К определению основных параметров дамбоуплотнителя

Исследования показывают, что формы поперечного сечения дамбы временного оросителя после прохода каналокопателя существенно отличаются от формы, которые получаются в момент ее формирования [1].

Насыпаемая почва, ссыпаясь под углом естественного откоса, придает поперечному сечению дамбы трапецеидальную форму (рис. 1).

 

Рис. 1. Схема дамбы временных оросителей

 

Нарезка временных оросителей каналокопателем и параметры глубины срезки почвы должны отвечать требованию предопределяющей ширину занимаемой полосы дамбы по верху. Следовательно, вышеназванные параметры не могут быть произвольной величины [1].

При определений объема почвы вытесняемой каналокопателем, угол обрущения принимаем равный углу насыпания почвы, т. е.:

Тогда, вытесняемый объем почвы можно определить по площади поперечного сечения (S₁) вынимаемого каналокопателем [1,3].

                             (1)

Преобразование выражения (1) приведет к следующему виду:

                                                             (2)

где: b — ширина занимаемой полосы дамбы или временного оросителя;

 h — высота дамбы, м;

Н_б — глубина временного оросителя, м;

φ — угол естественного откоса почвы, град.

Площадь поперечного сечения (S₂) объема почвы, уложенного каналокопателем в гребень дамбы можно определить из выражения:

                                                                                          (3)

Так как коэффициент вспущенности почвы при нарезке временных оросителей равен единице [1,2], то вынимаемый каналокопателем объем почвы будет равен объему почвы, уложенному в гребень дамбы, т. е.:

Приравнивая выражения (2) и (3), получим следующее уравнение:

                                                                                             (4)

Из уравнения (4) определим высоту гребня дамбы временного оросителя:

                                                                                              (5)

Анализ уравнения (4) показывает, что высота (Н) дамбы зависит от глубины (Н_б) временного оросителя и ширины (b) занимаемой полосой дамбы.

Ширина занимаемая полосой дамбы или временного оросителя равна:

 или                       (6)

Решение уравнения (6) относительно ширины дамбы по верху приведет к следующему виду:

                                                                                       (7)

Результаты ранних исследований формы образованной дамбы при нарезке временных оросителей и его уплотнения показывают о эффективности использования конической формы катка [1].

Конический каток в процессе работы вращается на своей оси со скольжением, характерным для пассивных уплотняющих катков, т. е. не имеющих вращающегося момента на валу. Чтобы выяснить влияние скольжения на величину продольного перемещения уплотняемых частиц почвы на поверхности дамбы, графически рассмотрим характер воздействия основания конической части катка на них. Предположим, что конический каток двигается со скольжением (Рис. 2).

Рис. 2. К обоснованию параметров дамбоуплотнителя

 

Разлагая силу нормального давления на составляющие Q_m и T_m можно предположить следующее, если:

1.         1. , то поверхностная частица под действием силы Q_m больше перемещается вдоль дамбы, нежели вглубь;

2.         2. , то равнодействующая внешних сил  отклоняется от нормального давления  на угол  в сторону, обратную вращения катка. При этом продольное перемещение  поверхностных частиц почвы будут больше, чем вглубь  дамбы;

3.         Нетрудно убедиться, что равнодействующая сил  и  определяется из выражения:

                                                                                            (8)

Откуда следует, что чем больше угол  и меньше , т. е. чем ровнее поверхность катка, тем меньше отклоняется  от , и большее погружение частицы почвы вглубь дамбы.

Следовательно, наименьшее уплотнение почвы дамбы скользящими катками достигается при меньших значениях угла внешнего трения почвы.

Допустим, коническая часть катка производит уплотнение почвы откосов дамбы с глубиной погружения большого основания  и малого основания  (рис. 3).

Рис. 3. К определению угла опережения уплотнения почвы коническим катком на откосе дамбы

 

;                                                                             (9)

где длина противолежащего катета, м;

длина прилежащего катета угла опережения уплотнения, м.

;

где D и r — радиусы большого и малого основания усеченного конуса катка, м;

 и - углы погружения в почву, град.

Подставляя найденные величины в вышеприведенную формулу, получаем:

                                                                                  (10)

где - глубина погружения большого основания, м.

                                     (11)

Отсюда:                                                                 (12)

Если углы погружения большого и малого оснований одинаковы, т. е. , то:

,                                                                                                               (13)

Значит, угол опережения уплотнения равен углу погружения основания катка.

Следовательно, согласно уравнению (12), чем больше угол погружения конического основания катка, тем больше угол опережения уплотнения:

                                                                                                   (14)

                                                                                 (15)

Аналогичным образом определим:

                                                                                                     (16)

                                                                                  (17)

Подставляя значения найденных величин в формулу (12) и после ряда преобразований получим:

                                                                (18)

Из выражения (18) следует, что с ростом глубины (h_m) погружения малого основания катка — угол опережения уплотнения уменьшается, а с увеличением глубины (h) погружения большого основания катка — увеличивается. С увеличением радиуса (r) малого основания — угол опережения уплотнения уменьшается, а с увеличением радиуса (D) большого основания — увеличивается. Если глубина погружения обоих оснований катка одинакова, т. е. h_b=h_m=h, то формула (18) принимает вид:

                                                                     (19)

Значит, чем больше разница между радиусами большого и малого оснований катка, тем больше угол опережения уплотнения.

Предполагая, что каток стоит на месте, т. е. и ,пользуясь предельными значениями угла , который будет равен углу , при котором осыпание частиц почвы дамбы полностью устраняется, то в равенстве (19) можно установить взаимосвязь радиусов D и r:

                                                                            (20)

Заключение

Установлена взаимосвязь угла опережения уплотнения с диаметром конического катка. Выведены аналитические зависимости для определения большого и малого диаметра конического катка.

 

Литература:

 

1.      Слободюк П. И. Исследование и обснование параметров рабочего органа для нарезки поливных борозд при различных скоростях движения. Дисс… канд… техн… наук, Янгиюль, 1967. 200 с.

2.      Догановский М. Г. Технологический процесс работы корпуса окучника при образовании борозд и гребней. Труды ВИМ, Том 13, Госиздат с. х. литературы, М, 1951. 150 с.

3.      Бахрамов Ф. Х. Обоснование параметров рабочего органа каналокопателя для нарезки временных оросителей. Автореферат дисс… канд… техн… наук, Янгиюль, 1995. 17 с.