Факторы, влияющие на износ деталей почвообрабатывающих машин (стр. 2 из 3)

II

Рис. 3. Места замера давлений на отвале

Данные измерения средних давлений почвы на лемех в зависимости от скорости движения приведены в табл. 2.

Наибольшее давление испытывает зона лемеха в точках /, 2, 3 и 4 (см. рис. 2). В средней части лемеха (точки 5–10) и на пятке (точки 11–13) давление заметно падает. Так, при пахоте песчаной задернелой почвы на глубину 18–20 см и скорости движения в зоне носка 1,39 км/ч давление в средней части и на пятке соответственно равно 0,29 и 0,23 кГ/см¹, т.е. в зоне носка оно больше, чем в средней части, в 4,75 раза и в 6 раз больше, чем на пятке.

Такая же картина наблюдается при работе на супесях. На среднем суглинке разница между давлением на носке по сравнению с центральной частью и пяткой уменьшается. Такое изменение среднего удельного давления почвы на рабочей поверхности лемеха объясняется усиленным деформированием грунта у носка лемеха, который испытывает большие давления, связанные с уплотнением, скалыванием и отрывом пласта. Средняя часть и тем более пятка, лемеха находятся у открытой стенки борозды, где усилие деформации почвы значительно меньше, чем у носка лемеха.

Изменение режима пахоты приводит к изменению среднего удельного давления почвы на лемех. Например, с увеличением скорости движения плуга от 0,46 до 3,2 м/сек, т.е. в 6,95 раза, на песчаной почве на глубине пахоты 18–20 см среднее удельное давление возрастает в носовой части в 1,49, в средней части и на носке в 1,3 раза.

С увеличением скорости движения среднее удельное давление в отдельных точках растет не пропорционально скорости. Более интенсивный рост давлений наблюдается у носовой части лемеха, в средней части и в некоторых точках пятки – незначительное увеличение и даже уменьшение удельного давления.

Максимальные давления в отдельных точках лемеха достигают величин, превышающих средние удельные давления в 5–6 раз. Например, в точке 2 (рис. 2) среднее удельное давление на песчаной почве при глубине пахоты 18–20 см и скорости движения 1,58 м/сек составляет 1,51, а максимальное – 1,84 кГ/см². Увеличение скорости движения приводит к росту пиковых давлений.

Поскольку давление на пятке и в средней части лемеха почти одинаково, рабочую поверхность лемеха в зависимости от величины действующего на нее удельного давления можно разделить на две части: носовую, среднюю и пятку.

Наибольшее давление приходится на точки, расположенные на груди и у левого обреза крыла, наименьшее – на крыле отвала и у верхней его части. Если рассматривать распределение среднего удельного давления по горизонтальным сечениям, наибольшему давлению подвергаются точки отвала, расположенные в сечениях /–/ и // – // , и наименьшему – в сечении IV–IV(см. рис. 3). Если условно принять среднее удельное давление по всему сечению /–/ для песчаных почв при скорости 0,46 м/сек и глубине пахоты 18–20 см за единицу, то в сечении // – // и III– /// оно будет примерно в 2, а в сечении IV–IVв 3 раза меньше. чем в сечении /–/.

Средние удельные давления по вертикальным сечениям по мере удаления от груди к крылу отвала уменьшаются. С.ростом скорости движения плуга неравномерность в распределении удельного давления по поверхности отвала увеличивается. Давление возрастает на груди отвала и уменьшается на его крыле, а в остальных местах перераспределяется.

Увеличение среднего удельного давления с повышением скорости движения объясняется ростом силы динамического давления пласта на грудь отвала. Почвенный пласт при больших скоростях движения, попадая на грудь отвала, отбрасывается в сторону, не достигая его крыла. Поэтому на груди отвала давление увеличивается с повышением скорости, а на крыле – уменьшается.

Наибольшее давление во всех случаях отмечено в точке I (рис. 4), наименьшее-в точке 4. С увеличением скорости движения давление возрастает. Например, для песчаной почвы при глубине пахоты 18–20 см с увеличением скорости примерно в 7 раз в точке I давление возросло в 1,3, в точке 2-в 2,1 и в точке 3- в 1,7 раза. В точке 4 давление не было зафиксировано.

4. Влияние скорости на износ деталей

Износ деталей почвообрабатывающих машин определялся в полевых условиях весовым и линейным методами проф. Северневым М.М. Взвешивание проводилось до и после испытания с точностью до 0,5 г. Линейный износ по толщине определялся на лемехе в 13 точках, отвале в 17 и на полевой доске в 4 точках с помощью специально изготовленных шаблонов и микрометрической скобы.

Перед началом опыта детали тщательно очищали от загрязнений и коррозии, промывали в ацетоне, просушивали и после этого взвешивали.

