УСТРАНЕНИЯ НЕДОСТАТКОВ ПАССИВНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ШАРНИРНО ПОДВЕШЕННЫМИ КРЫЛЬЯМИ Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

УДК 631.316.

УСТРАНЕНИЯ НЕДОСТАТКОВ ПАССИВНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ШАРНИРНО ПОДВЕШЕННЫМИ КРЫЛЬЯМИ

Ишмуратов Хикмат Кахарович Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова

PhD., профессор, [email protected]

Аннотация. Для устранения недостатков серийных пассивных рабочих органов разработан пассивный рабочий орган со стрельчатой лапой, состоящей из стойки, долота и двух ассиметричных крыльев. У этого рабочего органа, несмотря на установку их в один ряд с перекрытием, из-за наличия в направлении движения щели между крыльями смежных стрельчатых лап, образованных за счет разницы углов раствора ассиметричных крыльев, растительные остатки свободно сходят с лезвия крыльев и проходят через эти щели, предотвращая тем самым сгруживанию почвы.

Annotatsiya. Seriyali ishlab chiqarilgan passiv ishchi organlarining kamchiliklarini bartaraf etish maqsadida dolotali, ikkita assimetrik qanotdan iborat uchli nayza panjali passiv ishchi organi ishlab chiqilgan. Bu ishchi organda, assimetrik qanotlarning ochilish burchaklari hosil bo'lishi farqiga qarab, ularni to'siqlar bilan bir qatorda joylashishiga qaramay, harakat yo'nalishida qo'shma nayza panjalari qanotlari orasidagi yoriqlar mavjudligi sababli o'simlik qoldiqlari qanotlar pichog'laridan erkin bo'shliq orqali o'tadi va bu bilan turpoqning yuklanishini oldini oladi.

Annotation. To eliminate the shortcomings of serial passive working bodies, a passive working body with a lancet arm was developed, consisting of a stand, a chisel and two asymmetric wings. In this working body, despite their installation in one row with the ceiling, due to the presence in the direction of movement of a gap between the wings of adjacent pointed arms, formed due to the difference in the opening angles of the asymmetrical wings, plant debris freely leaves the blade

Ключевые слова: почвообрабатывающая машина, пассивные рабочие органы, стрельчатая лапа, почва, путь заглубления, долото, крылья, упругий элемент.

Kalit so'zlar: turpoqqa ishlov beruvchi mashina, passiv ishchi organi, uchli nayza panjalar, turpoq, chuqurlashtirish yo'li, dolota, qanotlar, elastik eliment.

Key words: tillage machine, passive working parts, pointed share, soil, penetration path, chisel, wings, elastic element.of the wings and passes through these gaps, thereby preventing soil loading.

Обзор состояния дел по подготовке почвы к посеву сельскохозяйственных культур в республике показал, что независимо от вида технологии предпосевной обработки почвы и разнообразия, применяемых для ее осуществления машин-орудий [1-4] во всех случаях наблюдается следующее: глубокое рыхление почвы (на глубину 14-20 см) производится пассивными рабочими органами; мелко комковатая поверхностная обработка (на глубину до 8-10 см) осуществляется зубьями, дисками или ротором, а для выравнивания и уплотнения поверхности почвы применяются выравнивающие и уплотняющие рабочие органы различной конструкции и от их эффективности работы, в основном, зависит качество подготовки почвы к посеву.

Среди перечисленных операций глубокое рыхление почвы пассивными рабочими органами создает благоприятную зону для роста и развития корневой системы возделываемого растения [5] Поэтому во всех случаях при подготовке почвы к посеву проводят чизелеванию почвы, при котором и происходит глубокое рыхление почвы

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

АУТОМОВК УА QlSHLOQXO'JALIKMASШNALAШ пассивными рабочими органами, снабженными рыхлительными и полольными лапами [6].

