СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКЕ ЗНАРЯДДЯ ДЛЯ ПОВЕРХНЕВОГО ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ

Анотація

Об’єктом дослідження є процес знаходження раціональної форми ґрунтообробного робочого органу барабанного типу на предмет зменшення опору при його заглибленні у ґрунт. Робочі органи сільськогосподарських знарядь мають різну форму: пружинні зуби, ножі, фрези, долота, лапи, диски. Всі вони взаємодіють із ґрунтовим середовищем, причому можуть бути активними або пасивними. Однак як в першому, так і у другому випадку опір їхньому переміщенню має бути мінімальним. В статті розглянуто форму криволінійного зуба, який нерухомо закріплений між двома циліндричними дисками, які утворюють секцію. Декілька секцій, закріплених на валу, можуть утворювати барабан. Таке знаряддя може працювати подібно до борончастого котка або голчастої борони, коли при їх перекочуванні криволінійний зуб примусово занурюється в ґрунт з наступним його розпушуванням. Пропонується така криволінійна форма зуба, яка б працювала подібно до лопати: на першому етапі занурення в ґрунт максимально ковзала по ньому і мінімально його деформувала, а на другому – виважувала його і перевертала. Такий процес деформації ґрунту має знизити опір його обробітку на першому етапі, чим і зумовлює актуальність досліджень.

Метою роботи є встановлення аналітичного опису форми криволінійного зуба або лопатки, які при зануренні у ґрунт максимально ковзали б вздовж самих себе, тим само зменшуючи опір зануренню. Для цього було проаналізовано роботу зуба прямолінійної форми з наступною його трансформацією у криволінійну згідно поставленої задачі. Такою кривою профілю зуба виявилася евольвента кола, яка відома іншим своїм технічним застосуванням, як профіль зубця у циліндричних передачах. Траєкторією точки кріплення зуба до дисків є циклоїда, а його кінця – подовжена циклоїда. Частина петлі подовженої циклоїди у ґрунтовому середовищі утворює область обробленого ґрунту. Для будь-якої форми зуба, в тому числі прямолінійного, його кінець описує подовжену циклоїду, але для зуба у формі евольвенти кола є особливість. Вона полягає в тому, що в момент контакту зуба із поверхнею поля вектор абсолютної швидкості спрямований перпендикулярно до нього. По мірі перекочування дисків зуб занурюється в ґрунт, причому точка входження в нього залишається незмінною, а сам зуб ковзає практично сам вздовж себе, особливо у верхніх шарах ґрунту. Після занурення на максимальну глибину він починає виважувати ґрунт на поверхню або розпушувати нього. В статті встановлено аналітичні залежності, наведено графічні ілюстрації в масштабі, що дає уявлення про роботу робочого органу та профілю обробленого ґрунту. Такий результат дає можливість робити потрібні розрахунки, що надає роботі практичної цінності.