125202 (717552), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

де m – маса структурних агрегатів, кг; прискорення руху структурних агрегатів, м/с²; Р_r – радіальна сила, кН; Р_о – осьове зусилля тиску струк­турних агрегатів, кН; N – нормальна сила тиску структурних агрегатів, кН.

Рис. 3. Схема руху структурних агрегатів по робочих поверхнях
ножа і сил, що діють на нього.

Дослідивши процес руху ножа і структурних агрегатів ґрунту, отримали залежність для розрахунку показника кінематичного режиму λ ротаційного розпушувача:

λ = ,(3)

Ця залежність показує, що на кінематичний режим ротаційного розпушувача впливає багато чинників: глибина обробітку а, кількість ножів по кругу Z, осьовий тиск структурних агрегатів Р₀, крок витка розміщення ножів Т, швидкість руху знаряддя V_м, ширини ножа l_Н, кута зсуву ножа в плані , кут укладання структурних агрегатів , кути зовнішнього і внутрішнього тертя і .

Для визначення кроку витків розміщення ножів розпушувача розглядалися зони деформації ґрунту у поздовжній площині, у поперечній площині по лінії сколу і у поперечній площині по максимальній товщині стружки ґрунту, який зрізується (рис. 4). Максимальна товщина стружки δ виникає при повороті ножа на кут α_в. Вздовж ножа під кутом (45є + φ₂) від передньої грані АС проходить скол ґрунту по лінії АВ (рис. 4,а).

Для дослідження явища поперечного сколу ґрунту по лінії АВ використовуємо таку методику. Продовжуємо довільно лінію АВ. Беремо на лінії АВ довільну точку А. Від точки А симетрично відкладаємо ширину захвата ножа в. Одержуємо точки А₁ і А₂. По осі симетрії відкладаємо довжину сколу АВ. Через точку В проводимо лінію, паралельну А₁, А₂. З точок К₁ і К₂ під кутом внутрішнього тертя φ₂ до вертикалі проводимо лінії до перетину з В₁ В₂. Одержуємо точки М і N. Довжина МN визначає ширину зони деформації поперек. З’єднуємо точки М і N з точками відповідно А₁ і А₂. Одержана трапеція А₁ А₂ N М є зоною деформації ґрунту ножем поперек руху по лінії АВ. Кут φ – це напрям сколу поперек до вертикалі. Для визначення цього кута використовуємо рис. 4,б.

в)

Рис. 4. Зони деформації ґрунту ножем ротаційного розпушувача.

Одержана формула для розрахунку кроку витка ножів має вигляд:

Т = (Z – 1) ∙ ,(4)

На величину кроку витка ножів відповідно впливають: показник кінематичного режиму λ, кількість ножів по кругу Z, глибина обробітку а, ширина ножа l_H, кут внутрішнього тертя ґрунту φ₂.

Для визначення величини опору різання ґрунту ножем ротаційного роз­пушувача розглянули схему сил, що діють на ніж і параметри ножа (рис. 5).

Дотична складова опору різання ґрунту ножем рівна:

, (5)

де S_T – опір різанню ґрунту від сколу в поздовжньому напрямку, Н; S_бок – опір різанню ґрунту від сколу в поперечному напрямку, Н; S_зат – опір від площадки затуплення ножа, Н; Р_v – опір від швидкості різання, Н.

Рис. 5. Схема сил, що діють на ніж і параметри ножа

Розглянувши переміщення структурних агрегатів ґрунту по поверхні робочих органів, отримали відношення для розрахунку опору різання ґрунту ножем ротаційного розпушувача по зонах деформації ґрунту для трьох складових опору різання: дотичної Р_р1, нормальної Р_р2, поперечної Р_р3.

Р_р1 = С_пит∙[2в + 2,64 сos(45⁰ + φ₂)∙tgφ₂]∙ δ cos(45⁰ + φ₂) + 2

∙sin arctg cosε ∙δ²tg²(45⁰ –0,5φ₂)∙γ ∙sinφ₂ ∙tgφ₁

+ , (6)

де К΄ – гранична несуча здатність ґрунту, кН/м²; Х і Z – параметри площадки затуплення, м; – задній кут ножа, град.; С_пит – питоме зчеплення частинок, кН/м²; в – ширина захвату ножа, м; δ – товщина стружки, м; γ – об’ємна маса ґрунту, т/м³.

Нормальна складова опору ґрунту різанню:

Р_р2 = 0,2 Р_р1, (7)

Поперечна сила направлена перпендикулярно руху ножа:

Р_р3 = Р_р1сtg(ε + φ₁), (8)

Для одержання необхідного ступеня подрібнення ґрунту із використанням комбінованої дії системи ножів ротаційного розпушувача на структурні агрегати ґрунту споживається така потужність:

, (9)

де В₀ – ширина захвату розпушувача, м; σ – межа міцності структурних агрегатів, Н/м²; Е – модуль пружності ґрунту, Н/м²; Р_р1 – дотична складова опору ґрунту різанню, Н; в – ширина захвату ножа, м; δ – товщина стружки, м; К_L – умовна довжина пласта ґрунту, К_L = 1,0 м; і_р – ступінь подрібнення ґрунту від різання структурних агрегатів; і_ст – ступінь подрібнення ґрунту від стискування структурних агрегатів; і_пер – ступінь подрібнення ґрунту від перетирання структурних агрегатів.

За результатами теоретичних досліджень визначені раціональні параметри ротаційного розпушувача і режими його роботи для глибини обробітку ґрунту а = 0,15 м. Швидкість руху знаряддя V_м = 3,0 м/с; λ = 1,72, Z = 4,0, Р₀ = 0,022 кН, l_Н = 0,1 м, ε = 30⁰, Т = 0,44 м.