Рыхлительные лапы пассивных рабочих органов за последнее десятилетие претерпели несколько усовершенствований. Их конструкции от простых долот [7], а затем оборотных [8] изменялись до отвальных [9] и крыловидных [10]. Подвергались изменениям также и конструкции полольных лап: были разработаны стрельчатые, универсальные, плоскорежущие, односторонние и другие их формы [11-12].

На современных чизель-культиваторах устанавливаются пассивные рабочие органы, снабженные на передних рядах рыхлительными и на заднем ряду стрельчатыми лапами. Однако, несмотря на все усовершенствования, у пассивных рабочих органов со стрельчатыми лапами есть один общий недостаток - их невозможно установить на раме орудий в один ряд с перекрытием. Между тем однорядное расположение пассивных рабочих органов с полольными лапами имеет существенное значение при обеспечении компактности и маневренности машин-орудий, уменьшении их габаритных размеров и длины вылета, пути заглубления и выглубления рабочих органов и, в конечном итоге, уменьшении размеров поворотных полос. Кроме того серийные пассивные рабочие органы со стрельчатой лапой уплотняет своей опорной поверхностью нижние слои почвы.

Исследованиями установлено [12], что, чем меньше площадь опорной поверхности лезвия лапы, тем меньше сопротивление внедрения ее в почву, следовательно, длина пути заглубления рабочего органа в почву.

У традиционной конструкции пассивного рабочего органа опорная поверхность лезвий можно уменьшить путем уменьшения ширины захвата лапы. Однако это связано с рядом трудностей, в частности для обеспечения неизменной ширины захвата почвообрабатывающей машины необходимо увеличить число пассивных рабочих органов, а это приведет с одной стороны к росту тягового сопротивления, а с другой - к выносу стойкой нижних влажных слоев на дневную поверхность поля.

В последние годы разработан ряд оригинальных технических решений, позволяющих устранить отмеченные недостатки традиционных пассивных рабочих органов.

Одним из таких технических решений [11], решающий подобную задачу, является пассивный рабочий орган (рис. 1), содержащий стойку 2, стрельчатую лапу состоящих из долота 6 и шарнирно подвешенных крыльев 5 (а.с. SU1817953). При этом долото на стойке установлено жестко, а крылья стрельчатой лапы - шарнирно посредством шарнира 8 и дополнительно связаны со стойкой упругим элементом 4.

11 3 4

Рис. 1. Пассивный рабочий орган с шарнирно подвешенными крыльями

Упругий элемент может быть выполнен из пружины кручения как на рис.1 или растяжения-сжатия как на рис. 2 или другого подобного упруго-эластичного материала.

Упругий элемент посредством кронштейнов 1, 7 свободно связан с одним концом 3 с тыльной стороной стойки, а другим концом 6 - со средней частью смежных крыльев стрельчатой лапы.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

Во время работы рабочего органа долото разрыхляет, а крылья стрельчатой лапы подрезает слои почвы на заданную глубину и крошит ее без оборота пласта. При этом шарнир и упругий элемент обеспечивают свободное отклонение крыльев стрельчатой лапы в продольно-вертикальной плоскости относительно стойки, но вместе с тем предотвращает отклонение ее в горизонтальной плоскости, следовательно, образование необработанной полосы между смежными лапами. Кроме того, они дают возможность крыльям стрельчатой лапы работат как флюгер.

После выглубления рабочего органа из почвы упругий элемент возвращает крыльев стрельчатой лапы в исходную позицию. Тем самым предотвращает ее провисание и поломку при опускании из транспортного в рабочее положение в последующих циклах работы рабочего органа.

