Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Через її кінець проводимо лінію, паралельну ланці C1′D1′, а через кінець вектора Pxy проводимо лінію, паралельну ланці C2′D2′. Точ- ка перетину цих ліній відповідає кінцю вектора сили N1xy і початку

вектора сили N2xy.

Проекції сил Pxy і Pxz на вісь х мають бути однаковими, бо

інакше слід здійснити коригування за рахунок сили F, яку брали при визначенні орієнтовно.

Рівновага напівначіпного плуга. Напівначіпні плуги під час роботи підтримуються на двох опорних колесах і навісній системі трактора. Визначення рівноваги напівначіпного плуга таке саме, як і начіпного. При цьому доцільно враховувати, що реакція ґрунту на обидва опорні колеса однакова, тому при побудові багатокутника сил зображуємо їх однією силою.

1.3.Теорія та розрахунок дискових ґрунтообробних машин і знарядь

До дискових ґрунтообробних машин і знарядь належать такі, які обладнані дисковими робочими органами, а саме: дискові плуги, дискові лущильники, борони і мотики. Характерною ознакою диско- вих робочих органів є те, що вони в процесі роботи разом із маши- ною чи знаряддям здійснюють не тільки поступальний рух, а й обе- ртальний за рахунок сил зчеплення з ґрунтом. Під час роботи дис- кові робочі органи менше забиваються рослинними рештками.

На плугах, лущильни-
ках і боронах найчастіше
застосовують сферичні дис-
ки (рис. 1.46, а). Вирізні
диски (рис. 1.46, б) встанов-
люють на важких боронах,
призначених для первин-
ного обробітку важких за-
дернілих ґрунтів. На лун-
коутворювачах, які викори-
стовують для обробітку ґру-
нтів, що зазнають водяної
ерозії, застосовують спарені
сферичні диски (рис. 1.46,
в), які закріплені на валу	Рис. 1.46. Дискові робочі органи:
ексцентрично, причому так,
що одні повернуті відносно	а — сферичний диск; б — вирізний диск; в —
інших на 180°. Голчастими	спарені сферичні диски; г — голчастий диск

81

Розділ 1

дисками (рис. 1.46, г) обладнують мотики, голчасті борони і культи- ватори.

1.3.1. Основні геометричні параметри дисків

У сучасних ґрунтообробних машинах і знаряддях застосовують диски з постійною кривиною на всіх точках робочої поверхні, тобто сферичні сегменти. Диски зі змінною кривиною, утворені обертан- ням параболи чи еліпса, широко не застосовують.

Основними геометричними параметрами сферичного диска є його діаметр D (рис. 1.47), радіус кривини сфери диска r, передній кут ε1,

який з ними пов’язаний і дорівнює половині центрального кута дуги діаметрального перерізу диска, кут загострення і, кут нахилу фаски диска до його основи ω, кут різання α, задній кут ε2 і товщина дис-

ка δ. Кожний із цих параметрів має певне технологічне значення.

Рис. 1.47. Основні параметри сферичного диска

Діаметр диска D є одним із основних геометричних параметрів. Розміри його безпосередньо пов’язані з глибиною обробітку, причо- му зі збільшенням діаметра диска погіршується його заглиблення в ґрунт внаслідок зростання вертикальної складової реакції ґрунту. Залежно від умов роботи діаметр диска слід вибирати найменшим із допустимих значень.

Між діаметром диска D і глибиною обробітку а рекомендується таке співвідношення:

D = ka,

(1.43)

де k — коефіцієнт (для плугів k = 3,0…3,5; для борін k = 4,0…6,0 і для лущильників k = 5,0…6,0).

Діаметри дисків стандартизовані. На причіпних дискових плугах установлюють диски діаметром 610…810 мм, на начіпних 580…710, на боронах — 450…660, а на лущильниках — 450…610 мм. Голчасті диски виготовляють діаметром 350, 450 і 520 мм.

82

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Радіус кривини сфери диска r впливає на кришіння, розпушу- вання і обертання скиби. Інтенсивність деформівної дії диска зрос- тає зі зменшенням радіуса кривини. Проте вибір радіуса кривини залежить від діаметра диска D. Як видно з рис. 1.47, залежність між D і r має такий вигляд:

r = D/2sinε1 ,

(1.44)

де ε1 — передній кут, що дорівнює половині центрального кута дуги

діаметрального перерізу диска.

Для плугів кут ε1 становить 31…37°, для лущильників 26…32° і

борін 22…26°.

