- •Передмова
- •1.1.1. Завдання та наукові основи механічного обробітку ґрунту
- •1.1.2. Операції, способи, машини і знаряддя для обробітку ґрунту
- •1.1.3. Ґрунт як об’єкт обробітку
- •1.2.1. Теоретичні основи технологічного процесу оранки
- •1.2.2. Ножі та теорія різання ґрунту лезом
- •1.2.3. Плужні корпуси та взаємодія клину з ґрунтом
- •1.2.5. Визначення параметрів польової дошки
- •1.2.7. Особливості швидкісних робочих поверхонь плужних корпусів
- •1.2.8. Сили, що діють на плужний корпус
- •1.2.9. Тяговий опір плуга
- •1.2.10. Обґрунтування схеми розміщення робочих органів на рамі плуга
- •1.2.11. Умови рівноваги плуга
- •1.3. Теорія та розрахунок дискових ґрунтообробних машин і знарядь
- •1.3.1. Основні геометричні параметри дисків
- •1.3.2. Регульовані технологічні параметри та процес роботи дисків
- •1.3.3. Силова характеристика і тяговий опір дискових робочих органів
- •1.4. Теорія та розрахунок зубових борін
- •1.4.1. Робочі органи і процес роботи зубових борін
- •1.4.2. Розміщення зубів на рамі борони
- •1.4.3. Рівновага і тяговий опір зубової борони
- •1.5. Теорія та розрахунок культиваторів
- •1.5.1. Робочі органи культиваторів та їхні параметри
- •1.5.2. Дія полільних і універсальних лап на коріння бур’янів
- •1.5.3. Взаємне розміщення полільних і універсальних лап
- •1.5.4. Дія розпушувальних лап на ґрунт і їх взаємне розміщення
- •1.5.5. Система кріплення лап до рами та стійкість ходу по глибині
- •1.5.6. Визначення основних параметрів культиваторів
- •1.6.1. Робочі органи фрез, проріджувачів і штангових культиваторів
- •1.6.2. Процес роботи і траєкторія руху робочих органів фрези та проріджувача
- •1.6.3. Основні параметри роботи фрези
- •1.6.4. Витрати потужності для роботи фрези
- •1.6.5. Визначення основних параметрів фрези
- •1.7. Теорія та розрахунок котків
- •1.7.1. Процес дії котка на ґрунт
- •1.7.2. Визначення параметрів котка
- •1.7.3. Опір перекочуванню котка
- •Основи теорії та розрахунку машин для сівби і садіння
- •2.1. Основні властивості насіння
- •2.1.1. Технологічні властивості насіння
- •2.1.2. Закономірності руху насіння
- •2.2. Типи робочих органів сівалок
- •2.2.1. Основи розрахунку котушкових висівних апаратів
- •2.2.2. Основи теорії та розрахунку дискових висівних апаратів
- •2.2.3. Основи теорії та розрахунку пневматичних висівних апаратів
- •2.2.4. Основи теорії сошників
- •2.3. Типи робочих органів машин для садіння
- •2.3.1. Основи теорії картоплесадильних машин
- •2.3.2. Основи теорії машин для садіння розсади
- •Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
- •3.1. Способи внесення добрив, види добрив та їхні технологічні властивості
- •3.2. Типи робочих органів машин для внесення мінеральних добрив
- •3.2.1. Основи теорії дискових дозувальних апаратів
- •3.2.2. Основи теорії відцентрових розсіювальних дисків
- •3.3. Типи робочих органів машин для внесення органічних добрив
- •3.3.1. Вибір і обґрунтування параметрів конвеєрного дозувального апарата
- •3.3.2. Вибір і обґрунтування параметрів розкидального апарата органічних добрив
- •Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин
- •4.1. Основи теорії розпилення рідин і порошків
- •4.1.1. Механічне розпилення рідин
- •4.1.2. Утворення електрично заряджених аерозолів
- •4.1.3. Розпилення порошків
- •4.1.4. Конденсаційне утворення аерозолів
- •4.1.5. Вплив розмірів краплин на ефективність обприскування і обґрунтування оптимальної дисперсності
- •4.2. Технологічний розрахунок робочих органів обприскувачів
- •4.2.1. Розрахунок параметрів баків і мішалок
- •4.2.2. Розрахунок параметрів насосів
- •4.2.3. Розрахунок параметрів розпилювальних пристроїв
- •4.3. Технологічний розрахунок робочих органів протруювачів
- •4.4. Технологічний розрахунок робочих органів обпилювачів
- •5.1. Подільники і стеблепідіймачі
- •5.1.1. Основи теорії, призначення, типи і застосування подільників
- •5.1.2. Основи теорії, призначення, типи і застосування стеблепідіймачів та гичкопідіймачів
- •5.2. Мотовила
- •5.2.1. Призначення, типи і застосування мотовил
- •5.2.2. Основи теорії та розрахунку мотовил
- •5.3. Різальні апарати
- •5.3.1. Призначення, типи і застосування різальних апаратів
- •5.3.2. Параметри, що впливають на різальну здатність ножа
- •5.3.4. Ротаційні різальні апарати з вертикальною віссю обертання. Типи. Основи теорії та розрахунку
- •5.3.6. Ротаційні різальні апарати з горизонтальною віссю обертання. Основи теорії та розрахунку
- •5.4. Вальцьові апарати
- •5.4.1. Типи і призначення вальцьових апаратів
- •5.4.2. Основи теорії та розрахунку вальцьових апаратів
- •5.5. Подрібнювальні апарати
- •5.5.1. Призначення, типи і застосування подрібнювальних апаратів
- •5.5.2. Основи теорії та розрахунку подрібнювачів кормозбиральних комбайнів
- •5.6. Транспортувальні пристрої жаток
- •5.6.1. Призначення, типи і застосування транспортувальних пристроїв жаток
- •5.6.2. Основи теорії та розрахунку транспортувальних пристроїв жаток
- •5.7. Обчісувальні пристрої
- •5.7.1. Призначення, типи і застосування обчісувальних пристроїв
