автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Экспериментально-теоретическое обоснование параметров фрезерных рабочих органов для обработки переувлажненных почв в рисовых чеках

Основные условные обозначения . б

Введение

1. Состояние вопроса •

I.I. Особенности возделывания риса и физико-механические свойства рисовых почв

1.2* Особенности обработки почвы в рисовых чеках

1.3. Обобщение материалов испытаний ротационных . . . , почвообрабатывающих машин с активными рабо чими органами.

1.4. Анализ исследований по обоснованию и режи мов работы почвообрабатывающих фрез

1.4.1. Силовые характеристики фрезетзных рабочих . органов.

1.4.2. Анализ конструкций рабочих органов . *

1*4.3. Кинематический параметр Фрезерования.

1*4.4. Радиус Фрезбарабана

1.4.5. Количество рабочих органов и величина . . подачи на нож

1*5. Особенности обработки почвн в залитых водой рисовых чеках

2, Теоретические исследования.

2.1. Обоснование способа обработки переувлажненных . почв в рисовых оросительных системах

2.2. Обоснование параметров рабочего органа

2*2.1. Силы, действующие на фрезерные рабочие ор-. . . ганы с увеличенным радиусом отгиба *.

2.2.2. Сопротивление, вызываемое деформацией . почвы.

2.2.3. Влияние параметров рабочего органа на . сход почвы с его поверхности

2.2.4. Определение оптимальных значений длины и . радиуса отгиба крыла ножа

2.3. Обоснование параметров фрезбарабана

2.3.1. Выбор оптимальных значений и Я.

2.3.2. Обоснование оптимальной расстановки ножей на фрезбарабане.

2.4. Обоснование оптимальной ширины захвата фрезы

2.4.1. Баланс мощности фрезерного агрегата

2.4.2. Математическая модель фрезерного агрегата

2.5. Обоснование параметров и режимов работы фрезы для обработки залитых водой рисовых чеков

2.5.1. К выбору толщины лезвия, угла заострения и угла скольжения ножа.

2.5.2. К определению угла установки ножа.

2.5.3. Определение диаметра фрезерного барабана

2.5.4. К выбору параметров % , j[ и S.

3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа экспериментальных исследований

3.2. Методика исследований

3.2.1. Краткое описание объектов исследований

3.2.2. Общая методика экспериментальных исследований

3.2.2.1. Определение агротехнических показателей од работы

3.2.2.2. Определение энергетических показателей

3.2.3. Особенности методики некоторых опытов

3.2.3.1. Определение зависимости энергоемкости процесса фрезерования от основных параметров R * S и Л.

3.2.4. Определение погрешностей опытов и методика ая обработки экспериментальных данных . yG

3.2.5. Методика исследования статистических харак- т теристик процесса фрезерования

3.2.6. Методика оценки различных технологических приемов возделывания риса с применением фрезерных машин.-1

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Результаты экспериментальной проверки различных способов обработки переувлажненных jq^

4.2. Результаты определения оптимальных параметров ножа

4.2.1. Результаты исследований работы фрезерного культиватора КФГ-3,6, оборудованного рабо- ТРП чими органами для переувлажненных почв.1с-и

4.3. Обоснование режимов работы и конструктивных параметров фрезбарабана.

4.3.1. Результаты исследований по выбору параметров R , % , % и У0.

4.3.2. Результаты изучения расстановки ножей на фрезбарабане . ^

4.3.2.1. Влияние расстояния между ножами по оси фрезбараоана на качественные показатели тяй процесса фрезерования.JJ>H

4.3.2.2. Результаты определения оптимальной расстановки ножей на фрезбарабане по угловому топ смещению

4.4. Результаты определения оптимальной ширины Jh? захвата фрезерного агрегата.1Не

4.5. Влияние конструктивных и кинематических параметров фрезбарабана на динамические характе- т^с ристики фрезерного агрегата

4.6. Результаты экспериментальных исследований фрезерной обработки почвы под слоем воды.

