Согласно данным А. Н. Зеленина [1] известно, что при обработке почвы чизельными плугами с прямыми стойками и долотами с шириной см при угле подъёма , критическая глубина резания Плоскость скалывания имеет форму трапеции. Ширина полосы деформации на поверхности почвы при глубине обработки , угле подъёма угле трения и угле скалывания определяется по формуле:

(1)

Расстояние между стойками устанавливается в зависимости от высоты гребней определяемых агротребованиями. В этом случае расстояния между стойками увеличиваются в два раза, а тяговое сопротивление почвы второму ряду рабочих органов на 17–20 % меньше, чем первому за счет блокированного резания (резания без отделения стружки). Для определения общего тягового усилия рыхлителя, с рабочими органами имеющих стрельчатой лапы на стойке применим формулу Г. Н. Синеокова [3]:

(2)

где: -ширина захвата рыхлителя, м; -удельное тяговое сопротивление, Н/м; -продольная составляющая силы тяги лапы, Н; -ширина лапы, м; — коэффициент перекатывания колес рыхлителя (по стерне 0,15–0,3); — вертикальная нагрузка на колеса рыхлителя, Н.

Так как рыхлителя 2 опорных колеса, то определяется по формуле:

(3)

где: –вес рыхлителя, Н; –масса рыхлителя, кг; –ускорение свободного падения тела,

Продольная слагающая –силы тяги рабочего органа, поступательно движущегося с постоянной скоростью определяется из уравнения:

(4)

где: –горизонтальная составляющая сопротивления затылочной фаски на долоте.

Схема к определению давления почвы, на затылочную фаску, которая определяется согласно выражению

(5)

где: –коэффициент объемного смятия почвы – деформация сжатия; –угол трения между равнодействующей нормальных давлений почвы на затылочной фаске лезвия долота и равнодействующей вертикальной и горизонтальной составляющих сил, воздействующих на фаску и стремящихся вытолкнуть долото из почвы; –угол наклона затылочной фаски ко дну борозды. При этом в частном случае при

сопротивление почвы деформации или отрыву пласта двугранным клином. При этом равнодействующая нормальных и касательных сил на поверхности клина является функцией переменных

(6)

сопротивление , создаваемое статическим давлением пласта определяется:

(7)

где: вес пласта определяемый согласно выражению:

в котором длина рабочей поверхности клина, объёмный вес почвы .

сопротивление , создаваемое инерцией пласта или его динамическим давлением:

(8)

После подстановки развернутая зависимость для определения продольной слагающей силы тяги для двугранного клина:

(9)

Однако известно [3, 4], что нагрузки, воспринимаемые лапами культиватора первого ряда примерно в 2 раза больше нагрузок лап 2-го ряда за счёт блокированного резания. В связи с чем, выдвигаем гипотезу, что если применить приёмы блокированного резания при конструировании лапы, то появляется возможность снижения примерно на 20 %. Теперь рассмотрим конструкцию плоскорезной лапы шириной 60 мм с размещением в средней части долота, тогда для этой формы будет следующее , которое определится согласно формулой:

(10)

где: толщина срезаемого слоя долотом и лапой; ширина долота; коэффициент удельного сопротивления почвы долота, 25–150 коэффициент удельного сопротивления почвы лап, Поэтому формула для определения продольной слагающей силы тяги для плоскорезных стрельчатых лап (двугранного клина) имеет вид:

(11)

где: количество рабочих органов, в рассматриваемом случае вес рыхлителя, коэффициент удельного сопротивления почвы долота, 25–150 толщина срезаемого слоя долотом, м; ширина долота, м; коэффициент удельного сопротивления почвы долота, толщина срезаемого слоя лапой, м; ширина лапы, м; вес пласта, ; ; длина рабочей поверхности клина, объёмный вес почвы, угол крошения, –коэффициент перекатывания колес рыхлителя по стерне 0,15–0,3; угол трения (в расчётах , когда не указан тип почвы); масса рыхлителя; Масса всего машины

скорость движения,

Подставляя выражение из формулы (11) в формулу (2), получим закономерность для определения тягового усилия , с учётом блокированного резания:

(12)

Удельное тяговое усилие рыхлителя, определится как:

(13)

где: -ширина захвата рыхлителя, м.

Удельная мощность рыхлителя (кВт) определим из выражения:

(14)

где: -скорость передвижения рыхлителя,

Удельные затраты топлива за 1 час (кг/ч) определим по формуле:

(15)

где: -удельный расход топлива равный 238 г/кВт; -продолжительность работы равная 1 ч.

Снижения затрат энергии можно достичь также регулировкой наклона лап в момент работы, оказывая влияние на процессы образования элементной стружки и стружки отрыва, которые также зависят от силы Известно, что перед лезвием возможно образование опережающей трещины и стружки отрыва при соотношении

(16)

где: -угол между направлением поверхности отделения почвенной стружки и поверхностью поля; -угол трения (угол между результирующей силой резания и нормалью к передней части лезвия рабочего органа); -угол резания.

В случае

(17)

на поверхности плоского отделения элементов стружки возникают нормальные напряжения, способствующие соединению элементов почвенной стружки, т. е. происходит сгруживание, а энергозатраты будут максимальные.

В случае

(18)

пласт срезается сплошной лентой. При этом энергозатраты будут минимальные, уменьшается сопротивление грунта, что в последующем приведёт к снижению расхода топлива. Для этих целей в сельскохозяйственном акционерном обществе имени Героя Туркменистана Садулла Розметова этрапа имени С. А. Ниязова Дашогузского велаята сконструирован и испытан универсальный глубокорыхлитель ПР-0,5, кротовательного типа НАД-2–60 и НАД-2–60М, а также культиватор растениепитатель КР-5–40.

Литература:

1. Зеленин, А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1968. -375с.
2. Тарасенко, Б. Ф. Конструктивно-технологическое решение для внесения и заделки органических удобрений при безотвальной обработке почвы. /Тр. /КубГАУ. 2010.
3. Теория и расчет почвообрабатывающих машин /Г. Н. Синеокова, И. М. Панов. -М.: Машиностроение, 1977.
4. Чеботарев, М. И. Механико-технологическое обоснование систем машин для рисоводства: дис. … д-ра техн. наук. /М. И. Чеботарев. -Зерноград, 1997.