- •5.7.2. Основи теорії та розрахунку обчісувальних пристроїв
- •5.8. Підбирачі
- •5.8.1. Призначення, типи і застосування підбирачів
- •5.8.2. Основи теорії та розрахунку підбирачів
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок зернозбиральних комбайнів
- •6.1. Молотильно-сепарувальні пристрої
- •6.2. Соломовідокремлювачі
- •6.2.1. Призначення і типи соломовідокремлювачів
- •6.2.2. Основи теорії та розрахунку соломовідокремлювачів
- •6.3. Очисники зерна
- •6.3.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи очисників зерна
- •6.4. Домолочувальні пристрої
- •6.4.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи домолочувальних пристроїв
- •6.5. Бункери для зерна
- •6.5.1. Елементи конструкції і параметри бункерів для зерна
- •6.5.2. Тривалість заповнення і розвантаження бункера
- •6.6. Продуктивність і пропускна здатність комбайна
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів для згрібання і пресування сіна
- •7.1. Типи робочих органів і процес згрібання сіна
- •7.2. Обґрунтування параметрів і режимів роботи поперечних граблів
- •7.4.1. Типи робочих органів пресів
- •7.4.2. Обґрунтування параметрів пресувальної камери
- •Основи теорії робочих процесів машин для збирання кукурудзи на зерно
- •8.2. Основні робочі органи кукурудзозбиральних машин
- •8.4. Пропускна здатність і швидкість обертання відокремлювальних вальців
- •8.5.1. Вибір розмірів і частоти обертання очисних вальців
- •Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна
- •9.1. Принципи очищення і сортування зерна
- •9.2. Способи очищення і сортування зерна
- •9.3. Фізико-механічні властивості зернових сумішей
- •9.3.1. Геометричні розміри насіння
- •9.3.2. Аеродинамічні властивості зернових сумішей
- •9.3.3. Інші властивості зернових сумішей
- •9.4. Робота плоских решіт
- •9.4.1. Умови переміщення матеріалу на решеті, що коливається
- •9.4.2. Умови проходження зерна крізь отвори решета
- •9.4.3. Повнота розділення зерна і режим роботи решіт
- •9.4.4. Кінематичний режим роботи решіт
- •9.4.5. Навантаження на решета та їх продуктивність
- •9.5. Робота циліндричного трієра
- •9.5.1. Теоретичні основи роботи трієра
- •9.5.2. Випадання зерна з комірки трієра і установлення приймального лотока
- •9.5.3. Режим роботи циліндричного трієра
- •9.5.4. Продуктивність трієра
- •9.6. Фрикційне очищення
- •9.7. Повітряні системи
- •9.7.1. Робочий процес у вертикальному каналі з нагнітанням повітря
- •9.7.2. Робочий процес похилого повітряного потоку
- •9.8. Теорія та розрахунок вентиляторів
- •9.8.1. Типи вентиляторів
- •9.8.2. Основне рівняння вентилятора
- •9.8.3. Вибір вентилятора
- •9.9. Основи теорії сушіння зерна
- •9.9.1. Властивості зерна як об’єкта сушіння
- •9.9.2. Загальна схема процесу сушіння
- •9.9.3. Режим роботи і продуктивність сушарок
- •Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
- •10.2. Основи розрахунку параметрів апаратів для зрізування гички та очищення головок коренеплодів
- •10.2.1. Апарати для зрізування гички
- •10.2.2. Очисники головок коренеплодів цукрових буряків на корені
- •10.3. Типи та основні параметри викопувальних робочих органів
- •10.3.1. Лемішні викопувальні робочі органи
- •10.3.2. Дискові викопувальні робочі органи
- •10.3.3. Роторні викопувальні робочі органи
- •10.4. Вибір, обґрунтування і розрахунок основних параметрів очищувальних робочих органів
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі
- •11.1. Машини і способи збирання картоплі
- •11.3. Типи та основні параметри підкопувальних робочих органів
- •11.4. Вибір та обґрунтування основних параметрів пруткового елеватора і грохота
- •11.5. Типи сортувальних робочих органів
- •11.6. Визначення основних параметрів сортувальної роликової поверхні
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону
- •12.1. Характеристика льону як об’єкта збирання
- •12.2. Машини і способи збирання льону
- •12.3.1. Типи бральних апаратів
- •12.3.2. Основи теорії бральних апаратів
- •12.4. Льонозбиральні комбайни
- •12.4.1. Типи і робочий процес льонозбиральних комбайнів
- •12.4.2. Вибір та обґрунтування основних параметрів обчісувальних апаратів
- •Список використаної літератури
Розділ 10
.. |
GJк |
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
2 |
− x |
2 |
− y |
2 .& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
mx = |
|
|
|
sin ωt − r |
− fт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
||||||||||||||
lb |
|
.2 |
|
|
|
.2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
. |
. 2 |
||||||||||||||||||||||
&& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x + y |
|
)(r − x − y |
|
)+ (xx + yy) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
& |
|
|
|
|
||
|
GJк |
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
3EJy(l) |
|
|
|
|
GJкΘ |
|
|
|
|
|
|
|
|
.2 |
. |
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
x sin ωt + |
|
|
|
|
cos ωt |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
y + mx |
|
|
+ my |
|
