<<
>>

  2.6.4 Расчет тягового сопротивления прикатывающего устройства

  Основными элементами прикатывающего устройства являются центральная часть катка, выполненная в виде цилиндра, и боковая кромка, изготовленная в виде конусов. Центральная часть катка обеспечивает прикатыва- Hsre рядка семян, а боковая кромка - чистоту получившейся канавки от осыпающейся почвы.
Нагрузка на центральную часть катка и боковую кромку распределяется неравномерно, направление сил, действующих на эти элементы. также различны. Поэтому в расчетах силы, действующие на обод и на боковую кромку катка целесообразно определять отдельно [49, 50, 120, 124].

Основными параметрами катка являются его радиус, вес и ширина обода. Радиус должен быть таким, чтобы при встрече с крупным комком каток легко перекатывался через него, а не толкал (выдавливал) его вперед. При перекатывании через комок давление катка концентрируется на нем, и комок разрушается или же вдавливается в почву, то есть для нормальной работы катка необходимо обеспечить защемление почвенных комков.

Сопротивление катка определяется зависимостью:

Т1(              + ТКТр,              (_.67)

где ТКЗ(, Гктр - сопротивление перекатывания по поверхности почвы и сопротивление трения, возникающее в направляющей оси катка соответственно, Ы.

Для нахождения силы тягового сопротивления катка воспользуемся рисунком 2.17. Выберем начало координат1 О] в точке пересечения вертикального диаметра с поверхностью почвы, выделив элементарный участок d.L При ширине катка Ьк на его поверхности выделим элементарную площадку dS площадь которой равна:

dS~ bKdl.              (2.68)

Эту площадку с достаточной точностью можно считать прямоугольником.

Элементарная сила реакции комка на эту площадку составит [53]:

'dR- rrhxdl,              (2.69)

•у

где гт - напряжение смятия почвы, Н/м .

При небольшой глубине колеи напряжение смятия почвы определяется по формуле:

lt;r = q-y,              (2.70)

где у - линейная деформация почвы, м.

Ввиду линейности данной формулы сопротивление боковой части катка найдем как сопротивление цилиндрического катка, прикатывающего почву глубину, в два раза меньше расчетной.

Часть сегмента с элементарными сторонами dl, dy и dx (рисунок 2.17) с высокой точностью можно принять за треугольник, у которого угол между сторонами dl и dx равен центральному углу /?.

Тогда

dl- dyI

ai~ /sin/?-

^f ¦¦JJJZ

Рисунок 2.17- Расчетная схема определения сил сопротивления катка

Рисунок 2.17- Расчетная схема определения сил сопротивления катка

Подставив в выражение для элементарной силы (2.71) значения а и dl, получим:

dR = qKydy/sjn/i,              (2.7!)

В результате интегрирования выражения но глубине смятия находим:

Я =fA* Vdv=(2 72)

п sin^o УаУ 2sLnр '              }

где fi - угол наклона реакции почвы к вертикали, град.;

hK - глубина прикатывалия, м.

В рассматриваемом случае = гкм.

Чтобы включить в выражение (2.72) диамегр d и вес катка Сг подста-

вим н выражение (2.69) вместо dl ее значение, выраженное через dx, то есть

а \ — dxi

ai ~ /соs/V

и изменив пределы интегрирования, получим:

R=-b±.J*ydx.              (2.73)

COSfiaJ0

Найдем верхний предел интегрирования. Из рисунка 2.18 видно, что

треугольник AOjC подобен треугольнику BOjC, следовательно,

огс _ О iB

или

Поскольку

0гА OiC'

(0гС)г = ОгА -ОгВ,

0гС — х; 0гА — d — h; 0гВ = ft.

то

_              = dh - /12.

Так как диаметр катка d должен быть значительно больше глубины прикатывания h, то значением h2 можно пренебречь, тогда

х2 «вdK х = л[Ш,

nbsp;

0 \

nbsp;

\ °1

nbsp;

\ Н 0

X

nbsp;

nbsp;

к

У

В

nbsp;

с

б

nbsp;

0 \

\ °1

X (Г

У

а

Рисунок 2.18 - Схемы: а-для определения верхнего предела интегрирования;

б - для замены переменной у на х

Следовательно, нижним пределом интегрирования по х будет 0. а верхним -

Заменим переменную у через переменную х.

Воспользуемся рисунком 2.18, б, из которого видно, что треугольник ADC подобен треугольнику BDC, следовательно

DC BD

поскольку

A D DC' (DC)2 =AD - BD,

DC = x. AD - d -(h - y), BD = h - y,

TO

= [d - (h - y)] '(h-y) = d(ft-y) - (h -y)2 "Гак как d » (h — у), то значением (/г - у)2 можно пренебречь. Тогда

х2 « d(h- у).

