Оптимизация шага ступни двухступенчатых ножей В-образной формы

Аннотация

Определена методика и получены модели, позволяющие выбрать оптимальный шаг ступни двухступенчатых ножей В-образной формы.

Полный текст

УДК 631.319 ТСМ № 12-2014 Оптимизация шага ступни двухступенчатых ножей В-образной формы Д-р техн. наук М.М. Махмутов, инж. В.С. Быковский (РГАЗУ, mansur.mahmutov@yandex.ru) Аннотация. Определена методика и получены модели, позволяющие выбрать оптимальный шаг ступни двухступенчатых ножей В-образной формы. Ключевые слова: почвообрабатывающая фреза, шаг ступни, двухступенчатые ножи В-образной формы, объем рыхления почвы, глубина обработки почвы. От правильного выбора шага ступни двухступенчатых ножей В-образной формы (пат. РФ на п.м. № 131271) зависит не только качество обработки почвы, но и характеристики подталкивающих действий сил в системе машинно-тракторного агрегата (МТА). Рассмотрим активный рабочий орган ротационной почвообрабатывающей машины с двухступенчатыми ножами В-образной формы (рис. 1). При шаге ступни ts , равном глубине обработки почвы hо , рыхление почвы осуществляется только ножом 2, действие подталкивающих сил в системе МТА незначительное. Проведенные в РГАЗУ лабораторные исследования[1] показали, что с уменьшением шага ступни сверху и снизу ножа 1 начнет образовываться слой почвы. Нож 1 вступит во взаимодействие с почвой, что улучшит структуру обработки и повысит действие подталкивающих сил в системе МТА. При шаге ступни, равном нулю, слой почвы между ножами уменьшится до минимума, что ухудшит рыхление и действие подталкивающих сил. Оптимальным будет тот шаг ступни, при котором объемы рыхления ножами 1 и 2 одинаковы. Выразим данное предположение в математической форме. Объем рыхления почвы при работе почвообрабатывающих фрез: , (1) где - радиус барабана, м; - глубина обработки почвы, м; - показатель кинематического режима работы фрезы; - число ножей в одной секции, шт.; - ширина захвата ножа, м. С увеличением шага ступни объем рыхления почвы над ступенью 1 (ближе к центру барабана) будет уменьшаться: , (2) где - шаг ступни, м. Объем рыхления почвы над ступенью 2 с повышением шага ступни будет увеличиваться по выражению: . (3) При оптимальном шаге ступни = . ; ; . (4) Математически определить оптимальное значение шага ступни из уравнения (2) затруднительно. Графическое определение представлено на рис. 2. Таким образом, при глубине обработки 0,15 м и радиусе фрезы 0,3 м оптимальный шаг ступни будет равен 0,06 м. Разработанный в РГАЗУ метод оптимизации позволяет определять шаг ступни для различных конструкций и режимов работы почвообрабатывающих фрез.