Ә.Тәжібайұлы, Н. тыныштықбаеВ

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті, Казахстан

жер өңдейтін техникалық құрылғының Тоңкесекті майдалайтын жұмысшы бөлшектерін зерттеу

Күріш ауыспалы егістігіндегі жерді тұқым себуге дайындаудағы атыз бетінің тегіс болуы (5 см), топырақ кесектерінің 2/3 фракциялық құрамының 20 мм кем өлшемінде майдалану сияқты агротехникалық талаптарының орындалуы техниканың жұмысшы бөлшегінің жұмыс істеуіне байланысты. Егер техникалық құрылғы жер өңдеуді агротехникалық талаптарға сай болуын қамтамасыз ете алса, соның арқасында сепкіштердің дәнді таяз тереңдікке біркелкі көмуіне де жағдай жасалады [1]. Құрғақ, немесе ылғалды жерді соқамен аударып айдағаннан кейін, топырақтың жоғарғы қабаты тоңкесекті болып қалыптасады. Тісті және дискалы тырмалар, культиваторлар техникалық құрылғыларымен тоңкесектерді майдалау үшін бірнеше рет жүріп өңдеуге, агротехникалық талапқа жеткенше, жерді қопсытып тоңкесектерін майдалау жұмыстары жүргізіледі. Бұндай жағдайда техникалық құрылғыға тез әсер ететін (активный) кесек майдалағыш ротырлы барабанды культиватордың жұмысшы бөлшектерін таңдау арқылы дайындауға қол жеткізуге болады.

Тұқым себер алдында техникалық құрылғымен (ТҚ) жерді өңдеуде тоңкесекті майдалайтын жұмысшы бөлшегін таңдауды негіздеуде зертханалық зерттеу жүргізілді. Бұнда, топырақ кесектеріне пышақ тәріздес және жұмыр жұмысшы бөлшектерінің жұмыс соқысының өзара әсері қарастырылды.

Негізінен культиватордың жұмысшы бөлшектерін таңдауда топыраққа әсер ететін соққылар түрін пышақ тәріздес және жұмыр соққы беретін екі түрге бөліп қарастырамыз. Біріншісінде, фрезаның әр пышағы топырақ массасының бір бөлегін пышағымен кеседі. Екіншісінде кетпеннің шүйдесімен ұрғандай жұмыр жұмыс бөліктермен тоң кесекті майдалайды. Құрғақ тоңкесекті жерлерде жүргізілген зерттеулер КФГ-3,6 фреза пышағымен жерді өңдегенге қарағанда жұмыр шүйде жұмыс органмен істелген жұмысы тиімді екенін көрсетті [2, 115 бет].

Ротырлы жер өңдегіш құралдың пышақ және шүйде тәріздес соққыш жұмысшы бөлшегінің тоңкесекке әсері жүргізілген зерттеулердің өзара әсерінің нәтежесі тәжірибелер арқылы арнайы жасалған зертханалық құрылғыда жүргізілді. Оның пышақ тәріздес жұмысшы бөлшегінің құрылғысы КФГ-3,6 фрезалы жер өңдегіштің Г тәріздес пышағы негізінде алынды (1-сурет). Ал, шүйде тәрізді соққышқа ұсынылған жер өңдегіш құрылғы негізіндегі диаметрі 19 мм дөңгелек кесінді шыбықша бөлегі алынды.

1-сурет. КФГ-3,6 фрезалы жер өңдегіштің Г тәріздес пышағы

Бұнда, тоң кесектің ылғалдылығы, қаттылығы, пышаққа немесе шыбықшаға түсетін соққы күші, майдаланылған кесектер құрамы анықталынды [3, 4].

Зертхана құрылғысының жұмысы мынандай жағдайда атқарылды. Дайындалған тоң кесек 1 белгілі бір қашықтықтан Н бағыттағыш трубамен 13 төмен тасталады. Тоң кесекке кеп тиген соққының әсерінен майдаланып електен 5 төмен түседі, күш реакциясының соққы күші тензодинаметрмен 7 белгіленеді және оның сигналы осциллографқа 12 тіркеледі. Оның ішінде, қағазға болған ауытқулар да тіркеліп отырды. Майдаланып астауға 6 түскен бөлшектерден топырақтың ылғалдылығы бюкс арқылы алынып анықталынады. Майдаланған кесек массасын кептірілгеннен кейін електі классификатордан 3 өткізіп, өлшемі 100 мм (Ф₁₀₀) жоғарғысы мен 20 мм (Ф₂₀) төменгісінің пайыздық қатынасы анықталады.

