КРУГОВОЙ ПОЧВЕННЫЙ СТЕНД
CIRCULAR SOIL BENCH

Изобретение относится к лабораторным стендам для испытания почворежущих элементов сельскохозяйственных машин. Известны лабораторные стенды для испытания почворежущих элементов SU 307301 опубл. 21.06.1971, SU 441465 опубл. 30.08.1974, SU 1145259 опубл. 15.03.1985, SU 1254342 опубл. 30.05.1986, SU 1278654 опубл. 23.12.1986, SU 1599692 опубл. 15.10.1990, SU 164057 опубл. 07.04.1991, RU 2078325 опубл. 27.04.1997. Известен так же передвижной почвенный канал (Вестник КрасГАУ. 2013. №10, с. 2016-2018) и Круговой почвенный канал (Изучение свойств СВМПЭ при изготовлении на их основе рабочих органов почвообрабатывающих машин, - Инженерный вестник Дона, 2014, №1, доступ ivdon.ru, magazine/archive). Известные стенды и почвенные каналы для испытаний почворежущих элементов сельхозмашин содержащие непосредственно канал с почвой, где канал сплошной или с отсеками или с иммитаторами растений, тележки с гнездами или приспособлениями для крепления рабочих органов, при этом тележки имеют различные механизмы привода и торможения, а так же шарнирно укрепленные тензометрические звенья. Результаты испытаний оцениваются, как правило, с помощью технических измерений или усилий регистрируемых в тензометрических звеньях шарнирно установленных на тележках.
Недостатками известных стендов являются технически ограниченные возможности расширения диапазона выбора скорости движения при испытаниях почворежущих элементов сельхозмашин, а так же необходимость проведения периодических остановок и переналадок и кроме этого применение шарнирных соединений тензометрических звеньев, в основу работы которых положены деформации их упругих элементов и как следствие этого определенные перемещения звеньев в своих шарнирах, что значительно снижает точность измерения горизонтальных и вертикальных составляющих внешнего сопротивления, а так же определение равнодействующих сил.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является круговой почвенный стенд RU 2613292, G01N 3/56 опубл. 15.03.2017. Известный круговой почвенный стенд содержит каркас, приводной механизм, круговую емкость с почвой, устройства для создания требуемых свойств почвы по однородности составу, включающие резервуар с водой и уплотнительные катки, а так же гнезда для закрепления стоек рабочих органов аналога и испытываемого образца.
Недостатком известного стенда является невозможность сопоставления силового нагружения испытываемого образца и аналога рабочего органа, в частности, отсутствует возможность измерения вертикальных и горизонтальных составляющих внешних сил резания, а так же последующее определение равнодействующих сил. Измерение выше названных параметров необходимо при оценке преимуществ и недостатков испытываемого образца и сопоставляемого аналога.
Предлагаемое изобретение позволяет получить новый технический эффект связанный с возможностью измерения вертикальных и горизонтальных составляющих внешних сил резания, а так же последующее определение равнодействующих сил. Гнезда для крепления рабочих органов выполнены в форме трубы, к которой прикреплены тензометрические силоизмерители, а внутри трубы гнезда размещена стойка рабочего органа, при этом тензометрические силоизмерители сориентированы своими осями измерения в горизонтальном и вертикальном направлениях, причем тензометрический силоизмеритель, расположенный в вертикальном направлении неподвижно закреплен между верхней гранью стойки и трубой знезда с возможностью регистрации деформаций сжатия и растяжения, а горизонтальные силоизмерители уперты в боковые грани стойки с возможностью регистрации деформаций сжатия. Помимо этого тензометрические силоизмерители расположенные в горизонтальном направлении имеют шариковые наконечники, обеспечивающие точечное касание граней стойки, а в трубе имеются установочные болты, обеспечивающие предварительную установку стойки с упором в тензометрические силоизмерители.
На фиг. 1 изображена схема стенда в поперечной плоскости, на фиг. 2 схема стенда в горизонтальной плоскости, на фиг. 3 показано поперечное сечение гнезда выполненного в форме трубы, на фиг. 4 тоже самое в продольной плоскости, на фиг. 5 показан вынос сечения шарикового наконечника.
Круговой почвенный стенд имеет каркас 1, приводной механизм 2 с выходным валом 3, к которому присоединены водила 4. Противоположные концы водил 4 имеют опорные ролики 5 опирающие на грани каркаса 1. Имеется круговая емкость 6 с почвой 7. На водилах 4 установлены катки с грузами 8, рыхлители 9, увлажнители 10 и гнезда 11, выполненные в форме трубы, предназначенной для закрепления стоек 12 испытываемого образца 13. Тензометрический силоизмеритель 14 закреплен между стойкой 12 и трубой гнезда 11, а горизонтальные силоизмерители 15 и 16 закреплены на поверхности трубы гнезда 11 и уперты в боковые грани стойки 12 при этом на них установлены шариковые наконечники 17. В трубе гнезда 11 имеются установочные болты 18.
1
1
2
3
y
x
xy
Работа на круговом почвенном стенде осуществляется следующим образом. Вначале в круговой емкости 6 с помощью катка с грузами 8, рыхлителя 9 и увлажнителя 10 создаются требуемые свойства 7, получая соответствующие значения твердости и влажности. Затем устанавливают в соответствующие трубы гнезда 11, расположенные на водилах 4, стойки 12 испытываемого образца 13. Тензометрический силоизмеритель 14 присоединяют к верхней грани стойки 12 и верхней части трубы гнезда 11. Горизонтальные силоизмерители 15 и 16 упирают в боковые грани стойки 12 обеспечивая вертикальное положение последней с помощью установочных болтов 18. После этого включают приводной механизм 2 и осуществляют вращение выходного вала 3 с водилами 4 и движение испытываемого образца 13 в круговой емкости 6. В зависимости от форм рабочих органов 13 тензометрический силоизмеритель 14 воспринимает деформации сжатия и растяжения регистрируя соответствующие значения силы +P или -Р. Горизонтальные силоизмерители 15 и 16 упираются своими шариковыми наконечниками 17 в боковые грани стойки 12 и воспринимают деформации сжатия регистрируя соответствующие силы Р - горизонтальный силоизмеритель 16 и -Р - горизонтальный силоизмеритель 15. Вертикальную R и горизонтальную составляющую R, а так же равнодействующую силу R определяют следующим образом
Получая значения результатов воздействия почвы на испытываемые образцы, сравнивают их горизонтальные и вертикальные значения и определяют равнодействующие силы, при этом устанавливают причинно-следственные зависимости конструктивных параметров рабочих органов с результатами их почвенного нагружения.