+ |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
lb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
lb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
& |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
.& |
|
&. |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
+ |
m(xx + yy) |
|
+ mω2R(x cos ωt |
− ysin ωt)−mg |
r2 − x2 − y2 |
|
× |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
r2 − x2 − y2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Rcos ωt; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
×r |
+ mω |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. |
|
|
3EJy(l) |
|
|
|
GJкΘ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos ωt − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
my |
= |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
&& |
|
|
l3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
− y |
− f |
|
|
|
|
r |
|
− x |
− y |
|
|
|
|
|
|
|
|
× |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
т |
.2 |
.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
. |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
r |
|
|
)(r |
2 |
|
|
− x |
2 |
|
− y |
2 |
) |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
|
+ y |
|
|
|
|
|
|
|
+ (xx + yy) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
GJк |
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
3EJy(l) |
|
|
|
|
GJкΘ |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
x sin ωt + |
|
|
|
|
cos ωt |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
y + mx |
|
|
+ my |
|
+ |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
lb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
lb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
& |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
&. |
|
&. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
+ |
m(xx + yy) |
|
+ mω2R(x cos ωt |
− ysin ωt)−mg |
r2 − x2 − y2 |
|
× |
(10.42) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
r2 − x2 − y2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Rsin ωt, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
×r |
−mω |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де m — маса очисної лопаті; fт — коефіцієнт тертя лопаті по поверх-
ні головки коренеплоду; ω — кутова швидкість обертання привідно- го вала очисника; R — радіус точки контакту C відносно осі обер- тання.
10.3.Типи та основні параметри викопувальних робочих органів
Викопувальні робочі органи для коренеплодів цукрових буряків здійснюють викопування вирізуванням (руйнуванням) шару ґрунту разом із коренеплодами (навколо коренеплодів), їх захопленням і передаванням на очисні та транспортувальні робочі органи.
400
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
Отже, робочий процес викопування коренеплодів передбачає, як мінімум, дві послідовні операції — руйнування ґрунту і створення для коренеплодів потрібного зусилля вилучення.
Основні розрахунки викопувальних робочих органів зводяться до визначення геометричних параметрів елементів для руйнування ґрунту і (або одночасно) елементів, які створюють для різних за роз- мірами та формою коренеплодів зусилля вилучення.
У загальному випадку вилучення коре- неплодів буряків із ґрунту забезпечувати- меться за таких умов. Покажемо, які сили діятимуть на коренеплід буряка при його вилученні з ґрунту. Складемо схему знахо- дження коренеплоду буряка в ґрунті (рис. 10.16). Віднесемо тіло коренеплоду до сис- теми координат xOz і позначимо сили, що
діють на нього в процесі вилучення: Рв —
сила вилучення; P — сила опору, яку мож- на розкласти на Pz — силу опору верти-
кальному переміщенню і Px — силу опору
горизонтальному переміщенню. Оскільки вилучення коренеплоду відбудеться при поступальному переміщенні викопуваль-
ного робочого органа в напрямку осі х (при поступальному русі ко- ренезбиральної машини), то сила вилучення Рв відхилиться від
вертикалі на кут δ.
У проекціях на осі x, y система диференціальних рівнянь руху коренеплоду при вилученні з ґрунту матиме такий вигляд:
.. |
= Pв sin δ − Px ; |
|
|
mx |
|
||
&& |
|
|
(10.43) |
.. |
= Pв cos δ −mg |
||
mz |
− Pz . |
|
|
&& |
|
|
|
Якщо проаналізувати друге рівняння системи (10.43), то вилу- чення коренеплоду буряка з ґрунту відбудеться за такої умови:
|
Pz |
.. |
|
|
|
|
&& |
|
|
||
P ≥ |
+ |
m(g + z) |
. |
(10.44) |
|
cos δ |
|
||||
в |
|
cos δ |
|
Якщо в перше рівняння замість сили опору горизонтальному пе- реміщенню Px підставити його допустиме значення [Px ], то отри-
маємо значення сили вилучення коренеплоду буряка з ґрунту за умови його непошкодження:
401
Розділ 10
|
[ |
P |
|
.. |
|
|
|
|
&& |
|
|
||
P ≤ |
x ] |
+ |
mx |
. |
(10.45) |
|
sin δ |
|
|||||
в |
|
sin δ |
|
Отже, вирази (10.44) і (10.45) у загальному випадку є аналітич- ними умовами вилучення коренеплоду буряка з ґрунту без пошко- дження.
10.3.1. Лемішні викопувальні робочі органи
Лемішними викопувальними робочими органами є два симетрич- но розміщені лемеші, встановлені під певними кутами один до од- ного та до напрямку руху.
