Факторы влияющие на износ режущей кромки дисковых почвообрабатывающих орудий

В процессе выполнения технологического процесса обработки почвы рабочие органы почвообрабатывающих и посевных машин изнашиваются, т.е. изменяется их первоначальные размеры и форма режущих кромок. Закономерности изменения параметров рабочих органов зависят от условий работы и таких факторов как [1], материал детали, геометрические параметры диска, силы действующие на диск, скорость передвижения, угол атаки и свойства почвы (рис. 1). Основное влияние на процесс изнашивания режущей кромки дисковых поч- вообрабатывающих орудий оказывает истирающая способность (абразивность) почвы.

Ключевую роль в истирающей способности играет гранулометрический состав: у песчаных почв истирающая способность выше, у глинистых меньше. Наиболее интенсивное изнашивание режущей кромки по массе (130…225 г/га) наблюдается на песчаных почвах с большим количеством каменистых включений. При дисковании песчаных и супесчаных почв без каменистых включений интенсивность изнашивания дисковых рабочих органов колеблется в пределах 80…130 г/га [2, 3].

Рис. 1. Схема сил действующих на дисковый рабочий орган

Р – усилие поджатия диска; Ркр – усилие на перекатывание; F – сила трения; N – давление почвы на диск

Наряду с гранулометрическим составом значительное влияние на интенсивность изнашивания оказывает твердость и влажность почвы.

Параметры твердости и влажности взаимозависимы (рис. 2). При снижении влаж- ности повышается твердость почвы и наоборот. При увеличении влажности почв с 4 до 12 процентов их твердость снижалась в 6…10 раз [4].

Рис. 2. Изменение коэффициента трения и почвы по стали в зависимости от влажности: 1 – песчаный грунт; 2 – супесчаные почвы; 3 – средний суглинок; 4 – тяжелые суглинки и глины [5]

В работе [5] установлено, что между твердостью и влажностью почвы имеется обратная корреляционная связь с коэффициентом корреляции 0,9…1,0. Изменение этих параметров двояко влияет на изнашивающую способность почв. С одной стороны, с повышением твердости почв их изнашивающая способность должна возрастать вследствие увеличения давления в зоне контакта абразивной частицы и микроучастка поверхности рабочего органа.

При определенных уровнях влажности почвы интенсивность изнашивания достигает максимальных значений, а затем уменьшается. По экспериментальным данным [1], при изменении влажности от 0 до 5…6% наблюдается резкое снижение твердости почвы и некоторое снижение интенсивности изнашивающей способности.

С увеличением влажности с 6 до 12% интенсивность изнашивания возрастает в 3,5…4 раза. При этом степень фиксации частиц за счет уплотнения почвенной массы возрастала (по сравнению с почвой влажностью 5%) на 30…40%. Эти данные косвенно подтверждаются и графиком представленным на рис. 2., так как с изменением влажности меняется и коэффициент трения почвы по стали. При дальнейшем увеличении влажности значительно снижается твердость почвы и ее изнашивающая способность, при этом на изнашиваемой поверхности обнаруживались очаги коррозии.

Кроме влажности на процесс коррозии почвообрабытывающих орудий будут влиять и внесенные в почву минеральные удобрения, так в работе [1] установлено, что скорость протекания коррозионных процессов будет повышается с увеличением кон- центрации минеральных удобрений в обрабатываемой почве.

Ко второй группе факторов можно отнести режимы работы агрегата, такие как скорость передвижения, глубина обработки, угол атаки, усилие прижатия рабочего органа к почве. Кроме того следует учесть и место агрегата в технологическом процессе возделывания культуры так как это будет влиять на плотность обрабатываемой почвы.

Рассматривая факторы этой группы, следует отметить, что все они в той или иной степени будут определять давление обрабатываемой почвы на рабочий орган машины. В работе М.М. Севернева отмечено, что с увеличением давления почвы на рабочий орган почвообрабатывающего орудия увеличивается и износ данного рабочего органа.

Давление почвы на рабочую поверхность детали, согласно экспериментальным данным, представленным в той же работе, может быть подсчитано по формуле:

P=c×an где: с — коэффициент, учитывающий плотность грунта и углы установки рабочих органов;

а — глубина обработки почвы, мм;

n — показатель степени.

Анализируя эту зависимость можно сказать, что с увеличением глубины обработки и угла атаки давление со стороны почвы на дисковый рабочий орган будет увеличиваться, что в свою очередь приведет к увеличению износа. Аналогичный результат получится и при увеличении плотности почвы.

Увеличение скорости, так же как и увеличение глубины обработки приводит к резкому росту давления в нижней части носка диска и перераспределению его в час- тях расположенных ближе к центру. Местам наибольшего давления соответствует наибольший износ (рис. 3).

Рис. 3. Характер износа лезвий дисков рабочих органов в зависимости от типа почвы: а – на суглинистых почвах; б – на песчаных почвах

Износ дисков вызывает уменьшение их диаметра и скругление режущей кромки, в результате чего увеличивается неравномерность глубины обработки почвы при лущении, бороновании снижается качество заделки семян при посеве сеялкой с дисковыми сошниками, что приводит к невыполнению агротехнических требований [6]. Кроме того, работа же с затупленными режущими органами связана с ухудшением качества обработки почвы и дополнительными энергозатратами. Поэтому увеличение стойкости лезвий рабочих органов почвообрабатывающих орудий является одним из главных направлений в котором работают многие научные организации.

Очевидно, что многократное заострение рабочих органов ведет к существенному росту затрат на обработку почвы. Однако рабочие органы сельскохозяйственных машин имеют свои минимально допустимые

Таким образом, на основании анализа условий работы и характера износа дисковых рабочих органов можно сделать следующие выводы:

• 1.    Применение дисковых рабочих органов получило широкое распространение в почвообрабатывающих и посевных машинах.

• 2.    Условия работы дисковых рабочих органов являются определенным фактором интенсивного износа режущей кромки и резко снижают качество работ и ресурс детали, увеличивают затраты

• 3.    Основными параметрами дисковых рабочих органов, изменяющимися при работе,

• 4.    Для обеспечения качества полевых работ и экономии затрат на их выполнение необходимо периодическое заострение лезвий рабочих органов.

являются диаметр диска и скругление его лезвия.

размеры и дальнейшее использование таких деталей неприемлемо.