Скорости движения изменялись от 1,25 до 3,33 м/сек.

Аналитически износ лемеха в зависимости от скорости движения можно выразить уравнением:

G=Av³

где A и v– : постоянные коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств почвы.

Для песчаной почвы, тяжелой супеси и легкого суглинка коэффициент А равен соответственно 51,4; 34,1 и 26,2, а а – 0,54; 0,61 и 0,64.

Средние значения износа лемехов по толщине на песчаной почве в зависимости от скорости движения опрделял проф. Севернев.М.М., им было замечено что наибольшему износу подвержена носовая часть лемеха, более чувствительная к изменению режима вспашки.

Рост скорости движения от 1,25 до 3,33 м/сек приводит к резкому увеличению износа в точках, лежащих ближе к лезвию; по мере удаления от носка к спинке лемеха происходит постепенный спад износа. Так, при увеличении скорости в 2,66 раза износ в точке I (рис. 5) возрос в 3,1, в точке 2 – в 4,1, в точке – 3 – в 2 и в точке 4 – в 1,5 раза.

Такая неравномерность изнашивания в точках, расположенных на носке, а также в средней части и пятке лемеха, объясняется различными удельным давлениями и скоростями скольжения контактируемых частиц в этих местах при изменении скорости движения

Рис. 5. Зоны износа лемеха

По интенсивности нарастания износа лемех можно разделить на три зоны (рис. 5): носовую часть (/), лезвие (11), среднюю часть и пятку ( /// ).

Наиболее интенсивное изнашивание лемехов по толщине и весу происходит на песчаной почве, затем на тяжелой супеси и, наконец, на суглинке.

Характерным износом для песчаной почвы и супеси является протирание носка лемеха насквозь в виде желобообразной канавки от лезвия до спинки в направлении движения контактируемых частиц. Лезвие изнашивается по толщине и не требует заточки до выбраковки лемеха.

На глинистой почве и суглинке лезвие лемеха быстрее затупляется и происходит образование затылочной фаски.

Критерием долговечности для отвалов может служить как весовой, так и линейный износ.

Падение интенсивности изнашивания после максимума происходит быстрее на почвах, обладающих большим изнашивающим воздействием. Это объясняется меньшей связностью таких почв, что приводит при работе на повышенных скоростях к уменьшению площади трения абразивных частиц о рабочую поверхность отвала.

Наличие максимума кривой G=f(v) объясняется взаимодействием абразивных частиц почвы с рабочей поверхностью отвала. При малых скоростях движения (близких к пулю) почвенный пласт не скользит по рабочему органу, а претерпевает значительные деформации и сдвигается в сторону под действием корпуса плуга. В этом случае частицы почвы, находящиеся в контакте с рабочей поверхностью отвала, сохраняют свое положение или смещаются относительно поверхности с малой скоростью. Это обусловливает незначительную интенсивность изнашивания.

По мере увеличения скорости движения плуга деформационное скольжение внутри почвенного пласта уменьшаеся и возрастает скольжение почвенных частиц по поверхности отвала, а также растет интенсивность изнашивания. Такое движение продолжается до определенной скорости. Вэтом случае почвенный пласт перемещается по всей поверхности отвала и контактирующиеся абразивные частицы имеют наибольший путь трения, а следовательно, интенсивность изнашивания достигает наибольшего значения.

Почвенный пласт при возникновении значительных инерционных сил отбрасывается отвалом, не достигая его крыла. При этом увеличивается давление, оказываемое на лемех и грудь отвала, и уменьшается путь трения почвенных частиц. Дальнейшее увеличение скорости движения плуга вызывает уменьшение площади соприкосновения тащенного пласта с отвалом и приводит к дальнейшему уменьшению интенсивности изнашивания его.

Рис. 6. Зоны износа отвала

Исследования показали, – что отвалы тракторных плугов при вспашке песчаных и супесчаных почв имеют сквозное протирание груди и изнашивание нижней части крыла. С увеличением скорости движения износ отвала по толщине происходит по-разному в различных его точках (табл. 31). По интенсивности изнашивания рабочую поверхность можно разделить на зоны I–V (рис. 6). С увеличением скорости движения наблюдается более интенсивное изнашивание груди отвала и нижней части крыла. Износ отвала по верхнему обрезу и в верхней части крыла отсутствует

Работоспособность полевой доски ограничивается линейным износом ее опорных поверхностей. Наибольшему изнашиванию подвергается пятка (рис 7, зона I), особенно при пахоте песчаных и супесчаных почв. Этот износ выражается в том, что пятка, составляющая примерно ¼ несколько уменьшается Рис. 7. Зоны износа полевой доски, по мере удаления от пятки к средней части (зона Л) и почти отсутствует в передней части (зона III).