Информационно-образовательный портал
e-mail: [email protected]

К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИЖИМНОЙ ПЛАСТИНЫ

Одним из наиболее значимых условий, влияющих на прорастание семян, дальнейшее развитие растений и урожай, является качество заделки семян в почву при посеве. Это, в свою очередь, также совокупность факторов, создаваемых с помощью заделывающих рабочих органов: глубины заделки семян, состояния дна бороздки и верхнего слоя почвы в бороздке после заделки семян, равномерности заделки семян по глубине, плотного контакта семян с твердой фазой почвы – дном бороздки. В конструкции усовершенствованного дискового сошника [1, 2] предусмотрена прижимная пластина, обеспечивающая формирование более плотного семенного ложа. Она расположена между дисками 1 (рис. 1) сзади направителя семян и уплотнение семенного ложа производит с одновременным вдавливанием семян в дно бороздки. При этом плотность верхнего рыхлого слоя почвы не изменяется. Уплотнение дна бороздки вызывает подток влаги и питательных веществ к семенам и увеличивает их всхожесть. Рыхлый верхний слой над семенами в бороздке не позволяет влаге испаряться и обеспечивает приток воздуха, что также благоприятно сказывается на прорастании.

Прижимная пластина установлена в междисковом пространстве с возможностью упругого деформирования под действием силы сопротивления почвенных комков разрушению и не препятствует вращению дисков. Ширина b рабочей части пластины, контактирующей с почвой и деформирующей ее, определяется в соответствии с конструктивными параметрами сошника (рис. 1): радиусом R или диаметром D, углом между дисками γ и углом α, определяющим расположение точки схода дисков.

Прижимная пластина изготавливается из рессорно-пружинной стали 65Г по ГОСТ 14959-79, характеризующейся повышенной износостойкостью и относительно невысокой стоимостью. Она, согласно [1, 2], выполнена в виде вогнутой балки равного сопротивления, верхней частью прикреплена к корпусу параллельно направителю семян с наклоном вперед. Наклонный участок – деформатор 3 (рис. 1) – прижимной пластины 2 снабжен горизонтальным хвостовиком 4.

Чтобы прижимная пластина скользила по дну бороздки, исключая сгруживание почвы перед собой, а горизонтальным хвостовиком вдавливала семена в почву, обеспечивая равномерность распределения семян по глубине и уплотненную среду вокруг них, угол наклона деформатора ψ относительно дна бороздки должен быть меньше угла трения φ почвы о материал прижимной пластины, то есть ψ < φ.

Геометрическую форму прижимной пластины предопределяет ее месторасположение на сошнике. Ширина элементов прижимной пластины зависит от места ее крепления и ширины бороздки, образуемой сошником в процессе работы. В серийном сошнике в месте крепления прижимной пластины устанавливаются счищалки для предотвращения налипания почвы. Ширина верхней части прижимной пластины-рукояти – bр.

Ширина бороздки b, образуемой двухдисковым сошником с углом расположения дисков γ, в самой нижней его части, точке А (рис. 1), равна

,(1)

.

Размер b определяет ширину хвостовика 4 прижимной пластины (рис. 1).

Расстояние между дисками b1 на уровне выхода прижимной пластины за габариты дисков – в точке С определяется формулой

.(2)

Наибольшее расстояние между дисками b2 на уровне поверхности поля при глубине хода а равно

,(3)

.(4)

Для создания на глубине высева а уплотненного ложа для семян с плотностью скелета почвы дна борозды ρ необходимо давление p и угол внешнего трения стали и почвы φ ≥ ψ. Длина l прямого наклонного участка прижимной пластины-деформатора зависит от значений углов β и ψ и глубины а':

.(5)

Для определения геометрических параметров пластины из условий прочности необходимо провести силовой анализ. Прижимная пластина представляет собой консольно закрепленную изогнутую балку, нагруженную силами: Fн – сопротивления слоя разрыхленной почвы деформации наклонным элементом прижимной пластины (рис. 2а), Fтн – трения наклонной части о деформируемый слой, Fх – сопротивления вдавливанию семян и почвенной массы вокруг семян на дне борозды горизонтальным хвостовиком, Fтх – трения хвостовика о почву. В точке А крепления прижимной пластины приложены реакция RА и реактивный момент mА. Силы, действующие на пластину, в опасном сечении балки вызывают напряжения сжатия σс и изгиба σи. Напряжение сжатия в опасном сечении пластины относительно малы в сравнении с напряжением изгиба. В связи с этим определим превалирующим напряжение изгиба от действия суммарного изгибающего момента внешних сил, действующих на элементы пластины.

Если принять, что сопротивление смятию почвенных комочков наклонной частью пластины пропорционально величине деформации, то эпюра нормальных давлений почвы на деформатор пластины будет иметь форму треугольника (рис. 2б). Максимальное значение давления почвы р в точке К перехода наклонной части к хвостовику p = qa', где q – коэффициент объемного смятия почвы (коэффициент пропорциональности), Н/мм; а' – толщина слоя почвы, сминаемого наклонной частью пластины, мм.

Поперечное сечение прижимной пластины в верхней вогнутой части, месте крепления, имеет вид сектора кругового кольца с радиусами: r – описанной окружности (рис. 3), r1 – вписанной окружности, центральным углом α и координатами х и у центра тяжести О.

Расстояние ν0 от центра описанной и вписанной окружностей до центра тяжести [4], мм:

.(6)

Момент инерции относительно центра окружностей, мм4:

.(7)

Момент инерции относительно оси х, мм4:

Jx = Ju – Av02,(8)

Момент сопротивления относительно оси х, мм3:

.(9)

Потребный момент сопротивления Wx определяется по значениям изгибающего момента Mи и допускаемого напряжения изгиба [σи]:

.

Для прижимной пластины с одинаковой толщиной по всей длине определены зависимости момента сопротивления опасного сечения изгибу от радиуса r (рис. 4а) и толщины δ (рис. 4б).

Представленные выражения и зависимости позволят определить геометрические параметры прижимной пластины, устанавливаемой в междисковом пространстве наиболее распространенных сошников зерновых сеялок с размерами: D = 350 мм, α = 50–60°, γ = 10–12°.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Павлов И. М., Перетятько А. В., Сарсе-нов А. Е. Сошник // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2016. – № 4. – С. 28–29.
  2. Пат. 30401 KZ, МПК А 01 С 7/20 (2006.01), № 2014/1715.1. Сошник / А. Е. Сарсенов, И. М. Павлов, А. В. Перетятько, В. Х. Муха-меджанов, М. К. Бралиев ; заявл. 18.11.2014 ; опубл. 15.10.2015. – Бюл. № 9. – 8 с.
  3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. Т. 1. – 8-е изд., перераб. и доп. / под ред. И. Н. Жестковой. – М. : Машиностроение, 2001. – 920 с.
  4. Фаворин М. В. Моменты инерции тел : справочник / под ред. М. М. Гернета. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1977. – 511 с.

Метки: Сельское и лесное хозяйство