Розглянемо схему лемішного викопувального робочого органа (копача) у вигляді двох спарених тригранних клинів (рис. 10.17).
Під час руху по рядку ко- ренеплодів буряків клини руйнують шар ґрунту, який разом із коренеплодами про- ходить крізь звужене русло копача, утворене внутрішніми поверхнями клинів. Оскільки клини встановлені під певни- ми кутами, то взаємодія шару ґрунту разом із коренеплодом буряка з боковими поверхня- ми клинів при їх поступаль- ному русі відбувається таким чином, що шар ґрунту стиска- ється з боків і деформується. Для коренеплодів буряків у разі подальшого їх руху між
робочими поверхнями, що звужуються, створюються відповідні зу- силля вилучення з ґрунту.
Позначимо точками A, B, C і A1 , B1 , C1 вершини кутів, що
утворюють внутрішні площини клинів, або робочі русла лемішного копача. Робочу поверхню тригранного клина віднесемо до просторо- вої системи координат xOyz таким чином, щоб вісь х збігалася з на- прямком переміщення клина, а вісь z спрямовувалася вертикально вгору. Лінії перетину площин клина з координатними площинами АВ, ВС і AC утворюють відповідні кути α, β і γ.
Якщо здійснити переріз клинів горизонтальною площиною, то кут 2γ — кут атаки; поперечно-вертикальною площиною, то 2β — кут розхилу; поздовжньо-вертикальною площиною, то α — кут рі- зання. У цілому значення цих кутів визначають якість виконання
402
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
технологічного процесу викопування коренеплодів буряків з ґрунту. Двогранний кут ε між площинами ABC і A1B1C1 — це кут макси-
мального розкриття робочої поверхні копача, а i — кут відхилення
від вертикалі площини максимального розкриття. Між цими кутами існують певні співвідношення:
tg β = tg |
ε |
cosi; |
|
||||
|
|
|
|||||
2 |
|
||||||
|
|
ε |
|
|
|
(10.46) |
|
tg γ = tg |
|
|
cosi; |
||||
|
2 |
||||||
tg α = tg i |
= |
tg γ |
. |
|
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
tg β |
|
Дослідженнями встановлено, що оптимальні значення цих кутів становлять: β = 50…55°, γ = 14…15° і α = 10…15°.
Процес взаємодії робочих поверхонь лемішного копача з ґрунтом подібний до роботи двогранного клина, який було розглянуто рані- ше. Маючи кут різання α, часточки ґрунту рухаються по прямих, паралельних прямим AB і A1B1 . Якщо коефіцієнт тертя ґрунту по
робочій поверхні двогранного клина дорівнює f, то для лемішного копача це буде його зведене значення:
|
′ |
|
f |
|
|
|
|
f |
= |
sin |
ε . |
(10.47) |
|||
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
Задня частина лемішного копача містить зазор CC1 , величина
якого має враховувати мінімальні діаметри коренеплодів буряків (особливо їхніх хвостових частин, які мають проходити крізь цей зазор без пошкодження) і становить 30…40 мм. Довжина робочого русла копача має бути не меншою за l, де
l ≥ (CC1) ctg γ. |
(10.48) |
Відстань між носками лемешів AA1 беруть якомога меншою,
оскільки вона визначає ширину ґрунту, яка підкопується, а тому фактично визначає кількість ґрунту, що подаватиметься в машину разом із коренеплодами буряків. Проте ця відстань зумовлює ймо- вірність пошкоджень коренеплодів у разі їх відхилення від осьової лінії рядка, ускладнює водіння коренезбиральної машини по ряд- ках буряків тощо.
Розрахункова відстань між носками лемешів має становити
AA1 = dк + 2∆0 + 2т, |
(10.49) |
403
Розділ 10
де dк — максимальний діаметр коренеплоду цукрового буряка; ∆0 = 60 мм — допустиме зміщення коренеплоду від осі рядка; m —
ймовірне відхилення копача від осі рядка, зумовлене точністю во- діння.
Максимальне розкриття лемешів, тобто відстань AA1, має бути
180…220 мм.
Характер деформації ґрунту під час роботи лемішних копачів ви- значається такими чинниками, як значення кута різання α, влас- тивості ґрунту тощо. Причому цілком очевидно, що при збільшенні цього кута збільшується деформація ґрунту. Проте збільшення ку- та α призводить також до зростання горизонтальних переміщень ґрунтових частин, які можуть спричинити зламування коренеплодів буряків під час їх викопування. Тому граничне значення кута різан- ня для лемішних копачів визначають за таким співвідношенням:
αmax |
= 45° − |
1 arctg |
f |
|
. |
(10.50) |
|
ε |
|||||
|
|
2 |
sin |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У разі збільшення кута різання α понад це значення зменшуєть- ся вертикальний рух частин ґрунту і різко збільшуються горизон- тальні переміщення, що призводить до втрат і пошкоджень корене- плодів буряків під час збирання.
Глибина ходу лемішних копачів у ґрунті має становити
110…120 мм.
