книги из ГПНТБ / Диденко Н.Ф. Машины для уборки овощей

Вектор скорости точки М катка образует с вертикалью и силой нормального давления N катка на поверхность корнепло­ да углы

от нормального давления N на угол трения ф.

Для уменьшения повреждений корнеплодов копирующие катки машин для уборки столовых корнеплодов имеют обрезиненную поверхность. Коэффициенты трения корней моркови и

Следовательно, реакция давления катка на корнеплод совпа­ дает с направлением скорости точки М и направлена по пер­

В связи с тем, что максимальная сила инерции соответствует моментам времени t{ и t2, определим значения величин, входя­

Постоянство контакта между копиром и головкой корнепло­ да выполняется при условии

Подставляя в уравнение (55) значения входящих в него величин из уравнений (51), (53) и (54), после преобразований получаем силу действия пружины в крайнем нижнем положении копирующего механизма.

где g — ускорение свободного падения.

Приравняв нулю выражение в квадратных скобках, получа­ ем критическое значение поступательной скорости

снижения давления копира на корнеплод (если ѵм <С Укр) • Формулы (56) и (57) показывают, что для повышения ско­

рости работы ботворезов при постоянном динамическом воздей­ ствии копира на корнеплод необходимо:

а) уменьшать приведенную массу подвижных частей ботво­ реза;

б) увеличивать диаметр копирующего катка; в) уменьшать кривизну и высоту неровностей копируемой

поверхности.

Рассмотрим второе условие работы копирующего механизма, согласно которому давление копира не должно превышать механической прочности корнеплода.

Как было показано ранее, во время обкатывания копиром корнеплода сила инерции ботвореза направлена вверх. Однако при встрече с корнеплодом поступательное перемещение копира переходит в перемещение по окружности. В этом случае ускоре­

ния тригонометрических функций получаем

Лг

cos -

2(R + г)

V 2hT(R + r ) - h 2

sin а =

R + r

Тогда скорость относительного перемещения копира в момент наезда на корнеплод

v j Г 2hAR + г)- h i

V = ■

R+ г—hv

атангенциальная составляющая ускорения

На основании зависимостей (54), (56), (58) и (59) второе ус­ ловие запишем в следующем виде:

Уравнения (56), (57) и (60) и рис. 84 показывают, что повы­ шение качества обрезки ботвы обеспечивается изменением следующих параметров:

1)уменьшением массы подвижных частей ботвореза;

2)снижением поступательной скорости ботвореза;

3)увеличением диаметра копирующего катка;

4)уменьшением кривизны и высоты неровностей копируемой поверхности;

5)увеличением интервала времени At, в течение которого происходит изменение скорости копирующего катка, что дости­ гается повышением эластичности последнего;

6)уменьшением угла навески тяг ботвореза.

Плоские пассивные лемеха

В основу устройства пассивных лемехов овощеуборочных машин положен двугранный клин. Процесс его работы заклю­ чается в следующем: при движении лезвие лемеха разъеди­ няет сцепленные между собой частицы почвы и срезанный пласт под действием реакции недеформированной почвы скользит вверх по рабочей поверхности клина. Качество работы лемеха зависит от типа и состояния почвы, а также угла установки и длины рабочей поверхности лемеха.

Работами, выполненными в ВИСХОМе Г. Н. Синеоковым [24], В. Г. Кирюхиным и др., установлено, что подкапывание почв

Рис. 86. Характер деформации почвы при подкапывании пассивным двугранным клином (по данным Г. Н. Синеокова):

малой связности сопровождается периодическим возникновением впереди лезвия лемеха плоскостей сдвига и образованием призмовидных глыб трапецеидальной формы (рис. 86). При смещении глыб относительно несрезанного слоя почвы по плоскости сдвига происходит усадка стружки, в результате чего толщина слоя почвы на поверхности лемеха больше глубины подкапывания. Степень усадки тем больше, чем больше угол установки лемеха. Путь, проходимый лемехом до возникновения очередной глыбы, составляет 0,5—0,6 глубины подкапывания.

Скорость движения образующихся глыб по лемеху (скорость транспортирования цт) меньше скорости поступательного дви­ жения лемеха и определяется из соотношения:

В отличие от почв малой связности суглинистые и глинистые почвы под действием лемеха деформируются путем отрыва, а не сдвига [24]. При этом обработка сухой почвы характеризуется образованием почвенных глыб неправильной формы, размеры которых зависят от толщины подкапываемого слоя. Обработка влажных задернелых почв характеризуется образованием сплошной почвенной ленты без усадки. Скорость перемещения почвы по рабочей поверхности лемеха ит в этом случае равна скорости поступательного движения самого лемеха ѵм.

Скольжение пласта по рабочей поверхности лемеха без

ношением определяется предельное значение угла а. Опыт рабо­ ты машин для уборки корнеклубнеплодов показывает, что угол установки лемеха в зависимости от длины его рабочей поверх­ ности целесообразно выбирать в пределах 25—32°.

Подкапывание слоя почвы при малом угле установки лемеха (а < 25°) сопровождается образованием сплошного пласта, при этом крошение почвы незначительное и последующая сепа­ рация ее чрезвычайно затруднена.

