Лекція 5 Розрахунок посівних машин

1. Розрахунок висівних апаратів

Аналіз роботи та розрахунок висівних апаратів розглянемо на прикладі котушкового висівного апарату. Схема котушки, яка обертається і корпуса з насінням зображена на рис.5.1. Котушка обертається навколо осі з кутовою швидкістю  і своїми виступами захоплює насіння, яке потрапляє у жолобки, далі насіння виводить із корпуса і направляє у насіннєпровід. При цьому можна виділити такі зони: зона І, де насіння рухається під дією власної ваги; зона ІІ – розміщена в жолобках котушки, у цій зоні насіння рухається примусово разом із котушкою; зона ІІІ розміщена навколо котушки, де знаходиться так званий „активний шар”, у цьому шарі рух насіння зумовлюється силами тертя (внутрішнього тертя). Цей шар характеризується деякою товщиною , при чому те насіння, яке дотикається до ребер котушки, рухається із швидкістю, яка близька до колової швидкості котушки. У міру відділення від котушки швидкість зменшується, оскільки рух, який передається силами внутрішнього тертя, поступово затухає і на відстані від ребер котушки швидкість руху насіння стає рівною 0. За шаром товщиною розташовується четверта зона, яку називають мертвим шаром, тому при конструюванні котушкового апарату необхідно прагнути, щоб днище корпуса було на межі активного та мертвого шарів. Для різних культур товщина активного шару різна (наприклад, у пшениці активний шар менший, а у проса – більший)

Рис. 5.1. Схема роботи котушкового висівного апарату

Важливим показником при розрахунку котушкового висівного апарату є робочий об’єм насіння, висіяний котушкою за один оберт і визначається

,

де – довжина робочої частини котушки, м;

– коефіцієнт заповнювання жолобів;

і – площа відповідно жолобів і активного шару, м².

Площа активного шару рівна площі кільця із внутрішнім діаметром, який рівний зовнішньому діаметру котушки , та зовнішнім - .

За один оберт котушки повинно бути висіяна насіння, де – маса насіння, що висівається за один оберт колеса, а – передавальне відношення механізму передачі руху від привідного колеса сівалки до вала висівних апаратів. Маса насіння, що повинна висіватись за один оберт колеса становить

,

де – діаметр колеса, м;

– ширина захвату сівалки, м;

– норма висіву, кг/га

– кількість висівних апаратів,

- коефіцієнт ковзання коліс по ґрунту.

Використовуючи вище наведені формули, можна записати рівність

,

де - об’ємна маса насіння, кг/м³.

З вище наведеної залежності знаходимо робочу довжину котушки

.

Ця залежність зв’язує всі основні конструктивні та технологічні параметри сівалок і дозволяє визначити робочу довжину котушки висівного апарату, враховуючи максимальну норму висіву.

2. Основи теорії сошників

Робота сошників містить три фази: утворення борозенки; розміщення в ній насіння; часткова або повна заробка насіння в ґрунт. Форма і розміри борозенки, яку виконують сошники, залежать від положення обертових дисків у дводискового сошника і параметрів клина, який утворюють наральник анкерного чи килевидного сошників.

Розглянемо сили, які діють на сошник з гострим і тупим кутом входження у ґрунт. Якщо кут входження сошника у ґрунт гострий (рис.5.2, а), то рух частинки вверх сошником можливий, коли

,

тобто має виконуватись умова

,

або

,

де  - кут тертя ґрунту по матеріалу лапи.

а б

Рис. 5.2. Схема дії сошника на ґрунт: а – з гострим кутом входження; б – з тупим кутом входження

При такому куті підйому частинки ґрунту ідуть вверх лобовою гранню сошника. Кут забезпечує розпушення ґрунту, але сошник заглиблюється в ґрунт утворюючи нерівний хвилястий мікрорельєф. Це явище не бажане, тому реальний кут входження повинен бути більшим розрахованого.

Якщо кут входження тупий, то одержуємо наступну умову

,

або

.

У другому випадку рух ґрунтової частинки по сошнику буде відбуватись за виконання умови (5.9). Аналізуючи це рівняння, можна зробити висновок, про те, що частинки ґрунту будуть підминатись сошником, а сам сошник буде прагнути вийти з ґрунту, що також не бажано. Отже, оптимальним буде значення кута , яке буде визначатись межами

.

Зокрема, для чорнозему, враховуючи кут тертя чорнозему по металу, встановлено, що .

Для дводискових сошників на розміри та форму борозенки впливають не тільки кут між дисками, але й висота розміщення точки дотику кромок дисків. Нехай, точка М стику дисків знаходиться на висоті, яка визначається кутом  , нахилу радіуса до вертикалі (рис.5.3). Якщо позначити кут розтину дисків сошника через , та переріз дисків А-А сумістити з горизонтальною площиною, то відстань ВС буде половиною ширини борозенки, яку утворює сошник. З ВМС можна записати, що

,

.

Рис. 5.3. Схема дводискового сошника

З отримаємо

.

Із (5.11) і (5.13) та з урахуванням того, що подвоєна віддаль рівна ширині борозенки , яка утворюється сошником, отримаємо

.

Коли точка дотику М піднята надто високо, тобто , то кожен з дисків працює окремо, проводячи самостійну борозенку, що аналогічно недопустимо. Із виразу для визначення можна знайти кут розтину дисків . Оскільки висота точки дотику дисків над опорною площиною становить

,

то

.

Розміщення насіння в борозенці залежить не тільки від глибини ходу сошника, але й від характеру осипання ґрунту. Для покращення рівномірності розподілу насіння за глибиною у сошниках використовують пластини відбивачі.