М и О в Растениеводстве

justify">Рабочий орган работает следующим образом.

При движении рабочего органа в почве лемеха рыхляще - подрезающей лапы 2 подрезают пласт с почвы на всю глубину обработки и частично крошат его. При сходе с лемеха лапы 2 поток почвы попадает на рыхлящие ножи 5 свободно вращающихся дисков 4 и дополнительно крошится и перемешивается в силу того, что рыхлящие ножи 5 выполнены в форме четырехгранных пирамид и установлены на свободно вращающихся дисках 4 таким образом, что каждый нож 5 одной из своих режущих граней воздействует на поток почвы в любой точке своей траектории, при этом от взаимодействия рыхлящих ножей 5 с почвой частицы крошатся и отбрасываются в стороны как к центру диска 4, так и по его периферии. Так как свободно вращающиеся диски 4 выполнены с уменьшением диаметра от нижнего диска 4 к верхнему, то частицы почвы, отбрасываемые рыхлящими ножами 5 к центру диска 4, подхватываются рыхлящими ножами 5 следующего по высоте свободно вращающегося диска 4, тем самым проходит интенсивное крошение и перемешивание солонцового и подсолонцового слоев. Вращение свободно вращающихся дисков 4 происходит под воздействием потока почвы, сходящего с лемеха лапы 2. Поток почвы, подходя к свободно вращающимся дискам 4, создает давление на режущую грань диска 4 и на режущие грани рыхлящих ножей 5. Так как свободно вращающиеся диски 4 посажены на подшипниках 6 и снабжены рыхлящими ножами 5 и давление пласта по ширине лемеха лапы 2 неравномерное, то свободно вращающиеся диски 4 приходят во вращение, вследствие чего происходит как бы проталкивание почвы между дисками 4 и стойкой 1 рыхляще - подрезающей лапы 2, тем самым обеспечивается надежное выполнение технологического процесса обработки без заклинивания почвы и при интенсивном воздействии рыхлящих ножей 5 на почву. Так как диаметры свободно вращающихся дисков 4 не одинаковы, а нижний диск 4 имеет больший диаметр, чем верхний, то тем самым обеспечивается разная скорость вращения свободно вращающихся дисков 4. Нижний диск 4 имеет наибольшую скорость вращения, а верхний – наименьшую. Разная частота вращения свободно вращающихся дисков 4 с установленными на них рыхлящими ножами 5 способствует дополнительному крошению и перемешиванию солонцового и подсолонцового слоев. 

Формула изобретения

 Почвообрабатывающий рабочий орган по авт.св. №1440368, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки почвы и снижения тягового сопротивления, каждый усеченный конус ротационного рабочего органа выполнен в виде свободно вращающихся на оси дисков, на которых закреплены рыхлящие ножи, причем каждый рыхлящий нож выполнен в виде соединенных между собой основаниями двух четырехгранных пирамид, противоположные ребра которых расположены по радиусу диска. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 3. Обоснование и расчет основных технологических                                         и конструктивных параметров.

Работа  культиваторных лап.

   При работе лапы на корневище сорняка оно может быть перерезано, разорвано или выдернуто из почвы.

   Чтобы перерезать сорняк, необходимо иметь лезвие лапы не толще 0,3 мм и достаточную скорость движения. При отсутствии этих условий лапа своим лезвием будет вдавливать корни сорняков в почву. Если при этом корневая система сорняка не потеряет связи с почвой, то сорняк разорвется. Это наиболее распространенный случай работы лапы, поскольку в почве их лезвие быстро затупляются. Разрушение корня сорняка в этом случае может наступить от растяжения, излома, снятия или действия всех трех деформаций одновременно. Это зависит не только от лапы, но и от типов сорняков и почвы.

   Роль лапы заключается в том, чтобы образуемые ею в почве трещины не освобождали от связей с почвой корневища сорняков до тех пор, пока они не будут разорваны. С этой целью угол постановки лапы к горизонту делают небольшим даже у рыхлящих лап.

   Пока сорняки имеют подпор  со стороны почвы, их легче  вырезать не только острым, но  и тупым лезвием. Они сменяются  и одновременно зарываются, при этом в почве образуется трещины. Если же сорняк выдернут из почвы, то он будет перерезан или сойдет с лапы, не завися на ней, только при определенных условиях. Для этого сорняк должен скользить вдоль лезвия.

  При резании с одновременным проскальзыванием вдоль лезвия сила резания будет тем меньше, чем больше продольное перемещение относительно нормального. Причин тому несколько.

   Во-первых, при скольжении материала  по лезвию в нем возникают  напряжения натяжения и сдвига, которые, как известно, характеризуется меньшим временным сопротивлением, чем деформация смятия. Лезвие не бывает идеально ровным по всей длине, что хорошо видно сразу после заточки. Неровности лезвия захватывают частицы материала и смещают их.

  Во-вторых, поскольку лапа имеет форму  клина с углом при вершине  2γ, то длина лезвия всегда больше, чем ширина обрабатываемой им полосы. Следовательно, при прочих равных условиях нагрузка на единицу длины лезвия, то есть удельная работа резания, будет меньше.

   При движении лапы в почве она оказывает давление N на сорняк и почву, которая направлена по нормали к лезвию (рис. II. 31). Однако трение почвы и корня о лезвие лапу отклонит силу N на угол трения φ, так как возникающая при этом сила трения _.

  Разложим  силу N на составляющие N – по направлению скорости движения лапы и N_Т – вдоль ее лезвия. Угол между направлением скоростью и нормалью к лезвию равен 90⁰ - γ.

Если 90⁰ - γ > φ, то сила трения получает наибольшее значение, так как 

Или

_.