Влияние длины I рабочей поверхности лемеха на качество подкапывания выражается в том, что с увеличением длины / скорость перемещения пласта по лемеху уменьшается. В силу этого при какой-то предельной длине I происходит сгруживание почвы впереди лемеха.

Анализируя процесс работы землеройных машин, А. Н. Зеле­ нин установил, что срезаемый лезвием пласт почвы переме­ щается по лемеху под действием активной силы, значение кото­ рой зависит от площади сечения пласта F [11].

Исходя из условия, согласно которому активная сила равна сумме сил, препятствующих перемещению пласта, А. Н. Зеленин рекомендует определять длину свободного перемещения срезае­ мой стружки по формуле

^ ________ ^сж______

Уоб (c° s a tg ф + sin а )

где kcm— удельное сопротивление пласта сжатию; Уоб — объемный вес почвы.

Допустимая длина лемеха / < À, так как при невыполнении этого условия начинается сгруживание почвы.

Полученную зависимость следует считать приближенной, поскольку в ней не учитывается поступательная скорость лемеха. Между тем скорость лемеха оказывает существенное влияние на сгруживание почвы.

Г. Н. Синеоков, рассматривая вопросы сгруживания почвы при работе двугранного клина, установил, что вероятность сгруживания почвы впереди лемеха возрастает с увеличением его скорости [24]. Им предложена зависимость для определения максимальной длины лемеха.

где aB— временное сопротивление почвы сжатию в кгс/см2.

Как видно из этого уравнения, при расчете длины лемеха / неизвестной величиной является сопротивление почвы сжатию, которое может быть найдено экспериментальным путем.

Прочностные свойства почвы начали изучать сравнительно недавно. Опытами ряда исследователей установлено, что вслед­ ствие неоднородности и непостоянства влажности почвы физико­ механические свойства ее изменяются в широких пределах. Из имеющихся в литературе данных, касающихся сопротивления почвы деформации, наибольший интерес представляют исследо­ вания Я. М. Жука и В. Ф. Рубина (ВИМ) и А. Н. Зеленина, поскольку ими проводились опыты в естественных условиях на почве с ненарушенной структурой. Я- М. Жук и В. Ф. Рубин, изучая сопротивление глинистого чернозема растяжению, сжа­

ипри влажности 22—24% — 0,65 кгс/см2.

Ктаким же выводам пришел А. Н. Зеленин в процессе про­ ведения опытов на сжатие пласта. Им установлена линейная

зависимость между усилием Р, разрушающим пласт, и сечением F пласта (рис. 87) для песчаных, супесчаных и глинистых почв. А. Н. Зелениным проводились опыты по определению сопротив­ ления почвы сжатию kcm в зависимости от ее твердости. Аналогичные опыты проводились в ВИСХОМе на суглинистых почвах. Результаты этих опытов представлены на рис. 88.

Приведенные данные можно использовать для ориентиро­ вочных расчетов длины рабочей поверхности плоского пассивно­ го лемеха овощеуборочных машин.

Следует отметить, что расчетная длина лемеха тем меньше, чем меньше сечение срезаемого слоя. Так, для слоя почвы глуби­ ной h = 15 — 18 см длина лемеха должна быть не более 290 мм

действуют силы (рис. 89) : Ялез — сопротивление почвы разъеди­

лемеха.

В работах, посвященных изучению процесса работы лемеха, установлено, что при самозатачивающемся лемехе сила Rne3 ма­ ла по величине. В частности, по данным исследований, выпол­ ненных в ГДР, установлено, что при обработке плотных почв сопротивление их внедрению лезвия составляет 8—10% тягового усилия, а при обработке мягких рыхлых почв оно настолько ма­ ло, что им можно пренебречь.

Сопротивление R neз не зависит от толщины срезаемого слоя почвы. Поэтому с уменьшением глубины подкапывания доля этого сопротивления в общем тяговом усилии возрастает и пренебрегать им нельзя. Так, по данным исследований, выпол­ ненных в ВИСХОМе, при резании тонкого слоя почвы лемехами бура сопротивление внедрению лезвия достигает 50% общей силы резания. При расчете тягового усилия можно считать, что

сила Rлез пропорциональна длине лезвия (ширине лемеха):

Д лез ^лез^>

где &лез — коэффициент, зависящий от состояния и типа почвы и толщины лезвия;

b — ширина лемеха.

Для дерново-подзолистых глинистых почв можно принять

нормального давления и трения. Установлено, что тяговое уси­ лие возрастает с увеличением сечения срезаемого слоя почвы, угла наклона лемеха и трения почвы о лемех. Однако аналити­ ческая зависимость между этими параметрами и силой Ддеф не

почвы. В случае скольжения срезаемого пласта по поверхности

к плоскости среза. Для рассмотренного случая Г. Н. Си-

неоков определил функциональную зависимость, в соответствии с которой,

Сопротивление RG, обусловленное весом подкапываемого пласта, определяется из соотношения

До = G tg (а + ф) = bhlyобtg (а + ср),

где G — вес пласта, находящегося на лемехе.

Тяговое усилие, необходимое на перемещение двугранного клина при обработке почвы равно сумме рассмотренных сопро­ тивлений