CC BY
102
УДК 631.331.
ПАРАЛЛЕЛОГРАММНАЯ ПОДВЕСКА СТОЙКИ СОШНИКА СЕЯЛКИ - КУЛЬТИВАТОРА
А.А. КЕМ1, кандидат технических наук, зав. отделом
Л.С. КЕРУЧЕНКО2, кандидат технических наук, доцент
1Сибирский НИИСХ, просп. Королева, 26, г. Омск, 644012, Россия
2Омский ГАУим. П.А. Столыпина, Институтская пл., 2, г. Омск, 646008, Россия.
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью разработки и обоснования конструкции подвески стойки сошника стерневой сеялки-культиватора, обеспечивающей равномерное размещения семян по глубине посева. Предложена конструкция параллелограммной подвески с упругим элементом в виде двух цилиндрических пружин. По результатам рассмотрения сил, действующих на подвеску, и в зависимости от силы сопротивления почвы установлено, что при нагрузке, превышающей расчетную, сошник с параллелограммной подвеской благодаря шарнирам перемещается по параболе - назад и вверх. При этом его лапа совершает плоскопараллельное движение относительно поверхности почвы в некоторых ограниченных размерах. Направление перемещения сошника совпадает с перемещением пружины в горизонтальной и вертикальной плоскости. Степень чувствительности механизма подвески к возникающим усилиям и величина отклонения носка лапы зависит от упругости пружин. Проведенный динамический анализ сил, действующих на элементы подвески, позволил получить взаимосвязь между действующими усилиями, конструктивными параметрами подвески и отклонениями сошника в горизонтальной и вертикальной плоскости. При максимальном усилии, действующем на предлагаемый сошник, Р=600 Н его смещение в вертикальной плоскости не превышает0,01 м, что соответствуетагротребованиям. Расчетное отклонение сошника с серийной радиальной подвеской при Р=600 Н составляет 0,023 м, что значительно превышает допустимое и может привести к поломке стойки. Разработанная конструкция при наезде на плотный участок почвы с сопротивлением, превышающем расчетное, позволяет сошнику копировать рельеф поля, что улучшает равномерность заделки семян по глубине и защищает стойку от поломки.
Ключевые слова: сеялка-культиватор, параллелограммная подвеска, упругий элемент, стойка сошника, семена, площадь питания, глубина заделки семян.
Для цитирования: Кем А.А., Керученко Л.С. Параллелограммная подвеска стойки сошника сеялки-культиватора // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №1. С. 58-60.
Важный фактор благоприятного развития растений в почве - равномерность размещения семян одно относительно другого при равной глубине заделки. Для создания оптимальной площади питания растений как у нас в стране, так и за рубежом в последние годы разработаны сеялки для безрядового подпочвенно-разбросного посева. Он осуществляется сеялками с лаповыми сошниками, в подсошниковом пространстве которых для размещения семян по ширине засева сошника устанавливают распределители.
Вместе с тем сеялки-культиваторы типа СЗС-6-12, СКП-2,1 при посеве по необработанным фонам не всегда обеспечивают равномерное размещение семян в почве по глубине и качественное подрезание сорной растительности по ширине захвата сошника. Это обусловлено тем, что стойки их сошников крепятся к раме шарнирно с помощью радиальной подвески, а для исключения забивания пространства между сошни-
ками растительными остатками культиваторные лапы расставлены на раме в три ряда. При работе сеялки стойки сошников в первом ряду ощущают большее сопротивление, чем в последнем. При этом сошники первого ряда отклоняются в продольно-вертикальной плоскости на больший угол от вертикали, по сравнению с сошниками последнего ряда, и это сильно влияет на глубину заделки семян. При наезде сошника на участок плотной твердой почвы тяговое сопротивление на стойку резко возрастает, что приводит к её отклонению по радиусу назад по ходу сеялки. При этом сошник выглубляется из почвы, что может приводить к выносу семян на поверхность и не позволяет подрезать сорную растительность [1].
В связи с изложенным, цель наших исследований -разработка конструкции подвески стойки сошника, обеспечивающей равномерное размещения семян по глубине посева.
Условия, материалы и методы. Для исключения указанных недостатков была разработана параллелограммная подвеска сошника (рис. 1 а), которая состоит из верхнего и нижнего основания 1 и 2, соединенных между собой двумя прямыми звеньями 4, посредством шарниров, которые служат боковыми сторонами параллелограмма. Крайние точки консольных частей верхнего и нижнего оснований соединены двумя цилиндрическими пружинами 3 [2, 3]. Конструкция подвески предполагает, что при действии нагрузки на стрельчатую лапу, звенья 4 благодаря шарнирам заставляют её перемещается по параболе - назад и вверх, вследствие чего опорная плоскость сошника совершает плоскопараллельное движение относительно поверхности почвы в некоторых ограниченных размерах (рис.1 б). Направление перемещения сошника совпадает с перемещением пружины в горизонтальной и вертикальной плоскости.
