Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Волик Б.А., аспирант Конащук В.В.,

магистранты Буцкий Ю.В., Давиденко М.Л.

Днепропетровский государственный аграрный университет, Украина

Методика лабораторных исследований составляющих тягового сопротивления почвообрабатывающих орудий

Постановка проблемы. В процессе работы на любое почвообраба-тывающее орудие помимо продольной силы тяги действуют ее поперечная и вертикальная составляющие, которые, в общем случае, дестабилизируют его ход. Для снижения вредного действия этих сил вводяться компенсирующие элементы, например, полевая доска в плуге. Однако, существует и альтернативный способ - перераспределить или взаимокомпенсировать силы.

Для лемешно-отвального плуга наиболее обсуждаемым есть вариант постановки лезвия лемеха к стенке борозды под отрицательным углом (рис.1.). Теоретически при этом реакции лезвия и отвала будут направлены в противно-положные стороны и в некоторой степени будут себя взаимокомпенсиповать.

Рис.1. Плуг с отрицательным углом постановки лезвия лемеха к стенке борозды.

Однако, расчетным способом оптимизировать конструкцию очень сложно, т.к. все известные методики носять в основном оценочный характер. Полева отработка на натурних образцах техники дорогостоящая и требует Больших затрат времени. Потому, нами предлагается методика лабораторних исследований в почвенном канале с использованием моделей орудий, в частности, нами использовались модели плужних корпусов с различными уграми постановки лезвия лемеха к стенке борозды (рис. 2.).

Рис.2. Вариант исполнения модели плужного корпуса

В работе использовался почвенный канал стандартной конструкции, т.е. почвенный лоток, заполненный модельной средой и тележка, которая переме-щается по рельсам над лотком. Модельная среда подготавливалась в соответствии с методикой В.И.Баловнева [1] и имитировала чернозем обыкновенный среднесуглинистый, что в основном соответствует условиям Днепропетровской области. На тележку навешивалась модель плужного корпуса в масштабе 1:5, заглублялась в модельную среду и протягивалась 1,2 – 1,5 м. При этом замерялось соотношение продольной и поперечной составляющих тягового сопротивления. Затем, на модели заменяли лемех и експеримент повторяли.

Величину действующих сил определяли следующим образом.

Продольную составляющую – традиционным способом при помощи динамометра. Вначале, замеряли силу тяги без заглубления модели, а затем в рабочем, заглубленном состоянии. Разность показаний составляет величину продольной силы.

Поперечную составляющую определяли следующим образом (рис.3.).

Верхний обрез стойки модели 2 посредством шарнира 6 прикреплен к раме 5 тележки с возможностью поперечного отклонения. В центральной части стойка фиксируется в вертикальном положении двумя пружинами 3. В процес- се движения под действием поперечной составляющей силы сопротивления стойка отклоняется и сжимает-растягивает пружины.

Рис.3. Схема определения поперечной составляющей силы сопротивления:

1 – почвенный лоток;

2 – модель корпуса плуга;

3 – пружины;

4 – ОКГ;

5 – рама тележки;

6 – шарнир;

7 – шкала;

8 – отклонение светового луча ОКГ.

К стойке прикреплен оптический квантовый генератор (ОКГ) 4, отклонения луча 8 которого фиксировали на миллиметровой шкале 7, которая была закреплена на потолке лаборатории. Шкала 7 была предварительно отградуирована при помощи динамометра. Внешний вид установки представлен на фото (рис.4.).

Рис.4. Робочий момент исследований

В соответствии с приведенной методикой была проведена серия экспериментов по изучению влияния угла γ₀ постановки лезвия лемеха плуга к стенке борозды и удельного сцепления частиц С_УД почвы на соотношение поперечной F_П и продольной F_ПР составляющих силы тяги. Результаты экспериментов представлены в табл.1., где V- скорость движения тележки.

Таблица 1.

Отношение поперечной к продольной составляющих тягового сопротивления модели

№	СУД, кН/м^2	V, м/с	γ0, град	К = FП /FПР , %
				Расчетное	Замеряное
1	0,5	1,67	120	7,2	9,4
2			135	17,3	20,3
3			150	27,4	27,6
4		2,31	120	9,3	11,6
5			135	19,3	21,8
6			150	29,3	28,9
7		2,82	120	10,1	11,4
8			135	20,2	21,1
9			150	30,3	30,1
10	1,0	1,67	120	4,8	6,7
11			135	14,8	18,2
12			150	24,9	25,9
13		2,31	120	7,8	9,8
14			135	17,9	20,6
15			150	29,1	29,9
16		2,82	120	8,9	9,9
17			135	19,1	20,8
18			150	29,2	29,5
19	1,5	1,67	120	2,6	5,4
20			135	12,7	15,9
21			150	22,8	26,9
22		2,31	120	6,4	8,4
23			135	16,5	18,2
24			150	26,6	29,6
25		2,82	120	8,0	8,9
26			135	18,1	20,5
27			150	28,2	28,8

Анализ полученных данных показывает, что изменяя угол γ₀ можно добиться существенного снижения поперечной составляющей, причем с увеличением удельного сцепления частиц движения эффект усиливается. В то же время увеличение скорости поступательного движения этот эффект снижает.

Выводы

1. Разработанная методика лабораторних исследований позволяет с достаточной точностью определить соотношение поперечной и продольной составляющих силы тяги почвообрабатывающего орудия. Это не исключает последующих полевых экспериментов, т.к. методикой не предусмотрено определение абсолютных значений исследуемых величин. Однако, она позволяет исследовать тенденции в их изменении при смене конструктивних и кинематических параметров орудия, что в конечном итоге существенно облегчает проведение полевих экспериментов.

2. В ходе лабораторных исследований с привлечением данной методики было установлено, что поперечная составляющая силы тяги плуга находится в пределах 20% от продольной составляющей. В последствии это было подтверждено в ходе полевых экспериментов.

Литература

1. Баловнев В.И. Методы физического моделирования рабочих процессов дорожностроительных машин. – М.: Машиностроение, 1974. – 232с.