Топырақ кесегін бірдей көлемдегі цилиндрге салып 1435 см орта санақтық жер айдалғаннан кейінгі аңыз бетіндегі кесек көлеміне сәйкестендіріліп алынады.

Кесектер екі түрде, орташа абсолютты ылғалдылығы 4,2 және 11,6 пайыз дайындалды. Кесектер қаттылығы зертханалық құрылғы көмегімен алдын-ала анықталып, арнаулы (1) өрнекпен

. (1)

тоңкесектің қаттылығы есептелінді.

Топырақ ылғалдылығы 4,2 пайыз тоң кесек қаттылығы шамамен 7,71...11,31 аралығында өзгеріп, орташа 9,21 МПа болды. Ал, ылғалдылығы 11,6 пайыз жағдайда бұл көрсеткіштер 6,06...7,86 және 6,96 МПа тең болды.

Тоңкесектердің әр түрі кезектестіріліп әртүрлі биіктіктерден Н тастау үшін алынып, соққысы кезіндегі жылдамдығы тиісінше 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, м/с етіп алынды.

Осциллограмманың беттік шығарылымының түсірілімдік машстабын зерттеуде кесектердің ылғалдылықтағы W =4,2 % болғандағы түсуі 4,5 Н/мм, ал тиісінше кесек ылғалдылығы W =11,6 % болғанда 2,3 Н/мм болды.

2-сурет. Тоңкесекке жұмысшы құрылғының соққы күшінің жылдамдыққа байланыстылығы (шүйделі соққыштың 1- W =4,2%; 2- W =11,6% болғандағы және пышақ жүзді соққының 3 - W = 4,2%; 4 - W =11,6% болғандағы өзгерісі)

Тоңкесекке соғылған күшті анықтауда пышақ пен шыбық түйгіш байланыстары соққы жылдамдығына сызықтармен өзгеруі 2 суретте келтірілді. Бұның жуықтамалық өрнегінің дерегі:

P = a₀+a₁ˑv+a₂ˑv² , H. (2)

Тұрақты а₀, а₁, және а₂ мәндері компьютердегі бағдарламаға толық келтіріле есептеліп, оның корреляция еселеуіші 0,95 төмен болды (1 кесте).

(1) өрнегімен есептелген еселеуіштің мәні.

1 кесте

Соққы күші, Н	W, %	a0	a1	a2
PН	4,2	513,2	-4,8	15,5
	11,6	45,7	5,5	5,2
PП	4,2	1367,1	-221,8	34,2
	11,6	256,8	133,9	1,9

Құрғақ кесектегі соққы күшінің шыбық түйгіш пен пышақ соққысының өзгешелігінің пайыздық анықталуы :

(3)

Соққы жылдамдығы v= 5 м/с бастап тұрақты және орташа 20% құрайды. Сонымен қатар, бұл көрсеткіш жоғарғы ылғалдылықтағы кесектегі шыбықтық түйгіш пен пышақ соққысының көрсеткішінде:

(4)

(W=11,6%) жоғарыдағы осындай жылдамдықтағы соққыда орташа 65 % тең болғандығын байқаймыз.

Құрғақ кесектің (W=4,2%) жай жылдамдықпен түскендегі (v=3 м/с) жағдайда кесек өз қалыпын сақтаған. Соққыдан кейінгі кесекке тиген пышақ әсерінен де аз бұзылған. Толық өз жылдамдығын жоғалтып астауға 6 құлаған (3 сурет) кесектің астыңғы тегіс бетінде терең емес конус тәріздес жыра таңбалар қалған.