откуда

Подставив значения х и у в выражение (2.72) и проинтегрировав, будем иметь:

R= -М- jfbfCft- *2)/ ,1 dx=(2.74)

cosp0Jo'азсо$ра 'v'

При условии равновесия вертикальная сила сопротивления равна (рисунок 2.17):

PK = R sinjg,              (2.75)

Откуда с учетом (2.74) имеем:

PK = 2-bqhKJdkK.              (2.76)

Полученное выражение позволяет найти вертикальную составляющую силы сопротивления центральной части катка.

Силу тягового сопротивления центральной части катка определим по формуле [29]:

TK = 2MV?tg17,              (2.77)

где ^ - угол поворота катка при сжатии почвы, град (рисунок 2.19).

При расчете сопротивления боковых кромок катка следует иметь ввиду, что при небольшом заглублении будет работать не вся грань, а только часть, находящаяся в почве (рисунок 2.20). Поэтому расчет целесообразно разделить на две части:

а) глубина обработки hK меньше высоты боковых кромок катка /гр. Силу тягового сопротивления одной кромки определим гю формуле

[29]:

Т* =              (2.78)

Угол #о найдем из ДOab (рисунок 2.19), с учетом I = .Щъ- - К),

fl„ = arctg(ffi5).              (2.79)

Ширину боковой кромки катка, работающего на глубину, меньшую высоты боковой кромки, найдем по формуле:

b$ = Ktga*.              (2.80)

гк° = гк —/? к.

14              «V              2

Рисунок 2.20 - Схема уплотнения почвы катком

Рисунок 2.20 - Схема уплотнения почвы катком

Радиус катка, с учетом снижения глубины обработки, будет равен:

(2.81)

Таким образом, формула для расчета сопротивления примет следую-

ищи вид:

2 ^«гт^к;I

Г* ^ 2hK tgotK Ц (rK - tg4              -              ~              (2.82)

Вертикальную составляющую силы сопротивления определим на основании вышесказанного (в соответствии с (2.76)):

Р = \hK tgq ^hKj2(rK-±hK)±hK,              (2.83)

После преобразований имеем:

P =\hl tg«KqJ(rK-±hK)hK.              (2.84)

Из формулы следует, что вертикальная составляющая силы сопротивления прямо пропорциональна глубине обработки, радиусу катка и углу наклона кромки к горизонту.

6} глубина обработки hK больше высоты боковых кромок катка hp: Сила тягового сопротивления равна:

arct

f 1 \2 i } =              tg*              ^              -              А (2.85)

а вертикальную составляющую сопротивления определим по формуле:

Р = I ММ^Гк-^к) К-              (2-86)

Как видно, в этом случае силы сопротивления не зависят от таких параметров кромки, как угол наклона.

Момент трения и подшипниковом узле рассчитаем по формуле [109]

М = 0.5 fiPd.              (2.87)

где ju - постоянный коэффициент трения для подшипника (для радиального шарикоподшипника/х = 0,0015 [109]);

Р - эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник, Н; d - диаметр отверстия подшипника, м.

Соответственно, сила сопротивления будет равна:

^ктр = г-              (2.88)

гк

<< | >>
Источник: Бондарев Андрей Владимирович. Разработка энергосберегающего способа посева зерновых культур с одновременным внесением удобрения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Воронеж - 2008. 2008

Еще по теме   2.6.4 Расчет тягового сопротивления прикатывающего устройства:

  1. Содержание
  2.   Введение 
  3. 1.1 Агротехническая эффективность совмещения операций посева с внесением удобрений 
  4.   1.4 Анализ технических решений по совмещению операций предпосевной культивации и посева зерновых
  5.   2.2 Энергосберегающий способ посева зерновых культур и устройство для его осуществления
  6.   2.4 Обоснование основных конструктивных параметров прикатывающего устройства
  7.   2.6 Определение тягового сопротивления комбинированного сошника
  8.   2.6.1 Расчет тягового сопротивления бороздообразователей
  9.   2.6.2 Расчет тягового сопротивления щелеобразователя
  10.   2,6.2.2 Определение тягового сопротивления сгонки-туконровода.
  11.   2.6.3 Расчет тягового сопротивления стрельчатой лапы
  12.   2.6.4 Расчет тягового сопротивления прикатывающего устройства
  13.   2.7.1 Расчет конструктивных параметров пружин подвески посевной секции.
  14.   3.1 Оборудование, используемое при исследовании тягового сопротивления 
  15.   3.4 Методика определения тягового сопротивления прикатывающего устройства
  16.   4.2 Определение величины тягового сопротивления конструктивных элементов посевной секции
  17.   4.4 Исследование изменения тягового сопротивления комбинированного сошника от скорости
  18.   4,5.2 Анализ экспериментальных данных