Рис. 1.4. Схема обертання скиби плужним корпусом:

а — без передплужника; б — з передплужником

Розділ 1

вило, з одним або двома корпусами з шириною захвату 45, 75, 100 і

120см.

1.2.1.Теоретичні основи технологічного процесу оранки

Оранку здійснюють плужним корпусом у такий спосіб. Перемі- шуючись у борозні, плужний корпус відрізує скибу ґрунту у верти- кальній площині від незораного поля польовим обрізом корпусу чи ножем, який може встановлюватися перед корпусом. Знизу скиба відрізується лезом лемеша і спрямовується на робочу поверхню ле- меша і полиці. Переміщуючись по цих поверхнях, скиба кришиться,

розпушується, частково перемішується, оберта- ється і вкладається в попередньо утворену борозну.

Для аналізу проце- су обертання скиби вважатимемо, що вона не деформується і її розміри не змінюються. За такої умови скиба спочатку обертається бі- ля ребра D (рис. 1.4, а) до вертикального її положення, за якого ребро C займе поло- ження С′. Після цього

обертання відбувати- меться біля точки С′,

доки грань В′′С′ не

ляже на попередню скибу.

Як видно з рис. 1.4, а, не весь верхній шар скиби вкладається на дно борозни. Ребро В′′ лежить на поверхні поля. Поліпшити обер- тання можна, якщо зі скиби АВСD (рис. 1.4, б) вирізати меншу ски- бу В1ВММ1 і вкинути її на дно попередньої борозни. Для вирізу-

вання цієї скиби використовують передплужник. Ширина вирізаної передплужником скиби становить 2/3 основної скиби, а товщина — від 1/3 до 1/2 (8…12 см).

Співвідношення між шириною і товщиною скиби при оран-

ці без передплужника. Надійне обертання скиби досягається за певного відношення ширини скиби до її товщини. Для визначення цього відношення розглянемо граничне нестійке рівноважне поло-

20

а — без передплужника; б — з передплужником

b = a, a2 +b2 b

b2 = a a2 +b2 .

Рис. 1.5. Схема нестійкого положення скиби, вирізаної плужним корпусом:

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

ження скиби (рис. 1.5, а), коли діаго- наль С′А′′ скиби

перпендикулярна до горизонту і сила ваги G скиби про- ходить через ребро С′. Із рис. 1.5, а

видно, що прямо- кутні трикутники

А′′В′′С′ і С′D2′C2′

подібні і мають взаємно перпенди- кулярні сторони. Із умови подібності цих трикутників можна записати

C′′C2′′′ = C2′′D′′2′ .

C A C B

Замінивши роз- міри скиби на по- значення а і b, матимемо

або

Рівняння піднесемо до квадрата:

b4 = a2 (a2 +b2 ).

Після перетворення матимемо

b4	+ b2 −1 = 0.
a4	a2
Виразимо відношення b/a через k
k4 + k2 −1 = 0.		(1.1)

Розв’язавши біквадратне рівняння, дістанемо дійсний корінь

21

Розділ 1

k = 1,272. Тобто стійке положення скиби забезпечується при b/a > 1,272.

За цієї умови максимальна глибина оранки із заданою шириною захвату корпусу становитиме

amax < b/1,272 = 0,8b.

Для визначення кута δ нахилу скиби до горизонту скористаємося рис. 1.5, а, з якого видно, що

sinδ = a/b,

(1.2)

або виразимо через k = b/a

sinδ =1/k.

Кут δ нахилу скиби до горизонту становитиме

δ= arcsin1/k = arcsin1/1,272 = 51°50′,

акут повороту скиби β = 128°10′.

Це свідчить, що для забезпечення надійного обертання скиби по- трібно, щоб k > 1,272. На практиці під час розробки конструкції плу- гів беруть k = 1,4…1,6.

Співвідношення між шириною і товщиною скиби при оран-

ці з передплужником. Під час такої оранки скиба повертається на більший кут, а кут нахилу її до горизонту менший.

