25 | 03 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Теоретическое исследование характера изнашивания почворежущих деталей

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.50 (2 Голосов)

Теоретическое исследование характера изнашивания почворежущих деталей

В технологиях возделывания сельскохозяйственных культур наиболее энергоемким процессом остается обработка почвы, которая проводится путем механического воздействия рабочего органа на обрабатываемую среду. Причиной этого является сравнительно высокое тяговое сопротивление лемеха-клина, которое резко возрастает при затуплении режущих кромок лезвий рабочих органов. Лемех, служащий для подрезания пласта почвы, является наиболее изнашиваемой деталью плуга и плоскореза. При работе он находится в тяжелых почвенных условиях, подвергаясь воздействию абразивных и ударных нагрузок. Величина износа лемеха зависит от содержания в почве физического песка, размеров его зерен и влажности почвы. С увеличением в почве влажности песка износ лемехов и дисков увеличивается, массовый износ лемехов при работе на песчаных почвах с большим количеством каменистых включений в 3-4 раза больше, чем песчаных почв с небольшим количеством каменистых включений. При вспашке каменистых почв лемех мало изнашивается по массе, но быстро затупляется по ширине на 7-8мм и наработка на лемех снижается до 8га.

Работоспособность лемехов зависит от скорости затупления и прочностных свойств лезвия. Основным следствием преждевременного износа лемеха является затылочная фаска, превышающая по ширине 2,5 мм, которая образуется на лезвии и приводит к выглублению пахотного орудия. Лемеха интенсивно изнашиваются по толщине при вспашке песчаных почв. При увеличении влажности изнашивание лемехов происходит быстрее, что снижает их наработку на 2-5га.

Сельскохозяйственные угодья Крыма характеризуются супесчаными почвами с наличием камней. При их обработке происходит быстрый износ лемехов с лицевой стороны. В процессе работы режущие элементы почвообрабатывающих орудий в условиях вибрационно-ударной нагрузки, обусловленной реологическими свойствами почвы под действием машинно-тракторного агрегата, получают существенные дефекты: износ лезвия по ширине, первой стадией которого является затупление; износ по толщине - абразивный износ рабочей поверхности; изгиб лемеха при столкновении с камнями, а также коррозия, трещины и обломы. От работы, неоднократных заточек и оттяжек почворежущие детали изнашиваются до предельного состояния и выбраковываются.

Опыт эксплуатации лемехов в различных почвенных условиях показывает, что при изнашивании на лезвии образуется затылочная фаска, которая имеет наклон ко дну борозды под отрицательным углом j (рис.2.1).

Схема профиля изношенного лезвия

Рис. 2.1. – Схема профиля изношенного лезвия: Л – лемех; R– радиус затупления; t – толщина лемеха; – нормальная реакция почвы; j – отрицательный угол наклона затылочной фаски ко дну борозды; Б – дно почвенной борозды.

Из схемы (рис.2.1) видно, что притупленная режущая кромка при изнашивании закругляется. На глинистых почвах режущая кромка имеет значительно больший радиус закругления, а образующаяся фаска эллипсовидная, наклонена ко дну борозды под углом j, доходящим до 25°. Наличие затылочной фаски на лезвии лемеха приводит к образованию выглубляющей силы N, которая нарушает равновесие хода орудия по глубине и способствует увеличению тягового сопротивления. По мере износа лемеха ширина его затылочной фаски увеличивается одновременно с возрастанием отрицательного угла j наклона ко дну борозды. Возрастание сопротивления изношенного лемеха по сравнению с острым лемехом, имеющим режущую кромку клиновидной формы, объясняется характером распределения давлений при взаимодействии его с почвой. На основании теории контактных деформаций получим характер распределения давлений по новому лезвию клиновидной формы (рис. 2.2).

Распределение давлений при клиновидной форме лезвия

Рис. 1.2. – Распределение давлений при клиновидной форме лезвия

В выбранной системе координат клиновидное лезвие описывается уравнением:

, (2.4)

где y – текущая координата;

b – проекция лемеха на ось у;

b - угол установки лемеха ко дну борозды.

Решая основное интегральное уравнение при клиновидной форме лезвия, получим выражение для распределения давления по участку контакта в виде:

(2.5)

где n – деформационный показатель почвы.

Как видно из эпюры (рис. 2.2), максимальное давление развивается у вершины клиновидного лезвия, что вызывает в почве первичную трещину и способствует резанию почвы при минимальном сопротивлении.

В случае затупления режущей кромки лемеха (рис. 2.3) его эллипсовидная форма опишется уравнением:

, (2.6)

где d, e – полуоси эллипса.

После ряда преобразований и решения основного интегрального уравнения получим распределение давления по затылочной фаске эллиптической формы:

, (2.7)

где а – величина полуширины контакта, определяемая выражением:

, (2.8)

где р – действующее усилие.

Как видно из характера распределения контактных давлений (рис. 2.3), затылочная фаска эллипсовидной формы создает распределенное по ней давление, способствующее выглублению рабочего органа.

Распределение давлений по затылочной фаске эллиптической формы

Рис. 2.2. – Распределение давлений по затылочной фаске эллиптической формы

При равенстве полуосей эллипса, как частный случай, получаем округлую форму затылочной фаски. При такой форме уравнение распределения давлений имеет вид:

, (2.9)

где полуширина контакта а определяется по формуле:

, (2.10)

где R – радиус окружности, которая описывает форму затылочной фаски.

Для уменьшения темпа изнашивания режущей части лемеха и замедления образования затылочной фаски целесообразно проводить упрочнение лезвий почвообрабатывающих рабочих органов. Межремонтный технический ресурс лемехов, дисков, культиваторных лап можно увеличить, если упрочнение лезвий проводить участками. В процессе работы, подвергаясь износу, такие почворежущие детали становятся зубчатыми, благодаря чему повышается заглубляемость и устойчивость хода почвообрабатывающего орудия и снижается их тяговое сопротивление.


Теоретическое исследование характера изнашивания почворежущих деталей - 2.5 out of 5 based on 2 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить