Каток с кольцевыми рабочими органами предназначен для прикатывания посевного слоя для обеспечения плотного контакта высеянных семян с почвой и подвода к ним почвенной влаги. При этом поверхностная часть почвы остается рыхлой и представляет собой мульчирующий слой. За счет этого не создается сопротивление росту культурных растений и сохраняется почвенная влага.
Кроме того, кольцевой каток целесообразно применять после каждой обработки почвы для сохранения на ее поверхности защитного мульчирующего слоя.
Технологический процесс работы кольцевого катка состоит в следующем. При перемещении по полю рабочий орган катка, выполненный в форме кольца, перекатывается и под действием веса орудия заглубляется. Внешней стороной рабочий орган уплотняет находящуюся под ним почву. Часть пласта проходит по внутренней стороне кольца и разрыхляется. С этой частью почвы перемещаются и вырванные с корнем сорняки. Вырывание осуществляется фронтальной частью рабочего органа, где в определенной части траектории может формироваться почвенный клин. Указанная сторона перемещает частицы почвы в поперечном направлении, за счет чего происходит выравнивание поверхности поля.
В настоящее время нашли применение кольцевые катки с конусным сечением обода. Угол конуса ε0 уних постоянный (рисунок 3.4). Анализ показывает, что при взаимодействии с почвой угол наклона поверхности катка ко дну борозды изменяется в пределах -70°...+30° (рисунок 3.5). По абсолютной величине максимальное значение достигается в период заглубления рабочего органа. Прочностные же свойства почвы могут обеспечить скольжение уплотняющей поверхности с углом ε = -25...-30°. При больших значениях абсолютной величины угла ε происходит сгруживание почвы. При Θ> 100° угол ε становится положительным и рабочий орган уплотнения почвы не производит. Процесс уплотнения почвы происходит только в промежутке, образованном треугольником абв. В связи с отмеченным угол конусности не должен быть постоянным. Поверхность кольцевого катка должна иметь переменный угол наклона ко дну борозды.
|
Выполнены лабораторные исследования для определения величины осадки
почвы, необходимой для получения оптимальной плотности почвы. Выявлено, что плотность почвы зависит от осадки h и глубины залегания недеформируемого основания Н (рисунок 3.6). Существует линейная зависимость между осадкой h и глубиной залегания недеформируемого слоя, при которых обеспечивается оптимальная плотность почвы 1,15 г/см (рисунок 3.7). Установлено, что уплотнение со скольжением штампа по поверхности уплотняемой почвы обеспечивает более высокую плотность почвы на расстоянии до 1,5 см по сравнению с уплотнением без скольжения, (рисунок 3.8).
Проведены исследования по уплотнению почвы кольцевым катком в сравнении с клиновидным (рисунок 3.9). На заданной глубине 7-8 см они обеспечивают практически одинаковую плотность почвы. Но поверхностный слой почвы после клиновидного катка более плотный, а за кольцевым - рыхлый.
Для обеспечения переменного угла наклона рабочей поверхности катка ко дну борозды форма поперечного сечения принята круглой с радиусом
r = h/к, (3)
где h - высота уплотняемого, выбирается из графика рисунка 3.6;
к - коэффициент, определяемый из соответствующих формул.
|
Для уменьшения тягового сопротивления рабочего органа его поперечное
сечение целесообразно выполнять в виде сегмента круга радиусом r. На рисунок 13 приведены графики зависимости высоты уплотняемого слоя почвы от радиуса r поперечного сечения рабочего органа. При уплотнении почвы в условиях достаточного подпора (уплотненная почва) высота уплотняемого слоя изменяется пропорционально радиусу r. При уплотнении рыхлой почвы, где подпор со стороны необработанной почвы недостаточен, пропорциональность зависимости сохраняется до r=10 мм. При дальнейшем увеличении радиуса величина h практически не изменяется.