Исследование рабочего органа для обработки междурядий кукурузы

крутизны фронтов нарастания давления в системе, увеличении доли топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания при максимальных давлениях цикла, причем при увеличении цикловой подачи и приближении ее к максимальной названные показатели по своим значениям стремятся к показателям штатной ТАВД.

Основываясь на положениях работ [3 — 6], можно утверждать, что изменения процесса топливопо-дачи при использовании экспериментальной ТАВД положительно отразятся на смесеобразовании и, соответственно, на показателях работы дизеля и его характеристиках.

Библиографический список

1. Кислов, В. Г. Конструирование и производство топливной аппаратуры / В. Г. Кислов, Э. И. Кошман, В. Я. Попов. — М. : Машиностроение, 1991. — 263 с.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей / Под редакцией А. С. Орлина, М. Г. Круглова. — М. : Машиностроение, 1998. — 455 с.

3. Костин, А. К. Работа дизелей в условиях эксплуатации / А. К. Костин, Б. П. Пугачев, М. А. Кочинев. — М. : Машиностроение, 1987. — 278 с.

4. Крутов, В. И. Топливная аппаратура автотракторных двигателей / В. И. Крутов, В. Е. Горбаневский, В. Г. Кислов. — М. : Машиностроение, 1985. — 208 с.

5. Марков, В. А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей / В. А. Марков, В. Г. Кислов, В. А. Хватов. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. — 162 с.

6. Файнлейб, Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей : справ. / Б. Н. Файнлейб. — М. : Машиностроение, 1990. - 215 с.

7. Осыко, В. В. Устройство и эксплуатация автомобиля КамАЗ-4310 / В. В. Осыко, И. Я. Петриченко, Ю. А. Аленов. — М. : Патриот, 1991. — 351 с

ЛЕПЁШКИН Дмитрий Игоревич, соискатель по кафедре «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), преподаватель кафедры «Вождение боевых гусеничных и колесных машин» Военной академии материально-технического обеспечения.

ИВАНОВ Александр Леонидович, кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» СибАДИ.

Адрес для переписки: 020061973@mail.ru

Статья поступила в редакцию 26.06.2013 г.

© Д. И. Лепёшкин, А. Л. Иванов

УДК А. Н. ОРЛОВ

Д. Н. АЛГАЗИН

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕЖДУРЯДИЙ КУКУРУЗЫ

Приведены результаты теоретических исследований гребнеобразователя культива-торно-отвального типа. Проведен анализ сил, действующих на рабочий орган. Получено выражение для определения секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, и его тяговое сопротивление. Определены рациональные диапазоны значений параметров гребнеобразователя.

Ключевые слова: гребнеобразователь, стрельчатая лапа, гребень, рабочий орган, секундная масса, удельный объем.

Формирование гребней при возделывании кукурузы, как эффективного способа борьбы с сорной растительностью, существует несколько десятилетий. Привлекательность данного способа заключается в присущих ему возможностях, которые делают его более действенным в сравнении с другими способами борьбы с сорняками при возделывании кукурузы.

Проблемой данного способа является то, что на практике, требуется, во-первых, образование гребня, который бы обеспечивал уничтожение 95 % сорняков в непосредственной близости от кустов кукурузы и, во-вторых, обеспечивал их надёжное питание.

Образование гребней представляет собой процесс, зависящий от большого количества факторов. К ним можно отнести физические свойства почвы, геометрические параметры и материал рабочего органа, скорость движения агрегата, и т.д.

В целях обеспечения выполнения технологического процесса нами предложен гребнеобразователь культиваторно-отвального типа, который обеспечивает качественное образование гребней и объем которых задан агротехническими требованиями, а также удаление сорной растительности (рис. 1) [1].

Принцип работы предлагаемого устройства следующий. Почва с центральной части междурядий

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013

град; ¥ — угол подъёма оси винтовой линии, образующей отвал, к поверхности почвы, град; L — длина винтовой линии, образующей отвала, м; а — угол кругового сегмента ограниченного сечением отвала, град.