Рис. 1. Сошник с параллелограммной подвеской: а -общий вид; б - схема перемещения сошника с параллелограммной подвеской при воздействии нагрузки; 1 - верхнее основание; 2 - нижнее основание; 3 - упругий элемент; 4 - прямые звенья с шарнирами; 5 - стойка с сошником; Ах, Ау - перемещение сошника в горизонтальном и вертикальном направлениях соответственно.
Степень чувствительности механизма подвески к возникающим усилиям и величина отклонения носка лапы зависит от упругости пружин 3.
Рис. 2. Схема сил, действующих на стойку с паралле-лограммной подвеской: Р - сила сопротивления сошника; Р' - сила сопротивления сошника, приложенная в узле Н; Fпр - сила, воздействующая на пружину; А, Е, й, В, С, в, Н - точки мест крепления узлов подвески и стойки сошника; Б1, Б2, Б3, Б4, Б5, Б6, Б7, Б8 - силы и их направления действующие в узлах крепления; Яд, Яд - реакция сил в узлах А и В соответственно; а, р, у, 5, 0 - конструктивные углы.
Для определения взаимосвязи между силой Р, действующей на стойку сошника сеялки-культиватора, и силой натяжения пружины Fпр рассмотрим схему действующих сил, изображенную на рис. 2.
Динамический анализ позволил установить связь между силой сопротивления и силой, воздействующей на пружины, в следующем виде:
(1) (1)
Такая зависимость показывает, что сила сжатия пружины пропорциональна силе сопротивления сошника Р и зависит от углов а и 0. При изменения силы сопротивления на некоторую величину изменяется сила, действующая на пружину, как следствие, пружина сжимается и отклоняется от равновесного состояния. При этом точка пружины в переходит в положение, характеризуемое точкой в' (рис. 3).
Рис. 3. Схема к определению смещения сошника. Достижения науки и техники АПК. 2015. Т 29. № 1
Отклонение пружины от положения равновесия вызывает смещение сошника на величину Дх в горизонтальном направлении и Ду в вертикальном.
При определении смещения лапы сошника мы сделали следующие допущения:
рычаги ВС, Св и вН абсолютно жёсткие; отклонение сошника при превышении силы Р вызвано только деформацией пружины.
По теореме косинусов установил величину угла 90 - 0 + Д0:
Z90-e+Дe =агссоэ
ВС2 + (Вв - две)2 - св2
(2)
ков.
2 ВС{Вв-АВв)
где ВС, Вв и Св - длины соответствующих отрез-в.
С учетом силы натяжения пружины Fпр и её жесткости изменение длины пружины определяется следующей зависимостью:
две
Л с
(3)
С учётом (1) изменение длины пружины можно выразить уравнением:
Сете
(4)
Смещение сошника в направлении осей х и у выражается формулами:
(5)
Ау=ВС-(Вв-АВв)сов(90-в+Ав). (6)
С учётом уравнений (2) и (4) окончательно они принимают вид:
Дх=| ве_^^1з1Пагссозх
Сете
ес^ве-с2пеТс&
2ВС\ Вв-^Щ-Свшб
АУ=ВС-{В6-?ЙЩ 1 Сете
се
Сете
2Вс\вв-^Щг СэтЭ
(7)
(8)
Результаты и обсуждение. Анализ зависимостей (7) и (8) показал, что при соответствующем выборе длин отрезков и жёсткости пружины можно регулировать отклонение сошника, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.
Расчеты, проведенные по полученным зависимостям при а=450, р=7,5°, у=45°, 5=200, е=60°, Р= 600 Н, к=0,7 показали, что в случае отклонения силы сопротивления на сошнике на 4-5% (ДР=36-45Н) смещение сошника в вертикальной плоскости составляет 0,0081-0,0092 м. Это соответствует агро-требованиям, согласно которым при максимальном тяговом сопротивлении одного сошника Р=600 Н и глубине обработке 10 см на скорости 9 км/ч высота вертикального перемещения стрельчатой лапы не должна превышать 1 см.
Расчетное отклонение по высоте сошника с серийной радиальной подвеской при Р=600 Н, определённое по формулам для изгиба консольной балки [4], составляет 0,0228 м, что значительно превышает допустимую величину и может привести к поломке стойки.
Выводы. Таким образом, при наезде сошника, смонтированного на параллеграмной подвеске, предлагаемой конструкции, на плотный участок почвы,
превышающий жесткость пружин, происходит его размерах. Это обеспечивает копирование рельефа,
перемещение по параболе - назад и вверх, вследствие что позволяет повысить качество заделки семян по
чего опорная плоскость сошника совершает плоско- глубине и обработки почвы, а также предохраняет
параллельное движение в некоторых ограниченных стойку от поломки.
Литература.
1. Грибановский А.П., Бидлингмайер Р.В. Комплекс противоэрозионных машин (теория, проектирование). Алма-Ата: Кайнар, 1990. 256 с.
2. Кем А.А., Красильников Е.В. Влияние параметров конструкции подвески сошника стерневой сеялки на равномерность хода по глубине // Информационные технологии системы и приборы в АПК: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «АГР0ИНФ0-2006»(Новосибирск, 17-18 октября 2006г.). Новосибирск: ООО ИПЦ «Юпитер», 2006. Ч.1. С. 404-409.