3-сурет. Зертханалық құрылғы схемасы (1-жасанды кесек, 2- қозғалмайтын балкі, 3-електі өткізгіш жіктеуі, 4-таразы, 5-вентке тірелген тензобалкіден, 8 кабель, 9- тензоусилитель, 10, 11- тензоусилитель мен осциллографтың қоректендіру блогынан, 12- осциллограф Н-700, 13-бағыттағыш трубадан).

Соққы жылдамдығы (v= 3 м/с) бiртiндеп жоғарылаған кезде пышақ жүзінің еңестігіне қарай құрғақ кесектің топырағының бір бөлігі жарылып бөлiнедi. Астауға 6 түскен құрғақ кесектер әсер еткен тік пышақ қабырғасымен тегіс кесіледі.

Құрғақ кесекке әсер етеп түсетін қозғалмайтын пышақ жүзі мынадай үлгіде болды: әдепте қатты жылдамдықпен түскен кезде үстіңгі қабатында деформациядан кесекте жыра пайда болды. Содан соң, кенетикалық соққы энергиясынан пышақ жазықтығының еңестігі қатынасындағы бағдарда жарылыстар пайда болады. Астаудан 6 алынған құрғақ кесектердің бөлшектері формасы мен өлшемі жағынан осы айтылғандарды растайды.

Ал, кесекке жоғарыдан түскен шыбықтық түйгіштің әсері басқаша көрініс тапты. Жай жылдамдықпен соққан жағдайда кесектің төменгі қабатына зақым келмейді де шыбықтық түйгіштің көрінетіндей ізі қалып, ал жылдамдықты жоғарылатқан сайын цилиндрлі кесектің тең жарысы жыра түрінде бүлінеді. Бұндағы кесек үстінде шаңданған жұқа қабаттағы майдалануды көреміз. Осы шаңданған жұқа қабаттар арқылы әрі қарай соққы жылдамдығын жоғарылатсақ, соққы күші дененің барлығына бірдей тарап өзара байланыссыз бөлшектерге айналады (4а сурет). Кесекті майдалауда бұл жағдайда екі жағына бірдей әсер етсе, ал пышақ жүзімен соққанда кесектің бір жағын ғана қырқып кетеді.

4-сурет. Тоңкесекке пышақ және шүйде тәріздес жұмыс бөлігінің әсерінің үлгісі

Жоғарыда айтқанымыздай пышақпен соққыдан кейінгі астауға түскен бөлшектер жылдамдығы жоғалады. Бұл жағдайдағы кесек жылдамдығын және оның соққыдан кейінгі бөлшектерін былай сипаттаймыз:

V₂=0, (5)

Соққы импульстары

Pˑτ=m·v₁- m·v₂ = m·v1= m·v, Hc (6)

Мұндағы:

P – пышақпен (шыбықтық түйгішпен) тоң кесекке түскен соққы күші, Н;

v - пышақпен (шыбықтық түйгішпен) тоң кесекке келіп соғу жылдамдығы, м/с;

m- тоң кесектің салмағы, кг;

τ - тоң кесекке соғылған кездегі уақыт, с.

Осыдан тәжірибе деректерінен тоң кесекке тигеннен кейінгі оның майдалануына дейінгі уақытты анықтаймыз:

(7)

5-суретте тоңкесекке соғылған кездегі уақыттың (τ) пышақпен (τ₁) шыбықтық түйгішпен (τ₂) тоң кесектің майдалануы графикпен көрсетілген. Құрғақ және ылғал тоң кесекке пышақ түрдегі τ₁ шыбықтық түйгіш түріне құлауында жоғары екендігін байқаймыз. Бірақ, ылғал тоң кесекке ендіру ұзақтығы пышақтың (шыбықтық түйгіштің) денесінде көбірек болды. Бұл соққы күшін азайтып, 2 суреттегі 2 мен 4-ті, 1 мен 2-нің сызықтарын салыстыра қаралады.

5-сурет. Тоңкесекке пышақ және шүйде тәріздес жұмыс бөлігінің жанасу уақыты

W =4,2 % болғандағы тоң кесекте пайда болған жарылған жыралар қысқа уақыт аралығында τ =(0,05...1,01)10^-2 с ал, тиісінше W =11,6 % болғанда τ =(1,02...1,25)10^-2 аралығында пайда болды (4в сурет).