5. Экономическое обоснование фрезерных машин для обработки переувлажненных почв и залитых водой Tt-7 рисовых чеков. . . . 10'

5.1. Экономическая эффективность различных технологических приемов возделывания риса с тсп применением фрезерных машин

5.2. Расчет экономической эффективности фрезы для обработки переувлажненных почв и залитых т^о водой рисовых чеков

Выводы

Предложения промышленности по созданию фрезерных машин для обработки переувлажненных почв и зали- 1(-о тых водой рисовых чеков

В Продовольственной программе СССР на период до 1990 года, направленной на реализацию задач, поставленных ХХУ1 съездом КПСС, уделено особое внимание развитию мелиорации земель. Намечено довести валовой сбор риса в 1985 году до 3 млн.т, а в 1990 году до 3 ,3 . . . 3 ,5 млн.т. При этом наряду со специализацией и концентрацией сельскохозяйственного производства не снимается с повестки дня его интенсификация, которая возможна лишь на базе новых высокопроизводительных машин и технологий, причем особое внимание уделяется машинам и орудиям с активными рабочими органами.Несмотря на имеющиеся исследования по обоснованию технологии предпосевной обработки почвы в рисовых чеках и рабочих органов для этих целей, до настоящего времени не определены параметры рабочих органов, способных, удовлетворительно работать при повышенной влажности почвы.Научными исследованиями установлено; специфические условия рисосеяния требуют выполнения почвообрабатывающих операций в короткие агротехнические сроки с высоким качеством независимо от уровня влажности почвы. Этому требованию в большей мере отвечают активные рабочие органы. Новые технологические приемы на базе машин с такими рабочими органами должны сохранить все положительные моменты старой технологии и кроме того снизить затраты труда и средств в расчете на единицу продукции или себестоимость единицы механизированных работ.Целью настоящей работы является обоснование конструктивных и кинематических параметров фрезерных рабочих органов для обработки переувлажненных почв. - I I Для достижения поставленной цели нами выполнены исследования по обоснованию параметров фрезерных рабочих органов для обработки переувлажненных почв и залитых водой рисовых чеков и получены новые научно-практические положения и результаты, которые выносятся на защиту: 1. Способ обработки переувлажненных почв.2. Рабочие органы для обработки переувлажненных почв и залитых водой рисовых чеков. - 12

- 167 -ВЫВОДЫ

1. Обработка переувлажненных почв должна включать две основные технологические операции: фрезерование на глубину 14.16 см при подаче на нож 20.«25 ом с целью получения крупнокомковатого быстропросыхающего слоя почвы и окончательную обработку, предусматривающую разрушение просохших почвенных комков. Первое фрезерование сокращает сроки проведения предпосевной обработки почвы в 2.3 раза.

При наличии всходов сорных растений в качестве окончательной обработки лучше применять фрезерование на глубину 8.10 см при подаче на нож 12.15 см, совмещая его с посевом и прикатыванием. Крошение почвы (фракции размером до 2,5 см) составляет при этом 89,4.91,3$. Фракции размером до I см составляют 52,7.59,3$.

Фрезерную обработку залитых водой рисовых чеков необходимо производить на глубину 8.10 см при подаче на нож 12. 15 см. Крошение почвы (фракции размером до 2,5 см) составляет 95,3. . Л0($.

2. При фрезерной обработке переувлажненных почв целесообразно применять Г-образный нож, имеющий ширину захвата S = 55. .60 мм и радиус отгиба крыла Ъ « 85.150 мм. Угол схода почвы , обеспечиваемый соотношением fi = CltC Sen (i-не должен быть меньше 35.45° (авторское свидетельство № 97II32).

3. Устойчивый технологический процесс и минимум энергозатрат при обработке переувлажненных почв получены при следующих параметрах фрезбарабана: радиус R - 200.270 мм; количество ножей Я « 2; угловое смещение ножей с(с « 24.42°.

4. Параметры и режимы работы фрезерного агрегата, обеспечив вающие максимальную производительность должны быть следующими: а) при первом фрезеровании Р> ■ 3,5.4 м; 3 = 25 см;

•» 168 — - 3,5; Vnr 1,8.2,4 м/с; б) при втором фрезеровании и при обработке под слоем воды В а 3.3,6м, £ * 12.15 см, Л - 7, Vn- 1,4. .2,4 м/с.

