Исследования тягового сопротивления двухдискового сошника с усеченно-конусными ребордами-бороздообразователями

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХДИСКОВОГО СОШНИКА С УСЕЧЕННО-КОНУСНЫМИ РЕБОРДАМИ-БОРОЗДООБРАЗОВАТЕЛЯМИ

С.В. АВСЮКЕВИЧ, В.Р. ПЕТРОВЕЦ, И.И. ГАВРИЛОВ

В статье приведены исследования тягового сопротивления двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков и установленными симметрично с внешней стороны усеченно-конусными ребордами-бороздообразователями. Суммарное тяговое сопротивление экспериментального двухдискового сошника складывается из горизонтальных составляющих сопротивления реборды при движении ее в почве, сил трения и действующих на нее динамических нагрузок. Кроме того, такие же горизонтальные составляющие действуют и на плоский диск сошника.

The article presents research into traction resistance of two-disc ploughshare with zero angle of slope of discs and symmetrically mounted from the outer side truncated-conical ledges-furrow-formers. Total traction resistance of experimental two-disc ploughshare is a combination of horizontal components of the resistance of the ledge during its movement in the soil, friction forces and dynamic loads on it. In addition, the same horizontal components affect the flat ploughshare disc.

Введение. Наиболее перспективными в настоящее время являются двухдисковые сошники, которые хорошо работают на различных типах почв, в том числе засоренных растительными и пожнивными остатками. Недостатками таких сошников является неравномерность распределения семян по глубине, большая металлоемкость, повышенное тяговое сопротивление, особенно при работе на повышенных скоростях движения МТА. Увеличение тягового сопротивления связано с тем, что серийно выпускаемые двухдисковые сошники имеют угол атаки дисков, который необходим для раскрытия бороздок в почве с целью укладки семян зерновых и других культур.

Анализ источников

На основании ранее проведенных исследований нами разработан экспериментальный двухдисковый сошник с нулевым углом атаки дисков, на которых с внешней стороны установлены усеченно-конусные реборды бороздообразователи [1, 2, 3, 4]. Реборды-бороздообразователи выдавливают в почве бороздки с уплотненным дном, в которые укладываются семена зерновых и травяных культур [5]. Движение экспериментального двухдискового сошника не вызывает отброса почвы в стороны, которое при увеличении скорости значительно увеличивается. Поэтому в серийно выпускаемых комбинированных агрегатах и сеялках двухдисковые сошники устанавливаются в два ряда [6, 7, 8]. Двухдисковые сошники, предлагаемые нами, могут быть установлены в один ряд, не вызывая сгруживания почвы на подготовленных полях к посеву зерновых культур [9, 10].

Методы исследования

Тяговое сопротивление двухдискового сошника определяется как сумма горизонтальных составляющих всех видов сопротивления (рис. 1) и которое записывается уравнением (1).

Рис. 1. Схема экспериментального двухдискового сошника для определения суммарного тягового сопротивления с приложением горизонтальных составляющих: 1 - поводок; 2 - плоский диск; 3 - усеченно-конусная реборда-бороздообразователь; 4 - бороздка, открываемая ребордой; 5 - семянаправитель

F=R_хр+R_хд+T_хр+T_хд+Д_хр+Д_хд, (1)

где F - суммарное сопротивление двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков с внешними односторонними ребордами, Н; R_хр - горизонтальная составляющая тягового сопротивления реборды, Н; R_хд- горизонтальная составляющая тягового сопротивления плоского диска, Н; T_хр -горизонтальная составляющая тягового сопротивления от трения реборды, Н; T_хд - горизонтальная составляющая тягового сопротивления от трения диска, Н; Д_хр - горизонтальная составляющая тягового сопротивления динамичных нагрузок реборды, Н; Д_хд_ горизонтальная составляющая тягового сопротивления динамичных нагрузок диска, Н.

Поскольку формулы для всех составляющих получены ранее, можно выделить тяговое сопротивление двухдискового сошника с внешними односторонними усеченно-конусными ребордами [1]. Определим тяговое сопротивление двухдискового сошника с внешними односторонними усеченно-конусными ребордами при его следующих изменяемых конструктивных и технологических параметрах: Д_д - диаметр плоского диска, 0,3-0,35 м; Д_р - диаметр реборды, 0,25-0,30 м; b_р - ширина реборды, 0,01-0,04 м; V- скорость движения экспериментального сошника, 1-5 м/с (3,6-18 км/ч); G - вертикальная нагрузка на экспериментальный сошник, 100-600 Н.

Эти конструктивные и технологические параметры были нами определенны в результате предварительных исследований, а также исходя из работоспособности макетных образцов двухдисковых сошников с плоскими дисками, установленными с нулевым углом атаки дисков и внешними односторонними, симметрично установленными ребордами-бороздообразователями.

Основная часть

Данные исследований экспериментального двухдискового сошника приведены в таблице.

Зависимость тягового сопротивления от конструктивных и технологических параметров двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков и внешними усеченно-конусными ребордами-бороздооброзователями (Н).

