CC BY
3AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
УДК 631.316.022
ВЫБОР ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ЗУБЬЕВ ВЕДУЩЕГО РОТОРА ДВУХРОТОРНОГО РЫХЛИТЕЛЯ
Отаханов Бахром Садирдинович Наманганский инженерно-строительный институт, доцент, к.т.н., [email protected]
Аннотация. Проведен сравнительный анализ формы и размера зуба различных видов ведущего ротора двухроторного рыхлителя, в результате определен оптимальный вариант формы и размера зубов ведущего ротора.
Annotatsiya. Ikki rotorli yumshatgichning yetakchi rotori tishining turli ko'rinishdagi shakli va o'lchami solishtirib tahlil qilingan, natijada maqbul shakl hamda o'lchm aniqlangan.
Abstract. A comparative analysis of the shape and size of the tooth of various types of the leading rotor of a double-rotor ripper was carried out, as a result the optimal shape and size of the tooth of the driving rotor was determined.
Kalit so'zlar: ikki rotorli yumshatgich, tish shakli va o'lchami, peshona sirti, botish kenglig'i, ellips, doira, kvadrat, teng nomonli uchburchak, parabola.
Ключевые слова: двухроторный рыхлитель, форма и размер зуба, лобовая площадь, эллипс, круг, квадрат, равносторонний треугольник, парабола.
Key words: double-rotor ripper, tooth shape and size, frontal area, ellipse, circle, square, equilateral triangle, parabola.
Введение. Двухроторный рыхлитель изобретен в середине прошлого столетия в Италии [1]. Позже и в других странах появились двухроторные рыхлители различной конструкции [2,3,4,5].
В 90-годы в институте ВИСХОМ бывшего Советского союза был разработан рыхлитель под названием «Ротационный бесприводный рыхлитель-РБР-4», который прошел испытания на полях многих бывших союзных республик, в том числе на засоленных почвах Узбекистана получивших промывные поливы в зимнее время [6,7,8,9,10].
Двухроторный рыхлитель состоит из двух роторов: ведущего, снабженного зубьями, работающего в режиме скольжения, и ведомого, снабженного ножами, работающего в режиме буксования, благодаря чему создаются условия для интенсивного воздействия ножей на почву. Так, например, передний ведущий ротор ротационного бесприводного рыхлителя УРМ-4, выпущенный заводом ОАО «Наманганагромаш», приводится во вращательное движение за счет взаимодействия с почвой и проводит во вращательное движение задний ведомый ротор. При этом кинематическая передача выбрана так, что угловая скорость вращения последующего ротора в несколько (3-4) раз больше, чем предыдущего.
Однако в процессе работы ротационного рыхлителя на рыхлой или грубо разделанной почве, из-за недостаточного для привода заднего ведомого ротора приводного момента, происходит скольжение переднего ведущего ротора, величина которого порой доходит до 30 и более процентов. В результате этого происходит сгруживание почвы перед ведущим ротором, что отрицательно сказывается на качестве обработки почвы. Для устранения этих недостатков А.А.Ахметовым и Х.К.Атакуловым разработан техническое решение, в котором ведущий ротор снабжен с шарнирно закрепленными зубцами [11]. установленных на трубчатом вале 1 с дисками 2. К дискам посредством шарниров 3 прикреплены зубцы 4 удерживаемый пружиной 5, с возможностью углового перемещения на определенный угол в обратном направлении
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 1-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXO'JALIKMASHINALARI плоскости вращения диска (рис.1).
1
4 Т
Рис.1. Ротор зубцами с угловым перемещением
Приведенное решение имеет несколько недостатков: для шарнирной установки зуба и крепления другого конца пружины необходимо увеличить диаметр диска в котором проблематично найти пространство для расположения пружины, помимо этого конструкция усложняется и увеличивается металлоемкость, кроме того перпендикулярное расположения зуба увеличивает скольжения, так как в этом случае зуб будет работать как бульдозерный отвал с изменяющимся углом резания.
Существующих ведомых роторах стойками и зубами одновременно служит стальные полосы шириной 50 мм, толщиной 5 mm скрюченный в области соединения с дисками, заостренный с одним концом различной формы, для уменьшения скольжения и сгруживания почвы перед стойкой зуба, стойки установлены на плоскости вращения не шириной, а с высотой или так сказать толщиной, в этом случае предотвращается сгруживания и почвенный массив или почвенный комок разрезается на две части.