Для оптимизации вышеупомянутых параметров необходимо учесть силы (рис. 3), действующие на поверхности рабочего органа со стороны почвы [2] G — сила тяжести пласта, Н; FИ — сила инерции, Н Fд — сила, препятствующая деформации почвы, Н N — сила реакции, действующая на почвенный слой со стороны лапы, Н; Fтр — сила трения почвенного слоя по поверхности, Н. Сила, препятствующая деформации почвы F , является векторной суммой:

Рис. 1. Рабочий орган для образования гребней:

1 — стрельчатая лапа; 2 — отвал; 3 — стойка; 4 — долото

подрезается стрельчатой лапой 1 и долотом 4, частично смещается к периферии междурядий, одновременно со смещением почвы осуществляется подрезание сорной растительности. Закрепленные на лапе отвалы 2 подрезают верхний плодородный слой почвы с периферии междурядий и одновременно, подхватывая смещённую стрельчатой лапой почву, формируют гребень.

Качество выполнения всех упомянутых операций данным рабочим органом зависит от параметров (рис. 2) и выбора режимов её работы, таких как: vA — скорость движения лапы, м/с; а — глубина обработки, м; Ь, ё, с — параметры раствора лапы, м; г — радиус винтовой линии, являющейся образующей отвала, м; Л — ширина сечения отвала, м; ф — угол подъёма винтовой линии, образующей отвала,

РЛ=Р*

где FСк — сила, препятствующая скалыванию почвенного слоя, Н;

FС — сила, препятствующая сдвигу почвенного слоя, Н;

FСж — сила, препятствующая сжатию почвы, Н.

С учетом аналитических значений всех действующих сил и физических свойств почвы получаем выражение для определения секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, который идет на формирование гребня:

мг=%

вт2ф 180

+ /

с-япа+-

о-с-вта

Ь-сов—

'об

Рис. 2. Схема оптимизации параметров экспериментального рабочего органа: а — аксонометрическая проекция рабочего органа; б — вид сзади; в — вид сбоку; г — аксонометрическая проекция отвала рабочего органа

б

Рис. 3. Схема сил, действующих на рабочий орган со стороны почвы

-$0,05-р-5п

г  д • сое- сое <р -1(/  вт+1) 1-2-г

где к — потери почвенной массы перемещаемой из центральной части междурядья к периферии куль-тиваторной частью рабочего органа;

Е, — потери почвенной массы, происходящие в результате разброса и осыпания почвы, согласно литературным источникам Е, можно принять равным 0,6;

f — коэффициент трения почвы о поверхность лапы;

уо6 — объёмный вес почвы, г/см3;

в — угол раствора лапы, град.;

— площадь поперечного сечения почвы, переносимой отвалом, м2;

р — плотность почвы, кг/м3.

Физический смысл показателя секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, для формирования гребня МГ заключается в том, что он показывает массу почвы, которая должна быть перемещена рабочим органом при скорости его движения та за время t=1 с, для формирования гребня определённой массы, заданной агротехническими требованиями.

Для объективной агротехнической оценки работы предлагаемого технического решения необходимо в качестве критерия оптимизации от секундной массы Мг, перемещаемой рабочим органом, перейти к удельному объему:

Мг

Уг=-

— ширина сечения отвала Л, оказывает прямо пропорциональное влияние на объем перемещаемой почвы обеспечивая оптимальную величину объема мри значениях 0,07 — 0, 09 м;

— угол подъема винтовой линии ф, образующей отвала, имеет рациональные значения в пределах 60-70° .

Скорость движения лапы V,, угол подъёма оси винтовой линии к поверхности почвы ¥ и длина винтовой линии L, образующей отвала, не оказывают существенного влияния на объём гребня.

Тяговое сопротивление экспериментального рабочего органа складывается из двух составляющих: сопротивление стрельчатой лапы и сопротивление отвалов.

2-2Х=Рл =2

Рт =Р л +2 Рп

аЪ'1пП

а-ЬК зшВсоза-2-----------

сж к д

2 . а .

