Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

Dynamic research of chasses and working tools of cultivator

Anutov R.M. 1 Kotelnikov V.Y. 2 Kozyavin A.A. 3 Kotelnikov A.V. 2 Tishchenko D.E. 1
1 Gryazinsky cultivator plant
2 Southwestern State University
3 KKGSKHA
In the article the research of dynamic-technological parameters of separate working tools of cultivator is given. The unit during operation is subjected to external forces. All of force except its own weight, are not constant, but change, taking different values, depending on the position of the cultivator and the physical and mechanical properties of the soil.
cultivators
dynamic structural loading

Агрегат во время работы подвергается действию внешних сил. Так, на прицепной агрегат действуют силы: тяги Р; сопротивления почвы рабочим органам Ri; сопротивления перекатыванию Rn; реакций почвы, действующих на колеса и в точке прицепа N1, N2, N3, а также собственного веса культиватора G. На навесной агрегат оказывают действие силы, передающиеся через тяги гидроподъемника Р1, Р2 и Р3, силы сопротивления почвы рабочим органам Ri, реакции опорным каткам N1, N2, Ni и собственный вес агрегата G.

Кроме этих сил, агрегат нагружается боковыми силами. Силы инерции возникают при изменении направления движения агрегата или действуют на уклонах от составляющей силы веса машины. Рама также нагружается в процессе автоматического подъема рабочих органов гидроцилиндрами.

Все силы, за исключением собственного веса, не являются постоянными, а изменяются, принимая различные значения, в зависимости от положения культиватора и физико-механических свойств почвы.

Наибольшего значения действующие на раму агрегата силы достигают в момент полного заглубления рабочих органов в почву. Это значение действующих сил и следует принять за исходное при расчетах.

Сила сопротивления рабочим органам будет равна

R = ir,

где I – количество рабочих органов; r – сопротивление почвы одному рабочему органу.

Величина r зависит от типа и размера рабочего органа, а также от физико-механических свойств почвы. Силу сопротивления почвы рабочим органам находим из уравнения:

R = pBk – Rn,

где р – удельное сопротивление почвы рабочему органу; Bk – ширина захвата агрегата; Rn – сопротивление перекатыванию.

Величина силы сопротивления перекатыванию определяется из выражения:

Rn = fG,

где f – коэффициент перекатывания; G – собственный вес агрегата.

Коэффициент перекатывания обычно составляет f = 0,25…0,3.

Удельное сопротивление почвы рабочим органам в зависимости от глубины обработки почвы приведено в справочнике.

Величина сил Nl/N2 достигает максимального значения в момент начала выглубления рабочих органов. При расчете комбинированного агрегата принимают, что Nl = N2.

Тогда

Eqn1.wmf

где G – вес агрегата; Gn – вес почвы, поднимаемой вместе с рабочими органами в момент начала их подъема; R’ – сопротивление почвы разрушению в начальный момент выглубления рабочих органов.

Вес почвы равен

Gn = iFphgp,

где i – количество рабочих органов; Fp – площадь проекции лапы культиватора на горизонтальную плоскость; h – глубина культивации; gp – удельный вес почвы (gp = 0,0024 + 0,0028 кг/см3).

Сопротивление почвы при вьглублении лап может быть найдено из выражения:

R1 = sсдFсд,

где sсд – напряжение сдвига почвы (sсд = 95 + 125 г/см2); Fсд – площадь сдвига.

Причем

Eqn2.wmf

где b – ширина захвата лапы; g – половина угла раствора лапы; h – глубина хода лапы в почве. Значение h принимается максимальным.

Общее сопротивление почвы при выглублении лап равно

R’ = iR’1 = isсдFсд.

Значение силы N3 принимается равным 15–20 кг, которое достигается расположением рабочих органов. Определив величину действующих сил, приступают к расчету деталей агрегата на прочность.

Элементарные силы сопротивления почвы, действующие во время обработки почвы на рабочие органы, сводятся к результирующей силе и паре. Эту пространственную силовую характеристику рабочих органов можно заменить тремя эквивалентными составляющими суммарного сопротивления почвы Rx, Ry и Rz, действующими во взаимно-перпендикулярных плоскостях и не проходящими через одну точку.

Продольная горизонтальная сила Rx равна

Rx = Kab,

где К – удельное сопротивление почвы, кг/см2; а и b – размеры пласта.

Сила Rx проходит через центр давления каждого рабочего органа.

При обработке почвы тяговое сопротивление затупленных рабочих органов возрастает и может увеличиться на 5–20 %. Силы сопротивления почвы, действующие на основные рабочие органы, передаются через стойки на раму плуга в виде изгибающих и крутящих моментов, продольных и поперечных сил. Момент в вертикальной плоскости от продольной составляющей силы Rx в общем случае равен

Му = RxH,

где Н – плечо этой силы относительно поперечной оси, совпадающей с плоскостью рамы. Поэтому несущие конструкции рассчитывают на более высокие внешние эксплуатационные нагрузки.