Навесные сепараторы и катки-сепараторы для пропашных культур имеют схему привода 1 (рис. 1). Ведущая звездочка 1 переднего вала передает замедленное движение цепью на звездочку 2 сепарирующей батареи. Привод включается в работу опусканием культиватора из транспортного положения в рабочее до касания батареями поверхности поля. Прицепной сепаратор для обработки почвы под посев озимых культур снабжен двухступенчатым приводом тормоза (схема 2). От ведущей звездочки 1 переднего вала замедленное движение передается цепью на звездочку 4 контрпривода, а от второй звездочки 3 контрпривода движение передается на звездочку 2 вала сепарирующих дисков. Вторая ступень привода имеет натяжной ролик 5. Привод выключается из работы при поднимании батарей в транспортное положение силовым гидроцилиндром. Привод тормоза прицепных катков-сепараторов СП-1,9 аналогичен схеме 1. Дополнительно он снабжен механизмом выключения передачи для транспортного перегона орудий, выполняемым по двум схемам. В первой схеме звездочка 2 установлена на валу свободно и соединена с ним штырем, проходящим через паз во втулке звездочки и отверстие в теле вала. В рабочем положении звездочку и вал соединяют штырем, а в транспортном его вытаскивают. Вторая схема состоит из муфты, жестко соединенной с валом, и звездочки. Муфта снабжена фланцем с выступом для установки диска ведомой звездочки и соединяется с болтами. При транспортировке орудий болты снимают, и звездочка свободно проворачивается на выступе фланца. С наружной стороны звездочку удерживает шайба, диаметр которой больше, чем отверстие в диске звездочки. При этом шайбу крепят к валу болтом. Навесной сепаратор СН-5,6 и каток-сепаратор КСН-5,6 снабжены одинаковыми механизмами привода тормоза (схема 3). От ведущей звездочки 1 (на полуоси опорно-приводного колеса) движение передается цепью на звездочку 2 вала рабочих батарей. На этих орудиях устанавливают двусторонний привод. На верхней ветви цепи устанавливают натяжной ролик 3, который компенсирует провисание цепи при копировании батареями поверхности поля, а также увеличивает угол обхвата звездочек цепью. Натяжной ролик применяют, если расстояние между валами превышает расчетную величину (Н.В. Воробьев [1]):
A ≥ (Z2 – Z1)/π. (1)
Рис. 1. Схемы привода тормозного устройства
|
Орудия |
Звездочки привода тормоза |
|||
|
Сепаратор прицепной СП-2,5 |
12 |
20 |
12 |
20 |
|
Сепаратор навесной СН-5,6 |
20 |
32 |
- |
- |
|
Каток-сепаратор навесной КСН-5,6 |
20 |
31 |
- |
- |
|
Каток-сепаратор прицепнойКСП-1,9 |
22 |
50 |
- |
- |
|
Сепаратор пропашной СП-1 |
8 |
21 |
- |
- |
|
Каток-сепаратор пропашной КСП-1 |
8 |
21 |
- |
- |
Передаточное отношение привода тормоза определяют по технологическим показателям, а его конструктивные параметры рассчитывают по нагрузкам. Основным условием работы привода является равенство моментов на тормозном и сепарирующем валах сепаратора. Условие установившегося режима работы привода можно записать так:
Mтi ≥ Mc,
где Mт – приведенный момент торможения на переднем валу орудия; Mc – приведенный момент сопротивления на валу сепарирующих рабочих органов.
Тормозной момент на валу передней батареи равен произведению касательной силы Рк на радиус Rт:
Момент сопротивления рыхлению и сепарации соответственно равен:
Здесь Рс – сумма сил сопротивления рабочих органов; RT и Rc – радиусы тормозного и сепарирующего роторов.
Сумма сил определяется по технологическим параметрам пласта и физико-механическим свойствам почвы. На каждый палец, погруженный в почву, действует переменная по величине и направлению сила (рис. 2). Равнодействующая сил на каждый палец отклонена на угол трения от нормали к его оси. Приведенная сила R, равная сумме сил Р1, P2, …, Рn, создает момент сопротивления относительно центра диска. Равнодействующая этих сил создает в почве напряжения отрыва и среза. При известных параметрах глубины хода рабочих органов, ширины обрабатываемой полосы, радиусов дисков и напряжений отрыва и смятия почвы, можно записать обобщенное энергетическое уравнение процесса обработки для сепарирующего и тормозного дисков:
δсжRтhbтnтi ≥ δрhmaxRсbсnс, (2)
где δсж сж – напряжения смятия почвы для тормозного диска; nт – число тормозных дисков; bт – толщина тормозного диска; b – диаметр пальца сепарирующего диска; nc – число сепарирующих дисков; δр – напряжение растяжения.
Рис. 2. К определению равнодействующей силы на сепарирующий диск
Касательные напряжения исключены, так как их проявления равнозначны как на сепарирующем, так и на тормозном валу.
Из уравнения (108) определяем число тормозных дисков:
Если принять Rt = Rc, то число тормозных дисков будет равно:
(3)
Из уравнения следует, что количество дисков на тормозном валу пропорционально отношению напряжений:
На смятие почва работает лучше, чем на растяжение. Известно, что для структурного глинистого чернозема напряжения растяжения составляют 50–60 кГ/см2, в то время как напряжения сжатия – 650–1080 кГ/см2. Под тормозным диском почва работает на сжатие и сдвиг, а пальцы сепарирующих рабочих органов разрушают почву преимущественно напряжениями отрыва (растяжения) и сдвига. Отношение этих напряжений изменяется в пределах:
Тогда расчетная формула для определения минимального числа тормозных дисков упрощается:
(4)
передаточное отношение тормоза:
где ωт – угловая скорость тормозного диска; ωс – угловая скорость сепарирующего диска.
Заменяя угловые скорости через окружные для дисков резного диаметра имеем:
Если радиусы дисков равны, то передаточное число тормоза составляет:
Режим скорости тормозных дисков задается поступательной скоростью Vα агрегата, а у сепарирующих рабочих органов он определяется передаточным числом тормоза. Заменяя окружную скорость тормозного диска через поступательную агрегата, имеем:
Полученные функциональные параметры являются исходной предпосылкой проектирования приводных устройств и выбора технологического режима торможения рабочих органов культиваторов.
Выводы
Установлены рациональные параметрические соотношения скорости движения агрегат и ротационных рабочих органов культиватора.