Библиографическое описание:

Данатаров А., Байджанов Г. Изменение сопротивления движению дренера в зависимости от угла заточки // Молодой ученый. — 2010. — №7. — С. 43-46.

Влияние угла заточки дренера на величину силы резания было проверено в лабораторных и полевых иследованиях /1,2,3,4,5/. Дренер имел клинообразный угол заточки =15, 20, 25, 30, 40, 600/рис.1./.

Рис. 1. Схема образования уплотненного ядра и смещения грунта в процессе формирования дрен

Работа дренера с клинообразной заточкой рассматриваем как работу ассиметричного клина в сплошной среде. Дренер сжимает перед собой объем грунта, затем грунт скаливается под углом -  и перемещается в междренное пространство в ножевую щель /рис.2./.

Рис. 2. Принципиадьная схема устройства кротовых дрен на переуплотненных почвах

Движение дренера происходит с сплошной среде и направление главных наибольших напряжений -  совпадает с направлением движения дренера. Площадь наибольших касательных напряжений образовывает с этим направлением угол – .

                               = 450 -                                                                 /1/

По плоскости наибольших касательных напряжений происходит сдвиг грунта. Таким образом, грунт, перемещаемый дренером, перемещается относительно дренера под углом  -

Угол скалывания  определяется по известной зависимости

                                        = 900                                               /2/

: угол трения о дренер.

Следует отметить, что угол скалывания  изменяется с изменением процесса резанияя ввиду того, что рабочей поверхностью становится поверхность уплотненного ядра, образованная уплотненным ядром. В данном случае угол скалывания , определяется по заввисимости:

                                       = 900                                               /3/

            Если угол заточки дренера  - 450 -  , то площадь наибольших касательных напряжений совпадает с рабочей поверхностью дренера. Принимая для минеральных грунтов внутренного трения  = 30-400, то  плоскость наибольших касательных напряжений с направлением плавных напряжений создает угол 25-300, т.е. совпадает с плоскостью заточки дренера.

Ввиду того, что уплотненное ядро при угле заточки дренера 25-600 не всегда может достичь устойчивого состояния, то всегда будет наблюдаться сдвиг объема грунта. Физический смысл этого процесса заключается в том, что коэффициент трения грунта о сталь /tg/ меньше коэффициента трения /внутреннего/ грунта /tg/. Поэтому, когда разница между направлением рабочей поверхности клиновой заточки и плоскостью наибольших касательных напряжений не велика, уплотненный грунт смещается в сторону. Угол уплотненного ядра – определяется по зависимости:

                      = 1000                                                              /4/

При угле внутренного трения  = 30-400 угол скалывания находятся в пределах 38-450, т.к.

                                   = 900  = 900-)                                    /5/

т.е. результаты, полученные расчетным путем очень близким опытным данным. Результаты испытаний дренером при различных углах заточки представлены на рис. 3 и 4.

Рис.3. Зависимость горизонтальной составляющей силы резания от угла заточки дренера

Рис.4. Зависимость вертикальной составляющей силы резания от угла заточки дренера

Данные иссследования показывают /рис.3 и 4/, что силы, действующие на дренер имеют избыточный характер изменения в пределах угла заточки от 40 до 600. При угле заточки =20-260 горизонтальные составляющие силы резания достигает минимального значения, а при угле 450 и более практически становятся постоянными. Установлено, что при данных углах заточки происхолит образование уплотненного ядра. Таким образом, оптимальный угол заточки находятся в пределах меньше угла, при котором начинает образовываться уплотненное ядро и больше угла, при котором из-за увеличения силы трения о поверхность среза повышается значение горизонтальной составляющей силы резания. Исследованиями установлено, что на величину силы резания особое влияние оказывает крепление дренера к ножам кротователя.

Установлено, что шарнирное крепление дренера уменьшает вероятность образования уплотненного ядра в месте крепления. Для определения сил, действующих на дренер, рассмотрим систему сил, приложенных к дренеру /рис.5./.

Рис. 5. Схема сил, действующих на дренер

Общее усилие равно:

                          P= P1+ P2+ P3+P4                                                         /6/

где: P1 – сопротивление резанию грунта режущей кромкой;

P2 - сопротивление сжатию грунта;

P - сопротивление трению грунта о рабочую поверхность заточки;

P4  - сопротивление трению о цилиндрическую поверхность.