Розглянемо взаємодію коренеплоду з поверхнями лемешів у зву- женому руслі копача і складемо диференціальні рівняння руху ко-
|
ренеплоду |
при |
безпо- |
|
|
середньому |
вилученні |
||
|
з ґрунту. При цьому |
|||
|
сили взаємодії корене- |
|||
|
плоду з робочими по- |
|||
|
верхнями |
клинів бу- |
||
|
дуть подібними до сил |
|||
|
взаємодії |
шару |
ґрунту |
|
|
з робочими |
поверхня- |
||
|
ми клинів. Тому вва- |
|||
|
жатимемо ці сили од- |
|||
|
наковими, а отже, ви- |
|||
|
лучення |
коренеплодів |
||
|
із ґрунту здійснювати- |
|||
|
меться під дією сил, |
|||
Рис. 10.18. Силова взаємодія коренеплоду |
зображених |
на |
рис. |
|
з клинами лемішного копача |
10.18. |
|
|
|
404
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
Складемо диференціальне рівняння руху коренеплоду. У вектор- ній формі воно має такий вигляд:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ma = N |
G + NG + NI + NI |
2 |
+Q + Rx + Rz + F1 + F2 +Gк, (10.51) |
|||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
де m — маса коренеплоду; |
a |
|
— прискорення вилучення корене- |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
x , |
|
|
|
— відповідно горизонтальна і вертикальна |
||||||||||||||||||||||
плоду з ґрунту; R |
Rz |
складові сили опору R зчеплення коренеплоду з ґрунтом; F1 , F2 —
сумарні сили тертя, які виникають під час руху коренеплоду по ро- бочій поверхні відповідно клинів A1B1C1 і A2B2C2 ; Gк — вага коре-
неплоду. Очевидно, що
F1 = f1 (NG1 + NI1 ); (10.52)
F2 = f1 (NG2 + NI2 ),
де f1 — коефіцієнт тертя бокової поверхні коренеплоду по поверхні
клинів.
Запишемо диференціальне рівняння (10.51) у декартовій системі координат xOyz. Оскільки складові нормальних реакцій робочих
поверхонь клинів A1B1C1 і A2B2C2 на вісь Oy однакові за значен-
ням і протилежні за напрямком, то вилучення коренеплоду з ґрунту відбувається фактично в площині xOz , а тому диференціальне рів-
няння руху коренеплоду (10.51) у векторній формі зводиться до сис- теми двох диференціальних рівнянь такого вигляду:
mx = N + N + N + N −Q − R + F + F ; |
|
||||||
&& |
G1x |
G2x |
I1x |
I2x |
x 1x 2x |
(10.53) |
|
&& |
= NG |
+ NG |
+ NI |
+ NI |
|
|
|
mz |
2z |
− Rz − F1z − F2z −Gк. |
|
||||
|
1z |
2z |
1z |
|
|
|
Визначимо проекції сил, що входять у цю систему диференціа- льних рівнянь, насамперед проекції нормальних реакцій поверхонь
клинів A1B1C1 |
і |
A2B2C2 на осі x і z. Спочатку знайдемо проекції |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
статичних частин нормальних реакцій N |
G |
і NG : |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
NG tg γ |
|
, |
|
(10.54) |
|||||
|
|
NG |
= NG |
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1x |
2x |
|
tg2γ +1 + tg2β |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
або |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NG |
= |
NG |
= |
|
|
G tg γ |
|
|
|
|
|
; |
(10.55) |
||
2(cos θ − f sin θsin γ) |
tg2 |
|
|||||||||||||
1x |
|
2x |
|
γ +1 + tg2β |
|
405
Розділ 10
|
|
|
|
|
NG tg β |
|
|
, |
|
|
NG |
= NG |
= |
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1z |
2z |
|
tg2γ +1 + tg2β |
||||
|
|
|
|
|
|||||
або |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NG |
= NG |
= |
|
|
Gtg β |
|
|
|
. (10.56) |
2(cos θ − f sin θsin γ) |
tg2 |
|
|||||||
1z |
2z |
|
γ +1 + tg2β |
Аналогічно знайдемо проекції на осі x і z нормальних складо- вих від сил інерції NI1 і NI2 рухомого шару ґрунту:
NI |
= NI |
2x |
= |
|
abγоб |
v2 |
sin θsin γtg γ |
|
|
; |
(10.57) |
|
|
|
|
|
|
||||||||
1x |
|
|
|
g |
(cos θ − f sin θsin γ) tg2γ +1 + tg2β |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
NI |
= NI |
|
= |
abγоб |
v2 |
sin θsin γtg β |
|
. |
(10.58) |
|||
|
|
(cos θ − f sin θsin γ) tg2 |
|
|||||||||
1z |
|
2z |
|
|
g |
γ +1 + tg2β |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оскільки сили тертя напрямлені у протилежному напрямку до траєкторій відносного руху шару ґрунту та коренеплоду по поверх-