В этих условиях на корень сорняка (или частицу почвы): N и N_T – F, результирующая которых – сила R направлена под углом φ к нормали N. Корень сорняка при резании должен перемещаться по направлению этой единственной силы , до тех пор, пока не произойдет срез. Из этого следует, что при передвижение лапы из положение I в положение II на длину пути S сорняк переместится из точки m в точку m₂, то есть пройдет по лезвию путь m₁ m₂, если только он не будет срезан раньше. Так как сорняк проходит вдоль лезвия определенный путь, то режется со скольжением.

   Если 90⁰ - γ<φ, то сила трения F, как реактивная, равна слагающей N_Т и корень сорняка движется по направлению силы N,  то есть резание со скольжением не происходит.

   Следовательно, резание со скольжением  возможно, если γ<90⁰ - φ, то есть если половина угла раствора лапы меньше разности между /2 и углом трения перерезаемого материала по металлу лапы.

   Коэффициент скольжения, или мера скольжения материала по лезвию, есть отношение пути m₁m₂ , проходимого частицей материала по лезвию, к пути mm₂ перемещения этой же частицы в почве. По теореме синусов получаем значение коэффициента скольжения:

ί

  Коэффициент  скольжения тем больше, чем меньше  угол γ. Если 90⁰ - γ=, или, что то же, γ+=90⁰, то ί=0 и скольжение не происходит.      

   Половина угла раствора лапы, то есть угол γ, значение которого определяет возможность скольжения сорняков по лезвию, - решающий параметр в технологии работы лапы.

   Так как угол трения  сорняков о о лезвие лапыравен примерно 45⁰, то и угол γ=90⁰ - = 45⁰, а предельное значение угла раствора 2γ=90⁰.

   Угол раствора лапы 2γ связан  не только с условиями подрезания  корней сорняков, но и с трением почвы. На вязких почвах при угле раствора 60…70⁰ уже наблюдается забивание культиваторных лап.

   Поэтому для обработки черноземных  и близких к ним почв повышенной  вязкости принимают 2γ=50…58⁰, для почв средней вязкости 2γ=60…78⁰ и для песчаных (сыпучих) почв 2γ=70…80⁰.

   Угол резания ₀ (рис. 2), образуемый верхней фаской лезвия и горизонтальной плоскостью, также влияет  на чистоту подрезания сорняков. Угол ₀ слагается из двух углов – угла заострения и затылочного угла :

₀=ί+

   Угол заострения ί обычно равен 12…15⁰.

   Затылочный угол обычно составляет 10⁰. Поэтому

₀=(12…15⁰)+10⁰=22…25⁰

   Угол крошения образуется верхней плоскостью полки лапы и горизонталью. Если угол крошения ⁰, то заточка лапы должна быть верхней (рис. 2, а), если 15⁰25⁰, то – двусторонней (рис. 2, б), при ⁰ - нижней (рис. 2, в).

   Для плоскорежущих лап ⁰, для универсальных - ⁰.

Размещение  лап культиваторов  и крепление их к раме.

   Поскольку часть сорняков срезается  при скольжении по лезвию, то  для устранения огрехов (пропусков)  необходимо, чтобы лапы смежных  рядов перекрывали друг друга.  Это перекрытие необходимо еще  и потому, что культиватор движется  не строго прямолинейно.

   Если лапы установлены в два  ряда с расстоянием L между рядами по ходу культиватора, то

tg,

где угол случайного отклонения от прямой линии, ∆b – ширина перекрытия.

   Перекрытие выбирают таким образом,  чтобы при отклонении от прямолинейного  хода на угол  не было огрехов.

   При расстановке подрезающих лап по ширине захвата культиватора учитывают способ крепления лап. При шарнирном креплении лап перекрытие будет (40…80 мм), чем при жестком креплении (25…40 мм).

   Рыхлительные лапы размещают  с учетом полноты деформации  почвы.

   Как отмечалось в теории клина,  скалывание почвы происходит  в плоскостях, следы которых расположены симметрично силе R, равнодействующей силе N и силы трения F. Угол , за пределы которого не входят следы плоскостей скалывания, равен 40…50⁰.

   Если рыхлительная лапа установлена  под углом  к горизонту и на глубину а (рис. 3), то зона деформируемой почвы на ходу лапы _010tg, а в поперечном направлении или

tg.

   Рыхлительные лапы устанавливают  так, чтобы зоны  поперечной деформации почвы перекрывались, а полоса ₁ продольной деформации задним рядом лап не касалась стоек лап переднего ряда.

Рис. 3. Схема действия рыхлительной лапы.

Одной из важнейших конструктивных особенностей культиваторов сравнении с боронами является наличие колес для поддержания  постоянной глубины обработки. Этой же цели подчинено крепление рабочих  органов к раме культиватора. Крепление  лап к раме может быть жестким, упругим, одношарнирным (грядильным), многошарнирным (параллелограммным).

   Жесткое крепление часто применяют для пружинных лап, способных обходить препятствия. Однако при этом глубина обработки не постоянная, что для культивации является большим недостатком.

   Чтобы уменьшить неравномерность  глубины пружинных лап, их делают  S-образными.

   Одношарнирное крепление рабочих органов имеет то недостаток, что при копировании рельефа местности угол постановки лезвия лапы к горизонту непостоянен. Чтобы она не выглублялась, этот угол должен быть всегда положительным (лезвие стрельчатых лап должно быть горизонтально или пятки лезвий подняты относительно носка на 1…1,5 см).  Для этого в исходном положении лапы ставят под небольшим углом к горизонту в расчете на то, что при копировании тот угол будет меняться. Но такая установка стрельчатой лапы увеличивает угол крошения, что нежелательно, поскольку культивация не должна способствовать иссушению почвы.