Из таблицы видно, что при ширине усеченно-конусной реборды-бороздооброзователя bр=0,03 м и bр=0,04 м с увеличением скорости V движения сошника от 1,0 м/с до 5м/с тяговое сопротивление двухдискового сошника уменьшается. Это связано с тем, что с увеличением скорости движения машинно-тракторного агрегата сошники имеют тенденцию к выглублению.

Таблица 1

Примечание. - значение тягового сопротивления при изменении ширины реборды-бороздообразователя;

- значение тягового сопротивления при ширине реборды bр=0,03 м и изменении скорости V=1,0-5,0 м/с движения сошника;

- значение тягового сопротивления при ширине реборды bр=0,03 м и изменении скорости V=1,0-5,0 м/с движения сошника.

На рисунке 2 приведены зависимости тягового сопротивления экспериментального двухдискового сошника с плоскими дисками, на которых с внешней стороны диска симметрично установлены усеченно-конусные реборды-бороздообразователи.

С изменением вертикальной нагрузки G от 100 до 600 Н на экспериментальный двухдисковый сошник увеличивается его тяговое сопротивление от 20 Н при G=100 Н и до 230 Н при G =600 Н. Из графика на рисунке 2 видно, что тяговое сопротивление сошника увеличивается в несколько раз. Исследования показывают, что вертикальная нагрузка G при различных скоростях движения оказывает существенное влияние на двухдисковый сошник.

Рис. 2. Зависимость тягового сопротивления двухдискового сошника F от вертикальной нагрузки G при разных скоростях V=1,0; 3,0; 5,0 м/с, и ширине реборды b_р=0,01 м

В тоже время скорость движения экспериментального двухдискового сошника не оказывает существенного значения на его тяговое сопротивление. Заметно даже небольшое убывание тягового сопротивления с увеличением скорости движения сошника. Примерно такая же зависимость тягового сопротивления экспериментального двухдискового сошника от скорости движения и вертикальной нагрузки наблюдается и при ширине усеченно-конусной реборды b_р=0,03 м, рис. 3. Так, например, видно, что при скоростях движения V=1 и 5 м/с двухдискового сошника при различных значениях вертикальной нагрузки тяговое сопротивление увеличивается незначительно.

На рисунке 4 приведены зависимости тягового сопротивления экспериментального двухдискового сошника при изменении скорости движения от 1 д 5 м/с (3,6-18 км/ч) при различных значениях вертикальной нагрузки давления G=100-500 Н.

Рис. 3. Зависимость тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника от давления G и скорости движения V=1,0 м/с; 5,0м/с и ширины реборды b_р=0,03 м

Так, при небольших значениях вертикальной давления (100-300 Н) наблюдается небольшие снижения тягового сопротивления - от 54 Н до 47 Н при G=200 Н. При больших значениях вертикальной нагрузки (400-500 Н) снижение тягового сопротивления уменьшается более интенсивно- от 210 Н до 187 Н, например, при G =500Н. Уменьшение тягового сопротивления вызвано тем, что с ростом скорости сошника наблюдается уменьшение глубины бороздки, которая существенно влияет на составляющую сил сопротивления.

На рисунке 5 приведены графики тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника от ширины реборды и при различных значениях вертикальной нагрузки и трех скоростях движения рабочего органа. При скорости движения сошника 1 м/с (3,6 км/ч) и значениях вертикальной нагрузки G 100 и 200 Н тяговое сопротивление увеличивается незначительно и эта зависимость близка к прямолинейной.

Рис. 4. Зависимость тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника от скорости V при разных вертикальных нагрузках G и ширине реборды bр=0.01

Рис. 5. Зависимость тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника при изменении ширины b_р реборды-бороздообразователя и вертикальных нагрузках G и скорости V =1,0 м/с

С увеличением вертикальной нагрузки на сошник при изменении ширины реборды от 0,01 до 0,04 м тяговое сопротивление сначала убывает, а затем возрастает. Так, например, при значениях G =300, 400 и 500 Н и изменении ширины реборды от 0,01 до 0,02 м уменьшение тягового сопротивления составляет соответственно 5 Н, 10 Н и 19 Н, что составляет 5%, 6,6% и 9%. Это объясняется тем, что глубина бороздки при увеличении ширины усеченно-конусной реборды b_р от0,01 до 0,02 м вначале начинает незначительно уменьшаться, что приводит к уменьшению тягового сопротивления. В дальнейшем при увеличении ширины реборды b_р до 0,04м происходит незначительное уменьшение глубины, но за счет увеличения ширины реборды и соответственно более широкой бороздки происходит увеличение тягового сопротивления. Так, при ширине реборды b_р до 0,04 м в сравнении с b_р= 0,02 м увеличение тягового сопротивления при значениях вертикальной давления нагрузки G=300,400 и 500 Н составляет соответственно 12,6%, 8,6% и 6,3%. Из представленных исследований видно, что с точки зрения энергосбережения наиболее приемлемой является ширина усеченно-конусной реборды b_р = 0,02-0,03 м.

