Сельское хозяйство/ 2. Механизация сельского хазяйства

Доцент Марениченко В.В., аспірант Лисунов П.Н.

Днепропетровский государственный аграрный университет

Инженер Семенюта А.Н.

ДП Гуляйпольский механический завод ПАО «Мотор Сич»

МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

Необходимость выполнения данных исследований возникла в связи с проведением работ по совершенствованию конструкции дискового плуга.

В последнее время почвообрабатывающие машины на основе рабочих органов дискового типа получили приоритетное распространение. Особое место в этой группе занимают машины, в которых дисковые рабочие органы имеют возможность изменять углы постановки к вертикали и к направлению движения – дискаторы и дисковые плуги.

Особенность компоновки дискового плуга приводит к возникновению значительных поперечных сил, которые дестабилизируют его ход. В то же время, необходимость смены углов постановки диска делает эти силы не постоянными. Поэтому, возникает необходимость установить соотношение продольной и поперечной составляющих тягового сопротивления от конструктивных параметров машины и режима ее работы. Нами разработана и практически отработана методика лабораторного определения этого соотношения, которая может быть применена в ходе исследований орудий других типов.

Исследования проводились в почвенном канале стандартной конструкции, т.е. почвенный лоток с тележкой и механизм привода. Испытываемый рабочий орган навешивался на тележку, устанавливалась требуемая глубина хода и тележка протягивалась по направляющим, установленным в верхней части лотка. Динамометром замерялось тяговое сопротивление в рабочем и не рабочем положении рабочего органа и бралась его разность.

Особенность конструкции состоит в определении поперечной составляющей тягового сопротивления, рис.1.

Верхний конец стойки модели диска 2 посредством шарнира 6 закреплен на раме тележки 5 с возможность отклонения в поперечно-вертикальной плоскости. В центральной части стойка фиксируется в вертикальном положении двумя оттарированными пружинами 3. В процессе движения под действием силы сопротивления обрабатываемой среды возникает поперечная сила, которая сжимает и растягивает пружины. Как следствие, стойка отклоняется от вертикального положения. К стойке прикреплен оптический квантовый генератор (ОКГ) 4, отклонение луча которого фиксируется на миллиметровой шкале 7. Шкала 7 предварительно была отградуирована при помощи динамометра 9.

Рис.1. Схема лабораторной установки:

1 – лоток;

2 – модель рабочего органа;

3 – пружині;

4 – ОКГ;

5 – тележка;

6 – шарнир;

7 – миллиметровая шкала;

8 – луч;

9 – динамометр;

10 – трос для градировки

Аналіз исследований [1,2,3,4] показывает, что наибольшее влияние на показатели работы дискового орудия оказывают следующие конструктивные параметры: радиус кривизны диска (R_KP), угол наклона плоскости вращения диска к вертикали (β), угол наклона плоскости вращения к направлению движения (α). Влияние остальных факторов намного меньше, поэтомупри исследованиях мы ограничились этой группой.

Так как количество факторов равняется трем, тому был принят трехфакторный симметричный план 3х3х3. Но для плоского диска R_KP = ∞ и это не позволяет сделать симметричный план. Потому, вместо кривизны диска нами введенвспомогательный показатель – товщина диска h, рис.2.

Рис.2. Схема диска

Взаимосвязь между этими показателями

R_КР = (1)

где D = 275 мм – диаметр диска (в експерименте принят постоянным).

В соответствии с планом урони варьирования факторов представлены в табл. 1.

По результатам выполненых экспериментов получены два уравнения регрессии

Р_Б = 68,0–6,9·X₁–5,3·X₂–3,2·X₃–1,4·X₁²+0,2·X₂²+0,3·X²₃+0,5·X₁·X₂+0,33·X_1·X₃,

(2)

Р= 163,27– 42,11·X₁ + 4,89·X₂ – 18,28·X₃ + 13,57·X₁²+5,57·X₂² – 4,26·X²₃+ 0,17·X₁·X₂ – 4,5·X_1·X₃ – 2,5·X_2·X₃, (3)

где Р_Б – боковая составляющая тягового сопотивления;

Р – полное тяговое сопротивление.

Таблица 1. Уровни варьирования факторов

Фактор	Код	Урони факторов
		–1	0	+1
Угол наклона плоскости вращения диска к направлению движения (α), град	Х1	30	20	10
Угол наклона плоскости вращения диска к вертикали, (β) ), град	Х2	40	20	0
Толщина диска (h), мм (RКР), мм	Х3	40 (256)	20 (482)	0 (∞)

Анализ полученных зависимостей показывает следующее.

Выводы

Применяя методы физического моделирования, можно с достаточной точностью определять на проектном этапе составляющие тягового сопротивления почвообрабатывающих орудий. Алализ также показывает, что расчетные зависимости А.Н.Панченко [5,6] позволяют с достаточной точностью аналитически оценивать составляющие тягового сопротивления почвообрабатывающих орудий.

Литература

1. Кобець А.С. Аналітичні дослідження агрегату на основі робочих органів дискового типу/ Кобець А.С., Волик Б.А., Рибкін А.П.// Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка, Вип..44, «Механізація сільськогосподарського виробництва, Т.2, Харків, 2006. – с. 231-236.

2. Ковбаса В.П. Напруження та вигляд напруженого стану у грунтовому на півпросторі перед дисковим робочим органом / Ковбаса В.П., Дубровін В.О.// Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства. Вип. 20. «Механізація сільськогосподарського виробництва. Харків: ХДТУСГ, 2003. – С. 150-157.

3. Мударисов С.Г. Повышение качества обработки почвы путем совершенствования рабочих органов машин на основе моделирования технологического процесса/ Мударисов С.Г.// Автореф. дис… докт. техн. наук: 05.20.01. – Челябинск, 2007. – 40с.

4. Шевченко І.А. Обґрунтування геометричних параметрів дискових робочих органів /Шевченко І.А. // Праці Таврійської державної агротехнічної академії – Вип. 2., Т.16. – Мелітополь: ТДАТА, 2001. – С. 13-19.

5. Панченко А.Н. Аналитический метод определения тяговых сопротивлений почвообрабатывающих и землеройных машин и оценка их эффективности для энергосберегающих технологий: Учебное пособие / Днепропетр. гос. агр. ун-т. – Днепропетровск, 1995. – 96с.

6. Панченко А.Н. Теория измельчения почв почвообрабатывающими орудиями / Днепропетр. гос. агр. ун-т.- Днепропетровск, 1999. – 140с.