огрызков, Г.И. Летнев // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. – 1974. – № 6. – С. 41–42.