Несмотря на явное преимущество перед традиционным и эти пассивные рабочие органы не лишены недостатков, в частности, в одних случаях усложняется конструкция машины, а в других - велика вероятность выхода из строя упругих элементов при переводе машины из транспортного в рабочее положение. Однако общим положительным признаком этих технических решений является то, что у них в начальный период заглубления в почву, за счет изменения пространственного положения пассивного рабочего органа или его отдельных конструктивных элементов, значительно уменьшается опорная поверхность лезвий лапы. Следовательно, уменьшается величина силы реакции нижних слоев почвы в результате, которого путь заглубления рабочего органа в почву значительно сокращается. Кроме того возможность свободное отклонение крыльев стрельчатой лапы в продольно-вертикальной плоскости сокращает и путь выглубления рабочего органа из почвы. Несмотря на эти явные преимущества перед известными пассивными рабочими органами и этот рабочий орган не обеспечивает установку их в один ряд с перекрытием.

Для устранения недостатков пассивного рабочего органа с шарнирно подвешенными крыльями наиболее подходит пассивный рабочий орган с асимметричной лапой (А.с. SU 1727569), принятый как базовая модель для дальнейшей разработки.

Этот рабочий орган (рис. 2) имеет стойку 8, долото 9 и асимметричных правого 1 и левого 2 крыльев. Крылья лапы могут быть выполнены в жестко закрепленном (см. рис. 3) или шарнирно подвешенном (см. рис. 2) к стойке варианте. При шарнирном креплении асимметричные крылья лапы посредством поводковой системы 3 и шарнира 10 шарнирно подвешиваются к стойке, а их угловые колебания гасятся стабилизирующими пружинами 5 (далее стабилизатор), надетыми на поводок и упирающимися одним концом в кронштейн 7 поводка, а другими концами - в упорные кольца 4, 6, закрепленные на поводке. В обоих вариантах правое (П) и левое (Л) крыло лапы выполнены с разными

пА") пАл) м ш

углами раствора Ур , Ур и шириной захвата вкт, вк[л).

Принцип работы асимметричной лапы несколько отличается от принципа работы симметричных стрельчатых лап. У асимметричных лап в поперечно-вертикальной плоскости (рис. 2, б) почва левее линии КД деформирована правым крылом смежной лапы. Поэтому их левое крыло производит сдвиг почвы по площади, равной площади трапеции КГЕД при выходе плоскости на поверхность не разрушенной почвы и площади треугольника ВКД при выходе в разрушенную зону левее линии КД. Следовательно, правое крыло производит сдвиг почвы при закрытом с двух сторон выступе, т. е. работает в блокированной среде. Тогда как левое крыло работает при открытом с одной стороны выступе, т.е. в деблокированной с одной стороны почвенной среде. При этом крыло с большим углом раствора разрушает и разрыхляет почву на глубину ал, а крыло с меньшим углом раствора подрезает почву частично разрушенной крылом (с большим углом

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI раствора) смежного рабочего органа.

/ ю

Рис. 2. Пассивный рабочий орган с асимметричной лапой (а) и схема (б) деформации

им почвы

У этих рабочих органов, несмотря на установку их в один ряд с перекрытием, из-за наличия в направлении движения щели «Ш» между крыльями смежных лап, растительные остатки свободно сходят с лезвия крыльев и проходят через эти щели, предотвращая тем самым сгруживанию почвы.

Для обеспечения самоочистки от растительных остатков и снижения энергозатрат, стойка 8 у этого пассивного рабочего органа также выполнена с разновеликими боковыми гранями (А.с. SU 1704650). При этом ее большая грань «Б» относительно асимметричной лапы расположена со стороны ее крыла с меньшей длиной.

В этом рабочем органе в целях создания благоприятных условий для деблокированного рыхления почвы долотом должна быть создана не заполненная почвой зона для сдвига с наименьшим сопротивлением почвы, деформируемой крылом с меньшим углом раствора смежной лапы.

г а * „

Hurí А

Рис. 3. Схема определения траектории движения частиц почвы, сходящих с

поверхности долота

Поэтому при обосновании параметров долота должно быть учтено не только условия рыхления почвы, но и создания не заполненной почвой зоны для перемещения почвы, сдвигаемой крылом с меньшим углом раствора смежной лапы. При работе рабочего органа под действием долота слой почвы, находящийся перед ним, сначала уплотняется до некоторого предела, а затем происходит его сдвиг под углом вс к

горизонту (рис. 3). Далее частицы почвы, сходя с поверхности долота, совершают траекторию, образуя между дном обработки и траекторией движения временно не заполненную почвой зону. Следовательно, создавая тем самым необходимые условия для работы крыла с меньшим углом раствора смежной лапы.

