3.6. Обґрунтування оптимального розміщення лап культиватора

Для обґрунтування оптимального розміщення лап на рамі культиватора скористаємось міркуваннями, які випливають із теоретичного обґрунтування взаємодії клина з ґрунтом.

Зусилля P, з яким плоский клин діє на ґрунтовий шар, відхиляється від нормаліNна кут тертя(рис. 3.9); небезпечні перерізи Н₁і Н₂, по яких може руйнуватися шар, якщо допустити до нього пристосованність теорії найбільших дотичних напружень, розміщуються одна до одної під деяким кутомсиметрично до силиR, згідно досліджень [16]= 4050.

Рис. 3.9. Схема руйнування шару ґрунту під дією клину

На підставі викладеного обґрунтування оптимального розміщення лап базуватися на визначенні області, на яку розповсюджується деформація ґрунту поблизу лапи.

Нехай, наприклад, лапа переміщується в ґрунті, заглиблена на деяку глибину h. Перед лапою область деформації буде обмежена прямою mn , розміщеною під кутом , до проведеної через носок n лапи нормалі nN. З бокових сторін область деформації можна обмежити площинами, що складають з напрямком mn кут/2. По цих даних на поверхні ґрунту ширина смуги деформації визначиться величиною:

B = d + 2m₁m₂ (3.12)

причому:

m₁m₂ = m₂h₁tg/2 = mn tg/2 , (3.13)

Якщо лапи розміщені в одному ряді, то для здійснення суцільного обробітку ґрунту треба їх розмістити на відстані В = B. В цьому випадку відстань між бороздкамиа = В.

Звичайно, ця відстань недостатня, знаряддя забивається бурянами, а при більшому заглиблюванні ще і ґрунтом.

Для того, щоб збільшити відстань В, лапи розміщують в два ряди, тоді необхідно задовольнити умову2B  В  B, причому міжряддя q повинно бути менше B, а відстань L між рядами лап повинна бути більша, ніж l+l₀, так як при цьому є можливість попередити забивання між рядами лап. Приймаючи до уваги, щоL = h tg( + ), другу умову виразимо так:

L  L₀ + h tg( + ). (3.14)

Як видно з виразу (3.14) відстань між рядами лап залежить від глибини обробітку, розмірів і конструкції лап (величини  і L₀). Якщо до цього добавити ймовірнісну природу величину і характеру руйнування шару ґрунту, то очевидно, що величина відстані між рядами лапLповинна мінятися в значних межах. Враховуючи вище приведене, нами пропонується конструкція культиватора, в якій задній ряд лап кріпиться до рухомої балки, що переміщується між направляючими роликовими опорами, жорстко встановленими на основній рамі. Переміщення рухомої балки здійснюється двома гідроциліндрами, що управляються з кабіни трактора.

3.7. Розрахунок та вибір гідроциліндра механізму регулювання

Розрахунок та вибір гідроциліндра механізму регулювання відстані між рядами лап проведено з урахуванням максимального зусилля, яке діятиме на шток. Виходячи із схеми механізму і сил, що діють на нього (рис. 3.10) видно, що на шток гідроциліндра буде діяти сила, яка пропорціональна тяговому опору культиватора.

Рис. 3.10. Схема механізму регулювання та сил, що діють на нього

Якщо знехтувати силами тертя, що діють в направляючих роликових опорах і зусиллям від ваги рухомої секції культиватора, то можна прирівняти зусилля, яке діє на шток гідроциліндра, до тягового зусилля культиватора, тобто:

F_Ц = Rx₂(3.15)

де F_Ц– зусилля штока гідроциліндра;

Rx₂– тягове зусилля рухомої секції культиватора.

Враховуючи те, що горизонтальна складова опору ґрунту для лап першого ряду в 2 рази більша, ніж для лап другого ряду (при однаковій ширині захвату), тобто Rx₁Rx₂= 2, знаходимо:

Rx₂ = 1/3Rx= 3,4 кН. (3.16)

Тобто зусилля штоку гідроциліндру повинно бути не меншим 3,4 кН. Приймаємо F_Ц= 4 кН. По розрахованому значенню діаметра гідроциліндра Dpпо каталогу вибираємо гідроциліндр найбільшого типорозміру:

Ц– 55 , в якогоD= 55 мм.