На практике для уменьшения скольжения в основном применяют зубья различной формы и размеров с увеличением их количества. Сравнительными экспериментами установлено, что среди испытанных четырех форм зубьев, т.е. круглой, квадратной, плоской и клинообразной высокую эффективность имеет клинообразная форма зуба. Рациональная ширина захвата этого зуба составляет 0,05 м [12, 13].
Методы и рассуждения. Для уменьшения скольжения и сгруживания почвы перед стойкой зуба предлагается следующая конструкция, стойки с зубьями установлены на плоскости вращения не шириной, а с поперечиной или так сказать толщиной, в этом случае предотвращается сгруживания и почвенный массив или почвенный комок разрезается на две части.
Исследуемые формы зубьев были в виде: эллипса, круга, квадрата, равнобедренного треугольника и параболы.
По мере вращения и движения вперед зубья ведущего ротора сначала соприкасается с почвой на уровне полевого горизонта, образуя определенный угол в зависимости от назначенной глубины обработки и неровности поверхности поля. В дальнейшем зубья начинают врезаться в почву создавая крутящий момент на собственном валу, которые через цепную передачу передаются на ведомый вал. Создаваемого крутящего момента можно определить по нормальному давлению почвы на поверхность зубьев.
M = р-Sz ■ R,
где р - нормальное давления почвы на поверхность зуба, Мпа; Sz - площадь поверхности
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 1-son, 2024 Maxsus son
АГТОМОВК ГА QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
зуба, м2;
Я - радиус воздействия нормального давления почвы приведенной к центру площади зуба, м.
При врезании и перемещении вперед зуба лобовая площадь и линия врезания зуба изменяется от нуля до максимума и соответственно действующие силы. Нормальную и сопротивления врезания почвы делим на двух составляющих: горизонтальную, которое определяет сопротивлению движения зуба вперед и вертикальную, которая представляет сопротивлению заглубления зуба.
Для сравнительной оценки лобовой площади выбранных форм зубьев примем равными, и угол соприкосновения зуба с почвой за нуль, и определим динамику приращения их площади воздействия.
Зуб высотой 50 мм за один градус оборота ведущего ротора врезается и заглубляется целиком, поэтому за нуль лобовой поверхности зуба примем 192° поворота ведущего ротора при вращении его против вращения часовой стрелки или 12° при вращении по часовой стрелке при Б = 500тт,И = 200тт, для облегчения расчетов примем вращения по часовой стрелке.
Лобовая площадь эллипса определяется как произведения малого и большого радиуса умноженного к константу п.
=п-Я ■ г,
а изменение при повороте ротора
= ж^ Я ■ г ■ Бта,
а - угол наклона зуба относительно полевого горизонта, град.
Измененио лобовой площади квадратного зуба представим в виде
о0 2
Л0 = а ■ вша,
где a - длина стороны квадрата, м.
Площадь круга определяем общеизвестной формулой
а изменение при повороте ротора
SZ = жЯ
S~z = жЯ ■ sin а.
Приращение лобовой площади равнобедренного треугольника определим следующим образом,
„д _ л/3^a2 ■ sina S7 = ,
z 4
Лобовая площадь параболы является функцией изменяющегося аргумента х и угла поворота ротора, которого вычисляем при помощи нижеприведенной формулой
S'z = x2 ■ sina,
где х - изменение расхождения ветвей параболы от вертикальной оси у.
Истинную площадь всех исследуемых форм примем равными к 2500 mm2 и определим изменения лобовой площади каждой формы, вычисляя по вышеприведенным выражениям. Произведенные расчеты показывают, что изменения лобовой площади не зависит от истинной площади и является функцией синуса угла поворота зуба относительно центра вращения ротора или относительно к горизонту дневной поверхности обрабатываемого поля.
Еще одним из признаков различия форм зубьев является его толщина и ширина вхождения или врезания в почву. Исходя из этого, определим габаритные размеры форм,
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 1-son, 2024 Maxsus son
АУТОМОВК VA QlSHLOQXO'JALIKMASHINALARI
так как толщина исследуемых форм равны.
Параметры зуба в виде эллипса R = 50 mm, г = 16 mm.
Длина стороны квадрата, а = 50 mm.
Радиус зуба круглой формы, R = 56 mm.
