Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

АЦИОНАЛЬНЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ УГЛОМ УСТАНОВКИ ПАЛЬЦА СЕПАРАТОРА И ПЕРЕДАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ ТОРМОЗА СКОРОСТНОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО КУЛЬТИВАТОРА

Анутов Р.М. 1 Котельников В.Я. 2 Козявин А.А. 3 Котельников А.В. 2 Тищенко Д.Е. 1
1 Грязинский культиваторный завод
2 Юго-Западный госуниверситет
3 КГСХА
В статье найдены рациональные углы установки пальцев сепарирующего ротора в зависимости от передаточного числа тормоза.
культиваторы
экологическая обработка почвы
сохранение влаги
энергии
времени и средств

Технологический процесс обработки пласта пальцем сепаратора выполняется при переменных углах и глубине его хода. В связи с этим важно знать значения углов наклона пальца к горизонту на различных участках траектории движения его в почве. При кинематическом анализе работы пальца установлены три основные фазы рыхления и сепарации почвы.

Первая фаза – вход пальца в почву. Она определяется острым углом начала погружения пальца и движением частиц и сорняков вверх по его рабочей поверхности. Основное назначение этого угла – обеспечивать заглубление диска в почву и сепарацию ее вместе с сорняками.

Вторая фаза характеризует максимальное заглубление пальца в почву. На этом участке определяющим показателем технологии является предельный угол наклона пальца к горизонту, а также направление равнодействующей силы к поверхности поля и траектории линии резания.

Третья фаза соответствует выглублению пальца из почвы. Здесь происходит уменьшение глубины обработки пласта, очистка пальца от почвы и сорняков и завершается его рабочий цикл.

Общий случай движения пальца в почве можно рассматривать как работу клина с переменным углом δ1, δ, δ2 (рис. 1). Угол наклона принимает три положения. В принятой схеме почва характеризуется углом скалывания θ, который по теории предельного равновесия для данного типа почвы изменяется в заданных пределах. Равнодействующая сила R отклонена от нормали к пальцу на угол φ трения. На схеме (а) угол наклона выбран таким, что равнодействующая сила направлена выше линии предельного угла θ скалывания почв 9 пунктирная линия). В этом случае крупные фракции почвы активно перемещаются вверх по пальцу и сепарируются вместе с сорняками на поверхность. По мере увеличения угла δ (рис. 1, б) направление вектора приближается к линии предельного угла скалывания соответствует предельное значение угла наклона, когда сумма проекций сил на вертикальную ось равна нулю:

ΣFy = 0.

Дальнейшее увеличение угла δ2 наклона пальца (рис. 1, в), переводит направление вектора равнодействующей за линию предельного угла и при некотором значении угла δ совмещается с ней. Этому положению угла скалывания почвы соответствует вертикальная составляющая сила, которая выталкивает из почвы диск, а сумма проекций сил – положительная и направлена вверх.

Изменения угла наклона в пределах от δ1 до δ2 существенно влияют на характер возникающих напряжений в зоне разрушения почвы. Так, в положении пальца (а) превалируют напряжения растяжения и сдвига, в то время как положению пальца (в) соответствуют напряжения сжатия и сдвига.

pic_5.tif

Рис. 1. К определению угла наклона пальца в точке максимального заглубления пальца

pic_6.tif

Рис. 2. К определению рационального соотношения между углом установки пальца и передаточным числом тормозного ротора

Таким образом, если вектор равнодействующей совпадает с направлением линии скалывания почвы, а конец пальца перемещается по этой линии или несколько выше ее, то он не разрушает слой почвы, лежащий, ниже линии скалывания. В этом случае достигается максимальная глубина хода пальца, устойчивость его работы на участке выхода из почвы, меньше расходуется энергии на разрушение уже сдвинутого пласта. Следовательно, рациональный угол необходимо выбрать с учетом траектории движения конца пальца, определяемой кинематическими параметрами тормоза и дисков. Точка максимального заглубления пальца и рациональный угол его наклона позволяют установить геометрические соотношения между диском и пальцем. В зоне максимальной глубины хода рациональный угол равен:

Eqn10.wmf

или

Eqn11.wmf

Здесь φ – угол трения почвы о металл; θ – угол сдвига почвы, в пределе он равен:

Eqn12.wmf

где f* – угол трения почвы о почву.

Тогда для каждой фазы положения пальца в почве определим углы δ1, δ, δ2

1-ая фаза:

Eqn13.wmf

Она характеризует начало заглубления пальца в почву.

2-я фаза:

Eqn14.wmf

при которой сумма проекций сил на ординату равна нулю, а палец проходит через точку hmax.

3-я фаза:

Eqn15.wmf

Соответствует выходу пальца из почвы и завершению цикла его работы. Одновременно с выходом, происходит очистка пальца от почвы, сорняков и растительных остатков.

Для определения взаимосвязи угла с передаточным числом I тормоза совместим касательную к траектории движения с линией скалывания почвы:

Eqn16.wmf (1)

Левая часть уравнения (1) является касательной к траектории движения конца пальца:

Eqn17.wmf

Заменяя α′ через половинные углы, запишем:

Eqn18.wmf

Экстремальное значение угла Eqn19.wmf и соответствующее ему передаточное число I определим, приравнивая производную к нулю:

Eqn20.wmf

Делая замену:

K(i + 1) = 0;

K(I – 1) = c;

Eqn21.wmf

получаем:

αx2 – 2x + c = 0.

Откуда:

Eqn22.wmf

Наибольшее значение тангенса угла получаем ,если числитель подкоренного выражения равнее нулю:

Eqn23.wmf

или

Eqn24.wmf

Тогда

Eqn25.wmf

Если

K = tgθ, (2)

то справедливо:

Eqn26.wmf (3)

Из уравнения (2) определим угол θ, получаем:

Eqn27.wmf

или

Eqn28.wmf

Тогда рациональный угол δ наклона пальца в точке максимального заглубления будет равен:

Eqn29.wmf

Для определения углов δ необходимо знать зависимость угла скалывания почвы от передаточного числа и угол трения почвы по рабочей поверхности. В таблице приведены значенияθ = f(i).

Соотношения углов скалывания почвы и передаточного числа тормоза

Угол скалывания почвы, °θ

10

20

30

35

40

50

60

70

80

90

Передаточное число тормоза, i

5,76

2,92

2,02

1,75

1,55

1,3

1,15

1,06

1,01

1

Аналитическое определение углов скалывания по параметрам кинематического режима ротора, позволяют вытирать рациональные значения углов установки пальца ротора.

Выводы

Установлена зависимость кинематического режима торможения от физико-механических свойств почвы, и выбраны соответствующие передаточные значения рабочего органа привода ротора культиватора.


Библиографическая ссылка

Анутов Р.М., Котельников В.Я., Козявин А.А., Котельников А.В., Тищенко Д.Е. АЦИОНАЛЬНЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ УГЛОМ УСТАНОВКИ ПАЛЬЦА СЕПАРАТОРА И ПЕРЕДАТОЧНЫМ ЧИСЛОМ ТОРМОЗА СКОРОСТНОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО КУЛЬТИВАТОРА // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 11. – С. 18-21;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31094 (дата обращения: 20.02.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252