Исследование распределения давления на лопатки ротационного рыхлителя почвы путем имитационного моделирования

Abstract

Внедрение технологий минимальной обработки почвы требует поиска новых конструкций энергосберегающей техники. Применение ротационных разрыхлителей для поверхностной обработки почвы на глубину высева семян имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными орудиями как по энергоемкости, так и по напряжению воздействия на почву.

Цель исследования – установить характер распределения давления почвы на лопатки ротационного рыхлителя путем имитационного нагружения. Для достижения цели применялся имитационный метод моделирования нагружения лопаток ротационного рыхлителя почвенной средой. Определялись величины нормального давления в разных точках поверхности трения лопаток при их движении в круговом почвенном канале. Значения нормального давления устанавливались косвенным методом по измерению величины износа в разных точках поверхности лопаток. Предварительно на поверхности трения наносился легкоистираемый материал и магнитоиндукционным методом измерялась интенсивность его истирания.

Траектория движения лезвия лопатки в почве описывается уравнением трахоиды, при этом сам процесс рыхления подобен «копанию» и разделяется на два этапа: заглубление и выглубление с перемещением части взрыхленной почвы на поверхность поля. Получено уравнение перемещения лопатки в почве в зависимости от угла ее поворота: от начала заглубления до выглубления, а также теоретически определена зависимость характера нагружения лопатки в период перемещения в почве. В результате имитационного нагружения лопаток измерялась интенсивность абразивного износа в разных точках поверхности трения и получены соответствующие уравнения регрессии, что позволяет судить о характере внешнего нагружения лопаток рыхлителя.

Таким образом, резание почвы при ее рыхлении ротационным рыхлителем происходит тремя режущими кромками: нижним лезвием и двумя боковыми кромками лопатки рыхлителя, что характеризует особенность движения почвы по рабочей поверхности лопатки. При производстве рыхлителей следует предусматривать обеспечение необходимой износостойкости нижней и боковых кромок лопаток путем их упрочнения.