5. Суммарные затраты энергии при обработке переувлажненных почв предложенным способом снижаются в 1,11.1,14 раза по сравнению о фрезерованием за один проход при 3 « 6.7,5 ом и h s 10 см (на примере КФГ-3,6).

6. Применение способа обработки переувлажненных почв за два прохода обеспечивает снижение приведенных затрат на II. .30 руб./га по сравнению с производственной технологией.

Годовой экономический эффект от применения фрезы к трактору МТЗ~82Р составляет 1300 руб.

7. На основании проведенных исследований фреза к рисоводческому трактору МТЗ-82Р включена в "Сйстему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 19811990 гг." (часть I. Растениеводство, шифр Р.22.41), разработаны и утверждены агротехнические требования на фрезу для обработки переувлажненных почв и залитых водой рисовых чеков.

Предложения промышленности по созданию фрезерных машин для обработки переувлажненных почв и залитых водой рисовых чеков

На основании проведенных исследований технологий фрезерной обработки переувлажненных почв и залитых водой рисовых чеков и макетов фрез, можно рекомендовать следующие режимы работы и параметры фрезерных машин:

1. Тип рабочих органов - фрезерные с горизонтальной осью вращения. Нож - Г-образный с увеличенным радиусом отгиба,

2. Конструктивные параметры ножа: ширина захвата S 9 55.

60 мм, радиус отгиба крыла % « 85. 150 мм, угол схода почвы 30.45°.

3. Радиус фрезбарабана. При первом фрезеровании ( И я 15 см) R » 220.270 мм. При втором фрезеровании, обработке под слоем воды и для КФГ-3,6 ( я 10 см) R « 200 мм.

4. Расстановка ножей на фрезбарабане. С целью получения устойчивого технологического процесса угловое смещение ножей должно быть 30.36°.

5. Количество ножей на фрезбарабане & м 2.

6. Угловая скорость фрезбарабана СОф * 24. 40 рад./с.

7. Ширина захвата машины при агрегатировании с трактором T-I50K В т 3,5.4 м, при агрегатировании с трактором МТЗ-82Р

В - з.з,б.

8. Скорость движения при первом и втором фрезеровании Vnm 1,8.2,4 м/с, при обработке почвы под слоем воды •— Vne 1,4. 1,7 м/с.

1. Натальин Н.Б. Рисоводство. М. "Колос", 1973, 278 с.

2. Бутов А.К. Совершенствование предпосевной обработки почеы под рис в условиях Кубани. Автореф. Дис.канд. с.-х.наук. Краснодар, 1970, 23 с.

3. Канарев Ф.М. Обработка почвы рисовых полей ротационными машинами и орудиями в зоне рисосеяния Краснодарского края. Автореф. Дис.доктор техн.наук, Волгоград, 1947, 47 с.

4. Марченко О.С., Воробьев В.И. Обоснование параметров рабочего органа фрезы для обработки переувлажненных почв. Научно-технический бюллетень./ВИМ, 1982, вып.51, с.12.15.

5. Осадчий А.В., Канарев Ф.М., Кочкин Е.А. К обоснованию агрегата для обработки почвы рисовых полей. Научн.тр./Кубанский СХИ, 1975, вып.103 (131), с.69.76.

6. Осадчий А.В., Волков А.А., Петров Е.В. Мощность двигателя трактора для вспашки рисовых полей. Науч.тр./Кубанский СХИ, 1975, вып. 103 (131), с.65.68.

7. Яцун С.С. Исследование процессов фрезерования почвы при подготовке к посеву риса и обоснование основных параметров фрезы и режимов ее работы. Автореф. Дис.канд.техн.наук. Краснодар, 1973, 26 с.

8. Воробьев В.И., Горяинов Н.Т. К вопросу минимальной обработки почвы в рисосеянии. Науч.тр./КубНИИТИМ, 1974, вып. 14, с.100. 108.

9. Кузнецов А.И. Скольжение почвы по рабочей поверхности почвообрабатывающих орудий и их значение. Науч.тр./Киргизский НИИ земледелия, 1959, вып.2, с.23.27.