нях клинів A1B1C1 і A2B2C2 (паралельно прямим A1O1′ їхні проекції на осі координат x, y, z дорівнюватимуть
F1x |
= F1 (cos2 γ + sin2 γcosθ); |
||
F |
= −F cos γsin γ(1 − cos θ); |
||
1y |
1 |
|
|
F1z |
= −F1 sin γsin θ; |
||
|
|||
F2x |
|
|
|
= F2 (cos2 γ + sin2 γcos θ); |
|||
F2y = F2 cos γsin γ(1 − cos θ); |
|
||
|
|||
F |
= −F sin γsin θ. |
|
|
|
|||
2z |
2 |
|
Зробимо такі позначення:
і A2O2′ ), то
(10.59)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
N |
1 |
= NG |
+ NI |
N2 |
= NG |
+ NI |
||||||||||||||||
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
G |
|
|
I ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||
F1 |
= F |
+ F |
|
F2 |
= FG |
+ FI |
|
|||||||||||||||
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
Тоді
406
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
N1x = NG |
|
+ NI |
|
; |
N2x = NG |
|
+ NI |
2x |
; |
||||
1x |
1x |
|
2x |
|
|
|
|
|
|||||
F1x = FG |
+ FI |
; |
|
F2x = FG |
|
+ FI |
2x |
; |
|
|
|||
1x |
|
1x |
|
; |
2x |
|
|
|
|
; |
|||
N1z = NG |
|
+ NI |
|
N2z = NG |
|
+ NI |
2z |
||||||
1z |
1z |
|
2z |
|
|
|
|
|
|
||||
F1z = FG |
+ FI |
; |
|
F2z = F |
+ FI |
2z |
|
. |
|
|
|||
1z |
|
1z |
|
|
G2z |
|
|
|
|
|
|
Отже, система диференціальних рівнянь (10.53) після підстанов- ки всіх знайдених величин набирає такого вигляду:
mx = N1x + N2x − Rx + F1x + F2x −Q; |
|
|
&& |
|
(10.60) |
&& |
||
mz |
= N1z + N2z − Rz − F1z − F2z −Gк. |
|
Очевидно, що вилучити коренеплід з ґрунту можна за умови
|
|
|
|
N1z + N2z − F1z − F2z −Gк > Rz , |
|
|
|
(10.61) |
|||||||||
або, врахувавши (10.56), (10.58) і (10.59), отримаємо |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
tg β |
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
2abγ v2 sin θsin γ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
об |
|
|
|
− |
2 |
|
2 |
|
cos θ − f sin θsin γ |
g (cos θ − f sin θsin γ) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tg γ +1 + tg β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Gf sin θsin γ |
|
2abγ |
об |
v2 sin2 θsin2 γf |
|
|
|
|
|||||||
|
− |
1 |
|
|
|
|
− |
|
|
1 |
−G |
> R . |
(10.62) |
||||
|
cos θ − f sin θsin γ |
g |
(cos θ − f sin θsin γ) |
||||||||||||||
|
|
|
к |
z |
|
За виконання умови (10.62) відбудеться вилучення коренеплоду з ґрунту. Ліва частина виразу (10.62) є виразом для сили вилучення коренеплоду в напрямку осі Oz за умови безпосереднього контакту
коренеплоду з лемешами.
Якщо двічі зінтегрувати систему диференціальних рівнянь (10.60), то отримаємо значення проекцій швидкості на осі x та z і
переміщення коренеплоду в напрямку цих осей як функцій від часу t. Перші інтеграли дорівнюватимуть
|
.& |
|
1 |
(N1x |
|
+ N2x − Rx + F1x + F2x −Q)t +C1 |
; |
|||||||
|
= m |
|
||||||||||||
|
x |
|
||||||||||||
|
.& |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.63) |
|
(N1z |
|
+ N2z − Rz − F1z − F2z −Gк )t + L1 , |
|||||||||||
|
= m |
|
||||||||||||
а другі — |
z |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
|
|
x = |
1 |
(N |
|
+ N |
2x |
− R + F |
+ F |
−Q) |
+C t +C ; |
|||||
m |
|
2 |
||||||||||||
|
|
1x |
|
|
x |
1x |
2x |
|
1 |
2 |
||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
(10.64) |
z = |
(N |
|
+ N |
2z |
− R − F |
− F |
−G ) |
+ L t + L , |
||||||
m |
|
2 |
||||||||||||
|
|
1z |
|
z |
1z |
2z |
к |
1 |
2 |
|||||
де C1 , C2 , L1 , L2 — довільні сталі. |
|
|
|
|
|
407
Розділ 10
Щоб визначити довільні сталі, потрібно задати початкові та гра-
ничні умови: |
|
|
|
при t0 = 0 |
.& |
&. |
|
|
= 0; |
||
при t = t1 |
x = x0 ; z = −h; x = |
0; z |
|
.& |
= v1 , |
||
|
x = x1; z = 0; x1 |
де t0 — момент початку вилучення коренеплоду; t1 — кінцевий момент вилучення коренеплоду; x0 — відстань вертикальної осі коренеплоду від початку координат у момент часу t0 ; x1 — відстань
вертикальної осі коренеплоду від початку координат у кінцевий момент вилучення t1; h — глибина знаходження коренеплоду в
ґрунті; v1 — швидкість коренеплоду в кінцевий момент вилучення.
