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

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

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).

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; Vскорость 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 интенсивноот 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 0,04 м 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.

• 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 однои 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.