Применение вибрации в дисковых почвообрабатывающих орудиях

В соответствии с рыночной экономикой и современной ценой на энергоносители необходимым условием сельскохозяйственного производства является получение максимальной прибыли с минимальными издержками. Применительно к почвообработке можно выделить затраты [1]:

• •    на топливо и смазочные материалы;

• •    оплату труда рабочего персонала;

• •    амортизационные отчисления на с.-х. технику;

• •    техническое обслуживание и хранение с.-х. техники;

• •    ремонт сельхозтехники.

Для сокращения перечисленных затрат необходимо применение более простых почвообрабатывающих орудий с большой производительностью и малым тяговым сопротивлением – к таким можно отнести дисковые широкозахватные орудия, которые выполняют обработку почвы с высоким качеством подрезания сорной растительности.

Расходы на техническое обслуживание и ремонт можно сократить за счет повышения эффективности технического сервиса сельхозтехники [2].

Материалы и методы

Однако необходимо стремиться к снижению тягового сопротивления [3] и у этих орудий, не потеряв в качестве обработки почвы и производительности. Для его снижения необходимо придать вибрацию рабочим органам [4]. Вносить значительные изменения в конструкцию почвообрабатывающего орудия ‒ означает увеличить его металлоемкость, в нашем же случае предлагается придать вибрацию рабочим органам за счет изменения

формы рабочего органа и его установки на валу орудия. Использовать шестиугольную форму диска (рис. 1) и установку на валу орудия (рис. 2) таким образом, чтобы каждый последующий диск был повернут относительно предыдущего режущей гранью на угол 30° [5; 6].

Разные формы дисков используются при различных типах почв. Так, на почвах, подверженных ветровой эрозии, обработку поверхности поля выполняют плоскими шестиугольными дисками (рис. 1, а ), на обычных почвах применяются сферические шестиугольные диски (рис. 1, б ), а на переуплотненных – шестиугольные конические диски (рис. 1, в ), способные выдерживать большие нагрузки.

Рис. 1. Дисковый рабочий орган шестиугольной формы: а – плоский; б – сферический; в – конический

Результаты исследований

При работе таких дисков с углом атаки α > 0 проекция шестиугольника, а также ряда окружностей (вписанной, средней и описанной на фронтальную плоскость) представится в виде эллипсов (рис. 3).

Рис. 3. Проекция диска под углом атаки α >  0:

А – точка, лежащая на пересечении лезвия шестиугольного диска и поверхности поля; a, b – полуоси эллипса; h – глубина обработки;

1 – описанная окружность; 2 – вписанная окружность; 3 – средняя окружность шестиугольника, проведенная между вписанной и описанной окружностями

Рис. 2. Порядок установки дисков в орудии

Из рис. 3 видно, что выбранная точка А на пересечении лезвия и поверхности поля будет совершать колебания в горизонтальной плоскости, амплитуду которых можно выразить в диаметральной мере вписанной и описанной окружностей или записать зависимостью колебаний относительно средней окружности на уровне поверхности поля формулой

А = «*) + о у 33,45     , где Ау – амплитуда колебания точки А; 0,42 – диаметр средней окружности, м; 33,45 – постоянный коэффициент; φ – угол поворота диска, рад.

Формула справедлива для шестиугольного диска с диаметром описанной окружности

450 мм. В формуле есть ряд допущений:

• ‒    не учитывается скорость движения агрегата;

• ‒    не учитывается возможная пробуксовка дисков;

• ‒    угловая скорость диска принята равной одному обороту в секунду.

При работе таких дисков происходит постоянное изменение рабочей грани, позволяя создать вибрацию на одном диске с амплитудой 60 мм. А так как диски поочередно повернуты вокруг своей оси на 30° (рис. 2), на графике колебания точки А (рис. 4) можно будет наблюдать смещение фаз на 30°, или π/6 [6].

Рис. 4 . График вибрации режущей грани диска: D – диаметр диска, м; φ – угол поворота диска вокруг своей оси, рад; 1 – первый (нечетные) диски;

2 – второй (четные) диски; 3 – граница полного оборота диска; 4 – средняя линия

Когда нечетные диски соприкасаются с почвой углом – максимальным диаметром окружности, в это время четные диски соприкасаются серединой грани, где диаметр минимальный. Такое смещение дисков при установке на вал позволяет компенсировать распространение вибрации по орудию и вывод машиннотракторного агрегата из равновесия. Также установка дисков со смещением отно- сительно оси вращения позволяет разрезать почвенно-растительную массу в напряженном состоянии [6; 7], это также снижает тяговое сопротивление орудия.

Заключение

Применение вибрации в дисковых почвообрабатывающих орудиях позволяет снизить тяговое сопротивление орудия. Способ осуществления вибрация дискового рабочего органа осуществляется за счет его шестиугольной формы, а определенная установка дисков на валу орудия со смещением режущих граней позволяет осуществлять резание почвенно-растительной массы в напряженном состоянии, что также повышает качество обработки почвы.

A.S. Soyunov, E.V. Demchuk, S.P. Prokopov, A.Yu. Golovin Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The use of vibration in disk tillers