Кут загострення і також значно впливає на технологічні власти- вості роботи диска. Загострюють сферичні диски, як правило, із зов- нішнього випуклого боку. Для дисків плугів і = 15…25°, для борін і лущильників — і = 10…20°. Диски, які використовують на твердих ґрунтах, загострюють із внутрішнього боку.

Кут нахилу фаски диска до його основи ω зв’язаний із переднім кутом ε1 та кутом загострення і:

ω = i + ε1.

(1.45)

Кут різання α залежить від кута загострення і та заднього ку- та ε2:

α = i + ε2.

(1.46)

Задній кут ε2 по висоті диска змінюється, що веде до зміни кута

різання. Від його значення залежить витрата енергії на обробіток ґрунту і навіть роботоздатність диска. Нормальна робота диска за- безпечується тоді, коли величина загострення кута буде позитивною на поверхні поля.

Товщину диска δ визначають за емпіричною формулою

δ = 0,008D. (1.47)

Для дисків, які працюють на важких ґрунтах,

δ = 0,008D + 1.

1.3.2. Регульовані технологічні параметри та процес роботи дисків

До регульованих параметрів дисків, які мають технологічне зна- чення, належать кут β між площиною обертання диска і напрямком поступального руху знаряддя (кут атаки), кут θ нахилу площини

83

Розділ 1

обертання диска від вертикалі або кут між віссю обертання диска і горизонталлю та вага знаряддя (навантаження на диск). Кут нахи- лу диска до площини обертання є в дискових плугах і становить θ = 15…25°.

Процес роботи. При переміщенні сферичного диска під кутом β до напрямку руху він завдяки зчепленню з ґрунтом обертається і вирізує з нього скибу еліптичного перерізу (рис. 1.48). Диск, що ру- хається поряд, також вирізує подібну скибу, внаслідок чого утворю- ється гребенисте дно.

Диски можуть розміщуватися батареями, як в дискових лущиль- никах і боронах, так і поодинці — в дискових плугах.

Кут атаки β дисків впливає на процес їх роботи. Чим більший кут атаки, тим більше кришиться та розпушується ґрунт, краще підрі- зуються бур’яни і загортається насіння бур’янів. Проте надмірне збільшення кута атаки ускладнює сповзання часточок ґрунту з по- верхні диска, а також призводить до скупчення ґрунту перед дис- ком. За невеликих кутів атаки (10…20°) диски розрізують верхній шар ґрунту і лише частково кришать і розпушують його. Так відбу- вається під час роботи дискових борін. У дискових плугах диски розміщуються під кутом атаки β = 40…45°, у лущильниках —

β = 10…35° і боронах — β = 10…22°.

Якщо кут атаки становить 10…20°, то дискові лущильники використо- вують як дискові борони.

Висота гребенів, що утворюються між проходами дисків, характеризує якість обробітку ґрунту і залежить від діаметра диска D, кута атаки β і відстані між дисками b. Для визна- чення взаємозв’язку між цими па- раметрами скористаємося рис. 1.48. Розглянемо прямокутний трикутник

ОАВ, в якому ОВ = D/2, АО = D/2 – h і АВ = с/2.

Виходячи з цього, можна записа-

ти:

(D2 )2 = (D2 −h)2 + (2c)2 .

Після перетворення отримаємо

h2 − Dh + (c)2 = 0,

Рис. 1.48. Схема для визначення 2

висоти гребенів

84

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

звідки

h =	D	±	1	D2 − c2 .
1,2	2		2

Умову завдання задовольняє лише другий корінь, оскільки h не може бути більшою ніж D/2, тобто

h =	D −	1 D2 − c2 .
	2	2
Оскільки із трикутника ЕFK c = bctgβ, то
h = D	− 1	D2 −b2ctg2β.	(1.48)
2	2

Із залежності (1.48) видно, що висота гребенів зі збільшенням ку- та атаки зменшується. Для якісного обробітку ґрунту нормальною висоту гребенів для плугів вважають h ≤ 0,4a, для лущильників — h ≤ 0,5a.

Якщо відомо діаметр диска D, відстань між дисками b і задано висоту гребенів, то можна визначити кут атака β, користуючись но- мограмою, розробленою професором Г.М. Синєоковим (рис. 1.49). Порядок визначення на рисунку показано стрілками.

Рис. 1.49. Номограма для визначення кута атаки дискового знаряддя

85