10. Бахмутов В.А. Исследование явления залипания рабочих органов почвообрабатывающих машин и борьба с ним. Земледельческая механика. М., Машиностроение, 1961", с.28.32.

11. Ревут И.Б, Теоретическое обоснование новых элементов технологии обработки почвы. В сб.Теоретические вопросы обработки почвы. Л,, 1969.

12. Эпингер В.А., Грошевая Н.В, К определению некоторых физико-механических свойств рисового поля. Науч.тр./ВНИИриса,1972, вып.2, о.14.23.

13. Ткаченко А.И. 0 коэффициенте трения скольжения почва-металл для условий рисосеяния Кубани, Науч.тр./Кубанский СХИД975, выпЛОЗ (131), с.97.101.

14. Яцук Е.П., Панов И»М,, Ефимов Д.Н., Марченко О.С., Чернен-ков А.Д. Ротационные почвообрабатывающие машины. Конструкция, расчет и проектирование. М., Машиностроение, 1971, 256 с.

15. Далин А.Д., Павлов П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины. М., Машгиз, 1950, 258 с.

16. Кузнецов Ю.А. Особенности конструкций зарубежных пропашных фрез, материалы НТО ШСХОМ, М.: ОНТИ, ШСХОМ, 1963, вып.12, с. 64. 89.

17. Ефимов Д.Н. Параметры японских фрез. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1970, № 6,о. 18. 23.

18. Яцук Е.П., Ефимов Д.Н. Почвенные фрезы ФРГ. Сельское хозяйство за рубежом. Растениеводство, 1963, № 2, с. 7.II.

19. Донцов В. Б., Канарев Ф.М., Ткаченко А,И. Экспериментальное определение влияния диаметра фрезерного барабана на энергозатраты при фрезеровании почвы в условиях рисосеяния. -Науч. тр./Кубанекий СХИ, 1968, вып.24, с.27.31.

20. Канарев Ф.М, Исследование фрезерной обработки почвы рисовых полей в условиях Кубани. Автореф. Дис.канд.техн,наук, Краснодар, 1967, 23 с.- 172

21. Матяшин Ю.И. Параметры и характеристика работы почвообрабатывающей фрезы. Вестник сельскохозяйственной науки, 1968,9, с.84.87.

22. Жук»в В.Ф. Влияние параметров фрезы на энергоемкость её рабочего процесса. Научн.тр./ Ленинградский СХИ, Т.249, O.I4.17.

23. Докин Б.Д. Обоснование параметров и режимов работы пропашных фрез. Материалы НТС ШСХОМ. М.: ОНИ, ВИСХОМ, 1965, вып.20, с.38.48.

24. Бишоп А.У. Параметры прочности при сдвиге ненарушенных и перемятых образцов грунта, В кн.: Определяющие законы механики грунтов. (Под редакцией В.Н,Николаевского). М., 1975,с.7. 71.

25. Sohne W. Sin/бсф von Votm und Anozdnung cLet Wezk ztuge, ctaf Ant zee. вs mo mente von Дскег./ъсс$еп.~ GzuncLS. cf.LGndttchn.,1. H-S. s. 636. . , p ,гв BezhaeJbi H- TeoztCL QteSoazuzccttkr-Biucetun Ргас. Nauko№Bad(£wczy<^-;\xf(xz£zajx/CL)

26. Ревут И.Б. Зизика почв. Л.: "Колос'",1972, 365 с.

27. Далин А.Д. Исследование по резанию грунтов плужными и фрезерными ножами. Сб.сгатей "Резание грунтов". М., АН CCCP,IS5L

28. Полтавцев И.О. Фрезерные канавокопатели. Автореф. Дио. канд. техн. наук. Киев, 1959, 14 с.

29. Донцов В.Б. Исследование и обоснование параметров фрезы для предпосевной обработки почвы под посев риса в условиях Кубани. Автореф. Дис.канд.техн.наук. Краснодар, 1968, 21 с,

30. Яцун С.С. К определению энергозатрат при фрезеровании почвы. Hayчн.тр./ВНИИриса, 1973, вып.66 (94), с.66.78.