Принимая следующие допущения, определяем траекторию движения частиц

почвы:

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

A VTOMOBIL VA QISHLOQ XO'JALIKMASHINALARI -при описании уравнения движения частиц почвы принимаем, что долото стоит, а частица почвы перемещается по долоту вверх со скоростью Vo и после схода совершает траекторию свободного полета;

-из-за незначительности пренебрегаем сопротивлением воздуха;

-траекторию движения частиц почвы определяем для наихудшего случая, т.е. для

случая, когда частицы почвы двигаются не параллельно (I) к оси Х, а под углом у/у (II), по

направлению касательной т - т , проведенной от верхнего носка долота к поверхности стойки, имеющей разновеликую рабочую поверхность. В этом случае длина создаваемой незаполненной почвой зоны будет наименьшим.

Учитывая то, что из-за деформации почвы при взаимодействии с долотом происходит некоторое снижение скорости перемещения частиц почвы по долоту, получим

Vo= Vn (1 - Kv), (1)

где Vn - поступательная скорость, м/с;

Kv - коэффициент, учитывающий потери скорости при деформации почвы.

Далее составим дифференциальные уравнения движения для i -й частицы почвы с массой mi , сходящей с поверхности долота;

dV п

m = 0, (2)

' dt

dV

m.—^ = 0, (3)

'dt W

dV

m'~T = - mg (4)

dt

где t - текущее значение времени, с;

g - ускорение свободного падения, м/с2. Проинтегрировав уравнения (2), (3) и (4) дважды и определив постоянные уравнения (1), (2) и (3) запишем в следующей форме:

х =Vo tcos^ cos^r, (5)

у =Vo t cosaü sin(6) i i

z =Vo t sinaó - -gt2 . (7)

Подставив t =--- в уравнения (6) и (7), получим уравнения движения

V cosaácos^r

частицы почвы после схода с долота

y = -tgWr, (8)

1 g-

z = xtga,--—2-2-—. (9)

cos^. 2V0 cos аа cos щт

При падении частицы почвы на дно обработки z = - hd, а у = ln tgtyT. Тогда уравнение (9) примет форму

- 9т/2 2gx2 2 + X tgad 1 + hd = 0. (10)

2Vo cos ад cos cos^

В соответствии с уравнением (1), выразив Vo через Vn и решая уравнение (10), находим максимальную длину незаполненной почвой зоны ln, т.е.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

V (1 - K )

cosaá cos . (11)

AVTOMOBIL VA QISHLOQXO'JALIKMASHINALARI

l =k (1 - K )шад + J(v„ (1 - Kv )шад} + 2 gh o - - g

Из уравнения (11) видно, что длина незаполненной почвой зоны при заданной поступательной скорости перемещения Vn, в основном, зависит от следующих параметров пассивного рабочего органа: угла вхождения ад и высоты кд долота. Если учесть, что кд не что иное, как

кд = 1д sinaá, (12)

то, подставляя (12) в (11) при заданном угле вхождения ад, варьируя значениями длины долота 1д, можно создать необходимую длину незаполненной почвой зоны.

Обычно для плоского долота ад = 35-400 [169], принимаем ад = 380. Тогда, при Vn =

1,7 м/с; Kv = 0,2 и у/т = 400 согласно уравнению (4.24) для обеспечения с точки зрения необходимой для осуществления деблокированного рыхления почвы крылом с меньшим углом раствора смежной лапы длине незаполненной почвой зоны длина долота должна быть 1д = 191-227мм. Принимаем 1д = 210мм, что соответствуют параметрам долот рабочих органов, производимых ведущими зарубежными фирмами и производителями машин стран СНГ. Например, длина долот, выпускаемых одним из мировых производителей почвообрабатывающих рабочих органов - фирмой BELLOTA (Испания) [12] в зависимости от назначения составляют 135;210;232;255 и 260мм.