Урахувавши початкові умови, отримаємо значення довільних сталих:
C1 = 0; L1 = 0; C2 = x0 ; L2 = −h. |
(10.65) |
Після підстановки (10.65) у (10.63) і (10.64) отримаємо |
|
.& |
|
1 |
|
(N1x + N2x − Rx + F1x + F2x −Q)t; |
|
(10.66) |
|||||||||||
x = m |
|
||||||||||||||||
.& |
|
|
1 |
|
(N1z + N2z − Rz − F1z − F2z −Gк )t; |
|
(10.67) |
||||||||||
z |
= m |
|
|||||||||||||||
x = |
1 |
(N |
+ N |
2x |
− R + F |
+ F |
−Q)t2 |
+ x |
; |
(10.68) |
|||||||
m |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1x |
|
x |
1x |
2x |
|
2 |
0 |
|
|
|||
z = |
1 |
(N |
+ N |
2z |
− R − F |
− F |
−G |
)t2 |
− h. |
(10.69) |
|||||||
m |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1z |
|
z |
1z |
2z |
к |
2 |
|
|
|
У вирази (10.66) – (10.69) підставимо отримані значення для сил (10.55) – (10.59). Виконавши необхідні перетворення, матимемо
. = 1
x& m
+
|
|
tg γ |
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
2abγобv |
2 |
sin θsin γ |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
(cos θ − f sin θsin γ) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|||||||||||||||
tg γ +1 + tg |
|
β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
+ |
Gf1 (cos2 γ + sin2 γcos θ) |
+ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2f1abγобv |
2 |
sin θsin γ(cos |
2 |
γ + sin |
2 |
γcosθ) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
− 2abk |
|
− R t; |
(10.70) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
g (cos θ − f sin θsin γ) |
|
|
|
|
|
|
|
уд |
x |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
408
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
|
. |
|
1 |
|
|
|
|
tg β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
2abγ |
об v |
|
2 |
sin |
θsin |
γ |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
z |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
& |
|
m |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
g (cos |
θ − f sin θsin γ) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
tg γ +1 + tg |
|
|
|
β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Gf1 sin θsin γ |
|
|
|
2f1abγобv |
2 |
sin |
2 |
θsin |
2 |
γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
− |
|
|
|
−G |
|
− R t; |
|
(10.71) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
g (cos θ − f sin θsin γ) |
|
|
к |
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
tg γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
2abγ |
|
v |
2 |
sin |
θsin |
γ |
|
|
|
|||||||||||
x |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
об |
|
|
+ |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
m |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g (cos |
θ − f sin θsin γ) |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
tg γ +1 + tg |
|
|
|
β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Gf1 (cos2 γ + sin2 γcos θ) |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
2f1abγобv |
2 |
sin θsin γ |
(cos |
2 |
γ + sin |
2 |
γcos θ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
+ |
|
|
|
|
|
− 2abk |
|
|
− R |
|
t2 |
+ x |
|
; (10.72) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
g (cos θ − f sin θsin γ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уд |
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
tg β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
2abγ |
|
|
2 |
sin |
θsin |
γ |
|
|
|
||||||||||||
|
z |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
об |
|
|
|
− |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
m |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g (cos |
θ − f sin θsin γ) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
tg γ +1 + tg |
|
|
|
β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Gf1 sin θsin γ |
|
|
|
2f1abγобv |
2 |
sin |
2 |
θsin |
2 |
γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
− |
|
− |
|
|
|
−G |
− R |
|
t |
|
− h. |
|
|
(10.73) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
cos θ − f sin θsin γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
g (cos θ − f sin θsin γ) |
|
|
к |
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Із рівняння (10.69) можна визначити час t1 |
вилучення корене- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
плоду з ґрунту: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2mh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.74) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N1z + N2z − F1z − F2z − Rz −Gк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Підставимо у вираз (10.74) отримані вище значення сил, що до нього входять. Після ряду перетворень отримаємо таке значення
часу t1 :
t1 = |
|
|
2mgh(cos θ − f sin θsin γ) |
tg2γ +1 + tg2β |
|
|
|
(Gg + 2abγобv2 sin θsin γ)(tg β − sin γsin θf1 tg2γ +1 + tg2β)− |
|
||||||
|
|
|
|
|
. |
(10.75) |
|
|
|
−(R |
+G )q(cosθ − f sin θsin γ) |
tg2γ +1 + tg2β |
|||
|
|
z |
к |
|
|
|
|
409
Розділ 10
Оскільки t1 є часом вилучення коренеплоду з ґрунту лемішним
копачем, то вираз (10.75) можна використати для визначення про- дуктивності агрегату для викопування коренеплодів.
Якщо умова (10.62) не виконується, тобто є протилежна нерів- ність, то коренеплід залишається зв’язаним з ґрунтом і його руху вздовж осі Oz не відбувається. Проте під дією сил, що входять у пер- ше рівняння системи (10.60), а саме сили
Px = N1x + N2x + F1x + F2x −Q, |
(10.76) |
які долають силу опору Rx , що зв’язує коренеплід з ґрунтом, коре-
неплід згинається як консольна балка, оскільки верхня частина ко- ренеплоду зміщуватиметься у бік дії сили Px на деяку критичну
величину, після чого коренеплід може зламатися.