Графики, представленные на рисунке 6 и 7, зависимости тягового сопротивления F от ширины реборды bр подтверждаются также исследованиями, проведенными на скоростях V =3,0 м/с (10,8 км/ч) и 5,0 м/с (18 км/ч) движения экспериментального двухдискового сошника в почве.

диск сошник сопротивление посев

Рис. 6. Зависимость тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника от ширины реборды b_р, вертикальных нагрузок G и скорости движения V =3,0 м/с

Рис. 7. Зависимость тягового сопротивления F экспериментального двухдискового сошника от ширины реборды b_р, вертикальных нагрузок G и скорости движения V =5,0 м/с

Так, сопротивление F двухдискового сошника с увеличением скорости V до 3,0 и 5,0 м/с в сравнении с V=1,0 м/с при всех значениях ширины реборды в b_р и вертикальной нагрузки G незначительно уменьшается, что вызвано небольшим уменьшением глубины бороздки в сторону ее уменьшения. Характер изменения зависимостей тягового сопротивления F при скоростях V=1,0 3,0 и 5,0 м/с остается идентичным.

На рисунках 6 и 7 представленные графики зависимости тягового сопротивления F при изменении ширины b_р реборды-бороздообразователя и скоростях движения V= 1,0 и 5,0 м/с, а также различных значениях вертикальной нагрузки на двухдисковый сошник, показывают идентичные изменения тягового сопротивления.

Из графиков видно, что с увеличением скорости V от 3,0 до 5,0 м/с при значении G = 300 Н снижение тягового сопротивления составляет около 4 %, а при значении G =600 Н и ширине реборды b_р =0,02 м соответственно ?4,5%. С увеличением ширины реборды тяговое сопротивление увеличивается при скоростях V=3,0 и 5,0 м/с и вертикальной нагрузке G= 300 Н соответственно на 11,4 и 10,8 %.

Таким образом, проведенные исследования тягового сопротивления F двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков, на которых с внешней стороны симметрично закреплены усеченно-конусные реборды, показали хорошую их работоспособность при различных значениях конструктивных и технологических параметров, при невысоком тяговом сопротивлении F =250 Н, при максимальных значениях ширины реборды bр, вертикального давления G и скорости движения V.

Заключение. На основании проведенных исследований установлено, что с увеличением скорости движения V до 5,0 м/с экспериментального двухдискового сошника с усеченно-конусными ребордами-бороздообразователями имеет место уменьшение тягового сопротивления, вызванное незначительным выглублением рабочих органов.

При увеличении ширины реборд-бороздообразователей имеет место (при bр=0,02м) уменьшение тягового сопротивления, а затем при bр=0,04 м с увеличением скорости от 3,0 м/с до 5,0 м/с его возрастание. Влияние скорости движения двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков и внешними односторонними, симметрично установленными ребордами-бороздообразователями при других постоянных параметрах на тяговое сопротивление значительно меньшее.

Литература

1. Исследование двухдисковой сошниковой группы на посеве зерновых культур / В.Р. Петровец [и др.] // Вестник БГСХА. - 2009. - №2.-С. 151-156.

2. Обзор и исследование одно- и двухсрочных современных дисковых сошников / В.Р. Петровец [и др.] //Вестник БГСХА. - 2009. - №1. - С. 152.

3. Петровец, В. Р. Перспективные направления в развитии механизации обработки почвы и посева зерновых культур / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С. В. Авсюкевич // Вестник БГСХА. - 2007. - №3. - С. 142-149.

4. Двухдисковый сошник: пат. 5026 Респ. Беларусь, МПК 7 А 01 С 7/00 / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, Н.И. Дудко, С. В. Авсюкевич; заявитель Белорусская государственная сельскохозяйственная академия. // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. уласнасщ. - 2007. - №3. - С. 156.

5. Классификация двухдисковых сошников для посева травяных и зерновых культур / С.В. Авсюкевич, Н.И. Дудко, В. Р. Петровец // Вестник БГСХА. - 2012. - №2. - С. 138-143.

6.Петровец, В.Р. Распределение семян по глубине двухдисковыми сошниками с нулевым углом атаки дисков с внешними усеченно-конусными ребордами-бороздообразователями / В.Р. Петровец, С.В. Авсюкевич // Вестник БГСХА. - 2012. - №2. - С. 153-158.

7. Петровец, В. Р. Технологии и машины для посева зерновых культур: лекция / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С. В. Авсюкевич. - Горки, 2008. - 20 с.

8. Исследование двухдискового сошника с минимальным углом атаки / В.Р. Петровец [и др.] // Научный поиск молодежи XXI века: материалы X Междунар. науч. конф. студентов и магистрантов.- Горки, 2009. - С 31-34.

9. Подготовка и работа посевных агрегатов: пособие / В.Р. Петровец [и др.]. - Горки: УО БГСХА, 2012. - 44 с.

10. Оганесян, К. Г. Исследование сошников туковысевающих машин / К. Г. Оганесян. - Ереван, 1968. - 16 с.

Размещено на Allbest.ru