CC BY
25
УДК 631.31
А. И. Дерепаскин, Ю. В. Полищук
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУГРАННОГО КЛИНА С ПОЧВОЙ
КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОО «КАЗАХСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»
A. I. Derepaskin, Yu. V. Polishchuk INTERACTION OF TWO-SIDED WEDGE WITH THE SOIL KOSTANAY BRANCH OF KAZAKH SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF MECHANIZATION
AND ELECTRIFICATION IN AGRICULTURE
Рассмотрена схема взаимодействия двугранного клина с обрабатываемым слоем почвы, дифференцированной на два слоя по профилю. Это связано с тем, что произошло значительное уплотнение почвенного слоя, лежащего ниже глубины заделки семян, и свойства слоев различны.
Общее сопротивление двугранного клина определяется силами сопротивления почвы сдвигу, силами тяжести пласта и динамического давления пласта. Получены аналитические зависимости для вычисления общего сопротивления двугранного клина с учетом различия свойств почвы в разных слоях.
Ключевые слова: почвообрабатывающие орудия, режущая кромка, сдвиг слоя, силы сопротивления почвы.
Алексей Иванович Дерепаскин
А1ехеу 1уапоу1сИ Бегера8кт доктор технических наук, заведующий лабораторией Е-шаД: [email protected]
Известно, что рабочие органы, используемые в почвообрабатывающих орудиях, отличаются многообразием форм рабочих поверхностей. Используя метод перехода от сложных к простым поверхностям, путем разделения их на ряд бесконечно малых плоских элементов, большинство из них можно привести к элементарным рабочим поверхностям в виде клина. Существующие модели взаимодействия двугранного клина с почвой, как правило, исходят из однородности физико-механических свойств обрабатываемого слоя по глубине, независимости предельных напряжений разрушения почвенных образцов от схемы приложения нагрузки, а почвенный пласт на всю глубину обработки имеет возможность перемещаться по поверхности рабочего органа [1-4].
Реальный почвенный слой имеют четко дифференцированное по горизонтам строение профиля. В особенности это проявляется в современных условиях, когда с переходом на минимальные и нулевые технологии возделывания зерновых культур уменьшилось количество глубоких механических обработок. Учитывая то, что в последние годы на средних
The scheme is considered how two-sided wedge interacts with the processed soil layer, differentiated on two layers on a profile. It is connected with a considerable consolidation of the soil layer, lying lower than depth of seeds seal, and properties of layers are various.
The general resistance of two-sided wedge is defined by resistance forces of the soil to shift, the gravity of layer and dynamic pressure of layer. Analytical dependences for calculation general resistance of two-sided wedge taking into account distinction of soil properties in different layers are received.
Keywords: the soil-cultivating tools, cutting edge, layer shift, forces of the soil resistance.
Юрий Владимирович Полищук
Ушу У1айтн"Оу1сЬ Ро^1юМк кандидат технических наук, заведующий лабораторией Е-шаП: [email protected]
и тяжелых почвах произошло значительное уплотнение почвенного слоя, лежащего ниже глубины заделки семян и для разуплотнения этого слоя создаются новые рабочие органы и орудия, возникла необходимость в выявлении закономерностей взаимодействия двугранного клина с почвой, дифференцированной на два слоя по профилю [5, 6].
Рассмотрим схему взаимодействия двугранного клина с обрабатываемым слоем, имеющим два выраженных почвенных горизонта. Примем допущения, что двугранный клин имеет острую режущую кромку с толщиной лезвия менее одного миллиметра при отсутствии затылочной фаски, а перемещение клина из начального в конечное положение является достаточным для разрушения обрабатываемого слоя по линии АС2С1 (рисунок 1). Со стороны почвы на клин действует сила подпора Рпо, величина которой определяется потенциальными силами сопротивления почвы сдвигу Р^ и силой инерции пласта Р'и:
Р' = Р' + Р' • (1)
1 по Ч и ' V '
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2013
27
Рисунок 1 - Схема для определения сил сопротивления сдвигу почвы
Потенциальная сила сдвига Р^ по величине равна силе необходимой для сдвига почвенного элемента АС2С1К и деформации его рабочей гранью АВ. Сдвиг второго слоя происходит по поверхности АС2, которая наклонена ко дну борозды под углом щГ2 , определяемый по формуле [4]:
¥г2 = 90 - 0,5( а + ),
(2)
где ф - угол трения второго слоя по металлу;
п
(р2 - угол трения почвы по почве.
Сдвиг первого (поверхностного) слоя происходит по поверхности С2Ср которая наклонена ко дну борозды под углом уГ1, величина которого определяется по формуле [4]:
¥Г1 = 90 - 0,5(а + р+рП);
Р/ = Рн2 • *§Р2;
где р;, р2 - плотность почвенных слоев соответственно первого и второго;
а;, а2 - глубина обработки первого и второго слоев.