Отже, існує допустима сила [Px ], при якій коренеплоди не по- шкоджуються (не зламуються). У рівняння (10.76) замість сили Px підставимо її допустиме значення [Px ] :
|
[Px ] |
= N1x + N2x + F1x + F2x −Q, |
|
|
(10.77) |
|||||||||||
або, беручи до уваги введені вище позначення, отримаємо |
||||||||||||||||
[Px ]=NG |
+NG |
+NI |
|
+NI |
2x |
+FG |
+FG |
+FI |
+FI |
2x |
−Q. (10.78) |
|||||
1x |
|
|
2x |
1x |
|
1x |
|
2x |
|
1x |
|
|
||||
Отже, враховуючи симетричне розміщення клинів, матимемо |
||||||||||||||||
[Px ] |
= 2NG |
+ 2NI |
|
|
+ 2FG |
|
+ 2FI |
−Q. |
|
(10.79) |
||||||
|
|
|
|
1x |
|
1x |
|
1x |
|
1x |
|
|
|
|
||
Перепишемо вираз (10.79) таким чином: |
|
|
|
|
|
|||||||||||
2NI |
|
+ 2FI |
= [Px ] |
− 2NG |
|
− 2FG |
+Q. |
|
(10.80) |
|||||||
|
1x |
|
1x |
|
|
|
|
1x |
|
1x |
|
|
|
|
Замінивши сили, що входять у вираз (10.80), їхніми значеннями, матимемо
2abγоб |
v2 sin θsin γtg γ |
+ |
||
g |
|
(cos θ − f sin θsin γ) tg2γ +1 + tg2β |
||
+2f |
abγобv2 sin θsin γ(cos2 γ + sin2 γcos θ) |
|
= |
|
1 |
|
g (cos θ − f sin θsin γ) |
|
|
|
|
|
410
Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
= [Px ]− |
|
G tg γ |
|
− |
|
|
|
(cos θ − f sin θsin γ) tg2γ +1 + tg2β |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
− |
f1G (cos2 γ + sin2 γcos θ) |
+ 2abk |
|
. |
(10.81) |
|
|
|
|
|||||
|
|
(cos θ − f sin θsin γ) |
уд |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Із виразу (10.81) визначаємо швидкість v поступального руху ле- мішного копача, при якій не пошкоджуватимуться (не обламувати- муться) коренеплоди:
v = |
g ([Px ]+ 2abkуд )(cos θ − f sin θsin γ) |
tg2γ +1 + tg2β − gG tg γ − |
||||
|
|
|
|
× |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
2abγоб sin θsin γ tg γ + f1 (cos2 γ + sin2 γcos θ) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−f1 gG (cos2 γ + sin2 γcosθ) |
tg2γ +1 + tg2β |
. |
(10.82) |
|
|
|
× tg2γ +1 + tg2β |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отже, остаточно визначено кінематичні параметри вилучення коренеплодів із ґрунту лемішним копачем, які виражені через його геометричні параметри і враховують умови якісного виконання цьо- го технологічного процесу.
Для практичного використання виразу (10.82) потрібно визначи- ти зв’язок між двогранним кутом θ і кутами β та γ, які фактично ви- значають усі кутові параметри клинів, оскільки третій кут α можна
визначити через кути β і γ. Як бачимо з рис. 10.18,
tg α = |
O1B1 |
, |
(10.83) |
|||
O A |
||||||
або |
1 |
1 |
|
|
||
|
tg γ |
|
|
|
||
tg α = |
. |
|
(10.84) |
|||
|
|
|||||
|
|
tg β |
|
|
Таким чином, кут θ повинен бути визначений через кути β і γ. Згідно з рис. 10.18 можна отримати такі співвідношення:
tg θ = |
O1B1 |
(10.85) |
||
O M |
1 |
|
||
та |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
O1M1 = O1 A1 sin γ . |
(10.86) |
411
Розділ 10
Отже,
tg θ = |
|
|
O1B1 |
, |
||
O A sin γ |
||||||
|
1 |
1 |
|
|
||
або |
|
|
|
|
|
|
tg θ = |
|
1 |
|
|
||
cos γtg β |
|
|
||||
і |
|
|
|
cosβ |
|
|
tg θ = |
|
|
|
, |
||
|
sinβcos γ |
|||||
|
|
|
звідки остаточно отримаємо значення кута θ:
θ = arctg |
cosβ |
. |
|
sinβcos γ |
|||
|
|
(10.87)
(10.88)
(10.89)
(10.90)
Таким чином, змінюючи геометричні параметри клинів леміш- ного копача, а саме кути β і γ, на підставі отриманих вище аналіти- чних залежностей, можна знаходити потрібні кінематичні парамет- ри лемішного викопувального робочого органа без пошкодження коренеплодів. Так, використовуючи вираз (10.62), можна знайти залежність допустимої швидкості v поступального руху копача від зміни його кутів β і γ при незмінних усіх інших заданих його конс- труктивних параметрах, що входять у вираз (10.62).
Згідно з програмою для ЕОМ виконано розрахунки допустимої швидкості v руху лемішного копача за умови непошкодження коре- неплодів цукрових буряків, при різних значеннях кутів γ та кількох фіксованих значеннях кутів β.
Вихідні дані для розрахунків такі:
Параметр |
α |
[Px] |
γоб |
f |
f1 |
g |
Значення |
0,12 м |
200 Н |
11 000 Н/м3 |
0,6 |
0,5 |
9,81 м/с2 |
При цьому деякі конструктивні параметри лемішного копача та технологічного процесу, який він виконує, пов’язані між собою та- кими залежностями:
y ширина деформованого шару ґрунту
b = a tg β = 0,12tg β; |
|
|
(10.91) |
|||
y вага шару ґрунту |
|
|
|
|
|
|
G = γ |
об |
a2 (2a tg β + 0,05) |
|
tg β |
. |
(10.92) |
|
|
|||||
|
|
sin γ |
|
412