31. Юзбашев В.А. Исследование работы ротационного п.цуга с целью снижения его энергоемкости. Автореф.Дис. .канд. техн. наук. М., 1973, 29 с.

32. Спектор М.А. Определение энергии упругого воздействия почвы на ротационный рабочий орган самоходной почвообрабатывающей машины. Научн.тр./МЙИСП, 1973, 1.10, выпД, с.51.53.

33. Виноградов В.И., Шушкевич Г.А, Элементарные силы, действующие на лезвие лемеха. Материалы НТС ШСХОМ. М.: ОНТИ ШСХОМ, 1968, вып.25, с.230.240.

34. Багиров И.З. Исследование деформаций и сопротивлений грунта при взаимодействии с клином на различных скоростях. Автореф. Дис.канд.техн.наук. Минск, 1963, 22 с.

35. Соловьев С.П. Исследование элементов механики процесса резания почвы плоскими и цилиндрическими клиньями. Автореф. Дис.канд.техн.наук. М., 1968, 26 с.

36. Шлде А.А. К вопросу резания грунта клином. ~ Научн.тр./ Латвийский НИИМЭСХ, 1976, вып.2 (9), с.115.127.

37. Бурченко П.Н., Милютин В.А. О взаимодействии клина о почвой и влиянии скорости обработки на деформацию пласта. Научн. тр./ШМ, 1977, Т.73, С.3.9.- 174

38. Савиных В.Н. Исследование закономерностей релаксации напряжений и сопротивления грунтов деформации как основания технологического проектирования процессов землеобработки. Авто-реф. Дис.канд.техн.наук. Минск, 1972, 27 с.

39. Лукашин Ю.В. Исследование воздействия клина на почву. Авто реф. Дис. канд. техн. наук. Челябинск, 1965, 24 с.

40. Кузьмин В.И. Исследования реологических свойств глинистых почв применительно к вопросам механизации процессов почвооб-работки. Автореф.Дис.канд.техн.наук. Ереван,I97E, 30 с.

41. Цымбал А. Г. Исследование некоторых физико-механических свойств предкавказского чернозема, как основы для расчета параметров почвообрабатывающих рабочих органов. Автореф. Дис.канд.техн.наук. Волгоград, 1967, 25 с.

42. Вагин А.Т. Механизация защиты почв от водной эрозии в нечерноземной полосе. Л.: "Колос", 1977, 272 с.

43. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическим способом. М.: Машиностроение, 1968, 370 с.

44. Горячкин В.П. Собрание сочинений. T.I, М., "Колос", 1965, 459 с.

45. Бок Н.Б. Определение основных параметров почвенных фрез. Тракторы и сельхозмашины, 1965, № II, с.7.9.

46. Гринчук И.М. Уравнение линии лезвия нового Г-образного ножа ШК к фрезерным машинам. Материалы НТС ШСХОМ. М.: ОНТИ ШСХОМ, 1970, вып.27, с.418.423.

47. Марченко О,С, Экспериментально-теоретическое обоснование основных параметров и режимов работы лугоболотных фрез, Автореф. Дис.,. канд. техн. наук. М., 1972, 31 с.

48. Оултанов С, Исследование параметров рабочих органов фрезерного культиватора с горизонтальной осью вращения для обработки посевов хлопчатника. Автореф. Дис,.канд.техн.наук. Ташкент, 1973, 33 с.

49. Попов Г.Ф. Исследование технологических режимов и обоснование конструктивных параметров рабочих органов пропашных фрезерных культиваторов. Автореф.Дис. .канд.техн.наук, М,, I9Z), 26 с.

50. Сафронов А.И., Чернобрисов С.Ф. Влияние кинематического параметра фрезы на энергетические показатели агрегата. Науч. тр./Кишиневокий СХИ, 1974, T.II5.

51. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977, 328 с.

52. Василенко П.М., Соколов В.М., Бабий П,Г. Механико-технологические основы выбора конструктивных и кинематических параметров ротационных органов машин для поверхностной обработки почвы. Науч.тр./УСХА, I960, Т.2.