Сопротивление резанию грунта режущей кромкой дренера равно:

                                           Р1 = 2Р1 F1                                                                 /7/

где: Р1 – удельной сопротивление резанию грунта режущей кромкой дренера;

F1 – площадь режущей кромки одного дренера;

Сопротивление сжатию грунта:

                                          Р2 = 2F2                                                       /8/

где:  – напряжение сжатия при смещении грунта дренером;

F2 – площадь рабочей поверхности дренера.

Сопротивление трения грунта о рабочую поверхность:

                           Р3 = 2fР2                                                                 /9/

где: f – коэффициент трения грунта о стык.

Сопротивление трения грунта о цилиндрическую поверхность:

                                    Р4 = 2fN                                                          /10/

где: N – нормальное давления грунта на цилиндрическую поверхность дренера. Таким образом,

P= P1+ P2+ P3+P4  = 2(Р1 F1+ F2+fР2 + fN)                                   /11/

Для упрощения расчетов принимаем:

Р1 = const; Р4 = const; тогда

             P =                    или              P =            /12/

где: N – нормальное давления грунта на рабочую поверхность клина;

 - угол трения клина о грунт.

      Ph= 2  = 2                                            /13/

или

            Ph=                                                               /14/

или после преобразований

           Ph=                                         /15/

Принимая, что напряжения сжатия -  пропорциально максимальной деформации – l, тогда

                                                = k2 l                                        /16/

где: k2 – коэффициент сопротивления грунта резанию.

Максимальная деформация имеет направление скалывание грунта –, тогда проекция максимальной деформации равна:

l=                                                                                                 /17/

Подставив в уравнение /17/ значение угла – получим:

                                             = 900                                      /18/

l=                                                                                     /19/

Напряжение сжатия будет

 =                                                                                     /20/

Подставив значение - в уравнение /15/, получим

                                                          /21/

Оценка влияния угла заточки на горизонтальную составляющую силы резания в зависимости от образования уплотнительного ядра, именно в пределах изменения угла заточки-  = 30 – 600 показывает, что угол заточки должен быть менее 300. Влияние угла заточки на вертикальную составляющую силы резания по отношению к плоскости среза определим, спроектировав все действующие силы на ось перпендикулярную к продольной плоскости среза рабочего органа.

                                                PV = 2P2 cos – P3 sin                                      /22/

Зависимость /22/ представим в виде:

                                          PV= cos(                                             /23/

Подставив значение Р2 в уравнение, получим:

                                  /24/

или

                     /25/

При образовании перед дренером уплотненного ядра, необходимо угол заточки дренера - земенить на угол уплотненного ядра  = 450 -  , а угол трения  грунта о сталь на угол трения  грунта о грунт.

Литература:

1.      Данатаров А. Технология нарезки аэрационного дренажа и эффективность его работы в условиях аридной зоны. Дис. канд. тех. наук. Киев. -1994г. с.100-107.

2.      Данатаров А. Методика проведения нарезки аэрационного дренажа в полевых условиях.  Совершенствование технологии и технических средств в сельскохозяйственном производстве. В сб. научных трудов ТСХИ. 1995г. т.39. вып.4.   –с. 28-31.

3.       Данатаров А. Методика исследования устойчивости аэрационного дренажа. Совершенствование технологии и технических средств в сельскохозяйственном производстве.   В сб. научных трудов ТСХИ. 1995г. т.39. вып.4.   –с. 50-54.

4.       Данатаров А., Сапаров К.Б. Устройство аэрационного дренажа в аридной зоне. Мелиорация и водное хозяйство. Международный научный журнал №2. Москва. 1994г. -с. 24-25.

5.      Данатаров А. Аккумулирующая способность воды аэрационного дренажа в аридной зоне. Международный научно-практический журнал №1. Проблемы освоения пустынь. 1999г. –с.85-89.

 

Основные термины (генерируются автоматически): угла заточки, силы резания, заточки дренера, угол заточки, угла заточки дренера, наибольших касательных напряжений, угла поворота коленчатого, аэрационного дренажа, угле заточки, величину силы резания, углах заточки, угол трения грунта, угол заточки =15, угол скалывания, поворота коленчатого вала, угол заточки дренера, угол заточки дренера  , угол заточки должен, оптимальный угол заточки, угле заточки дренера.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle