кандидат технических наук, доцент, кафедра мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва», г. Саранск
Жданкина Анастасия Олеговна
студент, Институт механики и энергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва», г. Саранск
Жалнин Алексей Александрович
магистрант, Институт механики и энергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва», г. Саранск
В настоящее время для поверхностной обработки почвы широкое распространение получили комбинированные машины и агрегаты. Одними из основных рабочих органов данных машин являются упругие стойки. Однако данные стойки имеют отклонение от установленной глубины обработки. Поэтому, на кафедре МЭС и СХМ им. профессора А. И. Лещанкина Мордовского государственного университета разработан регулятор жесткости упругих стоек (рис. 1).
Культиватор содержит раму 1 с жестко закрепленными S-образными упругими стойками 2 с лапами 3. Регуляторы 4 соединены между собой жестко с помощью штанги 5 и шарнирно – с рамой 1. К регуляторам 4 жестко прикреплены пластины 6, касающиеся упругих S-образных стоек 2. На штанге 5 жестко закреплен рычаг 7. Кроме того, введен электроцилиндр 8, который с одной стороны с помощью соединительного пальца 9 шарнирно прикреплен к рычагу 7 со штангой 5. С другой стороны электроцилиндр 8 шарнирно закреплен на стойке рамы 10 культиватора.
1 – рама; 2 – S-образные упругие стойки; 3 – лапы; 4 – регулятор; 5 – штанга; 6 – пластины; 7 – рычаг; 8 – электроцилиндр; 9 – палец; 10 –стойка рамы культиватора
Рис. 1. Регулятор жесткости
Комбинированный культиватор работает следующим образом. При обработке почвы на рабочие органы (лапы 3) действует переменная сила сопротивления почвы Р, которая зависит от ее свойств, а также от глубины обработки (данная сила сопротивления на различных участках поля различная). Так как плотность почвы по всему полю на одной и той же глубине разная, лапы 3 культиватора, закрепленные на S-образных упругих стойках 2, начинают совершать колебания. В результате сил сопротивления почвы упругая стойка 2 начинает отклоняться (ось 0X – направление движения агрегата, ось 0У глубина обработки). Это объясняется малой жесткостью упругой S-образной стойки 2. Такое явление приводит к невыполнению агротехнических требований.
Поэтому, для увеличения жесткости стоек в их конструкции установлены регуляторы 4. Увеличение жесткости стоек 2 происходит за счет уменьшения их рабочей длины. С помощью электроцилиндра 8, шарнирно закрепленного на стойке рамы 10 и на раме культиватора 1, перемещаем рычаг 7. В свою очередь рычаг 7 жестко закреплен на штанге 5, которая жестко зафиксирована регуляторами 4. Вследствие этого жесткость стоек 2 увеличивается. После перемещения рычага 7 электроцилиндром 8 относительно рамы 1, его положение остается неизменным. Таким образом, выполняя автоматические перемещения рычага 7 на различные углы в зависимости от свойств почв, можно получить требуемую жесткость стоек культиватора на разных участках поля и тем самым обеспечить снижение времени регулировки жесткости упругих стоек и повысить качество обработки почвы.
Для проверки работы регулятора был использован почвенный канал и лабораторная установка, монтируемая на рабочую тележку (рис. 2) [1, 2,].
Рис. 2. Лабораторная установка
Колебания пружинной стойки замерялось тензодатчиками, которые были наклеены на поверхность стойки. Для регистрации сигналов датчиков использовался комплекс ZETlab, который был подключен к компьютеру.
Для определения рациональных режимов работы упругих S-образных стоек нами был проведен многофакторный эксперимент. В таблице 1 приведены факторы и уровни их варьирования.
В качестве основных факторов, влияющих на работу упругих стоек, нами были приняты глубина обработки (h), м (х1); скорость движения стойки (V), м/с (х2); жесткость стойки (Кжест), кН/м (х3).
Таблица 1.
Факторы и интервалы их варьирования
| Уровни | Факторы рабочего процесса, в единицах измерения | ||
| (х1) – h, м | (х2) – V, м/с | (х3) – Кжест, кН/м | |
| Верхний | 0,12 | 3 | 6,826 |
| Нижний | 0,04 | 2 | 21,815 |
| Основной | 0,08 | 2,5 | 14,3205 |
| Интервал варьирования | 0,04 | 0,5 | 7,4945 |
Параметрами оптимизации работы упругой S-образной стойки были выбраны: отклонение носка лапы от заданной глубины обработки и тяговое усилие [2, 3].
Исключая незначимые коэффициенты, были получены уравнения регрессии:
тяговое сопротивление:
отклонения носка лапы от заданной глубины обработки:
Адекватность полученных моделей проверялась по критерию Фишера. Анализ моделей показывает, что увеличение глубины обработки и скорости агрегата приводит к увеличению тягового сопротивления и отклонения носка лапы. Увеличивание жесткости стойки приводит к уменьшению тягового сопротивления и отклонения носка лапы.
Список использованных источников
1. Исследование упругой S-образной стойки комбинированного культиватора / С. Е. Федоров, М. Н. Чаткин, А. С. Костин, Н. В. Колесников // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 3. С. 12–15.
2. Федоров С. Е., Костин А. С., Чаткин М. Н. Определение деформаций упругих стоек культиватора // Сельский механизатор. 2015. № 10. С. 18–19.
3. Экспериментальное исследование упругой S-образной стойки культиватора / С. Е. Федоров, М. Н. Чаткин, А. А. Жалнин, Н. А. Жалнин // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 5. С. 53–57.
Fedorov Sergey
PhD in Technical science, associate Professor, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Zhdankina Anastasia
student, Institute of mechanics and power engineering, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Zhalnin Aleksey
undergraduate, Institute of mechanics and power engineering, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
THE STIFFNESS REGULATOR FOR THE ELASTIC STANDS OF THE CULTIVATOR
This article considers the construction of elastic S-shaped stands for stiffness regulator on the cultivator, which allows to improve the quality of surface tillage. The results of experimental studies are presented.
Key words: combined cultivator, traction resistance, elastic stand, regulator, stiffness.
© АНО СНОЛД «Партнёр», 2019
© Федоров С. Е., 2019
© Жданкина А. О., 2019
© Жалнин А. А., 2019