Аспірант Марченко Т.К.

Кіровоградський національний технічний університет, Україна

Дослідження впливу параметрів робочого органу розпушувача на ущільнення розробленого ґрунту

Одним з головних факторів ушкодження агрегатів ґрунту є його ущільнення під час дії на масив робочих органів. Величина ущільненого ґрунтового ядра залежить від властивостей ґрунту, конструктивних та режимних параметрів робочих органів грунтообробних знарядь.

З боку робочого органу за схемою рис. 1 на ґрунт діють робочі поверхні декількох деформаторів – долота, стійки та бокових ножів, причому площа контакту ножів із грунтом складає 40-45 % від усієї площі робочих поверхонь деформаторів.

Рисунок 1 – Схема робочого органу розпушувача ґрунту та зони дії деформаторів

У результаті досліджень [1] установлено, що на ступінь деформування грунту ножем при однакових грунтових умовах найбільше впливають кут кришення ε, кут розхилу ножів γ та робоча швидкість v_м.

Коефіцієнт ущільнення ґрунту (відносне ущільнення ґрунту)

,

де V_c – об’єм сегменту грунту, що відділяється від масиву ножем за черговий цикл навантаження, м³;

DV – величина, на яку зменшується об’єм сегменту грунту в результаті стискування, м³.

,

де d_c - nовщина стружки ґрунту, м (рис. 2);

S_з – площа поверхні зсуву сегмента ґрунту, м².

Рисунок 2 – Форма та розміри сегменту ґрунту, що відділяється ножем

I – положення ножа перед впровадженням у масив ґрунту; II - положення ножа у момент зсуву масиву ґрунту

Товщина стружки ґрунту у напрямку xʹ відповідає відстані між двома черговими поверхнями зсуву, паралельними між собою:

,

де - максимальне переміщення ножа до моменту зсуву грунту, м;

– хід ножа, для транспортування стружки ґрунту, м;

Площу поверхні зсуву знаходимо наближено, як площу поверхні сегменту еліпсоїда обертання, а саме його 1/8 частини

,

де l_a, l_b, l_c – півосі еліпсоїда;

р = 1,6075.

,

,

,

де b_н та h_н – ширина захвату та робоча глибина ножа, м.

Об’єм пластичного деформування знайдемо як добуток площі попереднього перетину порожнини, яка має в загальному випадку форму трапеції ABCD (рис. 2) на довжину ножа

,

де а – ширина леза ножа, м.

Для зменшення ущільнення ґрунту необхідно мінімізувати зусилля (контактні напруги стиснення) на ножі, достатні для відділення частини ґрунту від масиву. Шляхами рішення цієї задачі є: 1) зменшення площі поверхні зсуву ґрунту при постійній величині площі поверхні ножа шляхом зменшення розмірів l_a, l_b та l_c; 2) зниження динамічності навантаження на ґрунт завдяки вибору оптимальної робочої швидкості машини. Враховуючи, що розміри l_b та l_c пов’язані з продуктивністю, мінімізації підлягає l_a.

Література:

1. Марченко Т.К. Дослідження залежності форми зони напруження у грунті від конструктивних та режимних параметрів плоскоріжучого робочого органу // Механізація та електрифікація сільського господарства. – Глеваха, 2013. - Вип. 98. – С. 453 – 459.

2. Панов И.М. Физические основы механики почв: монография / И.М. Панов, В.И. Ветохин.- К.: Фенікс, 2008. - 266 с.