XV • эш— Бша . л 2

со+-

НЙ-

дг-у^-зта-/

сова-созр+

Ь Ъ-й ,

+ с-а1 а+—^-\-д'уоб сова-совух

х

Полученные зависимости 2 и 3 позволяют определить рациональный диапазон значений варьируемых параметров, при которых достигается удельный объем гребня, заданный агротехническими требованиями.

Согласно предложенным зависимостям, найдены рациональные значения параметров рабочего органа для окучивания кукурузы:

Технологические:

— глубина обработки, а (оказывает наиболее существенное влияние на объём гребня), рациональный диапазон — 4-10 см.

Конструктивные:

— радиус винтовой линии г, находиться в пределах 0,2-0,3 м;

Тяговое сопротивление отвалов определим из рациональной формулы В. П. Горячкина [3] для тягового сопротивления плуга:

где f — коэффициент трения лапы о почву;

G — вес почвы на отвале; к — удельное сопротивление почвы; а — глубина обработки, м;

Н — ширина захвата отвала, м;

X — энергия на отбрасывание почвы, Дж; v‘2 — скорость движения лапы, м/с.

Удельное сопротивление почвы определим, воспользовавшись способом, предложенным Б. В. Не-стероводским [4]:

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013

Рис. 4. Поверхность отклика влияния глубины обработки а и скорости движения агрегата ул на тяговое сопротивление:

к = -

731107 р^+.Г

4100 )

где Ш — влажность почвы , % а — глубина обработки, м.

Ширину захвата отвала можно определить, воспользовавшись зависимостью:

Н = Ь-яшср• сояф• яшр .

Энергию отбрасывания почвы определяем как кинетическую энергию, сообщаемую грунту, движущемуся по отвалу:

С учетом выражений 7, 8, 9 получаем выражение для определения полного тягового сопротивления экспериментального рабочего органа:

Р = /(а,у ), г =0,3 м; ¥=10°; ф=66°; Ъ = 0,08 м; Ь = 0,15 м

Рис. 5. Поверхность отклика влияния угла подъема винтовой линии ф и угла подъёма оси винтовой линии ¥ на тяговое сопротивление:

Рт=йф, ¥), а=0,6 м; г =0,3 м; V = 3 м/с; Ъ = 0,08 м; Ь = 0,15 м

Рис. 6. Поверхность отклика влияния ширины сечения отвала Ъ и радиуса винтовой линии г на тяговое сопротивление:

Рт=НЪ, г), а=0,6 м; ¥=10о; ф=66о; V = 3 м/с; Ь = 0,15 м

Рт= 2

а-}) — у о,

а-Ь-Ксж -зтр-соза-2----------вт—эта

а 2

хзтр-2-

С0 +

соза-созР +

о N Ь-<П + 2-с-а1 а+—— 1-д-уое -сова-совух

х (эта • ятр + /(сое2 р + эт2 у • соза))+ 2 х

Г-С+-

731 Ю1 к-41

4100 )

+ 2-

а-Ь

к ——( 71 а-зта)-у -совР-Уо6 вт2ф 180 д

-0,05-р-Бн

г-д соз\|/ • совф - 1(/ • эту +1)^2 1-2-г

ха-Н-у2

Полученная зависимость (10) позволяет определить влияние конструктивных и технологических параметров на тяговое сопротивление экспериментального рабочего органа (рис. 4-6).

Анализ полученных поверхностей отклика зависимости показывает, что в большей степени на тяговое сопротивление влияет глубина обработки, в рамках варьируемого диапазона при увеличении глубины обработки происходит постоянное увеличение силы сопротивления движению Рт.

Технологический параметр Vл — также влияет на силу сопротивления движению, при глубине обработки а = 0,1 м в диапазоне изменения V, от 0,6 до 3 м/с Рт. возрастает на 100 Н

Радиус винтовой линии г, ширина сечения отвала Л, угол подъёма винтовой линии ф и длина винтовой линии L оказывает незначительное воздействие на изменение силы Р-.