Для визначення кута нахилу скиби до горизонту скористаємося рис. 1.5, б, із якого видно, що

sinδп = EC2′ /C′C2′.

Виразивши через розміри основної скиби a і b та скиби, вирізаної передплужником,

sinδ	п	= a − a1	,	(1.3)
		b

де a1 — товщина скиби, яку вирізав передплужник, отримаємо

		b2 −(a − a )2
cosδп =			1		;	(1.4)
			b
tgδп =			a − a1	.		(1.5)
		b2	−(a − a )2
			1

Порівнюючи вирази (1.2) і (1.3), бачимо, що кут нахилу скиби до горизонту у разі роботи з передплужником менший, ніж кут нахилу скиби під час роботи без передплужника.

22

Рис. 1.6. Переріз скиби, яку вирізав передплуж- ник у перевернутому положенні

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Обчислення показують, що при оранці з передплужником, який вирізує скибу завширшки b1 = 2/3b і завтовшки a1 =1/3a, основна

скиба, яка має відношення k = b/a =1,272, буде нахилена під кутом

δ1 = 31°40′ і повернеться на кут β1	= 148°20′, а за розмірів скиби, що
вирізує передплужник a2 = 1/2a	і b1 = 2/3b, відповідно δ2 = 23° і
β2 = 157°.

Отже, зі збільшенням товщини скиби, що вирізує передплужник, кут нахилу скиби до горизонту зменшується, а кут обертання скиби збільшується. Товщину скиби, яку вирізує передплужник, вибира- ють відповідно до аг- ротехнічних вимог, що ставляться до оран- ки.

Для визначення співвідношення між шириною і товщи- ною скиби, з якої передплужник вирі- зав скибу, розглянемо перевернутий переріз скиби АВСDЕО (рис. 1.6). При цьому розмі- стимо центр системи координат у точці О, вісь х напрямимо по ОЕ, а вісь у — по ОА. Переріз скиби роз- глянемо як два пря- мокутники АВСМ і

DЕОМ.

Координати цент- ра ваги O1 прямокут-

ника АВСМ:

x1 = AB/2 = b/2;

y1 = OA − AM /2 = a − a −2a1 = a +2a1 .

Координати центра ваги O2 прямокутника DЕОМ:

x2 = OE/2 = (b −b1 )/2; y2 = a1 /2.

Площу прямокутника АВСМ позначимо через F1 = b(a − a1 ), а прямокутника DЕОМ через F2 = a1(b −b1 ).

23

Розділ 1

Рівняння моментів відносно точки О, якщо xц і уц координати центра Ц ваги всього перерізу, мають вигляд

F1x1 + F2x2 = (F1 + F2 )xц;

F1 у1 + F2 у2 = (F1 + F2 )уц.

Звідси

xц = F1x1 + F2x2 ; F1 + F2

уц = F1 у1 + F2 у2 .

F1 + F2

Підставимо значення F1, F2, x1, x2, y1, y2 і позначимо F1 + F2 = F:

				b(a − a )b		+ a (b −b )		(b −b1 )
xц =				1	2	1	1	2		;
						F
		b(a − a )(а + а1 )					+ a (b −b )		а1
у	=			1		2	1	1	2		.
						F
ц

Після спрощення матимемо

x		=	ab2 − 2abb + a b2				;
	ц			1 1 1
					2F
		у		=	a2b − a12b1	.
			ц		2F

З’єднавши точки О і Ц прямою, отримаємо tgЦОу = хц / уц.

Повернувши переріз скиби біля точки О до збігу лінії ЦО із віссю у, матимемо нестійке (критичне) положення скиби. При цьому кут δп нахилу скиби до горизонту дорівнюватиме куту ЦОу.

Отже, можна записати

tgδ		= x		/ y	=	ab2	− 2a bb + a b2	(1.6)
	п		ц				1 1 1 1 .
				ц			a2b − a12b1

Із умови обертання скиби (1.5) відомо, що

	tgδп =		a − a1		,
		b2	−(a − a	)2
			1

24