Одержана порівняльна характеристика споживаної потужності на обробіток ґрунту запропонованого ротаційного розпушувача і діючої фрези з прямими ножами: при ширині захвату В₀ = 3,0 м, швидкості руху знаряддя V_м = 3,0 м/с і ступені подрібнення і = 20 потужність запропонованого ротаційного розпушувача в 3,1...3,72 рази менша, ніж для діючої фрези, залежно від межі міцності структурних агрегатів.

У третьому розділі ”Програма і методика експериментальних досліджень“ наведено програму і методику досліджень, описано обладнання, дослідні установки, умови і порядок проведення експериментів.

Дослідження проводились з метою підтвердження теоретично встановлених параметрів розпушувача та їх зв’язків із показниками стану ґрунту та якістю його розпушування. Програмою досліджень передбачалось визначення: фізико-механічних властивостей досліджуваних ґрунтів; осьового зусилля тиску структурних агрегатів на дно борозни; дослідження впливу параметрів ротаційного розпушувача ґрунту (показника кінематичного режиму λ, глибини обробітку а, кількості ножів Z, кроку витка Т, фізико-механічних властивостей ґрунту) на ступінь подрібнення.

Для визначення об'ємної маси γ, вагової вологості ω, кількості ударів твердоміра ДорНДІ С_у, граничної несучої здатності ґрунту К, складу частинок d_0,01- використовували загальновідомі методики.

Питоме зчеплення частинок С_пит і кути зовнішнього і внутрішнього тертя ґрунту визначали за методикою, розробленою професором А.М.Панченком.

При проведенні досліджень використовували сім зразків ґрунту із такими характеристиками: об'ємна маса в щільному стані γ_mах = 1,79-1,5 т/м³, в розпушеному стані γ_mіn = 1,32-1,12 т/м³; кути тертя: внутрішнього φ₂ = 29-32⁰, зовнішнього φ₁ = 20-25⁰; критична вагова вологість, ω_кр = 9-30%; середнє питоме зчеплення частинок ґрунту = 0,5-3,02 кН/м²; кількість ударів твердоміра ДорНДІ, С_у = 3-16; середнє значення граничної несучої здатності ґрунту, = 220-900 кН/м²; вміст частинок, d_0,01 = 5,4-38,2%.

Міцність структурних агрегатів і осьове зусилля тиску структурних агрегатів на дно борозни визначали на спеціальних лабораторних установках.

Для визначення ступеня подрібнення ґрунту ротаційним розпушувачем використовували спеціальний лабораторний стенд в ґрунтовому каналі.

В процесі експерименту варіювали такими показниками: величиною кінематичного режиму λ від 1 до 8, кількістю ножів по периметру обертання ротора Z, поступальною швидкістю руху ротора в межах від 1,25 до 3,5 м/с.

При дослідженнях ступеня подрібнення ґрунту від стискування і перетирання ножі встановлювали по гвинтовій поверхні з кроком від 0,2 до 1,0 м, глибина обробітку змінювалась від 0,05 до 0,25м.

У четвертому розділі “Аналіз результатів експериментальних досліджень роботи ротаційного розпушувача” наведені результати експериментальних і польових досліджень. За результатами експеримен­тальних досліджень отримано: емпіричну залежність для визначення осьового зусилля тиску структурних агрегатів залежно від розмірів структурних агрегатів D_50і, вагової вологості ω, вмісту частинок τ розміром d_0,01≤ 0,01 мм, коефіцієнту різнозернистості структурних агрегатів η:

(10)

емпіричну залежність межі міцності структурних агрегатів від вмісту частинок розміром d_0,01≤ 0,01 мм і вагової вологості ω:

,(11)

емпіричну формулу для розрахунку ступеня подрібнення ґрунту ножами залежно від показника кінематичного режиму λ, кількості ножів Z, швидкості руху знаряддя V_м , межі міцності ґрунту σ:

,(12)

емпіричну формулу для визначення ступеня подрібнення від стискування і перетирання структурних агрегатів:

(13)

Кінцева емпірична залежність ступеня подрібнення ґрунту ротаційним розпушувачем з гвинтовим розміщенням ножів:

(14)

Після попередніх експериментів було проведено двофакторний експеримент, в результаті опрацювання даних якого було отримано рівняння регресії:

для ступеня подрібнення ґрунту:

(15)

для споживаної розпушувачем потужності:

(16)

Поверхні відгуку приведені на рисунках 6 і 7.

Рис. 6. Поверхня відгуку для ступеня подрібнення ґрунту
Рис. 7. Поверхня відгуку для споживаної розпушувачем потужності

Під час польових досліджень (рис. 8) проводилась перевірка якості розпушування ґрунту, визначались витрати потужності на обробіток ґрунту і тяговий опір знаряддя. Дослідження проводились у порівнянні із діючим знаряддям КВФ-2,8. Робочий орган ротаційного розпушувача ґрунту має такі параметри: радіус ротора R = 0,286 м; ширина ножа l_Н = 0,1 м; кут зсуву ножа в плані ε = 30⁰; кут різання α_р = 25⁰; діаметр d_δ = 0,15 м; крок витка Т = 0,44 м; ширина робочого органа В₀ = 3,0 м; число обертів ротора n = 180 хв^-1.

Рис. 8. Проведення польових досліджень ротаційного розпушувача

Перевірка якості розпушування ґрунту включала визначення таких параметрів: ступеня подрібнення ґрунту і розмірів структурних агрегатів; коефіцієнта різнозернистості; висоти гребенів верхнього шару розпушеного ґрунту; коефіцієнта забур’яненості поля.

Характеристики

Список файлов реферата