Длина стороны равнобедренного треугольника, а = 76 mm.
Минимальное и максимальное значение аргумента, X] = -50 шш, дг> = 50 шт.
о
О □ О А V
Форма зуба
Рис.2. Ширина вхождения различных форм при истинной площади $ = 2500 шш2
Результаты и заключение. Из графика видно, что меньшую ширину вхождения в почву имеют зубья в виде эллипса, квадрата и круга.
Выбранных трех форм от остальных отличает то, что создаваемое усилия действует по геометрическому центру. Самую меньшую ширину имеет зуб в виде эллипса 32 mm, но его высота два раза больше чем зубьев в виде круга и квадрата. Если усилия врезания разделить на составляющие, то горизонтальная составляющая оказывающее влияния на тяговое усилия агрегата два раза меньше чем у зубьев в виде круга и квадрата. Но из-за двойной высоты радиус действия создаваемого усилия уменьшается на 25 mm, следствием которого является уменьшения крутящего момента на 12,5 % при радиусе конца зуба 250 mm.
Исходя из вышеизложенных рассуждений и расчетов, можно сделать вывод, что зуб в виде эллипса является предпочтительным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент Италии № 553987. кл.А01В, заявл.24.03.56, выдан 4.01.57.
2. Патент РФ № 2004109 МКИ 3А01В 33/00,
3. Патент США № 766572. кл. 3А01В 33/00,
4. Патент ФРГ № 576887. кл. 3А01В 33/00,
5. Патент РФ № 2057414
6. Ахметов А. А. , Алланазаров М.А. Сравнительные исследования различных форм зубьев ротационного рыхлителя // Механизация хлопководства. 1991. №12-с. 8-9,
7. Отаханов Б.С. К определению подталкивающей силы при обработке почвы ротационными машинами. Сборник республиканской научно-практической конференции «Интеграция образования, науки и производства в машиностроительной отрасли». Ташкент, ТГТУ, 2007, с. 243-246.,
8. Отаханов Б.С. Обоснование параметров ведомого ротора бесприводного
Mexanika va Texnologiya ilmiy jumaU 5-jild, 1-son, 2024 Maxsus son
AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI
ротационного рыхлителя для зоны хлопководства. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. г. Ташкент, 2007 г.,
9. Ахметов А. А., Атакулов Х.К. Усовершенствование конструкции ведущего ротора ротационного бесприводного рыхлителя. // Konchilik xabarnomasi. Ilmiy-texnik va ishlab chiqarish jurnali, №2, 2012 г., с.90-91,
10. Отаханов Б.С. Кинематический режим двухроторного рыхлителя. // Сборник международной научно-практической конференции «Zamonaviy mashinasozlikda innovasion texnologiyalarni qo'llashning ilmiy asoslari: tajriba va istiqbollar». г.Наманган, 2324- сентября 2022 г. Том IV, с. 182-185.
11. Ахметов А.А., Атакулов Х.К. Предварительный патент №5138(UZ). Ротационный рыхлитель.Расмий ахборотнома. - 1998. -№3
12. Ахметов А.А., Алланазаров М.А. Сравнительные исследования различных форм зубьев ротационного рыхлителя // Механизация хлопководства. - Ташкент, 1991г. -№12. - С. 8-9.)
13. Алланазаров М. А. Совершенствование технологического процесса работы и обоснование параметров рабочего органа ротационного бесприводного рыхлителя. Автореф. дисс. ...канд. техн. наук. - Янгиюль, 1994. - 16 с.
14. Rustamovich Q. A. Ichki bo'shlig'iga passiv pichoqlar o'rnatilgan frezali barabanning konstruktiv sxemasi va uning texnologik ish jarayoni //Mexanika va texnologiya. - 2022. - №. Maxsus son 1. - S. 89-95.
15. Otaxanov, B. S., & Rustamovich, Q. A. (2022). Passiv pichoqlar joylashuvini asoslash. Mexanika va texnologiya, 4(9), 114-119.
16. Отаханов, Б. С., Киргизов, Х. Т., & Хидиров, А. Р. (2015). Определение диаметра поперечного сечения синусоидально-логарифмического рабочего органа ротационной почвообрабатывающей машины. Современные научные исследования и инновации, (11), 77-83.
Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali
5-jild, 1-son, 2024 Maxsus son
