В связи со сложившейся экономической ситуациеи в стране проблемой дальнейшего развития сельского хозяйства в настоящее время остается увеличение объемов производства зерна. Эту важную государственную задачу необходимо решать на основе внедрения в сельскохозяйственное производство достижении науки, дальнейшей интенсификацией зернового хозяйства, как коллективных товаропроизводителей, так и фермерских хозяйств, путем повышения культуры земледелия, химизации и мелиорации земель, а также освоения и внедрения более современных технологий при возделываний сельскохозяйственных культур.
Известно, что зерновые сеялки выпускаемые в настоящее время и имеющиеся в наличии на сельскохозяйственных предприятиях оборудованы как правило двухдисковыми заделывающими рабочими органами. Однако их использование для посева семян зерновых культур в весенний период года, когда поверхность поля быстро прогревается за счет солнечной энергии в результате чего образуется сухой слой в горизонте 0…3 см, а нижний горизонт (4…8см) имеет влажность 28…30%, приводит к тому, что диски сошников зерновых сеялок залипают почвой. Залипание дисков сошников приводит к нарушению конфигурации борозды, образованию подсошникового холма, снижению качества работы, увеличению тягового сопротивления машинно-тракторного агрегата, в конечном итоге сеялка становится неработоспособной. И до настоящего времени в большинстве сельскохозяйственных предприятий эта проблема остается нерешенной.
Целью нашего исследования является совершенствование технологии и средств механизации. Нами создан новый заделывающий рабочий орган (рис.1.) для сеялки (рис. 2.).
В настоящей работе предлагаются результаты теоретического исследования рабочего органа ребристого катка посевной машины.
Выражение для определения сопротивления катка качению может быть записано в виде:
, (1)
где q — коэффициент пропорциональности, равный нагрузке на каток для вытеснения единицы объема почвы, V — объем, вытесненный катком почвы.
Для установления формулы, определяющей сопротивление качению колеса, надо определить объем почвы V, вытесняемый катком, и подставить его значение в формулу (1).
Объем вытесняемой почвы может быть рассчитан по формуле:
, (2)
или
, (3)
где В — ширина обода катка, м; r — радиус катка, м.
Обычно при определении размеров катка измеряют не радиус обода, а его диаметр. Поэтому введем в полученное выражение (3) значения диаметра и преобразуем:
, (4)
где D — диаметр катка, м.
Нашей целью является формирование бороздок для семенного ложа посевной машиной и определение сопротивления качению катка. Необходимо ввести его в полученное выражение. Желательно также освободится от неизвестной нам величины α. Этого можно достигнуть, если выразить α в зависимости от сопротивления.
, (5)
Отсюда получим выражение для расчета сопротивления качению катка:
, (6)
В соответствии с рис. 2 удельная работа L, производимая при сжатии почвы катком, вдавливающимся на глубину hо, равна
, (7)
где q — коэффициент пропорциональности;
— удельное давление, Н/м2.
Принимая, что усилие тяги Р, равное сопротивлению перекатывания, приложено в центре окружности обода катка и зависит только от сжатия почвы в вертикальном направлении, можно считать, что работа на пути S
равна:
, (8)
Сопротивление качению (перекатыванию) бороздообразующего катка в соответствии с уравнениями (7) и (8)
,
В частном случае, если n=1, как приняли Гранвуане и В.П. Горячкин, имеем:
, (9)
При n=1/2
, (10)
Чтобы формула (9) имела удобный для пользования вид, надо исключить из него обычно неизвестную заранее величину hо и внести вместо нее нагрузку G. Из рис. 2 следует, что:
,
С учетом (4) имеем:
(11)
Так как интегрирование нужно вести в пределах глубины колей, то dx выразим в зависимости от h. Воспользуемся тем, что произведения отрезков пересекающихся хорд АВ и ЕС равны между собой. Тогда имеем:
,
Имея в виду, что величина относительно мала, можно приближенно считать, что
,
,
,
Подставляя найденное значение dx в уравнение (11), получим
, (12)
Для интегрирования введем обозначение:
, (13)
Тогда
,
С учетом пределов интегрирования уравнение (12) примет вид:
, (14)
Применяя бином Ньютона для вычисления величины , ограничимся первыми двумя членами, т.е. будем считать, что
,
Тогда
. (15)
Если каток нарезает бороздку по свежевспаханному полю при n=1, то:
, (16)
При работе в более тяжелых условиях (по жнивью) при n=1/2, имеем:
, (17)
Определим из уравнений (15) и (16) глубину колеи hо и подставим при n=1, тогда:
, (18)
, (19)
при n=1/2
, (20)
, (21)
На основании полученных формул можно определить основные параметры бороздообразующего катка посевной машины и оценить энергетические показатели работы машины с новыми рабочими органами, которые важны при создании и проектировании новых посевных агрегатов для работы на увлажненных почвах.