Соққы күші P, пышақпен (шыбықтық түйгішпен) тоң кесектің бөлшектеніп майдалануына әсер еткен уақыты τ. Майдаланған бөлшектердің орташа өлшемі Ф_ср пышаққа қарағанда шыбықтық түйгіште тоң кесектің соққыдан майдалануы өлшемі 100 мм бөлшектенуі Ф₁₀₀ (6 сурет) көбірек. Әсіресе бұл тоңкесекке түскен соққы жылдамдығы v = 4 м/с көп болған жағдайда көбірек орын алғанын байқаймыз. Ал, жылдамдық v = 3 м/с аз болған кезде керісінше.

Ылғал кесектерді шыбықтық-түйгішпен соққаннан кейінгі бұзылуы құрғақ кезіндегіге қарағанда 20 мм төмен өлшемдегі құрылым бөлшектері көп болғандығын көреміз (7-сурет).

6-сурет. Тоңкесекке пышақ және шүйде тәріздес жұмыс бөлігінің әсерінен майдаланған топырақ бөлшектерінің құрамындағы 100 мм асатын өлшемі

7-сурет. Тоң кесекке пышақ және шүйде тәріздес жұмыс бөлігінің әсерінен майдаланған топырақ бөлшектерінің құрамындағы 20 мм асатын өлшемі

Жүргізілген зерттеулер жер өңдейтін роторлы культиватордың шыбықтық-түйгішті жұмыс органы пайдаланғанның тиімді екенін көрсетеді. Бұл артықшылық тоң кесекті майдалауын 43%, кесектер өлшемінің 20 мм агротехникалық талаптарын 6% ға, ал тиісінше өлшемдері 100 мм ді 63% дейін азайтатындығын көреміз. Тоңкесек ылғалдылығы 12% аз жерді өңдегенде шыбықтық-түйгішпен жұмыс істегенде көбірек артықшылық беретіндігін аңғарамыз.

Қортынды

1.Топырақ тоңкесектерін майдалауда пышақ жұмыс бөлшегімен шүйделі жұмыс бөлшегіне жұмсалатын соққыға кететін күш талданып, жеткілікті қажеттісін пайдалану мүмкіншілігі анықталынды. Жер өңдейтін жұмыр ұрғыштардың (диаметрі 19 мм дөңгелек шыбық) тоң кесектің өлшемі 20 мм бөлшектерге, өлшемі 100 мм бөлшектерге және орташа бөлшектерге бөлініп майдалануы анықталды. Пышақ соққысы уақытына қарағанда шүйделі жұмыс органы соққысының уақыты τ₂ аз болатындығын көрсетті.

2. Жүргізілген зерттеулер ТҚ-ның 3 м/с жоғары жылдамдықтағы топырақ бөлшектеріне әсері шүйделі жұмыс бөлшегі пышақты жұмыс бөлшегімен салыстырғанда артықшылығы бар екендігін көрсетті. Қысқа уақыттағы (0,05...1,25)10² шүйделі жұмыс бөлшегінің әсері бірден тоңкесектерді майда шаңданған қалыңдығын қалыптастырды. Тоңкесек көлеміне біркелкі әсер еткен соққы күші кесектердің майда бөлшектерге айналуына әкелді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1.Cборник агро-зоотехнических требований. – Т. 30. М. 1978 г.

2. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. –М.1981. -382 с.

3. «Тракторы и сельскохозяйственные машины», №2, 2002 г.

4. Нормы и нормативы для планирования механизации и электрификации в отраслях АПК // Агропромиздат, -М. 1988 г.

Резюме

Исследования свидетельствуют о примуществе использования в ТС тупых ударников, воздействующих на почвенные частицы со скоростями 3 м/с всравнение с ножевидными рабочими элементами. За кратковременные воздействия (0,05...1,25)10^-2 с между поверхностями тупого ударника и глыбы мгновенно образовалась пылевидная прослойка. Она позволяла равномерному распространению силой удара по всему объему глыбы и способствовало ее разрушению на большее число мелких частиц.