На плоскости сдвига сила тяжести пласта 01 может быть определена по уравнению:
01 = 0,5 • q • Р1 • ва2 • . (8)
На поверхностях разрыва АС2 и С2С1 действует сила сопротивления почвы сдвигу Б2 и которые равны:
§2 = Р2 • (9)
= Ц • т п; (10)
где Б2 - площадь поверхности сдвига второго и первого слоя;
Тр р - касательные напряжения сдвигу второго и первого слоя.
Касательные напряжения Тр, согласно закону Ку -лона, определяются силами сцепления и нормального напряжения в плоскости разрушения.
Нормальные напряжения в плоскости сдвига АС2 (с,) создаются проекцией силы Р2 и 02, в плоскости С2С1 проекцией силы Р2 и 01.
На обеих плоскостях сдвига соблюдается следующее равенство:
Б + от = Р2 (11)
где Р2, Р 2 - проекция силы Р2 на соответствующую плоскость сдвига.
(3)
где ф - угол трения первого слоя по металлу;
р - угол трения почвы по почве первого слоя. Так как поверхностный слой не имеет контакта с рабочей поверхностью клина, то угол ф1 будет равен нулю.
Сопротивление почвы второго слоя сдвигу вызывает на ра2бочей поверхности клина АВ нормальную силу Рн . При движении почвы второго слоя по плоскости АВ за ^чет нормальной силы Рн возникает сила трения Р^ , равная:
(4)
Рисунок 2 - Схема разложения силы тяжести пласта на составляющие
Сопротивление почвы первого слоя сдвигу вызывает на рабочей поверхности клина АВ нормальную силу Рн . А так как поверхностный слой в момент сдвига не имеет контакта с рабочей гранью АВ, то дополнительная сила трения от нормальной силы Рн будет равна:
Р/ = Рн • \%Р2; (5)
Равнодействующая сил Р12 от действия нормальных сил Р^ и Р сил трения Р^ и Р^, вызываемых этими нормальными силами, будет равна:
Р12 = Р1 + Р 2. (6)
Нормальное напряжение в плоскости сдвига АС2С1 создается силой Р и нормальной составляющей силы тяжести пласта (рисунок 2). Сила тяжести пласта 02 на плоскости сдвига АС2 определяется выражением:
= 0,5в^ 2 (а2С*ВУГ2Р2 + ^^пРО ; (7)
Рисунок 3 - Схема сил, действующих на двугранный клин от силы тяжести пласта.
Подставим значения составляющих этого уравнения и спроектируем силы Р^ и Р 2 на координатные оси х и у и получим:
для второго слоя
__+ " ........... + ■■■ — 2
2х sin(a + .)tg.
P2 _ a2BSln^F2[C + 0,5 - q - ctgV0 - (a2 - P2 + al - Pl)(tg. + 1)] - sln2¥Г2 - cos¥o , (12)
P2 _ a2Bsin4v0[C + 0,5qctg^r2(a2p2 + aiPi)(tg. +1)] . (13)
Р2У _ • /- ч ' (13)
sin(a + .2 )tg .2
- для первого слоя
P1 _ а 1а2BSlnVr2[CslnVr1 + 0,5qB,52CtgVr2tg.2(a2P2 + а 1p1) + а l2plctg.nslnYn ]cOSV Г 1 . ^
х sln(a + .2)tg.2slnyr1 sin(a + .2)tg.2slnyr1
P1 _ а1а2Bsln^r2[Csln^r1 + 0^в,52^уга(а2P2 + а^) + а^у^туп] (15)
P2y _ • / N • (15)
sln(a + .2 )tg .2
Силу подпора от динамического давления пла- массы деформируемого слоя. ста почвы Р'и на рабочую поверхность клина опре- Проекции силы подпора от динамического дав-делим по формуле [7], подставив в неё значения ления пласта почвы Р^ на координатные оси равны:
2 a
2вв [а 2ctgyr2(0,5íl 2P 2 + а1р1) + а 2&1ctg¥r2p1]sl^c0sa
Р' __2_ , (16)
их
qcos.
2 a
2вв [а2^Уг2(0,5а2p2 + аlpl) + а^lCtgy^Pjsm-sma
Р' _-2----(17)
иу
qcos.2
Проекции силы подпора со стороны почвы на G2k = G2sln^2, (20)
клин будут равны: „ „ , .
' _ 1 2 1 G2t = G2C0S^2. (21)
Pnox _ P2x + P2x + Рих , (18) Сила G2n вызывает нормальную реакцию поверх-
ности клина Р2н, а сила G2t - препятствует движению Р]зоу _ P2y + P22y + Р^ • (19) пласта по плоскости АВ.
При движении пласта по рабочей поверхности кли-
При движении почвы по поверхностиклина АВДеё на нормальная сила Р2 создает силу трения Р21 равную: сила тяжести вызывает нормальную силу Р2н реакции ра- 21
бочей поверхности АВ и силу трения Р21 (рисунок 3). Раз- Р21 = Р2н - tg^2 (22)
ложим силу тяжести пласта G2 на нормальную G2i¡ и ка- Результирующая сила Р2н и Р21 реакции рабочей по-
сательную G2t к поверхности клина АВ составляющие. верхности клина от действия силы тяжести пласта равна:
А так как рабочая поверхность АВ клина контактирует Р = G - tg^2 (23)
со вторым слоем, то составляющие силы тяжести пла- Сила тяжести пласта на рабочей поверхности
ста будут равны: клина АВД:
Gк _ qBÍ чк[0,5p2(í чкcosa - sína + а2 -í чк - sínaí + а1cosa - p1] , (24)
где í qк - длина рабочей поверхности клина.