53. Канарев Ф.М., Донцов В.Б,, Ткаченко А.И, Исследование критических режимов работы почвообрабатывающих фрез. Науч.трУ Кубанский СХИ, 1969, вып.29 (57), с.142.148.

54. Бок Н.Б. Об определении угла установки рабочих органов фрез. Тракторы и сельхозмашины, 1964, № 9, с.23.25.1. XI и — л

55. SohneW.}rhtet Л. Technische. PtooCeme £U Sodejnjzasen.- Szundto. ci. LcuicLtecbn.49 .

56. Гринчук И«М« Аналитическое исследование фрезерных машин. Материалы НТС ШСХОМ. M.s ОНТИ ШСХОМ, 1968,вып.25,с.430. 446.

57. Канев Н,Ф. Механика почвообрабатывающей фрезы. Науч.тр./ ВНИИ лесоводства и механизации лесного хозяйства,1957,46 с.

58. Шишков С., Даскалов Д., Ковачов Н., Тотев Н, Определже ос-новннте параметри на моделна почвообрабатываща фреза. Сельс-скостопаньска техника, X, 1973, № 3, с.45.51.

59. Сурилов В.С., Докин Б,Д. Изучение энергоемкости фрезы ФПН-2,8 и агротехническая оценка её работы. Материалы НТС ШСХОМ. М.: ОНТИ ШСХОМ, 1963, вып. 12, с.157.171.

60. Черненков А.Д. Результаты экспериментальных работ по обоснованию параметров пропашных фрез и их рабочих органов. Материалы НТС ШСХОМ. М.:ОНТИ ШСХОМ, 1968, вып.25,0.421.429.

61. Нгуен Ван Муон. Исследование процесса обработки почвы затопленных рисовых полей активными рабочими органами. Автореф. Дис.канд.техн.наук. М., 1979, 16 с.

62. Цытович Н.А. Механика грунтов. M.i Высшая школа, 1973,280 с.

63. Киртбая JO.K. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. М., "Колос", 1976, 256 с.

64. Шевцов В.Г., Марченко О,С., Иванов В.Я. Исследование баланса мощности фрезерного машинно-тракторного агрегата. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1981, № 8,с. 39. 42.

65. Сидоренко С.М., Логвиненко А.Я., Тенетко Г.П., Воробьев В.И. О возможности использования почвофрез на предпосевной обработке почвы рисовых полей по воде. Науч.тр./КСХИ, 1983, вып.224 (252), с.92,.,96.

66. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М., Машиностроение, 1975, 310 с.

67. Зяблов В.А. Основы теории технологического процесса резания в режущих аппаратах кормоприготовительных машин. -Науч. тр./ВИЭСХ, 1964, Т.14.

68. Ивашко А.А. Вопросы теории резания органических материалов лезвием. Трактора и сельхозмашины, 1958, № 2, с.34.37.

69. Желиговский В.А. Экспериментальная теория резания лезвием. Науч.тр./МИМЭСХ, 1940, вып.9.

70. ОСТ 70.4.2-74 Машины для поверхностной обработки почвы. Программа и методы испытаний. М., 1975, 77 с.

71. Редькин Н.Е. Агротехнические особенности и водно-физические свойства черноземов Кубани. Науч.тр./КНИИСХ, 1968, вып.19.

72. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Третье издание, переработанное и дополненное. М., "Колос", 1973, 335 с.

73. ОСТ 70.2.2-73 Методы энергетической оценки. Испытания сельскохозяйственной техники. М., ЦНИИТЭИ, 1974, 23 с.

74. Лурье А.Б. Динамика регулирования навесных сельскохозяйственных агрегатов. Л., Машиностроение, 1969, 288 с.

75. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Л., "Колос", 1970, 376 с.

76. ОСТ 70.2.18-73-0СГ 70.2.20-73 Методы экономической оценки. Испытания сельскохозяйственной техники. М., 1974, 66 с.

77. Методика экономической оценки способом наложения на хозяйство. Новокубанск, 1977, 16 с.

78. Воробьев В.И., Самойленко Е.М. Совмещение фрезерования и сева. Зерновое хозяйство, 1979, № 10, с. 29.31.