3. Пат. на полезную модель №104415 РФ, МКИ А 01В 15/00. Подвеска комбинированного почвообрабатывающего рабочего органа//Кем А.А., Красильников Е.В. Заявка 2010100209/12, приоритет от 11.01. 2010 г.
4. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 2007. 560 с.
PARALLELOGRAM SUSPENSION OF PLOWSHARE SUPPORT FOR CULTIVATOR-SEEDER
A.A. Kem1, L.S. Keruchenko2
Siberian Scientific Research Institute of Agriculture, Korolevav., 26, Omsk, 644012, Russia 2Omsk State Agrarian University by P.A. Stolypin, Institutskaya Sq., 2, Omsk, 644008, Russia
Summary. The purpose of the investigation was to develop and substantiate the construction of the suspension of plowshare support of the stubble cultivator-seeder, ensuring uniform seed placement in depth. The construction of a parallelogram suspension with elastic member in the form of two coil springs was proposed. According to the results of force examining, which acted on the suspension, and depending on the resisting force of soil, it was established that under the load, which exceeded calculated one, the plowshare with the parallelogram suspension due to the hinges moved along a parabola back and upward. In this case its chisel moved plane-parallel relatively the soil surface in certain limits. The direction of the displacement of plowshare coincides with the displacement of the spring in the horizontal and vertical plane. The degree of the sensitivity of the suspension mechanism to emerging efforts and the deflection of chisel plow point depends on the elasticity of the spring. The carried out dynamic analysis of the forces acting on the suspension elements, made it possible to determine the correlation between the acting efforts, design factors of suspension and the deflection of plowshare in the horizontal and vertical planes. With the maximum force applicable to the proposed plowshare P = 600 H its deflection in the vertical plane is not more than 0.01 m, which corresponds to the agricultural requirements. The calculated deviation of the plowshare with a standard radial suspension with P = 600 H is 0.023 m, which considerably exceeds the allowable one and can lead to a breakdown of the support. The developed construction makes it possible for plowshare to copy the relief of the field, with tripping-over of the plowshare on the dense area of the soil with resistance, exceeding the calculated one; which improves the uniformity of depth of seeding and protects the support from the breakdown.
Key words; cultivator-seeder, parallelogram suspension, elastic member, plowshare support, seed, growing space, seeding depth. Author Details: A.A. Kem, Cand. Sc. (Techn.), Head of Division (e-mail: [email protected]); L.S. Keruchenko, Cand. Sc. (Techn.), Assoc. Prof.
For citation: Kem A.A., Keruchenko L.S. Parallelogram suspension of plowshare support for cultivator-seeder. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. T.29. №1. pp. 58-60 (In Russ)
Требования к оформлению статей в журнале «Достижения науки и техники АПК»
В статье должно быть кратко изложено состояние дел по изучаемой проблеме со ссылками на публикации (желательно не менее трех ссылок). Затем указаны цели, задачи, условия и методы исследований. Подробно представлены результаты экспериментов и их анализ. Сделаны выводы и даны предложения производству. В статье следует по возможности выделять следующие блоки: введение; цель и задачи исследований; условия, материалы и методы исследований; результаты исследований; выводы.
Вместе со статьей должны быть представлены перевод названия на английский язык; аннотация (200-250 слов) на русском и английском языках; ключевые слова на русском и английском языках; полные почтовые адреса всех учреждений, в которых работают авторы, на русском и английском языке; ученые степени и должности авторов на русском и английском языке код УДК; библиографический список.
В тексте ссылка на источник отмечается соответствующей цифрой в квадратных скобках в порядке цитирования. В списке литературы приводятся только те источники, на которые есть ссылка в тексте. Использование цитат без указания источника информации запрещается.
Материал для подачи в журнал набирается в текстовом редакторе Word версия не ниже 97 файл с расширением *.rtf.
Объем публикации 9-12 стр. машинописного текста набранного шрифтом Times New Roman, размер кегля 14 с полуторным интервалом. На 2,5 страницы текста допускается не более 1 рисунка или таблицы.
Статьи необходимо направлять с сопроводительным письмом с указанием сведений об авторах (фамилия, имя, отчество - полностью, ученая степень, место работы и занимаемая должность) на русском и английском языке, контактных телефонов и адреса электронной почты для обратной связи.
На публикацию представляемых материалов необходимо письменное разрешение и рекомендация руководства организации, на средства которой проводились исследования. Его вместе с одним экземпляром рукописи, подписанным авторами, и статьей в электронном виде нужно отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166, ООО «Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК». Для ускорения выхода в свет материалы в электронном виде можно направлять по адресу: [email protected].
Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.
Несоответствие статьи по одному из перечисленных пунктов может служить основанием для отказа в публикации.
Все рукописи, содержащие сведения о результатах научных исследований, рецензируются, по итогам рецензирования принимается решение о целесообразности опубликования материалов.