Подставим значения G]£ в выражение (23) и спроектируем силу Р^2 на оси координат, получим:
Рq2K _ Рq2cosa _ qB^ qr[0,5P2(í qкCoSa - Slna + a2 - í qк - Slna) + a1CoSa - Pl]tg.2CoSa (25) Рq2y _ Pq2slna _ qBÍ qr[0,5p2(í qкcosa - slna + а2 - íqкslnal + а 1cosa - p1]tg.2slna
. (26)
Нормальную силу динамического давления по- рабочей поверхности клина: чвы на рабочую поверхность АВ определим по фор- Проекция реакции Р на координатные оси соот-муле [7], подставив в неё значения массы пласта на ветственно равны:
ЛЛТ2 ■ a
2BÍ qк [0,5p 2(í qк cosa - Slna + а 2 - í qк - slnal а lCosa - Pl]V sln2cosa
Р vкк _ Pwcosa _-q-q-q-+-2-. (27)
qcos.2 qcos.2
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2G13
29
FVrr = PV^inа :
2в£ чк [0,5 p 2 (£ чк cosа ■ sin а + а 2
дк
2а
£ пк ■ sinai аlcosa ■ P1]V ^^ чк__+__2_
qcos ff
qcos ff
(28)
Общее сопротивление двугранного клина складывается из сил сопротивления почвы сдвигу, силы тяжести пласта и динамического давления пласта. Проекции этих сил на горизонтальную ось создают тяговое сопротивление клина и определяются по формулам (12, 14, 16, 25, 27), а проекции на вертикальную ось создают заглубляющую силу двугранного клина и определяются по формулам (13, 15, 17, 26, 28).
Список литературы
1 Виноградов В. И. Взаимодействие рабочих органов лемешного плуга с почвой и методы снижения энергоемкости пахоты: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Саратов: Саратовский СХИ, 1967. - 74 с.
2 Капов С. Н. Механико-технологические основы разработки энергосберегающих почвообрабатывающих машин: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. -Челябинск: ЧГАУ, 1999. - 36 с.
3 Гуков Я. С. Механико-технологическое обоснование энергосберегающих средств механизации обработки почвы в условиях Украины: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Глеваха: УкрНИИМЭСХ, 1998.
- 33 с.
4 Бурченко П. Н. Механико-технологические основы почвообрабатывающих машин нового поколения: Монография. - М.: ВИМ, 2002 - 212 с.
5 Дерепаскин А. И., Полищук Ю. В., Бинюков Ю. В. Современные орудия для обработки солонцовых и малопродуктивных почв // Земледелие. - 2011.
- № 1. - С. 26-27.
6 Кобяков И. Д., Голованов Д. А. Орудие для обработки солонцовых почв // Земледелие. - 2009. - № 7. - С. 26-27.
7 Синеоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.
УДК 331.45
О. У. Дрожчаная
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ОХРАНОЙ ТРУДА ПРЕДПРИЯТИЯ
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ O. U. Drozhchanaya
IMPROVEMENT OF MANAGEMENT BY ENTERPRISE LABOR PROTECTION
POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY
Для решения проблем в области охраны труда требуется системный подход создания эффективной системы управления охраной труда на каждом предприятии, в учреждении, организации независимо от формы собственности и размеров. В связи с неэффективностью функционирования системы управления охраной труда на предприятиях предлагается методика ее совершенствования путем осуществления оценки системы стимулирования охраны труда на предприятии, так как данная функция системы управления охраной труда на предприятиях, в основном, отсутствует.
Ключевые слова: система управления охраной труда, условия труда, травматизм, профессиональные заболевания.
Введение. Изучение и решение проблем, связанных с обеспечением здоровых и безопасных условий труда человека - одна из наиболее важных задач в
The solution of problems in the field of labor protection requires system approach to creation an effective control system of labor protection at each enterprise and organization irrespective of the ownership form and the sizes. Due to the inefficiency of labor protection control system at the enterprises we offer its improvement technique by implementation an assessment of stimulation system in labor protection as this function generally is absent.
Keywords: control system of labor protection, labor protection stimulation, safe working conditions, operational injuries, occupational diseases.
разработке новых технологий и систем производства. Исследование и выявление возможных причин производственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий, взрывов, пожаров и разработка мероприятий и требований, направленных на устранение этих причин позволяют создать безопасные и благоприятные условия для труда человека. Комфортные и безопасные условия труда - один из основных факторов, влияющих на производительность и безопасность труда, здоровье работающих.
Государственное, региональное и отраслевое управление охраной труда, многочисленные надзорные и контрольные инспекции не обеспечат безопас-
