Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

де α0 — кут, за якого ніж починає відрізати скибу.

Максимальне заглиблення a ножа в ґрунт має зв’язок із радіу- сом R і кутом α0. Цей зв’язок виражається залежністю

a = R − Rsinα0.

Звідси

Отже, товщина стружки залежить як від подачі Sz на ніж, так і

від глибини обробітку m.

Подача на ніж для просапних і болотних фрез, як правило, ста- новить 4…8 см, для польових — 10…15 см. При постійній подачі на ніж, але зменшенні глибини обробітку m товщина стружки зменшу- ється, тобто зростає ступінь кришіння і розпушування ґрунту.

Якщо в залежність (1.93) підставити значення подачі Sz на ніж із залежності (1.84), то дістанемо

Отримана залежність (1.94) показує, що зменшення товщини стружки, а отже, і висоти гребенів, можна досягти збільшенням по- казника кінематичного режиму λ. Проте значне збільшення λ при- зводить до різкого збільшення витрати енергії.

1.6.4. Витрати потужності для роботи фрези

У процесі роботи фрези потужність витрачається на подолання опору робочими органами на відривання стружки в горизонтально- му напрямку крилом ножа, розрізання скиби у вертикальній пло- щині стояком ножа, кришіння і розпушування стружки, надання певної швидкості обробленому ґрунту, переміщення машини по по- лю.

117

Розділ 1

Оскільки для кожної операції важко визначити потрібну потуж- ність, дослідники, враховуючи деякі припущення і об’єднуючи опе- рації, встановили певні залежності для її визначення.

Заслуговує на увагу одна із них для фрези з горизонтальною віссю обертання, яка відображає суть роботи фрези і враховує її параметри. Вона полягає в тому, що загальну потужність N, яка витрачається на роботу фрези, розраховують як суму трьох видів потужності:

де Nд — потужність на деформацію ґрунту, Вт; Nв — потужність на відкидання стружки, Вт; Nп — потужність на переміщення фрези по

полю, Вт.

Найважливішою є потужність Nд на деформацію ґрунту, яку ви- значають за формулою

де k — питомий опір деформації ґрунту, МПа; с — переріз ґрунтової стружки, см2; а — глибина обробітку, см; z — загальна кількість но- жів на фрезі, шт.; n — частота обертання фрезерного барабана, хв–1.

Питомий опір деформації ґрунту несталий. Він може змінювати- ся в широких межах залежно від типу і вологості ґрунту, стану його поверхні.

Потужність Nв на відкидання стружки наближено можна визна- чити за формулою

де δ — коефіцієнт відкидання, який залежить від форми робочого органа (для польових гаків δ = 0,85; для зігнутих ножів δ = 1,0); Q — маса ґрунту, що відкладається за 1 с; иб — колова швидкість бара-

бана, м/с.

Визначальним для цієї потужності крім маси ґрунту, що відкида- ється, є колова швидкість барабана.

Потужність Nп на переміщення фрези по полю визначають за виразом

де f = 0,15…0,20 — коефіцієнт опору перекочуванню; Qф — маса

фрези, кг; v — швидкість руху агрегату, м/с.

Слід також ураховувати витрати енергії до 2…5 %, які є в меха- нізмах передач. Проте підштовхувальне зусилля реакції ґрунту в

118

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

процесі фрезерування дещо зменшує витрати енергії на переміщен- ня фрези, компенсуючи їх у передачах.

Загальна потужність, яка потрібна для забезпечення роботи фрези, як правило, більша, ніж для плуга. Однак при підготовці задернілого ґрунту під посів, виконаний системою «плуг — борона — культиватор», витрати енергії на одиницю обробленої площі фрезою дещо менші.

1.6.5. Визначення основних параметрів фрези

До основних параметрів фрези з горизонтальною віссю обертання барабана належать ширина захвату, діаметр барабана, кількість ножів, частота обертання барабана та відстань між сусідніми дис- ками на барабані.

Ширину захвату фрези В визначають, ураховуючи потужність трактора, з яким вона буде агрегатуватись.

Якщо прийняти, що в залежності (1.95) потужність, яка визнача- ється двома першими членами, прямо пропорційна кількості но- жів z фрези, то її ширину захвату можна визначити так. Візьмемо параметри ножа та із формул (1.96) і (1.97) при z = 1 визначимо по-

тужність на деформацію ґрунту Nд1 і відкидання скиби (стружки)

Nв1. Вважатимемо, що на одному диску буде встановлено zn ножів,

авідстань між сусідніми дисками lд. Тоді ширину захвату фрези можна визначити за залежністю

де Nтр — потужність трактора, Вт.

Діаметр барабана Dб вибирають, ураховуючи глибину обробіт-

ку, щоб диски, корпус редуктора, кожух та інші деталі під час робо- ти фрези проходили над поверхнею поля з мінімальним просвітом 50…60 мм. Більшість фрез має діаметр барабана Dб = (2,5…3,5)а.

Кількість ножів zn , закріплених на одному диску, залежить від подачі на один ніж Sz . Водночас подача на один ніж (1.84) зале-

жить від показника кінематичного режиму λ, тобто від поступальної швидкості фрези і колової швидкості барабана. Для фрез, які агре- гатуються з тракторами, що працюють зі швидкістю 3…6 км/год, найчастіше беруть 4, 6 або 8 ножів. Сучасні фрези для задернілих

ґрунтів мають Sz = 4…8 см, для староорних — Sz =10…15 cм.

Частота обертання n барабана залежить від поступальної швидкості v агрегату, заданої подачі на один ніж Sz і кількості но-

119