Аналітичне дослідження ударної взаємодії вібраційного копача з тілом коренеплоду при його вилученні з ґрунту

Анотація

Мета. Обґрунтувати раціональні конструктивні та кінематичні параметри вібраційного копача при його ударній взаємодії із коренеплодом цукрового буряку за умови його непошкодження під час викопування із ґрунту. Методи. Теоретичні дослідження проведено з використанням основних положень вищої математики і теоретичної механіки, зокрема теорії удару. Числові розрахунки та графічні залежності отримано із застосуванням ПК на основі розроблених і стандартних програм. Результати. Розглянуто ударну взаємодію вібраційного викопувального робочого органа з тілом коренеплоду цукрового буряку в одній точці (асиметричний удар). На підставі розробленої еквівалентної схеми та застосування загальної теорії удару побудовано математичну модель ударної взаємодії вібраційного копача бурякозбиральної машини з тілом коренеплоду, що міцно зв’язаний із сухим і твердим ґрунтом. Отримано аналітичні вирази для визначення ударного імпульсу, а також максимально допустимої частоти коливань робочого органа та зведеної до точки удару його маси за умови непошкодження коренеплоду. На основі аналітичних виразів проведено розрахунки на ПК і отримано графічні залежності максимально допустимої частоти коливань вібраційного копача та зведеної до точки удару його маси від амплітуди коливань і швидкості поступального руху для широкого діапазону значень цих параметрів. Висновки. При зростанні частоти коливань вібраційного копача в межах 7,5–20,3 Гц і швидкості поступального руху в межах 1,4–2,2 м/с значення зведеної до точки удару його маси має тенденцію до зменшення і змінюється у межах 1,51–0,63 кг за амплітуди коливань 0,016 м. Максимально допустима частота коливань вібраційного копача при збільшенні амплітуди його коливань різко зменшується, як і при зростанні швидкості поступального руху. Так, для зведеної маси вібраційного копача 1,5 кг і глибини його ходу в ґрунті 0,10 м за зростання амплітуди коливань у межах 0,008–0,024 м і швидкості поступального руху в межах 1,4–2,2 м/с максимально допустима частота змінюється у межах 15,7–4,0 Гц. Для глибини ходу вібраційного викопувального робочого органа 0,08 м — у межах 33,0–10,0 Гц.