Угол подъема оси винтовой линии к поверхности почвы ¥ — в рамках исследуемого диапазона не оказал никакого влияния на Рг

Простота конструкции гребнеобразователя даёт возможность изготовления его в условиях хозяйств, а надежность выполнения технологического процесса и малое количество регулировок позволит повысить качество обработки полей. Вследствие отказа от гербицидной обработки экспериментальное орудие экологически безопасно, что только улучшает качество зеленой массы растений и зерна.

Библиографический список

1. Орлов, А. Н. Влияние параметров гребнеобразовате-ля культиваторно-отвального типа на образование гребней /

А. Н. Орлов, Д. Н. Алгазин, Е. В. Красильников // Омский научный вестник. — 2013. — № 1 (118). — С. 124- 127.

2. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. - М. : Машиностроение, 1977. - 328 с.

3. Горячкин, В. П. Собрание сочинений. В 3 т. Т. 3 /

B. П. Горячкин. - 2-е изд. - М. : Колос, 1968. - 455 с.

4. Нестероводский, Б. В. Усилие давления плуга при вспашке / Б. В. Нестероводский // Почвоведение. - 1939. - № 9. -

C. 66-72.

ОРЛОВ Андрей Николаевич, аспирант кафедры агроинженерии.

АЛГАЗИН Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технического сервиса, механики и электротехники. Адрес для переписки: dalgazin@mail.ru

Статья поступила в редакцию 27.09.2013 г.

© А. Н. Орлов, Д. Н. Алгазин

УДК 621.878.25

А. А. ПОРТНОВА

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,

г. Омск

ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ УГЛАМИ ПОВОРОТА ПЕРЕДНИХ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС И ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОЙ РАМЫ АВТОГРЕЙДЕРА

В статье приведены результаты исследований автогрейдера c шарнирно-сочлененной рамой, выявлены зависимости между углом поворота передних управляемых колес и шарнирно-сочлененной рамы для обеспечения движения передних и задних колес по одной колее, а также зависимость радиуса поворота автогрейдера от угла поворота передних управляемых колес.

Ключевые слова: автогрейдер с шарнирно-сочлененной рамой, экспериментальные исследования, углы поворота.

Для повышения маневренности автогрейдера (АГ) с шарнирно-сочлененной рамой (ШСР) и обеспечения движения передних и задних колес по одной колее необходимо синхронизировать изменение углов поворота передних управляемых колес и ШСР. Для выявления зависимости между этими углами был проведен эксперимент. Цель эксперимента — выявить соотношение между углом поворота передних управляемых колес и углом поворота ШСР, для обеспечения движения передних колес и задней балансирной тележки (БТ) по одной колее, чтобы соблюдался минимальный габаритный коридор (ГК), равный ширине колеи, в = 2,3 м, а — угол поворота передних управляемых колес; в — угол поворота ШСР, Rп — радиус поворота АГ. Для каждого радиуса поворота АГ будет одна пара углов а и в, которая соответствует прохождению передних колес и задней БТ по одной колее.

Угол а варьировался от 0 до 20°. Погрешность измерения в составила не более 10 %, то есть ±0,5°.

Выдвинута гипотеза о том, что зависимость в = = Да) может быть линейной вида:

Р" =Ро“+*а.

Суть эксперимента заключается в следующем:

— АГ совершал криволинейное движение по плоской опорной поверхности;

— варьирование угла а производилось в соответствии с планом эксперимента;

— фиксировалась траектория движения АГ по отпечатку протекторов шин;

— угол в устанавливался таким образом, что передние управляемые колеса и задняя БТ АГ проходили по одной колее;

— центр поворота определялся в точке схождения двух перпендикуляров к центрам хорд АВ и СD окружности траектории движения шарнира ШСР (рис. 1);

— радиус замерялся при помощи рулетки, как расстояние от центра поворота до траектории движения — ОО' (рис. 1).

В ходе эксперимента положение отвала в базе АГ не менялось.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