Обоснование основных параметров подкапывающего лемеха картофелеуборочных машин.

Качество работы качающегося лемеха зависит от конструктив­ных и установочных параметров: ширины b_л и длины l_л лемеха (рис. 27.6, и), углов γ; раствора лезвия и α_п его наклона к горизонту (рис. 27.6, а), глубины h подкапывания, частоты со и амплитуды А колебаний (рис. 27.7).

Ширина b_л лемеха (см. рис. 27.6, и) определяется шириной гнезда залегания клубней, отклонением оси рядка от оси лемеха (из-за непрямолинейности рядка и неточности движения маши­ны), глубиной подкапывания и углом естественного откоса клуб­ней в почве. Обычно ширина одного лемеха b_л =420...500 мм. На­ряду со сплошными лемехами изготавливают секционные. После­дние сепарируют часть почвы до подачи ее на элеваторы.

Угол γ выбирают из условий резания лезвием лемеха стеблей и корневищ со скольжением γ ≤ π - 2φ;, где φ; - угол трения растений по металлу. При этом стебли легче перерезаются лезвием и быст­рее сходят с лемеха, за счет чего снижаются забивание и сгружива-ние массы почвы.

Для лемехов, закрепленных на раме машины, угол γ; = 80... 100°. При меньших значениях самоочищение улучшается. Однако с уменьшением угла γ; увеличивается длина l_л. Секционные лемехи допускают меньшие значения угла γ; при заданной длине l_л.

Угол α_п наклона лемеха к горизонту устанавливают таким, при котором соблюдается скольжение почвы по рабочей поверхности. Данное условие выполнимо при α_п ≤ π/2 – φ_п где φ_п - угол трения почвы по металлу. Однако при малом α_п ухудшается крошение почвы, что затрудняет ее последующую сепарацию, а также ком­поновку сепарирующих устройств, особенно при небольшой (8... 10 см) глубине подкапывания. В клубнеуборочных машинах с глубиной подкапывания пласта h = 18...25 см и неподвижными ле­мехами α_п = 25...35°. По такому же принципу устанавливают пас­сивные лемехи и подкапывающие лапы корнеуборочных машин, извлекающих корнеплоды теребильными устройствами.

Длина l_л рабочей поверхности лемеха определяется углами γ; и α_п, а также глубиной h. С учетом приведенных значений γ;, α_п и h длину l_л принимают равной 400...475 мм. Установлено, что длина l_л существенно влияет на транспортирование пласта по рабочей поверхности лемеха. При большем ее значении происходит сгруживание массы перед орудием.

Колеблющийся лемех при работе совершает сложное движе­ние: перемещаясь относительно рамы машины по дуге радиусом l_л со скоростью ωА, он движется весте с ней со скоростью V_M. Учиты­вая, что радиус кривошипа А (амплитуда) значительно меньше l_л и отношение А/ l_л близко к нулю, возвратно-поступательное дви­жение лемеха принимают прямолинейным, направленным под уг­лом (α + β;) к горизонтальной плоскости.

В результате сложного движения носок лемеха будет иметь пи­лообразную траекторию (точки 1-2-3-4-5) с высотой зубца h_зуб = 2Asin (α + β;), поэтому для колеблющихся лемехов макси­мальную глубину подкапывания устанавливают больше, чем для неподвижных. Длина пути за один период колебаний L=2πV_M / ω;

Процесс подкапывания почвенного пласта колеблющимся ле­мехом состоит из двух фаз: резания и подбрасывания. В фазе реза­ния лемех перемещается из точки 1 до точки 3 (рис. 27.7), при этом скорость резания между точками 1-2 возрастает, а между точками 2-3 - уменьшается. Угол резания определяется соотно­шением α_р = α; -ε_р, где α; - угол наклона лемеха, а ε_р — угол между направлением движения лемеха и горизонталью.

Угол ε_р переменный и в каждый момент времени определяется скоростью относительного ωА и переносного V_M движения. Мини­мальная энергоемкость процесса резания достигается при ε_р = α;. Для лучшего крошения слоя почвы предпочтительней режим, при котором ε_р < α;. Заглублять колеблющийся лемех необходимо пос­ле начала движения машины, иначе при ε_р > α в фазе резания носок лемеха будет иметь отрицательный подъем и будет уплотнять почву, что создаст реакцию дна борозды, выталкивающую его из почвы, и увеличит вибрацию рамы машины.

Во второй фазе между точками 3-4-5 происходит подбрасы­вание почвы под углом ε_п. Наименьшее сопротивление лемеха будет получено при ε_п < 0 и ωА > 1,57 V_M /(cos (α + β)). При этом почва будет перемещаться в сторону, противоположную перемещению маши­ны, а силы инерции и деформации срезаемого пласта будут вос­приниматься приводом лемеха, что улучшает динамику работы всего агрегата.

Работа лемеха определяется коэффициентом режима работы K_Л =(g cos α)/ (ωА sin β)

При K_Л > 1 движение частиц почвы происходит без отрыва от поверхности лемеха, а при K_Л < 1 - движение происходит скачка­ми, с подбрасыванием частиц.

Энергозатраты на работу активных лемехов, крошение пласта и движение слоя на рабочей поверхности зависят от частоты ω;, амп­литуды А и угла β_k направления колебаний. Для картофелеубороч­ных машин ω; = 500...650 мин^{- 1}, А =25...27 мм и β_k = 10...15°. Для овощеуборочных машин с глубиной подкапывания пласта h = 8...10 см принимают А = 15...20 мм и ω;= 350...900 мин^-1.