Для качественной подготовки почвы к посеву хлопчатника на гребнях в сжатые сроки, предохранения почвы от разрушения и чрезмерного уплотнения, сохранения и накопления влаги в почве разработан новый способ возделывания хлопчатника [1]. По предложенной технологии осенью, после уборки стеблей хлопчатника в местах посевных рядков за один проход агрегата осуществляется глубокое рыхление почвы на глубину 45...50 см, вносится минеральные удобрений в три яруса и формируются гребни. Для глубокого рыхления с одновременным внесением удобрений разработан глубокорыхлитель [2], оснащенный удобрителем (рис.1).
Рис. 1. Схема глубокорыхлителя-удобрителя
Известно, что поверхность рабочего органа глубокорыхлителя является сочетанием двухгранного и трехгранного клиньев, тяговое сопротивление которых зависит от геометрических параметров этих клиньев, от лобового профиля стойки и от физико-механических свойств почвы.
Тяговое сопротивление рабочего органа складывается из сопротивления перемещению в почве долота 2, лемехов 3 и стойки 1 с тукопроводом 4
|
Р = Рд + 2Рл + Рст, |
(1) |
где Рд, Рл и Рст — соответственно тяговое сопротивление долота, лемеха и стойки с
тукопроводом.
Допускаем, что долото производит сжатие почвы впереди себя и затем, отделяет пласт от массива путем сдвига. Тогда сопротивление долота можно определить по следующей формуле [3]
|
Px=кbдh, |
(2) |
где к — удельное сопротивление почвы резанию; bд — ширина долота; h — глубина рыхления почвы.
При деформации почвы сдвигом удельное сопротивление почвы резанию
,
где a — угол установки долота к дну борозды; τmax — напряжение чистого сдвига; φ и φ1 — угол внешнего и внутренного трения почвы.
Для определения общего тягового сопротивления лемеха глубокорыхлителя воспользуемся следующей формулой [4]
|
|
(3) |
,где V- скорость перемещения лемеха; g1, g2 — плотность соответственно пахотного и подпахотного горизонта почвы; Fc — площадь скалывания почвы; к1 — удельное сопротивление подпахотного слоя почвы сдвигу; F1 — площадь верхнего менее уплотненного — пахотного слоя почвы; F1 — площадь уплотненного нижнего — подпахотного слоя почвы; ε1, ε2 и ε3 — обозначения, введенных сокращений; g — скорость свободного падения.
Обозначения, введенных сокращений определяются:
|
|
(4) |
|
|
(5) |
|
|
(6) |
,
,
,где β — угол крошения лемеха; g — угол раствора лапы; f — коэффициент трения почвы о рабочую поверхность лемеха.
Для определения тягового сопротивления стойки с тукопроводом рассмотрим взаимодействие почвы со стойкой и тукопроводом в сечении горизонтальной плоскостью (рис.2).
На лобовой и боковой поверхностях стойки и тукопровода при движении возникает нормальная сила Ni, вызывающая силу трения Тi. Проектируя эти силы на ось Х, определяем тяговое сопротивление стойки с тукопроводом, возникающее от перемещения почвы
|
|
(7) |
,где N1 — сила, действующая на заостренную грань стойки; b1 — угол заострения; N11, N21 — силы, действующие на плоскую щеку стойки и тукопровода-распределителя.
Рис. 2. Схема сил, действующих на стойку и на тукопровод: 1 — стойка; 2 — тукопровод
Для определения нормального давления Ni на лобовую поверхность стойки воспользуемся формулой, предложенной В. Н. Левенецем [5]. На заостренную грань стойки действуют динамическая и статическая силы, которые определяются по следующей формуле
|
|
(8) |
,где r — плотность почвы, l1 — длина заостренной части стойки; x1 — угол естественного откоса.
На плоскую грань стойки с тукопроводом действует статическая сила, которая определяется по формуле
|
|
(9) |
,С учетом значений сил N1, N11 и N21 окончательно получим
|
|
(10) |
Общее тяговое сопротивление глубокорыхлителя с тукопроводом-распределителем будет равно
|
|
(11) |
,
Рис. 3. Тяговое сопротивление глубокорыхлителя с тукопроводом-распределителем в зависимости от скорости движения при: 1 — j=260 и j1=280; 2 — j=270 и j1=320; 3 — j=280 и j1=360; 4 — j=290 и j1=400; 5 — j=300 и j1=440.
Графическая интерпретация математической модели (11) на ЭВМ (рис.3) показывает, что при увеличении скорости движения тяговое сопротивление глубокорыхлителя с тукопроводом-распределителем увеличивается по криволинейной зависимости. Так, при V = 1,0 м/с и j1 = 280 тяговое сопротивление составило 14,11 кН, а при V =2,0 м/с и j1 =280 — Р=15,86 кН. Анализ показывает, что с увеличением угла внутреннего трения почвы j1 с 280 до 400 тяговое сопротивление увеличилось с Р=14,11 кН до Р=15,61 кН.
Таким образом, полученную зависимость (11) можно использовать для определения тягового сопротивления при различных параметрах глубокорыхлителя, тукопровода-распределителя, физико-механических свойствах почвы и скорости движения.
Литература:
1. Патент РУз № 4412. Способ возделывания хлопчатника /Хаджиев А., Хидиров Т. и др./Офис. бюл. 1997, № 3.
2. Патент РУз № FAP 00788. Туковой сошник /Хидиров Т., Батиров З. Л., Маматов Ф. М., Мирзаев Б. С. и др./Офис. бюл. 2013, № 2.
3. Панов И. М.,Сучков И. В., Ветохин В. И. Вопросы теории взаимодействия рабочих органов глубокорыхлителя с почвой//Сб.научн.трудов ВИСХОМ. — М.:ВИСХОМ. — 1988.
4. Муратов М. М., Байметов Р. И.,Бибутов Н. С. Механико-технологические основы и параметры орудий для разуплотнения почвы. — Ташент: Фан, 1988.
5. Левенец В. Н. К аналитическому определению силы давления почвы на сошник//Труды Кишиневского сельскохозяйственного института. — Кишинев, 1964. — т.33. вып.1.
