06 | 12 | 2016
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Анализ теорий по выбору режимов работы и обоснованию параметров чизельных рабочих органовё

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Анализ теорий по выбору режимов работы и обоснованию параметров чизельных рабочих органов

Работа чизельных орудий связана с явлением критической глубины резания почвы. Определению величины критической глубины резания применитель­но к обработке почвы рабочими органами почвообрабатывающих орудий посвящено мало работ. Имеются работы А. К. Кострицина [5], Г. В. Плющева [9] и др., однако многое в этом вопросе продолжает оставаться неясным. Такое положение объясняется разнообразием методов проводимых исследований, недостаточностью полевых опытов по экспериментальной проверке теоретических разработок, а также трудностью определения многих показателей, входящих в предлагаемые аналитические выражения критической глубины резания.

Критическую глубину резания почвы рыхлительной лапой можно представить как некоторую часть общей глубины обработки (рис. 1.9, а):

(1.1)

где а - глубина обработки почвы; - глубина блокированного резания без отделения почвенной стружки с боковых сторон лапы.

Рис. 1.9. К обоснованию критической глубины резания: а – профиль поперечного сечения плас­та; б – график зависимости боко­вого скалывания почвы от глубины обработки:

1 - скалывание почвы до критической глубины резания; 2 – предельное значение бокового скалывания почвы.

Схема деформация почвы при работе рыхлительной лапы

 

Рис 1.10. Схема деформация почвы при работе рыхлительной лапы:

а – деформация почвы впереди ла­пы; б - профиль поперечного сече­ния борозды.

Пусть — нарастающая глубина хода лапы, при которой осущест­вляется боковое скалывание почвы - в поперечном сечении пласта под некоторым углом 0, который близок к 90°. Ширина бокового скалывания почвы с увеличением глубины хода лапы до критичес­кой глубины резания , как установлено опытами, возрастает пропор­ционально в следующей зависимости:

, (1.2)

где — безразмерный коэффициент; а - глубина обработки почвы до критичес­кой глубины резания.

При обработке почвы на глубину а > скалывание почвы с боко­вых сторон лапы, достигнув предельного значения а бк, прекращается, то есть

, (1.3)

где с = const (постоянная величина для определенных параметров лапы и физико-механических свойств почвы).

В этом случае нижний слой пласта на глубину разрезается лапой без отделения почвенной стружки.

График зависимости ширины бокового скалывания почвы от глубины обработки показан на рисунке 1.9, б. Критическая глубина резания почвы , как видно из графика (см. рис. 1.9, б), является абсциссой точки пересечения 0 двух прямых 1 и 2. При этой абсциссе ордината прямой в точке пересечения М равна ординате пря­мой , следовательно,

(1.4)

Из уравнения (1.4) критическая глубина резания без учета пара­метров рабочих органов и физико-механических свойств почвы будет иметь вид

 

(1.5)

Исходя из условий деформации почвы, преобразуем выражение (1.5) с учетом влияния угла крошения α (угла наклона лапы к дну борозды) и физико-механических свойств обрабатываемой почвы. В поперечном сечении пласта (рис. 1.10, б).

(1.6)

где А — ширина полосы деформации почвы на поверхности; b — ширина захвата лапы.

Подставив в формулу (1.6) значение (1.5), получим

(1.7)

С другой стороны ширина полосы деформации почвы на поверхности перед лапой на расстоянии l от носка имеет следующую зависимость (см. рис. 1.10, б)

(1.8)

где ω - угол, характеризующий область деформации почвы в плоскости скалыва­ния mn; α – угол крошения; φ - угол трения почвы по стали, среднее значение которого принимают равным 25°.

Выражения (1.7) и (1.8) адекватны, тогда после преобразований получим

 

(1.9)

 

(1.10)

Подставляя значения (1.10) в формулу (1.9), после преобразований получим

 

(1.11)

где φ - угол наклона плоскости скалывания (см. рис. 1.10, a).

При движении рабочего органа угол φ по формуле академика В. П. Горячкина [3] выражается зависимостью:

 

(1.12)

где ρ - угол внутреннего трения почвы по почве, среднее значение которого при­нимают равным 40°.

Подставив выражение (1.12) в формулу (1.11), получим

 

(1.13)

После преобразования формула (1.13) примет вид

 

(1.14)

Выражая угол крошения через угол резания, получим

 

(1.15)

где - угол резания, равный а + φ; i - угол заострения лезвия лапы;

- предельное значение скалывания почвы с боковых сторон лапы, равное 36 см при обработке почвы на глубину см; - безразмерный коэффициент, равный 0,95.

Пользуясь выражением (1.14), можно определить глубину блоки­рованного резания без отделения почвенной стружки с боковых сторон лапы (см. рис. 1.9, а) при а ≥ 40 см:

 

(1.16)

где а - глубина обработки почвы.

Тогда критическую глубину резания можно определить по формуле

 

(1.17)

Формула (1.14) выражает зависимость критической глубины реза­ния рыхлительной лапой чизельного орудия от величины скалывания почвы с боковых сторон лапы, угла наклона лапы к дну борозды и физико-механических свойств почвы (трение почвы по металлу и внут­реннее трение). На основании выражения (1.14) следует ожидать, что с уменьшением углов крошения и трения почвы по стали и увеличением угла внутреннего трения критическая глубина резания при прочих рав­ных условиях должна возрастать. Кроме того, с уменьшением угла α угол резания лапы снижается и устраняется сгруживание почвы впереди рабочего органа.