Среди множества конструкций пассивных рабочих органов наиболее оригинальными, с точки зрения их использования на чизель-культиваторах, является пассивный рабочий орган со стрельчатой лапой состоящей из жестко закрепленной на стойке долота и шарнирно закрепленной к этой стойке асимметричных крыльев. По сравнению с традиционно применяемыми в зоне хлопководства пассивными рабочими органами, он имеет следующие преимущества:

-асимметричное расположение крыльев лапы позволяет установить пассивные рабочие органы в один ряд с перекрытием по ширине захвата чизель-культиватора.

-при полном обеспечении перекрытия по ширине захвата асимметричное расположение крыльев позволяет свободного схода с лезвий крыльев лап и прохода между смежными лапами растительных остатков и комков почвы, тем самым предотвращает сгруживанию почвы;

-совмещение в одном рабочем органе долота и асимметричных крыльев стрельчатой лапы, а также возможность угловых колебаний этих крыльев в вертикальной плоскости снижает уплотнение почвенной подошвы;

-шарнирное крепление асимметричных крыльев стрельчатой лапы уменьшает путь заглубления пассивного рабочего органа, предотвращает вынос нижнего, более влажного слоя почвы на дневную поверхность поля;

-компактность конструкции чизель-культиватора в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ишмуратов Х.К. Теоритическое обоснование ресурса зубчатых передач хлопкоуборочных машин по критерию износа. Диссертация ученой степени Доктора философии по техническим наукам(PhD).Ташкент,2019.-156 с.

2. Ишмуратов Х.К. Износостойкость зубъев шестерен, при качении без участия в процессе изнашивания абразивных частиц // Международной научно-практической конференции «Автомобиле-и тракторостроение». - Минск, 2019. С. 16-206. Иргашев А.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

Оценка износостойкости узлов трения качения, работающих в абразивной среде. -Ташкент: ТашГТУ. 1996. -131с.

3. Марченко О.С. Тенденция развития технологий и рабочих органов машин для почвообработки // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.,1991. - №7. -С. 61- 63.

4. Юзбашев В.А., Соколов А.В., Кузнецов В.А. Особенности конструкций и тенденции развития чизельных орудий: Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭИ тракторсельхозмаш. - М.,1977. - С. 3-18.

5. Кондратюк В. П. "Обработка почвы под посев хлопчатника в Средней Азии" Ташкент: Фан, 1972. 287 с.

6. Система машин и технологий для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 2011-2016 гг. Ч. 1, растениеводство. Ташкент: НПЦ при МСВХ РУз, 2012. 199 с.

7. Тряпицын Д.А. Обоснование параметров долота с цилиндрической рабочей поверхностью // Тр. ин-та НПО ВИСХОМ. - М.,1990. - № 2. - С. 63.

8. Байметов Р.И., Ахметов А.А., Насритдинов А.А. Результаты сравнительных испытаний рабочих органов культиваторов // Механизация хлопководства. - Ташкент, 1990. - №5. - С.5-6.

9. Front mounted cultivator Topas // Проспект фирмы LEMKEN. - 4 с. E-mail: lemken @ lemken. com. Internet: http: // www. lemken. com.

10. BELLOTA Agrisolutions .Guipuzcoa . Espana, 2008. -127 p.; e-mail: marketing. agrisolutions @ bellota.com. www.bellota.com.

11. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / Под, ред. Клецкина М.И. - М.: Машиностроение, 1967. - Т. 2. - 830 с.

12. Циммерман М.3. Рабочие органы почвообрабатывающих машин. - М.: Машиностроение, 1978. - С. 63-69, 177-189, 262-267

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali

5-jild, 2-son, 2024 Maxsus son