Влияние скорости на нормальное давление почвы

 

Неравномерный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин обусловлен прежде всего разным удельным давлением почвы на поверхность рабочего органа в различных ее точках, а также зависит от скорости скольжения и ускорения контактирующих частиц.

Установлено [53], что при пахоте супесчаной почвы влажностью 10–14% удельное давление на рабочей поверхности лемеха распределяется неравномерно и составляет в зоне носка около 60 колебаний на. 1 м пути. Максимальные значения давления в нижней части зоны носка при скорости 1,4 м/сек на глубине 22 см достигают 16–18 кГ/.см². Среднее давление 4,34 кГ/см². Наибольшее давление испытывает носовая часть лемеха. Средние давления в зоне носка в 4,6–12,8 раза больше среднего давления в его центральной части. Наиболее чувствительна к изменению режима пахоты зона носка лемеха.

Увеличение скорости или глубины пахоты приводит к резкому росту давления в нижней части носка лемеха и перераспределению его в других местах. Наличие предплужника или дискового ножа облегчает работу центральной части носка лемеха. Местам наибольшего давления соответствует наибольший износ.

 

Таблица 1. Удельные давления на лемехе при различной глубине и скорости пахоты

Скорость (м/сек)	Глубина пахоты (см)	Среднее удельное давление (кГ/см2)		рн рср. n	Общая сила тяги плуга (кГ)
		в зоне носка	на пятке и средней части лемеха рср. n
С предплужником
0,8	22	1,16	0,20	5,9	2190
1,1	22	1,54	0,24	6,4	2100
1,4	22	1,77	0,14	12,8	2170
0,8	17	0,84	0,18	4,6	1830
0,8	27	1,49	0,15	6,9	3120
С дисковым ножом
0,8	22	1,19	0,20	6,2	1750
0,8	22	1,29	0,19	6,7	2060

 

Средние удельные давления почвы при различных режимах пахоты приведены в табл. 1.

Между удельным давлением и величиной износа в отдельных точках лемеха и отвала отсутствует прямая пропорциональность.

Например, в носовой части давление в 1,5, а износы в 4–5 раз больше, чем на пятке. На отвале разница заметна еще больше. Объясняется это тем, что в точках максимального давления и сравнительно небольшого износа скорость скольжения почвы невелика. Здесь происходит деформационное скольжение, при котором скорость относительного перемещения частиц почвы гораздо меньше, чем при кинематическом.

 

Рис. 2. Места замера давлений на лемехе

 

В качестве датчиков нормального давления применяли специальные месдозы, на внутреннюю поверхность которых наклеивали тензодатчики. Для регистрации результатов измерений использовали многоканальный шлейфный осциллограф с усилителем.

Удельные давления почвы на поверхности плуга при пахоте измеряли на лемехе, отвале и полевой доске. Месдозы на этих деталях монтировали в специально просверленных гнездах и тщательно подгоняли заподлицо с рабочей поверхностью.

На лемехе удельное давление измеряли в 13 точках. Гнезда располагались рядами, совпадающими с направлением движения контактируемых с лемехом абразивных частиц почвы. Расстояние между центрами гнезд под месдозы по направлению движения абразивных частиц 40, а между рядами 135 мм (рис. 2).

На отвале давление измеряли в 13 точках. Расстояние между центрами гнезд составляло но вертикали 90 и по горизонтали 140 мм (рис. 3).

На полевой доске давление измеряли в четырех точках. Расстояние от пятки до центра гнезда 1 составляло 15, между центрами гнезд 1,2 и 3 – 60 мм и между гнездами 3и 4–115 мм (рис. 4).

 

I                                  I

Рис. 3. Места замера давлений на отвале

 

Данные измерения средних давлений почвы на лемех в зависимости от скорости движения приведены в табл. 2.