Критическая глубина резания , как видно из графика (рис. 1.11), возрастает с уменьшением угла крошения лап.

Предельное значение скалывания почвы с боковых сторон лап при различных углах крошения на глубине обработки 40-45 см, как пока­зали проведенные опыты, составило = 36 см, среднее значение коэф­фициента =0,95.

При работе рыхлительных лап шириной захвата 70 мм и углами крошения 15, 20, 25, 30, 35° критическая глубина резания составила соответственно 38, 36,1, 34, 32,8, 28,7 см.

По расчетным данным построен график зависимости критической глубины резания от угла крошения лап. Критическая глубина резания , как видно из графика (см. рис. 1.11), с уменьшением угла крошения лап от 35 до 15° возросла приблизительно на 8,4 см, что близко к опыт­ным данным.

При глубокой обработке почвы в нижнем слое, начиная с критической глубины резания, образуется прорезь (см. рис. 1.10, б), ширина которой соответствует ширине захвата лапы. Глубина прорези возрастает с увеличением глубины обработки почвы и угла крошения лап, при этом возрастает высота неразрушенных греб­ней в борозде.

Зависимость критической глубины резания от угла крошенияПредставляют интерес изменения соотношения размеров прорези от глубины обработки почвы при различной ширине захвата лап. При изу­чении процесса резания грунтов рабочими органами землеройных машин Ю. А. Ветров [1] отметил закономерность: боковые расширения прорези при одинаковой глубине работы ножей до некоторого предела ширины среза одинаковы, однако при дальнейшем уменьшении ширины ножей линейные размеры боковых расширений прорези пропорционально уменьшаются; при работе ножей одинаковой ширины среза линейные размеры боковых расширений прорези до некоторого предела глубины резания пропорционально возрастают. Но при дальнейшем увеличении глубины резания рост боковых расширений прорези прекращается. Однако автор не приводит материалов исследований в этом направлении.

Рис. 1.11. Зависимость критической глубины резания от угла крошения.

Подобный закономерный процесс наблюдается и при работе рабочих органов чизельных орудий на глубокой обработке почвы.

Изменение соотношения размеров прорези при глубине обра­ботки почвы более критической глу­бины резания

 

Рис. 1.12. Изменение соотношения размеров прорези при глубине обра­ботки почвы более критической глу­бины резания

При работе лап одинаковой ширины захвата линейные размеры боковых расширений прорези до некоторого предела глубины обработки почвы (критической глубины резания) пропорционально возрастают, как показано на рисунке 1.12, б. Но при дальнейшем увеличении глубины обработки почвы (а > ) рост боковых расширений прорези прекра­щается (рис. 1.13). Причем боковые расширения прорези остаются одина­ковыми при любой ширине захвата лапы от 50 до 100 мм.

Численные значения боковых расширений прорези при работе лап разной ширины захвата от 50 до 100 мм для соответствующей глубины обработки почвы (менее критической глубины резания) одинаковы, а при работе лап захватом 25 мм боковые расширения прорези остаются постоянными на любой глубине обработки почвы [7].

 

Рис 1.13 - Зависимость боковых расши­рений прорези от глубины обработки почвы при различной ширине захвата рыхлительных лап:

1 - ширина захвата лап 25 мм; 2 и 3 - ширина захвата лап 50-100 мм.

При обработке почвы на глубину от 20,4 до 50,4 см критическая глубина резания для лап за­хватом 50, 70 и 100 мм остается приблизительно одинаковой, и составила около 35 см, то есть крити­ческая глубина резания не зависит от ширины захвата лап в данном диа­пазоне.

Для узкорыхлительных лап захватом 25 мм критическая глубина резания была постоянной при любой глубине обработки почвы от 17 до 50,4 см и составила лишь 12,5, что может отрицательно влиять на силовые зависимости процесса и качество работы чизельных орудий. В связи с этим для глубокой обработки почвы ширину захвата рыхлительных лап следует принимать не менее 50 мм.

При обработке почвы стрельчатыми лапами захватом 270 мм на глубину 40,1-50,2 см критическая глубина резания была одинаковая и составила около 38 см [7].

Если критическую глубину резания представить в зависимости от ширины захвата рабочих органов, как обычно выражают эту зависи­мость при резании грунтов землеройными машинами, то формула кри­тической глубины резания будет иметь вид:

, (1.18)

где - коэффициент, выражающий отношение критической глубины резания к ширине захвата лапы.

Коэффициент – величина переменная, то есть для каждой ши­рины захвата лапы имеет определенное значение [7].

Основным недостатком формулы (1.18) является то, что в ней не учтены другие факторы, значительно влияющие на изменение крити­ческой глубины резания (угол крошения или угол резания лап, глубину обработки, трение почвы).

Характерно отметить, что при обработке старопахотных тяжелых и средних почв на глубину более критической глубины резания в ниж­ней части рабочей поверхности рыхлительных лап независимо от шири­ны их захвата постоянно образуется почвенный нарост обтекаемой формы, толщина которого
l ≈ b⁄4, а длина его вдоль рабочей поверхности лапы приблизительно равна 3/4 длины наральника.

Почвенный нарост образовывался и при работе стрельчатых лап по всей ширине их захвата, но главным образом в области груди лап.

При обработке почвы на глубину 40-45 см толщина почвенного нароста в области груди лап составила 1,5-2 см и была приблизительно в 2 раза больше, чем на крыльях.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить