Обоснование формы лапы культиватора

Обоснование основных параметров рабочих органов культиваторов

Для выполнения операции по сплошной и междурядной обработкам почвы культиваторы оборудуются комплектами рабочих органов различной формы и размеров. Наиболее распространенными из них являются стрельчатые, односторонние и рыхлительные лапы, подкормочные ножи, подокучники, окучники, лапы-отвальчики, игольчатые и сферические диски и т.д. Рабочие органы в виде лап применяются на всех культиваторах при выполнении операций рыхления почвы и уничтожения сорной растительности. В настоящее время она наиболее характерны для этих орудий. Различают три основных типа лап культиваторов: полольные, рыхлительные и универсальные. В свою очередь, полольные лапы могут быть стрельчатыми и односторонними, а рыхлительные - долотообразными, копьевидными и оборотными (чаще всего на пружинных стойках).

Универсальные лапы, совмещение операции по крошению почвы и подрезанию сорняков, могут быть только стрельчатыми. Основными параметрами лап культиваторов являются: угол размера лезвий 2γ у стрельчатых лап или наклон лезвия односторонней лапы к направлению движения γ; угол постановки лапы к дну борозды ε, измерений в плоскости, перпендикулярной к лезвию; ширина захвата лапы В. Большое влияние на технологический процесс могут оказать углы заострения и резания.

Угол раствора 2γ стрельчатой лапы обусловлен стремлением обеспечить хорошее подрезание сорняков и устранить обволакивание лапы растительными остатками. Пусть лезвие mm (рис.7.1) расположено под углом γ к направлению движения. Под воздействием силы сопротивления резанию R появятся сила нормального давления N, тангенциальная составляющая T и сила трения F. Под воздействием T сорняки сдвигаются по лезвию, а сила F стремится препятствовать этому. Для осуществления скользящего резания и предотвращения обволакивания лапы растительными остатками необходимо так подобрать угол γ, чтобы обеспечить F<T.

Если F<T, то

,

отсюда

или

.

Иными словами, . Следовательно

. (7.1)

Рис.7.1. Схема сил, действующих на лезвие лапы культиватора

Угол трения сорняков об острую лапу культиватора φ может достигать 45°, тогда γ≤45°, а 2γ≤90°.

Однако и при таких значениях угла 2γ, особенно на влажной и рыхлой почве, работа лапы, имеющей большую ширину захвата, может сопровождаться скоплением неперерезанных сорняков на концах ее крыльев. Обволакивание лезвий широкозахватных лап и отсутствие этого явления у лап малой ширины захвата отмечается многими авторами. Наблюдения за этим явлением показали, что сорняки на лезвии не остаются неподвижными, а скользят вдоль него, хотя и очень медленно. Иначе говоря, обволакивание носит не статический, а динамический характер. Для устранения этого недостатка угол раствора стрельчатых лап, как правило, выбирают не более 65° и ограничивают ширину захвата. Лапы, предназначенные для работы на глинистых почвах, могут иметь ширину захвата b≤35см, а на супесчаных - b≤45см [1].

Степень крошения почвы, производимого лапой, определяется величиной угла ε постановки лапы к горизонтальной плоскости. Этот угол измеряют в плоскости, перпендикулярной к лезвию лапы.

По величине угла ε лапы делят на плоскорезные - 12...18° и универсальные - 25...30°. Работа лапы в большой мере зависит и от способа заточки (рис.7.2).

Рис.7.2. Способы заточки лап культиваторов: а - нижняя; в - комбинированная; с - нижняя; i - угол заострения (заточки) лапы; ε - угол постановки лапы к горизонту; ε0 - угол резания; Δε - затылочный угол

По свойствам материала, применяемого для изготовления лап, и во избежание выкрашивания лезвий, угол заострения i не должен быть меньше 12...15°. Качественный срез растений происходит лишь при острой лапе (толщина лезвия не более 0,3 мм) и при угле резания ε₀, не превышающем 32...36°. Для обеспечения устойчивого хода лапы необходимо иметь положительный затылочный угол Δε не меньше, чем 3...5°. Исходя из этих требований, универсальные лапы лучше затачивать снизу, а плоскорежущие - сверху или комбинированным способом.

Большое технологическое значение имеет угол крошения почвы α, который лежит в вертикально-продольной плоскости и измеряется между поверхностью лапы и горизонтом (рис. 7.3).

Из ΔАВD можно определить угол α:

BD/AB=tgα.

Из ΔABC -

BC/AB=sinγ,

отсюда

АВ=ВС/sinγ,

подставляя это значение АВ в уравнение, определяющее tgα, получим

.

Но

.

Тогда

или

. (7.2)

Если в это уравнение подставить характерные для существующих лап значения углов γ и ε, то можно получить следующие значения углов крошения почвы: у плоскорежущих лап α ≈ 9...10^°, у универсальных α ≈ 16^°. Для рыхлительных лап наиболее употребительными значениями углов являются 25...45^°.

Дата добавления: 2015-06-04