 

Наибольшее давление испытывает зона лемеха в точках /, 2, 3 и 4 (см. рис. 2). В средней части лемеха (точки 5 – 10) и на пятке (точки 11 – 13) давление заметно падает. Так, при пахоте песчаной задернелой почвы на глубину 18–20 см и скорости движения в зоне носка 1,39 км/ч давление в средней части и на пятке соответственно равно 0,29 и 0,23 кГ/см¹, т.е. в зоне носка оно больше, чем в средней части, в 4,75 раза и в 6 раз больше, чем на пятке.

Такая же картина наблюдается при работе на супесях. На среднем суглинке разница между давлением на носке по сравнению с центральной частью и пяткой уменьшается. Такое изменение среднего удельного давления почвы на рабочей поверхности лемеха объясняется усиленным деформированием грунта у носка лемеха, который испытывает большие давления, связанные с уплотнением, скалыванием и отрывом пласта. Средняя часть и тем более пятка, лемеха находятся у открытой стенки борозды, где усилие деформации почвы значительно меньше, чем у носка лемеха.

Изменение режима пахоты приводит к изменению среднего удельного давления почвы на лемех. Например, с увеличением скорости движения плуга от 0,46 до 3,2 м/сек, т.е. в 6,95 раза, на песчаной почве на глубине пахоты 18–20 см среднее удельное давление возрастает в носовой части в 1,49, в средней части и на носке в 1,3 раза.

С увеличением скорости движения среднее удельное давление в отдельных точках растет не пропорционально скорости. Более интенсивный рост давлений наблюдается у носовой части лемеха, в средней части и в некоторых точках пятки – незначительное увеличение и даже уменьшение удельного давления.

Максимальные давления в отдельных точках лемеха достигают величин, превышающих средние удельные давления в 5–6 раз. Например, в точке 2 (рис. 2) среднее удельное давление на песчаной почве при глубине пахоты 18–20 см и скорости движения 1,58 м/сек составляет 1,51, а максимальное – 1,84 кГ/см². Увеличение скорости движения приводит к росту пиковых давлений.

Поскольку давление на пятке и в средней части лемеха почти одинаково, рабочую поверхность лемеха в зависимости от величины действующего на нее удельного давления можно разделить на две части: носовую, среднюю и пятку.

Наибольшее давление приходится на точки, расположенные на груди и у левого обреза крыла, наименьшее – на крыле отвала и у верхней его части. Если рассматривать распределение среднего удельного давления по горизонтальным сечениям, наибольшему давлению подвергаются точки отвала, расположенные в сечениях /–/ и // – //, и наименьшему – в сечении IV – IV (см. рис. 3). Если условно принять среднее удельное давление по всему сечению /–/ для песчаных почв при скорости 0,46 м/сек и глубине пахоты 18–20 см за единицу, то в сечении // – // и III – /// оно будет примерно в 2, а в сечении IV – IV в 3 раза меньше. чем в сечении /–/.

Средние удельные давления по вертикальным сечениям по мере удаления от груди к крылу отвала уменьшаются. С.ростом скорости движения плуга неравномерность в распределении удельного давления по поверхности отвала увеличивается. Давление возрастает на груди отвала и уменьшается на его крыле, а в остальных местах перераспределяется.

Увеличение среднего удельного давления с повышением скорости движения объясняется ростом силы динамического давления пласта на грудь отвала. Почвенный пласт при больших скоростях движения, попадая на грудь отвала, отбрасывается в сторону, не достигая его крыла. Поэтому на груди отвала давление увеличивается с повышением скорости, а на крыле – уменьшается.

Наибольшее давление во всех случаях отмечено в точке I (рис. 4), наименьшее-в точке 4. С увеличением скорости движения давление возрастает. Например, для песчаной почвы при глубине пахоты 18–20 см с увеличением скорости примерно в 7 раз в точке I давление возросло в 1,3, в точке 2 -в 2,1 и в точке 3- в 1,7 раза. В точке 4 давление не было зафиксировано.

 

123	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: